Maquinas Termicas

Descripción y clasificación de maquinas térmicas

Maquinas Térmicas

El trabajo se puede convertir en calor de manera directa y por completo, pero convertir el calor en trabajo requiere usar algunos dispositivos especiales. Estos dispositivos se llaman máquinas térmicas, las cuales convierten el calor en trabajo mecánico.

Las maquinas térmicas difieren bastante entre sí, pero es posible caracterizarlas a todas mediante:

1. Reciben calor de una fuente a temperatura alta.

2. Convierten parte de ese calor en trabajo.

3. Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura.

4. Operan en un ciclo.

Las maquinas térmicas por lo común requieren un fluido hacia y desde el cual se transfiere calor mientras experimenta un ciclo. Al fluido se le conoce como fluido de trabajo.

Solo pate del calor transferido a la maquina térmica se convierte en trabajo. La fracción de la entrada de calor que se convierte en salida de trabajo neto es una medida del desempeño de una maquina térmica y se llama eficiencia térmica nter. Para las maquinas térmicas, la salida deseada es la de trabajo neto, mientras que la entrada que requieren es la cantidad de calor suministrado al fluido de trabajo.

Clasificación

Según el sentido de transferencia de energía

Las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en:

• Máquinas térmicas motoras, en las cuales la energía del fluido disminuye al atravesar la máquina, obteniéndose energía mecánica en el eje.

• Máquinas térmicas generadoras, en las cuales la energía del fluido aumenta al atravesar la máquina, precisándose energía mecánica en el eje.

Según el principio de funcionamiento

Atendiendo al principio de funcionamiento, las máquinas térmicas se clasifican en:

Máquinas volumétricas o máquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.

Turbomáquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete. En estas máquinas el flujo es continuo.

Teniendo en cuenta lo anterior, podemos clasificar las máquinas térmicas tal como se recoge en el cuadro siguiente.

Máquinas térmicas

Motoras

Volumétricas Alternativas Máquina de vapor

Rotativas Motor Wankel

Turbomáquinas Turbina

Generadoras Volumétricas Alternativas Compresor de émbolo

Rotativas Compresor rotativo

Turbomáquinas Turbocompresor

Máquina de vapor

La máquina de vapor fue la primera máquina capaz de transformar la energía acumulada en un combustible en movimiento en una manera eficiente a escala industrial. La potencia generada por las máquinas de vapor de siglo XVII. Era muy superior, por ejemplo, a la que era capaz de desarrollar un molino de viento.

Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:

1 Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un

...