La máquina a vapor

INTRODUCCION

La máquina a vapor es el origen del formidable desarrollo del maquinismo moderno; se puede afirmar que en el curso de este desarrollo, el descubrimiento del motor de combustión interna ha sido toda una revolución, de importancia comparable a la que provocó la aparición de la máquina de vapor.

La idea de utilizar presión para empujar algo hacia arriba o hacia adelante no es nueva. Un tipo de turbina (máquina) de vapor fue diseñada hace aproximadamente 2000 años por Hero de Alejandría. Los chinos ya utilizaban cohetes pirotécnicos que funcionaban con pólvora hace más de 800 años. Sir Isaac Newton explicó el principio del empuje por reacción en sus "leyes de la dinámica" en 1687. En 1791, John Barber de Inglaterra diseñó una turbina de gas, pero tuvieron que pasar 100 años para que se desarrollaran los materiales adecuados para construirla.

El motor de gas de Lenoir (1860), que funcionaba con explosiones, pero sin compresión previa, fue el primer motor industrial. Después, el motor de "compresión previa y ciclo de 4 tiempos", definido por Beau de Rochas (1862) y realizado por Otto en 1878, provee a la industria de un motor de media potencia, cuyo precio y complicación no son comparables al conjunto generador-máquina de vapor.

Posteriormente, en 1893, Rudolph Diesel enuncia el principio del motor de "combustión interna y alta compresión previa", sin encendido, el cual debía ser alimentado directamente por un combustible pesado, no fluido y relativamente económico.

Con el tiempo, se encontró que los motores más potentes tienen necesariamente que ser multicilíndricos. Por ello comienzan a desarrollarse numerosos tipos de motores, cambiando principalmente el tipo de combustible (y por ende el principio que los rige), así como también variando la disposición de los cilindros, con el fin de lograr un máximo de potencia.

Así es como nacen los Motores de combustión o Radiales (también llamados motores en estrella); motores cuyos cilindros están dispuestos en ejes radiales simétricos.

I. CLASES DE MOTORES

Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóvil es este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes:

1. MOTOR ELECTRICO

Es aquel motor que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, por medio de la repulsión que presenta un objeto metálico cargado eléctricamente ante un imán permanente. Son máquinas eléctricas rotatorias.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

Son muy utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

VENTAJAS

• A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.

• Se pueden construir de cualquier tamaño y forma, siempre que el voltaje lo permita.

• Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.

• Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando a medida que se incrementa la potencia de la máquina).

• Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro sí emiten contaminantes.

• No necesita de refrigeración ni ventilación forzada, están autoventilados.

• No necesita de transmisión/marchas.

2. MOTOR HIDRAULICO

Un motor hidráulico es un actuador mecánico que convierte presión hidráulica y flujo en un par de torsión y un desplazamiento angular, es decir, en una rotación o giro. Su funcionamiento es pues inverso al de las bombas hidráulicas y es el equivalente rotatorio del cilindro hidráulico. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeñas en comparación con los motores eléctricos.

TIPOS DE MOTORES HIDRAULICOS

MOTORES DE ENGRANAJES

Son de tamaño reducido y pueden girar en los dos sentidos, pero el par es pequeño, son ruidosos, pueden trabajar a altas velocidades pero de forma análoga a los motores de paletas, su rendimiento cae a bajas velocidades.

MOTORES DE PALETAS

Tienen la misma estructura que las bombas de paletas, pero el movimiento radial de las paletas debe ser forzado, mientras que en las bombas se debe a la fuerza centrífuga.

MOTORES DE PISTONES

Son los más empleados de todos ya que se consiguen las mayores potencias trabajando a altas presiones. En función de la posición de los pistones con respecto al eje podemos encontrar:

• Motores de pistones axiales: Los pistones van dispuestos en la dirección del eje del motor. El líquido entra por la base del pistón y lo obliga desplazarse hacia fuera. Como la cabeza del pistón tiene forma de rodillo y apoya sobre una superfice inclinada, la fuerza que ejerce sobre ella se descompone según la dirección normal y según la dirección tangencial a la superficie. Esta última componente la obligará a girar, y con ella solidariamente, el eje sobre la que va montada. Variando la inclinación de la placa o el basculamiento entre el eje de entrada y salida se puede variar la cilindrada y con ella el par y la potencia.

• Motor de pistones radiales: Los pistones van dispuestos perpendicularmente al eje del motor. El principio de funcionamiento es análogo al de los axiales pero aquí el par se consigue debido a la excentricidad, que hace que la componente transversal de la fuerza que el pistón ejerce sobre la carcasa sea distinta en dos posiciones diametralmente opuestas, dando lugar a una resultante no nula que origina el par de giro.

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