Les màquines tèrmiques són les que aprofiten l’energia tèrmica de combustibles com el carbó, la fusta, gasolina ... per transformar-la en energia mecànica capaç de realitzar un treball (mitjançant una combustió).
Per poder cremar un combustible (combustió) calen els següents elements:
Combustible
Oxigen
Flama o guspira
Els motors tèrmics es poden classificar segons si la combustió es realitza a l’interior o a l’exterior del motor en:
Motors de combustió interna.
Motors de combustió externa.
MOTOR COMBUSTIÓ EXTERNA: LA MÀQUINA DE VAPOR
Una màquina de vapor és una màquina tèrmica que utilitza el vapor d'aigua com a fluid de treball i transforma l'energia d'aquest vapor en energia mecànica.
L'augment de pressió provocat per l'escalfament de l'aigua, que es transforma en vapor, circula pel circuit fins arribar al cilindre, lloc on empeny el pistó, el qual, a la vegada, fa moure la roda.
Quan el pistó arriba a l'extrem del cilindre, s'obre la vàlvula de sortida, i el buit del condensador xucla el vapor d'aigua del cilindre i el pistó torna cap a la seva posició inicial, movent la roda de nou. El vapor d'aigua passa pel serpentí interior del condensador on l'aigua freda d'aquest refreda aquest vapor convertint-se en líquid de nou per tornar entrar al dipòsit. D'aquesta manera s'aconsegueix un gir continu de la roda, ja que el cicle torna a començar.
MOTORS COMBUSTIÓ INTERNA: CICLE OTTO I CICLE DIÈSEL
El motor de combustió interna va néixer gairebé al mateix temps que les primeres màquines de vapor, però el seu desenvolupament es va perllongar durant dos segles abans de convertir-se en la força motriu més utilitzada del segle.
Un motor és de combustió interna quan la combustió es produeix en el mateix lloc on es desenvolupa el treball, és a dir, dins de la mateixa màquina.
Hi ha també diverses formes d'aconseguir la combustió: uns motors segueixen el cicle dièsel i uns altres segueixen el cicle Otto (benzina). Així mateix, entre aquests motors hi ha aquells el cicle dels quals és compost per quatre fases (quatre temps: un cotxe) i aquells el cicle dels quals és format per dues fases (dos temps: una moto).
Els següents vídeos ens expliquen com funcionen aquests cicles:
CICLE QUATRE TEMPS D'OTTO (BENZINA)
Funcionament del motor de quatre temps:
- Admissió: s’obre la vàlvula d’admissió i al baixar el pistó xucla la mescla de gasolina i aire que ve del injector electrònic, antigament era un carburador. (Pistó al PMS i baixa al PMI)
- Compressió: la vàlvula d’admissió es tanca i el pistó puja comprimint la mescla de gasolina i aire. (Moviment ascendent del pistó fins PMS)
- Explosió: una guspira elèctrica produïda per la bugia inflama la mescla provocant una explosió. Es generen molts gasos que empenyen el pistó cap a baix. És l’única fase que es produeix treball. (Moviment descendent del pistó)
- Escapament: s’obre la vàlvula d’escapament i surten els gasos de la combustió al pujar el pistó. Es tanca la vàlvula i torna a començar el cicle. (moviment ascendent del pistó de PMI a PMS)
CICLE QUATRE TEMPS (DIÈSEL)
Inventat per Rudolf Diesel. La característica principal d’aquest motor és que l’explosió no es produeix a través d’una guspira, sinó que es produeix espontàniament a causa de les condicions de temperatura i pressió a què se sotmet el combustible (al comprimir un gas augmenta la seva temperatura, si aquest gas es combustible i el comprimim fins a la temperatura de combustió explotarà sense necessitat de guspira).
Normalment el motor dièsel segueix un cicle de 4T (pot ser de 2T també però poc utilitzat) com el de gasolina però amb diferències.
Principi de funcionament:
- Admissió: Comença quan el pistó està a punt d’arribar al P.M.S. Durant aquest temps, s’obre la vàlvula d’admissió i el desplaçament del pistó fins a la part inferior del cilindre provoca l’entrada d’aire (sense combustible). Tot seguit es tanca la vàlvula d’admissió.
- Compressió: Amb les vàlvules tancades el pistó, desplaçant-se cap a la part superior del cilindre, comprimeix l’aire. La compressió és forta i ràpida i provoca que a temperatura de l’aire arribi a valors molt elevats.
- Explosió: Després de la compressió, uns injectors introdueixen a pressió la dosi de gas-oil necessària. En aquest moment i a causa de l’alta temperatura i la pressió que assoleix dins la cambra de combustió, el combustib le s’inflama i es produeixen una gran quantitat de gasos que empenyen amb força el pistó cap a la part inferior del cilindre.
- Escapament: Un cop el pistó ha arribat al P.M.S., s’obre la vàlvula d’escapament i surten els gasos gràcies al moviment ascendent del pistó. Quan el pistó arriba a la part superior del cilindre, la vàlvula -d’escapament es tanca, s’obre la d’admissió i el cicle torna a començar.
Els motors dièsel tenen un rendiment m olt alt, són més robustos, duradors i tenen un consum més baix que el de cicle Otto i el combustible és més econòmic. Al no tenir l’encesa amb guspira (no té bugies, ni delco) fa que tingui menys avaries. S’han utilitzat tradicionalment en camions, tractors, autocars, trens i vehicles pesants. En l’actualitat gràcies al seu desenvolupament (pes i prestacions) s’usa en automòbils particulars.
CICLE DOS TEMPS (BENZINA)
Són motors lleugers i senzills amb un funcionament similar als de 4T.
No porten vàlvules ni arbres de lleves, són econòmics i indicats per màquines de poca potència (ciclomotors, serres mecàniques, grups electrògens ...)
En el primer temps es produeixen simultàniament les fases d’admissió i compressió i en el segon temps es produeixen, també simultàniament, les fases d’explosió i escapament.
Els motors de 2T utilitzen gasolina mesclada amb oli del 2 al 4% (mescla) per lubrificar el pistó (no cal oli al carter)
Principi de funcionament:
- Admissió i compressió: El pistó es desplaça del PMI al PMS (moviment ascendent). El pistó tanca la boca de sortida dels gasos cremats i obre la boca d’entrada dels gasos que venen del carburador. El buit produït al càrter provoca l’aspiració dels gasos combustibles (admissió) i la mescla d’aire, gasolina i oli procedent del carburador passa a l’interior del càrter. El pistó continua el seu moviment cap PMS comprimint els gasos combustibles que hi havia a l’interior del cilindre.
- Explosió i escapament: moviment descendent del pistó degut a l’explosió provocada per la guspira de la bugia des del PMS a PMI (explosió). Durant aquest moviment el pistó tanca la boca d’admissió i obre la d’escapament i la de càrrega. Es produeix la sortida de gasos cremats (escapament) i l’entrada al cilindre, per la boca de càrrega, dels gasos combustibles procedents del càrter. A continuació torna a iniciar-se el cicle.
EXERCICIS DE MOTORS
Hola nois i noies!
Per acabar de repassar el tema de motors, mireu aquesta pàgina web que parla del tema i resoleu els problemes que hi ha. Per accedir a la pàgina web cliqueu aquí .
