Maquina Térmica

Conoce ¿Qué son las Maquinas Térmicas? ¿Cómo funciona la maquina térmica o termodinámica?  y ¿Para qué sirve una maquina térmica en la vida cotidiana?

La térmica está íntimamente relacionada al calor y a la energía cinética; es decir, son los tipos de maquinas que funcionan con energía calorífica. Aunque algunas veces se puede utilizar la energía eléctrica y otras similares.

Maquinas Térmicas

Las maquinas térmicas de potencias también son conocidas con el nombre de motores térmicos.

¿Qué son las maquinas térmicas o Termodinámica?

Son aparatos mecánicos que pueden transformar el calor en un trabajo mecánico; es decir convierten parcialmente la energía térmica en energía mecánica, la cual se puede componer de energía cinética más la energía potencial.

Definición y significado de maquinaria termodinámica

Significa columna termal, con mucha relacion con el calentamiento del suelo y el aire; es decir, el calentamiento de la superficie terrestre.

¿Qué es una maquina térmica?

Las maquinas térmica también se les llama máquina de calor, los cuales poseen la siguiente información.

Máquina de Calor:

Las maquinas térmicas funcionan de forma continua; es decir, se necesita calor para que funcione correctamente y convierta la energía calorífica en un trabajo mecánico; es decir, si no existe temperatura no puede existir la conversión a un trabajo mecánico.

¿Cómo funciona una Maquina Térmica?

Entre las variables en las maquinas de calor pueden ser la temperatura, el volumen y la presión.

Es importante mencionar que una máquina térmica encierra una serie de procesos que no se encuentran definidos con un nivel de estabilidad, por esta manera se hace necesario calcular el rendimiento de una manera empírica.

Funciona por elementos:

Para que una maquina térmica funcione se necesitan los siguientes elementos:

  • El generador.
  • El movimiento.
  • La correa.
  • Bela o palanca.
  • Pistón.
  • Cilindro.
  • Caldera.
  • Agua.
  • Combustible.
  • Calor.

Turbina de vapor en máquinas termodinámicas

Se refiere a una turbo maquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica; es decir, existe un intercambio de movimiento entre el rodete y el fluido de trabajo.

Las máquinas de vapor necesitan agua, y los motores necesitan que los gases se expandan y se reproduzcan por la combustión de una mezcla explosiva.

En la vida cotidiana las industrias utilizan las llamadas Calderas con tubos de humo y las Calderas con tubos de agua, considerándose siempre un tipo de sistema térmico.

Clasificación de las maquinas térmicas:

Las maquinas térmicas se clasifican según el sentido de transferencia de energía, y según el principio de funcionamiento, entre los tipos se tienen:

Por transferencia de energía:

  1. Maquinas térmicas generadoras.
  2. Maquinas térmicas motoras.

Por principios de funcionamiento:

  1. Máquinas volumétricas.
  2. Turbo máquinas.

Maquinas térmicas generadoras:

Se pueden clasificar en volumétricas, las cuales pueden ser alternativas (máquina de vapor) y rotativas (motor wankel).

Son las máquinas de tipo volumétricas y turbomáquinas, entre las volumétricas se pueden dividir en alternativas y rotativas que pueden ser como por ejemplo un compresor de embolo, como también un compresor rotativo, y en un turbo maquinas se pueden encontrar un turbo compresor.

Por Tipos de maquinas térmicas:

Existen tres tipos de máquinas térmicas las cuales son:

Combustión externa: Máquina de vapor (se conoce por que combustible se quema fuera del motor).

Combustión interna: Es conocida porque el combustible se quema dentro de la máquina.

Acción y redacción

Ciclos de una maquina térmica

Entre los ciclos más importantes de la termodinámica se tienen los siguientes:

  • Ciclo Rankine.
  • Ciclo Otto.
  • Ciclo Diesel.
  • Ciclo Brayton .
  • Ciclo de Carnot (GIE).

La termodinámica encierra algunos ciclos que hacen posible la presentación y el conocimiento de cómo funcionan las maquinas térmicas, los cuales se tienen los siguientes:

Ciclo Rankine:

Es el ciclo básico que tiene como objetivo principal convertir el calor en trabajo; es decir, un ciclo que funciona y opera por medio del vapor, se le denomina también ciclo de potencia.

El ciclo Rankine está compuesto por transformaciones isoentrópicas y dos isobaras. Este tipo de ciclo es ideal para centrales eléctricas de vapor y ciclos de potencia en general.

Ciclo Otto

El ciclo Otto(Definición) es el ciclo que se aplica en la vida real en motores de combustión interna de arranque debido al efecto de una chispa eléctrica (puede llevarse a cabo su funcionamiento en motores de gasolina, etanol, otras sustancias muy inflamables y de características volátiles). Sin embargo, se estudia que el fluido del trabajo en este ciclo es una mezcla de gasolina con aire, teniendo algunas características similares en su funcionamiento al ciclo diésel.

En su forma más fácil de comprender es el ciclo que funciona y se acciona por medio de una chispa eléctrica; es decir, se pueden incluir como ejemplos de este ciclo los vehículos, equipos y maquinas industriales, que pueden dividirse en su forma específica en motores de dos tiempos y motores de cuatro tiempos.

Ciclo Diésel

Este tipo de ciclo es llamado también ciclo de encendido por compresión y se realiza a presión constante; es decir, son los ciclos que comprenden los motores diésel. Se estima que los costos de los motores diésel son más altos que los demás. El ciclo diésel requiere mayor cantidad de aire debido a la combustión.

Ciclo Brayton (o Joule)

Se considera un ciclo que se compone de una etapa de compresión adiabática; es decir, una etapa de calentamiento llamado isobárico y con una expansión adiabática por medio del fluido termodinámico compresible. El ciclo de Brayton consiste en una turbina de gas que convierte la energía en forma de calor en un trabajo, manteniendo una eficiencia que es el rendimiento en comparación con los otros ciclos.

Ciclo de Carnot (GIE)

El ciclo de Carnot se compone de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, posee un foco caliente y un foco frío, es importante aclarar que según la temperatura de los focos así cambiará el rendimiento.

Ejemplos de Máquinas Térmicas:

Entre los ejemplos de tipos de máquinas térmicas en la vida cotidiana se encuentra las siguientes:

  1. La máquina de vapor (La más conocida).
  2. Los motores: Wankel, de reacción, de explosión, de reacción.
  3. Con turbinas de vapor.
  4. El turborreactor.
  5. El turbo propulsor.

Maquina de vapor:

Es una maquina muy antigua usada principalmente para transformar la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica.

Motores: Wankel, reacción y explosión:

Los motores wankel son una clase de motor de combustión de tipo interno; es decir, construido y funcionado por rotores y no con el uso de pistones en cuanto a la clase de motores alternativos.

Turbinas de Vapor:

Denominada como una turbomáquina, la cual es encargada de la transformación de energía de un flujo de vapor en un tipo de energía mecánica, que se da gracias a un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido del trabajo y el rotor (también se le conoce con el nombre de rodete.)

Video: Maquinas térmicas, principio de termodinámica

A continuación puede ver un video de como funciona un maquina térmica, que se iguala a una maquina de vapor:

Fuente:
Sadi Carnot
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