Motor - Engine

Animación que muestra las cuatro etapas del ciclo de combustión interna de gasolina de cuatro tiempos con fuente de ignición eléctrica :
  1. Inducción (entra combustible)
  2. Compresión
  3. Ignición (se quema combustible)
  4. Emisión (escape)
El motor a reacción utiliza el calor de combustión para generar un escape de alta velocidad como una forma de motor de reacción . La energía mecánica para alimentar los sistemas eléctricos e hidráulicos de la aeronave se puede tomar del eje de la turbina, pero el empuje se produce mediante los gases de escape expulsados.

Un motor o motor es una máquina diseñada para convertir una o más formas de energía en energía mecánica .

Las fuentes de energía disponibles incluyen energía potencial (por ejemplo, energía del campo gravitacional de la Tierra explotada en la generación de energía hidroeléctrica ), energía térmica (por ejemplo, geotermia ), energía química , potencial eléctrico y energía nuclear (de fisión nuclear o fusión nuclear ). Muchos de estos procesos generan calor como forma de energía intermedia, por lo que los motores térmicos tienen especial importancia. Algunos procesos naturales, como las células de convección atmosférica , convierten el calor ambiental en movimiento (por ejemplo, en forma de corrientes de aire ascendentes). La energía mecánica es de particular importancia en el transporte , pero también juega un papel en muchos procesos industriales como cortar, triturar, triturar y mezclar.

Los motores térmicos mecánicos convierten el calor en trabajo mediante varios procesos termodinámicos. El motor de combustión interna es quizás el ejemplo más común de un motor térmico químico, en el que el calor de la combustión de un combustible provoca una rápida presurización de los productos de combustión gaseosos en la cámara de combustión, lo que hace que se expandan y accionan un pistón , que hace girar un pistón . cigüeñal . A diferencia de los motores de combustión interna, un motor de reacción (como un motor a reacción ) produce empuje al expulsar la masa de reacción , de acuerdo con la tercera ley de movimiento de Newton .

Además de los motores térmicos, los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico , los motores neumáticos utilizan aire comprimido y los motores de relojería en los juguetes de cuerda utilizan energía elástica . En los sistemas biológicos, los motores moleculares , como las miosinas en los músculos , utilizan energía química para crear fuerzas y, en última instancia, movimiento (un motor químico, pero no un motor térmico).

Los motores de calor químico que emplean aire (gas atmosférico ambiental) como parte de la reacción del combustible se consideran motores de respiración de aire. Los motores de calor químico diseñados para operar fuera de la atmósfera de la Tierra (por ejemplo , cohetes , submarinos profundamente sumergidos ) necesitan llevar un componente de combustible adicional llamado oxidante (aunque existen superoxidantes adecuados para su uso en cohetes, como el flúor , un oxidante más poderoso que oxígeno en sí); o la aplicación necesita obtener calor por medios no químicos, como por medio de reacciones nucleares .

Todos los motores térmicos alimentados químicamente emiten gases de escape. Los motores más limpios solo emiten agua. Las emisiones cero estrictas generalmente significan emisiones cero distintas del agua y el vapor de agua. Solo los motores térmicos que queman hidrógeno puro (combustible) y oxígeno puro (oxidante) logran emisiones cero según una definición estricta (en la práctica, un tipo de motor cohete). Si se quema hidrógeno en combinación con aire (todos los motores que respiran aire), se produce una reacción secundaria entre el oxígeno atmosférico y el nitrógeno atmosférico, lo que da como resultado pequeñas emisiones de NOx , lo que es adverso incluso en pequeñas cantidades. Si se quema un hidrocarburo (como alcohol o gasolina) como combustible, se emiten grandes cantidades de CO2 , un potente gas de efecto invernadero . El hidrógeno y el oxígeno del aire pueden reaccionar en agua mediante una celda de combustible sin producción lateral de NOx, pero este es un motor electroquímico , no un motor térmico.

Terminología

La palabra motor deriva del francés antiguo engin , del latín ingenium , raíz de la palabra ingenioso . Armas pre-industriales de la guerra, como catapultas , trabucos y arietes , fueron llamados máquinas de asedio , y el conocimiento de cómo construirlos fue tratada a menudo como un secreto militar. La palabra desmotadora , como en desmotadora de algodón , es la abreviatura de motor . La mayoría de los dispositivos mecánicos inventados durante la revolución industrial se describieron como motores, siendo la máquina de vapor un ejemplo notable. Sin embargo, las máquinas de vapor originales, como las de Thomas Savery , no eran máquinas mecánicas sino bombas. De esta manera, un camión de bomberos en su forma original era simplemente una bomba de agua, y el motor era transportado al fuego por caballos.

En el uso moderno, el término motor generalmente describe dispositivos, como motores de vapor y motores de combustión interna, que queman o consumen combustible para realizar un trabajo mecánico ejerciendo un par o fuerza lineal (generalmente en forma de empuje ). Los dispositivos que convierten la energía térmica en movimiento se denominan comúnmente simplemente motores . Entre los ejemplos de motores que ejercen un par se incluyen los conocidos motores diésel y de gasolina de los automóviles, así como los turboejes . Ejemplos de motores que producen empuje incluyen turboventiladores y cohetes .

Cuando se inventó el motor de combustión interna, el término motor se usó inicialmente para distinguirlo de la máquina de vapor, que se usaba ampliamente en ese momento para impulsar locomotoras y otros vehículos como los rodillos de vapor . El término motor deriva del verbo latino moto que significa 'poner en movimiento' o 'mantener el movimiento'. Por tanto, un motor es un dispositivo que imparte movimiento.

El motor y el motor son intercambiables en inglés estándar. En algunas jergas de ingeniería, las dos palabras tienen significados diferentes, en el que motor es un dispositivo que quema o consume combustible, cambiando su composición química, y un motor es un dispositivo impulsado por electricidad , aire o presión hidráulica , que no cambia. la composición química de su fuente de energía. Sin embargo, los cohetes utilizan el término motor de cohete , aunque consumen combustible.

Un motor térmico también puede servir como motor primario, un componente que transforma el flujo o los cambios de presión de un fluido en energía mecánica . Un automóvil impulsado por un motor de combustión interna puede hacer uso de varios motores y bombas, pero en última instancia, todos estos dispositivos obtienen su energía del motor. Otra forma de verlo es que un motor recibe energía de una fuente externa y luego la convierte en energía mecánica, mientras que un motor crea energía a partir de la presión (derivada directamente de la fuerza explosiva de combustión u otra reacción química , o secundariamente de la presión). acción de tal fuerza sobre otras sustancias como el aire, el agua o el vapor).

Historia

Antigüedad

Las máquinas simples , como el garrote y el remo (ejemplos de la palanca ), son prehistóricas . Motores más complejos utilizando la fuerza humana , la energía animal , energía hidráulica , energía eólica y vapor fecha trasera energía incluso a la antigüedad. La energía humana se concentraba mediante el uso de motores simples, como el cabrestante , el molinete o la cinta de correr , y con cuerdas , poleas y arreglos de aparejos y bloques ; este poder se transmitía generalmente con las fuerzas multiplicadas y la velocidad reducida . Estos se utilizaron en grúas y a bordo de barcos en la Antigua Grecia , así como en minas , bombas de agua y máquinas de asedio en la Antigua Roma . Los escritores de esa época, incluidos Vitruvio , Frontino y Plinio el Viejo , tratan estos motores como algo común, por lo que su invención puede ser más antigua. En el siglo I d.C., el ganado y los caballos se usaban en molinos , impulsando máquinas similares a las impulsadas por humanos en épocas anteriores.

Según Estrabón , durante el siglo I a.C. se construyó un molino de agua en Kaberia del reino de Mitrídates . El uso de ruedas hidráulicas en molinos se extendió por todo el Imperio Romano durante los siguientes siglos. Algunas eran bastante complejas, con acueductos , presas y compuertas para mantener y canalizar el agua, junto con sistemas de engranajes o ruedas dentadas de madera y metal para regular la velocidad de rotación. Dispositivos pequeños más sofisticados, como el mecanismo de Antikythera, utilizaban trenes complejos de engranajes y diales para actuar como calendarios o predecir eventos astronómicos. En un poema de Ausonio del siglo IV d.C., menciona una sierra para cortar piedra accionada por agua. A Hero of Alexandria se le atribuyen muchas de estas máquinas impulsadas por viento y vapor en el siglo I d.C., incluida la Aeolipile y la máquina expendedora , a menudo estas máquinas se asociaban con la adoración, como altares animados y puertas automáticas de templos.

Medieval

Los ingenieros musulmanes medievales emplearon engranajes en molinos y máquinas de levantamiento de agua, y utilizaron presas como fuente de energía hidráulica para proporcionar energía adicional a los molinos de agua y las máquinas de levantamiento de agua. En el mundo islámico medieval , estos avances permitieron mecanizar muchas tareas industriales que antes se realizaban con mano de obra .

En 1206, al-Jazari emplea un cigüeñal - biela sistema para dos de sus máquinas elevador de agua. Un dispositivo de turbina de vapor rudimentario fue descrito por Taqi al-Din en 1551 y por Giovanni Branca en 1629.

En el siglo XIII, el motor cohete sólido se inventó en China. Impulsado por pólvora, esta forma más simple de motor de combustión interna no podía ofrecer una potencia sostenida, pero era útil para propulsar armas a altas velocidades hacia los enemigos en la batalla y para los fuegos artificiales . Después de la invención, esta innovación se extendió por toda Europa.

Revolución industrial

Motor Boulton & Watt de 1788

La máquina de vapor Watt fue el primer tipo de máquina de vapor que utilizó vapor a una presión justo por encima de la atmosférica para impulsar el pistón con la ayuda de un vacío parcial. La mejora del diseño de la máquina de vapor Newcomen de 1712 , la máquina de vapor Watt, desarrollada esporádicamente entre 1763 y 1775, fue un gran paso en el desarrollo de la máquina de vapor. Al ofrecer un aumento dramático en la eficiencia del combustible , el diseño de James Watt se convirtió en sinónimo de motores de vapor, debido en gran parte a su socio comercial, Matthew Boulton . Permitió el rápido desarrollo de fábricas semiautomatizadas eficientes a una escala antes inimaginable en lugares donde no se disponía de energía hidráulica. El desarrollo posterior condujo a las locomotoras a vapor y a una gran expansión del transporte ferroviario .

En cuanto a los motores de pistón de combustión interna, estos fueron probados en Francia en 1807 por De Rivaz e independientemente, por los hermanos Niépce . En teoría, Carnot los adelantó en 1824. En 1853-1857 Eugenio Barsanti y Felice Matteucci inventaron y patentaron un motor que utilizaba el principio de pistón libre que posiblemente fue el primer motor de 4 tiempos.

La invención de un motor de combustión interna que más tarde tuvo éxito comercial fue realizada durante 1860 por Etienne Lenoir .

En 1877, el ciclo Otto era capaz de proporcionar una relación potencia / peso mucho mayor que las máquinas de vapor y funcionó mucho mejor para muchas aplicaciones de transporte, como automóviles y aviones.

Un motor de combustión interna V6 de un Mercedes-Benz

Automóviles

El primer automóvil de éxito comercial, creado por Karl Benz , se sumó al interés por los motores ligeros y potentes. El motor de combustión interna de gasolina liviano, que opera en un ciclo Otto de cuatro tiempos, ha sido el más exitoso para los automóviles livianos, mientras que el motor diesel más eficiente se usa para camiones y autobuses. Sin embargo, en los últimos años, los motores turbo diésel se han vuelto cada vez más populares, especialmente fuera de los Estados Unidos, incluso para automóviles bastante pequeños.

Pistones opuestos horizontalmente

En 1896, Karl Benz obtuvo una patente por su diseño del primer motor con pistones opuestos horizontalmente. Su diseño creó un motor en el que los pistones correspondientes se mueven en cilindros horizontales y alcanzan el punto muerto superior simultáneamente, equilibrándose automáticamente entre sí con respecto a su impulso individual. Los motores de este diseño a menudo se denominan motores planos debido a su forma y perfil más bajo. Se utilizaron en el Volkswagen Beetle , el Citroën 2CV , algunos automóviles Porsche y Subaru, muchas motocicletas BMW y Honda y motores de aviones de hélice .

Avance

La continuación del uso del motor de combustión interna para automóviles se debe en parte a la mejora de los sistemas de control del motor (computadoras a bordo que proporcionan procesos de gestión del motor e inyección de combustible controlada electrónicamente). La inducción de aire forzado mediante turbocompresor y sobrealimentación ha aumentado la potencia y la eficiencia del motor. Se han aplicado cambios similares a los motores diésel más pequeños, lo que les otorga casi las mismas características de potencia que los motores de gasolina. Esto es especialmente evidente con la popularidad de los coches propulsados ​​por motores diésel más pequeños en Europa. Los motores diésel más grandes todavía se utilizan a menudo en camiones y maquinaria pesada, aunque requieren un mecanizado especial que no está disponible en la mayoría de las fábricas. Los motores diésel producen menos hidrocarburos y CO
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emisiones, pero mayor cantidad de partículas y NO
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contaminación, que los motores de gasolina. Los motores diésel también son un 40% más eficientes en combustible que los motores de gasolina comparables.

Incrementando el poder

En la primera mitad del siglo XX, se produjo una tendencia de aumento de la potencia del motor, particularmente en los modelos estadounidenses. Los cambios de diseño incorporaron todos los métodos conocidos para aumentar la capacidad del motor, incluido el aumento de la presión en los cilindros para mejorar la eficiencia, el aumento del tamaño del motor y el aumento de la velocidad a la que el motor produce trabajo. Las fuerzas y presiones más altas creadas por estos cambios crearon problemas de tamaño y vibración del motor que llevaron a motores más rígidos y compactos con diseños de cilindros en V y opuestos que reemplazaban arreglos en línea recta más largos.

Eficiencia de combustión

La eficiencia de combustión óptima en los vehículos de pasajeros se alcanza con una temperatura del refrigerante de alrededor de 110 ° C (230 ° F).

Configuración del motor

El desarrollo anterior de motores de automóvil produjo una gama de motores mucho más amplia que la que se usa comúnmente en la actualidad. Los motores han variado desde diseños de 1 a 16 cilindros con las correspondientes diferencias en tamaño general, peso, desplazamiento del motor y diámetros interiores de los cilindros . En la mayoría de los modelos se siguieron cuatro cilindros y potencias de 19 a 120 hp (14 a 90 kW). Se construyeron varios modelos de ciclo de dos tiempos y tres cilindros, mientras que la mayoría de los motores tenían cilindros rectos o en línea. Había varios modelos de tipo V y también marcas de dos y cuatro cilindros opuestas horizontalmente. Con frecuencia se empleaban árboles de levas en cabeza . Los motores más pequeños solían enfriarse por aire y se ubicaban en la parte trasera del vehículo; las relaciones de compresión fueron relativamente bajas. Las décadas de 1970 y 1980 vieron un mayor interés en una mejor economía de combustible , lo que provocó un regreso a diseños de V-6 y cuatro cilindros más pequeños, con hasta cinco válvulas por cilindro para mejorar la eficiencia. El Bugatti Veyron 16.4 funciona con un motor W16 , lo que significa que dos diseños de cilindros V8 se colocan uno al lado del otro para crear la forma de W que comparte el mismo cigüeñal.

El motor de combustión interna más grande jamás construido es el Wärtsilä-Sulzer RTA96-C , un motor diésel turboalimentado de 2 tiempos y 14 cilindros que fue diseñado para impulsar el Emma Mærsk , el buque portacontenedores más grande del mundo cuando se lanzó en 2006. Este motor tiene una masa de 2.300 toneladas, y cuando funciona a 102 rpm (1,7 Hz) produce más de 80 MW y puede utilizar hasta 250 toneladas de combustible por día.

Tipos

Un motor puede clasificarse en una categoría de acuerdo con dos criterios: la forma de energía que acepta para crear movimiento y el tipo de movimiento que produce.

Motor térmico

Motor de combustión

Los motores de combustión son motores térmicos impulsados ​​por el calor de un proceso de combustión .

Motor de combustión interna

Un motor de combustión interna de tres caballos de fuerza que funciona con gas de carbón.

El motor de combustión interna es un motor en el que se produce la combustión de un combustible (generalmente, combustible fósil ) con un oxidante (generalmente aire) en una cámara de combustión . En un motor de combustión interna, la expansión de los gases de alta temperatura y alta presión , que son producidos por la combustión, aplica fuerza directamente a los componentes del motor, como los pistones o las palas de la turbina o una boquilla , y moviéndolo a una distancia , genera trabajo mecánico .

Motor de combustión externa

Un motor de combustión externa ( motor EC) es un motor térmico en el que un fluido de trabajo interno se calienta mediante la combustión de una fuente externa, a través de la pared del motor o un intercambiador de calor . El fluido entonces, mediante la expansión y que actúa sobre el mecanismo del motor produce un movimiento y utilizable trabajo . Luego, el fluido se enfría, se comprime y se reutiliza (ciclo cerrado) o (con menos frecuencia) se vierte y se extrae fluido frío (motor de aire de ciclo abierto).

" Combustión " se refiere a la quema de combustible con un oxidante para suministrar calor. Los motores de configuración y funcionamiento similares (o incluso idénticos) pueden utilizar un suministro de calor de otras fuentes, como reacciones nucleares, solares, geotérmicas o exotérmicas que no impliquen combustión; pero no se clasifican estrictamente como motores de combustión externa, sino como motores térmicos externos.

El fluido de trabajo puede ser un gas como en un motor Stirling , o vapor como en un motor de vapor o un líquido orgánico como n-pentano en un ciclo de Rankine orgánico . El fluido puede tener cualquier composición; el gas es, con mucho, el más común, aunque a veces incluso se usa líquido de una sola fase . En el caso de la máquina de vapor, el fluido cambia de fase entre líquido y gas.

Motores de combustión que respiran aire

Los motores de combustión que respiran aire son motores de combustión que utilizan el oxígeno del aire atmosférico para oxidar ("quemar") el combustible, en lugar de llevar un oxidante , como en un cohete . Teóricamente, esto debería resultar en un mejor impulso específico que para los motores de cohetes.

Una corriente continua de aire fluye a través del motor que respira aire. Este aire se comprime, se mezcla con combustible, se enciende y se expulsa como gas de escape . En los motores de reacción , la mayor parte de la energía de combustión (calor) sale del motor como gas de escape, lo que proporciona empuje directamente.

Ejemplos de

Los motores típicos que respiran aire incluyen:

Efectos ambientales

El funcionamiento de los motores suele tener un impacto negativo sobre la calidad del aire y los niveles de ruido ambiental . Ha habido un énfasis creciente en las características de producción de contaminación de los sistemas de energía de los automóviles. Esto ha creado un nuevo interés en fuentes de energía alternativas y refinamientos de motores de combustión interna. Aunque han aparecido algunos vehículos eléctricos a batería de producción limitada, no han demostrado ser competitivos debido a los costos y las características operativas. En el siglo XXI, el motor diesel ha ido ganando popularidad entre los propietarios de automóviles. Sin embargo, el motor de gasolina y el motor diésel, con sus nuevos dispositivos de control de emisiones para mejorar el rendimiento de las emisiones, aún no han sido desafiados de manera significativa. Varios fabricantes han introducido motores híbridos, que involucran principalmente un motor de gasolina pequeño junto con un motor eléctrico y con un gran banco de baterías, estos están comenzando a convertirse en una opción popular debido a su conciencia ambiental.

Calidad del aire

Los gases de escape de un motor de encendido por chispa consisten en lo siguiente: nitrógeno del 70 al 75% (por volumen), vapor de agua del 10 al 12%, dióxido de carbono del 10 al 13,5%, hidrógeno del 0,5 al 2%, oxígeno del 0,2 al 2%, monóxido de carbono : 0,1 a 6%, hidrocarburos no quemados y productos de oxidación parcial (por ejemplo, aldehídos ) 0,5 a 1%, monóxido de nitrógeno 0,01 a 0,4%, óxido nitroso <100 ppm, dióxido de azufre 15 a 60 ppm, trazas de otros compuestos como aditivos de combustible y lubricantes, también compuestos halógenos y metálicos, y otras partículas. El monóxido de carbono es altamente tóxico y puede causar intoxicación por monóxido de carbono , por lo que es importante evitar la acumulación de gas en un espacio confinado. Los convertidores catalíticos pueden reducir las emisiones tóxicas, pero no eliminarlas. Además, las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes, principalmente dióxido de carbono , del uso generalizado de motores en el mundo industrializado moderno están contribuyendo al efecto invernadero global , una preocupación principal con respecto al calentamiento global .

Motores térmicos no combustibles

Algunos motores convierten el calor de procesos no combustibles en trabajo mecánico, por ejemplo, una planta de energía nuclear utiliza el calor de la reacción nuclear para producir vapor y accionar una máquina de vapor, o una turbina de gas en un motor cohete puede ser accionada por la descomposición de peróxido de hidrógeno . Aparte de las diferentes fuentes de energía, el motor a menudo se diseña de manera muy similar a un motor de combustión interna o externa.

Otro grupo de motores no combustibles incluye los motores térmicos termoacústicos (a veces llamados "motores TA"), que son dispositivos termoacústicos que utilizan ondas sonoras de alta amplitud para bombear calor de un lugar a otro o, a la inversa, utilizan una diferencia de calor para inducir ondas sonoras de alta amplitud. . En general, los motores termoacústicos se pueden dividir en dispositivos de onda estacionaria y de onda viajera.

Los motores Stirling pueden ser otra forma de motor térmico no comburente. Utilizan el ciclo termodinámico de Stirling para convertir el calor en trabajo. Un ejemplo es el motor Stirling de tipo alfa, en el que el gas fluye, a través de un recuperador , entre un cilindro caliente y un cilindro frío, que están unidos a pistones alternativos 90 ° desfasados. El gas recibe calor en el cilindro caliente y se expande, impulsando el pistón que hace girar el cigüeñal . Después de expandirse y fluir a través del recuperador, el gas rechaza el calor en el cilindro frío y la consiguiente caída de presión conduce a su compresión por el otro pistón (de desplazamiento), que lo obliga a regresar al cilindro caliente.

Motor de propulsión química no térmica

Los motores no térmicos generalmente funcionan mediante una reacción química, pero no son motores térmicos. Ejemplos incluyen:

Motor eléctrico

Un motor eléctrico usa energía eléctrica para producir energía mecánica , generalmente a través de la interacción de campos magnéticos y conductores portadores de corriente . El proceso inverso, que produce energía eléctrica a partir de energía mecánica, se realiza mediante un generador o dínamo . Los motores de tracción que se utilizan en los vehículos suelen realizar ambas tareas. Los motores eléctricos pueden funcionar como generadores y viceversa, aunque esto no siempre es práctico. Los motores eléctricos son omnipresentes y se encuentran en aplicaciones tan diversas como ventiladores industriales, sopladores y bombas, máquinas herramienta, electrodomésticos, herramientas eléctricas y unidades de disco . Pueden estar alimentados por corriente continua (por ejemplo, un dispositivo portátil o un vehículo de motor a batería ), o por corriente alterna de una red de distribución eléctrica central. Los motores más pequeños se pueden encontrar en relojes de pulsera eléctricos. Los motores de tamaño mediano de dimensiones y características altamente estandarizadas proporcionan una potencia mecánica conveniente para usos industriales. Los motores eléctricos más grandes se utilizan para la propulsión de grandes barcos y para fines tales como compresores de tuberías, con clasificaciones de miles de kilovatios . Los motores eléctricos pueden clasificarse por la fuente de energía eléctrica, por su construcción interna y por su aplicación.

Motor eléctrico

El principio físico de producción de fuerza mecánica mediante las interacciones de una corriente eléctrica y un campo magnético se conocía ya en 1821. Durante el siglo XIX se construyeron motores eléctricos de eficiencia creciente, pero la explotación comercial de motores eléctricos a gran escala requería una eficiencia eficiente. generadores eléctricos y redes de distribución eléctrica.

Para reducir el consumo de energía eléctrica de los motores y su huella de carbono asociada , varias autoridades reguladoras en muchos países han introducido e implementado legislación para fomentar la fabricación y el uso de motores eléctricos de mayor eficiencia. Un motor bien diseñado puede convertir más del 90% de su energía de entrada en energía útil durante décadas. Cuando la eficiencia de un motor aumenta incluso en unos pocos puntos porcentuales, los ahorros, en kilovatios hora (y por lo tanto en costos), son enormes. La eficiencia de energía eléctrica de un motor de inducción industrial típico se puede mejorar: 1) reduciendo las pérdidas eléctricas en los devanados del estator (por ejemplo, aumentando el área de la sección transversal del conductor , mejorando la técnica del devanado y utilizando materiales con mayor potencia eléctrica). conductividades , como el cobre ), 2) reduciendo las pérdidas eléctricas en la bobina del rotor o fundición (por ejemplo, utilizando materiales con conductividades eléctricas más altas, como el cobre), 3) reduciendo las pérdidas magnéticas utilizando acero magnético de mejor calidad , 4) mejorando la aerodinámica de los motores para reducir las pérdidas mecánicas por efecto del viento, 5) mejorar los cojinetes para reducir las pérdidas por fricción y 6) minimizar las tolerancias de fabricación . Para obtener más información sobre este tema, consulte Eficiencia superior ).

Por convención, motor eléctrico se refiere a una locomotora eléctrica de ferrocarril , en lugar de un motor eléctrico.

Motor de propulsión física

Algunos motores funcionan con energía potencial o cinética, por ejemplo, algunos funiculares , transportadores de plano de gravedad y teleféricos han utilizado la energía del agua en movimiento o rocas, y algunos relojes tienen un peso que cae bajo la gravedad. Otras formas de energía potencial incluyen gases comprimidos (como motores neumáticos ), resortes ( motores de relojería ) y bandas elásticas .

Los históricos motores de asedio militares incluían grandes catapultas , trabuquetes y (hasta cierto punto) arietes que funcionaban con energía potencial.

Motor neumatico

Un motor neumático es una máquina que convierte la energía potencial en forma de aire comprimido en trabajo mecánico . Los motores neumáticos generalmente convierten el aire comprimido en trabajo mecánico mediante un movimiento lineal o rotativo. El movimiento lineal puede provenir de un diafragma o de un actuador de pistón, mientras que el movimiento giratorio es proporcionado por un motor neumático de tipo paleta o un motor neumático de pistón. Los motores neumáticos han tenido un gran éxito en la industria de las herramientas manuales y se están realizando continuos intentos para expandir su uso a la industria del transporte. Sin embargo, los motores neumáticos deben superar las deficiencias de eficiencia antes de ser vistos como una opción viable en la industria del transporte.

Motor hidraulico

Un motor hidráulico obtiene su potencia de un líquido presurizado . Este tipo de motor se utiliza para mover cargas pesadas y accionar maquinaria.

Híbrido

Algunas unidades motoras pueden tener múltiples fuentes de energía. Por ejemplo, el motor eléctrico de un vehículo eléctrico híbrido enchufable podría generar electricidad a partir de una batería o de las entradas de combustibles fósiles a través de un motor de combustión interna y un generador.

Rendimiento

Los siguientes se utilizan en la evaluación del rendimiento de un motor.

Velocidad

La velocidad se refiere a la rotación del cigüeñal en los motores de pistón y la velocidad de los rotores del compresor / turbina y los rotores del motor eléctrico. Se mide en revoluciones por minuto (rpm).

Empuje

El empuje es la fuerza que se ejerce sobre el motor de un avión o su hélice después de que ha acelerado el aire que lo atraviesa.

Esfuerzo de torsión

El par es un momento de giro en un eje y se calcula multiplicando la fuerza que causa el momento por su distancia del eje.

Poder

La potencia es la medida de la rapidez con que se realiza el trabajo.

Eficiencia

La eficiencia es una medida de la cantidad de combustible que se desperdicia en la producción de energía.

Niveles de sonido

El ruido del vehículo proviene principalmente del motor a velocidades bajas del vehículo y de los neumáticos y el aire que pasa por el vehículo a velocidades más altas. Los motores eléctricos son más silenciosos que los motores de combustión interna. Los motores que producen empuje, como los turboventiladores, los turborreactores y los cohetes, emiten la mayor cantidad de ruido debido a la forma en que sus corrientes de escape de alta velocidad que producen empuje interactúan con el aire estacionario circundante. La tecnología de reducción de ruido incluye silenciadores (silenciadores) del sistema de admisión y escape en motores de gasolina y diésel y revestimientos de atenuación de ruido en las entradas del turboventilador.

Motores por uso

Los tipos de motores particularmente notables incluyen:

Ver también

Referencias

Citas

Fuentes

enlaces externos