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MAQUINAS TÉRMICAS

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by

Paula Martín

on 23 February 2014

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Transcript of MAQUINAS TÉRMICAS

MAQUINAS TÉRMICAS
¿QUÉ SON?
Una Máquina Térmica se puede definir como un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura.
Con frecuencia el término máquina térmica se utiliza en un sentido más amplio que incluye a todos los dispositivos que producen trabajo.
Entre las que tenemos las maquinas refrigerantes y las bombas de calor.
El mejor ejemplo de estas maquinas térmicas son los refrigeradores y bombas de calor que tienen como fin enfriar o calentar un entorno.
Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina.
Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.
TIPOS
MÁQUINAS DE VAPOR
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
MOTORES DE REACCIÓN
MÁQUINAS DE VAPOR
Cuando el agua se transforma en vapor, se expande ocupando un volumen 1700 veces mayor que en su estado líquido.
Las máquinas de vapor emplean la enorme energía producida por esta expansión para generar un trabajo. La máquina de vapor es de combustión externa si se quema fuera de ella, calentando la caldera productora del vapor que la alimenta.
MOTOR
DE
COMBUSTIÓN INTERNA
Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor.
TIPOS
El motor cíclico Otto
, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica.
El motor diésel
, llamado así en honor del ingeniero alemán Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.
También se les conoce
motores de combustión pesada
o de aceites pesados, se caracterizan porque no tienen sistema de encendido ni carburador.
El motor rotatorio o Wankel
,
en honor a su creador el Dr. Felix Wankel, funciona de una manera completamente diferente de los motores convencionales.
En un motor alternativo, el mismo volumen (cilindro) efectúa sucesivamente 4 diferentes trabajos - admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; es decir, viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos, con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro
Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones.
MOTORES DE REACCIÓN
Los motores de reacción se basan en el principio de la acción y reacción. Existen dos tipos principales de motores a reacción: los turborreactores y los cohetes.
TIPOS
Los turborreactores
constan de un generador de gases muy calientes y de una tobera que los expele hacia atrás en forma de chorro (acción), así impulsa al motor y al móvil en el cuál se encuentra instalado hacia adelante (reacción).
El motor del cohete
no necesita del aire atmosférico para funcionar, en su interior las sustancias químicas para la combustión. Los gases calientes producidos en la cámara de combustión son expelidos con gran fuerza hacia atrás (acción), de esta manera impulsan a la nave hacia delante (reacción).
Eficiencia de una máquina térmica
La eficiencia de una máquina térmica jamás será de un 100%, pues de acuerdo a la Segunda Ley de la Termodinámica es imposible construir una máquina térmica que transforme en trabajo todo el calor que se le suministra.

La eficiencia o rendimiento de una máquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico producido y la cantidad de calor suministrada.
Matemáticamente se expresa:
n = eficiencia de máquina térmica
T = trabajo neto producido por la máquina en calorías (cal) o joules (J).
Q = calor suministrado a la máquina por el combustible en calorías (cal) o joules (J).
La eficiencia también puede ser calculada en función de la relación existente entre la temperatura de la fuente caliente (T1) y la temperatura de la fuente fría (T2), ambas medidas en temperaturas absolutas, es decir, en Kelvin, donde:
también conocida como la eficiencia térmica de un motor de carnot.
MEDIO AMBIENTE
La tecnología moderna consume grandes cantidades de energía eléctrica. Esta es normalmente generada en una planta de energía que convierte otras clases de energía en energía eléctrica. Cada sistema tiene ventajas e inconvenientes, pero muchos de ellos plantean preocupaciones medioambientales.

La eficiencia de algunos de estos sistemas puede mejorarse mediante métodos de cogeneración (combinando calor y energía). El vapor para un proceso puede extraerse de turbinas de vapor. El calor sobrante producido por las centrales térmicas puede utilizarse para la calefacción de edificios cercanos. Al combinar la producción eléctrica y el calor, se consume menos combustible, con lo que se reducen los efectos ambientales comparado con los sistemas separados de calor y energía.
Impacto ambiental del equipo:

El motor rotativo al igual que los motores alternativos de cilindro-pistón trabaja básicamente con combustibles de hidrocarburos (gasolina y diesel). En cierta medida este tipo de motor es más contaminante que el motor alternativo, dado que el control de sus emisiones es más caro.
En esta presentación tomamos como representante del motor Wankel al Mazda RX-8. En este vehículo se ha logrado ya controlar su nivel contaminante y se encuentra ya dentro de los estándares permitidos.
Esto nos lleva a concluir que este tipo de motor no representa " la solución" a los problemas de polución actuales, ya que lo que actualmente se busca es una alternativa motora menos contaminante o no contaminante.


Ciclo de vida:

El motor Wankel (RENESIS) emite gases de combustión por debajo se los rangos máximos permitidos, es por esto que puede ser usado sin inconveniente de polución alarmante, aunque esto no lo hace del todo bueno.
En comparación con vehículos híbridos mucho menos contaminantes, los vehículos que poseen un motor rotativo no se asoman como una solución a este tema tan tocado en los tiempos actuales.
Es en general más contaminante que un vehículo de igual potencia con motor alternativo.
Es por esto que no se propone al motor Wankel como una alternativa " ecológica" . Fuera de esto, es un motor que cuando entra en desuso no supone mayor problema pues sus partes pueden ser reutilizables con diversos fines, no utiliza ningún refrigerante en exceso contaminante. El tiempo de trabajo en un buen estado es en promedio 6 años.


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