Motores endotérmicos o de combustión interna

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Docencia, maquinaria, procedimientos de construcción    

Un motor es la parte de una máquina

capaz de hacer funcionar algo transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.),

en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es unafuerza que produce el

movimiento. De hecho, gran parte de la maquinaria empleada en ingeniería civil utiliza motores de combustión

interna para su funcionamiento, especialmente motores diesel turboalimentado. En este post vamos a repasar muy

brevemente este tipo de motores y dejaremos alguna animación para su mejor comprensión. En otros posts

profundizaremos en la explicación y funcionamiento más detallado.

Los motores térmicos producen trabajo aprovechando la energía de los cuerpos que se encuentran a una

temperatura elevada. A este tipo pertenecen los motores de combustión, en el que el medio de trabajo o sustancia

a la que se le va a extraer la energía térmica ha adquirido su alta temperatura aprovechando el calor desprendido de

una combustión. En la Tabla 1  se clasifican los motores térmicos de combustión.

    MOTORES TÉRMICOS

    Combustión interna     Combustión externa

  Alternativos   De explosiónDiesel    Máquina de vapor  Rotativos   De explosiónTurbina de

gas   Turbina de vapor

Tabla 1.- Clasificación de los motores térmicos de combustión.

Los motores endotérmicos o de combustión interna aprovechan la energía generada por la expansión de un

combustible en el interior de una cámara transformándola en movimiento. Si bien existen antecedentes a mediados

del siglo XVII con Huygens y Papin con motores de pólvora, no fue hasta 1794 en el que el inglés Robert

Street patentó el primer motor alternativo de combustión interna que utilizaba una mezcla de aire y combustible

gaseoso. El primer motor de este tipo capaz de soportar una utilización continuada en el ámbito industrial fue

construido por el francés Etienne Lenoir en 1859, siendo mejorado notablemente por el alemán Nikolaus Otto en

1876 con su motor de cuatro tiempos.

El primer motor de gasolina fue diseñado y patentado por el ingeniero alemán Gottlieb Daimler en 1885, y en 1892

su compatriota Rudolf Dieselpatenta el primer motor de encendido de compresión.

Los motores de combustión interna pueden clasificarse atendiendo a diferentes conceptos:

Por la forma de iniciar la combustión: Motores Otto (motores de explosión: encendido por chispa) y motores

Diesel (encendido por compresión).

Por el ciclo de trabajo: Motores de 4 tiempos y motores de 2 tiempos.

Por el movimiento del pistón: Motores de pistón alternativo y motores de pistón rotativo.

El motor de combustión interna alternativo es una máquina térmica de desplazamiento positivo que permite la

transformación de energía térmica obtenida mediante un proceso de combustión en el propio fluido operante, en

energía mecánica mediante el movimiento lineal de un émbolo. El fluido comprime y expande un volumen cerrado

deformable formado por el cilindro, el pistón y la culata.

Motor de explosión de cuatro tiempos

Dentro de los motores de combustión interna rotativos, el motor Wankel, cuya patente data de 1936, se

diferencia enormemente de los motores convencionales. Conserva el producto, la compresión, la potencia y el ciclo

familiar del extractor, pero utiliza, en vez de un pistón, de un cilindro y de válvulas mecánicas, un rotor triangular que

gira alrededor del excéntrico. Otro tipo son las turbinas de gas, que son motores  compuestos por uno o varios

compresores, una o varias cámaras de combustión dispuestas anularmente alrededor del eje de la máquina, una

turbina de uno o varios escalones que acciona el compresor y una turbina de potencia donde el trabajo producido se

puede utilizar para generar energía eléctrica, mover la hélice de una aeronave, etc. Además lleva un pequeño motor

de arranque y un sistema de inyección del combustible en la cámara de combustión y de regulación del régimen de

la máquina.

Motor Wankel

En próximos posts profundizaremos algo más en el funcionamiento detallado de estos motores, en especial, en los

ciclos Otto y Diesel.

Un motor de combustión externa es una máquina que realiza una conversión de energía calorifíca en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna, en los que la propia combustión, realizada dentro del motor, es la que lleva a cabo el trabajo.

Los motores de combustión externa también pueden utilizar gas como fluido de trabajo (aire, H2 y He los más comunes) como en el ciclo termodinámico Stirling.