MOTORES TÉRMICOS

Los motores térmicos son dispositivos que transforman calor en trabajo. El calor procede usualmente de una reacción de combustión (aunque también puede ser de origen nuclear, solar, etc.), siendo absorbido por un fluido motor que, al describir un ciclo termodinámico, pone piezas en movimiento realizando un trabajo.

Clasificación de los Motores Térmicos

Los motores se puede clasificar atendiendo a diversos factores:

En función del lugar donde se realiza la combustión:

• Motores de combustión externa: en éstos, el calor generado en la combustión es transmitido a uno o varios fluidos intermedios (agua, aceites, etc) el último de los cuales, que suele ser vapor de agua o un gas, lo transforma en energía mecánica a través de una máquina de movimiento alternativo o rotativo (es el caso de la máquina de vapor, de la turbina de vapor, del motor Stirling y de la turbina de gas de circuito cerrado).

                               

• Motores de combustión interna: en éstos, la combustión se realiza en el propio fluido
  motor, en una cámara interna del motor, y son los propios gases de la combustión los que, al expandirse, producen los movimientos de las piezas del motor (es el caso de los motores de explosión, motores de combustión o Diesel, turbinas de gas de ciclo abierto, motores de reacción, etc.).

                     

En función del tipo de movimiento producido:

• Motores alternativos: el fluido motor actúa sobre pistones que se desplazan subiendo
  y bajando en unos cilindros.

• Motores rotativos: el fluido motor actúa sobre pistones rotantes o sobre álabes deturbinas.

                                

El Ciclo de Otto

El ciclo Otto es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de encendido provocado. Se aproxima suponiendo que la mezcla carburante se comporta como gas perfecto.

El ciclo consta de seis procesos que se engloban en cuatro tiempos o carreras del pistón:

• Primer tiempo (0 - 1):  Admisión. El pistón desciende con la válvula de admisión abierta y se aspira la mezcla carburante. El proceso tiene lugar a presión constante.
• Segundo tiempo (1 - 2): Compresión. El pistón sube con las dos válvulas cerradas. Se produce una compresión adiabática (Q=0) de la mezcla. Ésta se calienta.
• Tercer tiempo (2 - 3 y 3 - 4):  Explosión-Expansión. Cuando el pistón está en el punto muerto superior, salta la chispa en la bujía y explosiona la mezcla, aumentando bruscamente la presión a volumen constante. Se produce una brusca absorción de calor por los gases de combustión. A continuación, el pistón es lanzado hacia abajo realizando trabajo (el cual viene dado por el área encerrada por el ciclo).Esta expansión se produce tan rápidamente que se puede suponer que no se produce intercambio de calor con el ambiente, por lo que sigue un proceso adiabático. En la expansión aumenta el volumen y descienden la presión y la temperatura.
• Cuarto tiempo (4 - 1 y 1 - 0):  Escape. Se abre la válvula de escape e, idealmente, podemos suponer que se produce un descenso brusco de la presión y de la temperatura a volumen constante (proceso 4-1), produciéndose una brusca cesión de calor al ambiente. A continuación, el pistón sube expulsando los gases quemados fuera del cilindro a presión constante (proceso 1-0). Como vemos, sólo se produce trabajo en el tercer tiempo, el cual se almacena en forma de energía mecánica en el volante de inercia, de donde se toma la energía necesaria para realizar los otros tres tiempos.
  Los vehículos que incorporan este tipo de motores suelen ser de varios cilindros (4, 6 ó más), en los cuales se alternan los tiempos del ciclo de forma que siempre haya algún cilindro realizando trabajo.

                                

Bibliografía

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/41011038/moodle2/pluginfile.php/4368/mod_resource/content/1/tema_3/unidad_9_Motores_t_rmicos.pdf