 |
|
|
|
|
|
 |
|
||||
 |
 |
 |
 |
 |
|
 |
|
||||
En aquesta unitat treballarem:
- Els motors i les energies que els mouen.
- El funcionament dels diferents tipus de motors tèrmics.
- Les turbines hidràuliques.
Objectius
- Identificar i descriure els diferents tipus de motors.
- Explicar els principi de funcionament dels motors tèrmics.
- Relacionar els diferents tipus de motors amb les energies que fan servir.
- Calcular la cilindrada d'un motor tèrmic.
Els motors i l'energia que utilitzen
Els motors transformen una energia d'entrada en energia mecànica.
Tipus de motors
Segons el tipus d'energia que transformen es poden classificar en:
- Hidràulics. Utilitzen l'energia cinètica d'un fluid, generalment aigua.
- Eòlics. Utilitzen l'energia cinètica del vent.
- Tèrmics Utilitzen l'energia calorífica del combustibles
- Elèctrics Utiltzen l'energia elèctrica
- Pneumàtics. Transformen l'energia de l'aire comprimit en energia mecànica
- Musculars. Transformen l'energia muscular en mecànica.
Cronologia dels motors
- Al llarg de la història el motor més utilitzat ha sigut la força muscular de l'home o del animals.
- Posteriorment es van inventar: els molins de vent i les rodes hidràuliques,la navegació a vela, etc.
- La Revolució Industrial amb la invenció de la màquina de vapor, va marcar un canvi molt important. La màquina de vapor va ser el primer motor tèrmic.
- L'invenció del motors de gasolina i diesel a finals del segle XIX va ser el següent pas.
- A principis del segle XX apareix el motor elèctric.
- Durant el segle XX s'han inventat un gran nombre de motors tèrmics com el motor a reacció i les turbines de gas.
Els motors hidràulics
Els motors hidràulics funcionen amb l'energia de l'aigua.
L'aigua embassada en un panta és una font d'energia anomenada energia potencial.
Quan l'aigua surt de l'embassament per una canonada adquireix velocitat, l'energia deguda a aquesta velocitat és l'energia cinètica.
| Energia potencial | És l'energia que tenen els cosos pel fet d'estar en una posició elevada. |
Ep= m·g·h
|
m: massa (kg) |
| Energia cinètica | És l'energia que té un cos quan es mou a una certa velocitat. |
Ec=1/2 m·v2
|
m: massa (kg) v: velocitat (m/s) |
Turbina hidràulica
Antigament les rodes hidràuliques utilitzaven l'energia cinètica del curs del riu.
Actualment per aprofitar l'energia de l'aigua es fan servir les turbines hidràuliques.
Les trubines reben l'aigua canalitzada, dins de la turbina l'aigua impacta o llisca sobre els àleps (pales) del rotor. El rotor gira degut a la força de l'aigua.
Conclusió la turbina transforma l'energia cinètica de l'aigua en energia mecànica.
Aplicació de les turbines hidràuliques
Les turbines s'utilitzen en les centrals hidroelèctriques per moure els alternadors i generar electricitat.
Tipus de turbina
Hi ha tres tipus principals de turbina.
L'elecció del tipus de turbina depèn del cabal (quantitat d'aigua) i de la pressió.
| Pelton | Poc cabal i molta pressió |
 |
| Francis |
Cabal i pressio mitjos. Pot actuar com a bomba. |
 |
| Kaplan | Molt cabal i poca pressió |
 |
Projecte escolar d'una turbina hidràulica http://www.xtec.es/~jbusque1/trealumhidra.html
Activitats pag 157 3 al 6
Motors tèrmics
Transformen l'energia tèrmica provinent d'un combustible en energia mecànica.
Classificació dels motors tèrmics
- Combustió externa
quan la combustió es produeix fora del motor.
- Màquina de vapor
- Turbina de vapor
- Combustió interna
quan la combustió es produeix dins del motor.
- Motor d'explosió
- Turbina de gas
- Motor de reacció
La termodinàmica
La termodinàmica estudia l'energia tèrmica i la seva transformació en altres formes energia o viceversa.
Segons el Primer principi de la termodinàmica o llei de la conservació de l'energia,
l'energia no es pot crear ni destruir, només es pot transformar.
Segons aquest principi és posible transformar la calor en treball i viceversa.
Els motors tèrmics produeixen treball a partir de la calor; al mateix temps les màquines pel fet de moure's produeixen calor degut al fregament dels seus components.
La unitat de calor és la caloria (cal). Una caloria és la quantitat de calor necessaria per elevar un grau Celsius un gram d'aigua.
1 cal = 4,18 J
Activitats: pag 158; 11,12
La maquina de vapor
La màquina de vapor va se el primer motor tèrmic. Permetia transformar la calor produïda en la combustió de carbó mineral en energia mecànica, és a dir en treball.
La màquina de vapor en un principi es va destinar a moure les màquines de les fabriques i posteriorment es va aplicar al ferrocarril i als vaixells.
Gràfic de la mg, demostració maquina de kit.
La turbina de vapor
La forma actual d'aprofitar el vapor és per mitjà de la turbina de vapor.
En aquestes turbines, el vapor a alta pressió es fa circular a traves dels àleps del rotor provocant el gir del mateix.
A diferència de les turbines hidràuliques les de vapor tenen més àleps i de dimensions variables a fi de millorar el rendiment.
Aplicació de les turbines de vapor
- Centrals elèctriques tèrmiques i nuclears per accionar l'alternador.
- En alguns vaixells per fer girar l'hèlix.
Motor d'explosió
Quan un gas explota s'expandeix, si l'explosió te lloc en un recinte tancat es produeix un important augment de la pressió.
Els motors d'explosió aprofiten aquest principi per transformar en treball l'explosió d'un combustible.
Hi ha dos maneres de fer explotar el combustible, per mitjà d'una guspira "xispa" motor de gasolina o Otto i per compressió motor Diesel.
Segons el cicle de funcionament els motor poden ser de 2 temps i de 4 temps.
Els motors poden tenir diferent nombre de cilindres i en col·locats en diferents posicions.
| n. cilindres | aplicació |
| 1 o 2 | motos i màquines petites (motoserres...), petites embarcacions. |
| 4, 6, 8 o més | cotxes, camions, vaixells i avions |
Disposició
 |
 |
 |
|
en línia
|
en V
|
en oposició o Boxer
|
Cilindrada i carrera
La carrera és el recorregut que fa el pistó entre el PMS (punt mort superiort) i el PMI.
La cilindrada està determinada pel volum de del cilindre i nombre de cilindres.
 |
||
|
C= cilindrada centimetres cúbics |
 |
|
Parts d'un motor d'explosió
- culata
- vàlvules: admissió i escapamant
- arbre de lleves
- balancins
- cambra de combustió
- col·lectors d'admissió i escapament
- bloc
- cilindres
- cigonyal
- bieles i pistons
- càrter
Funcionament del motor d'explosió
Consultar la següent pagina web Motor de gasolina http://www.xtec.es/aulanet/ud/tecno/motor/index.htm
Veure motor de l'aula de tecnologia.
Motor de dos temps
Veure motor de l'aula de tecnologia.
Activitats : pag 160: 19,22,23,25, 27, 28,
Busca informació de les cilindrades més habituals en els motors de cotxes de turisme i en cotxes de competició.
Busca informació d'alguns vehicles que portin motors especials o fora del habitual.