MÀQUINES TÈRMIQUES

1- QUÈ ÉS UN MOTOR?

Un motor és una màquina que transforma en energia mecànica una altra forma d'energia (hidràulica, química, elèctrica, etc). Els motors es classifiquen en tèrmics o atèrmics, segons que s'utilitzi o no energia calorífica en alguna de les etapes de transformació de l'energia inicial en energia mecànica.

Energia hidràulica

Energia elèctrica

Energia química

Els motors atèrmics poden ser hidràulics (impulsats per un líquid a alta pressió o a gran velocitat), pneumàtics (moguts per aire comprimit), eòlics o aeromotors (que aprofiten l'energia del vent) i elèctrics (que transformen l'energia elèctrica i segons el tipus de corrent elèctric amb què funcionen cal distingir entre motors de corrent continu i motors de corrent altern).

Aeromotor

En canvi un motor tèrmic produeix energia mecànica a partir de l'energia química d'un combustible per mitjà de la combustió d'aquest. Els combustibles més habituals són la gasolina (motor de gasolina) o el gasoli (motor dièsel).

Motor de gasolina

Motor de gasoil

Els principals contaminants dels gasos d'escapament són: hidrocarburs incremats (fum negre), monòxid de carboni, òxids de sofre, òxids de nitrogen i plom. 

2- MOTOR DE GASOLINA:

En poques paraules podríem dir que un motor de combustió interna alimentat per gasolina utilitza l'explosió del combustible i l'aire, provocat per una espurna, per expandir el gas empenyent el pistó de cap a peus creant un moviment que més endavant arribarà a les rodes fent-les moure.

Motor de combustió

Dels motors gasolina ha de dos tipus, els de dos temps i els de quatre. Els primers van ser muntats antigament i en l'actualitat només el fan servir motos de camp o ciclomotors de 50cm3. El segon són els que munten tots els motors a gasolina dels cotxes actuals i com el seu propi nom indica funciona en quatre temps: Admissió, Compressió, Explosió i Escapament.

3- Admissió:

El pistó es troba en el punt més alt del seu recorregut (PMS) i baixa cap al punt més baix (PMI), provocant el buit en el cilindre. La vàlvula d’admissió està oberta i permet l’entrada d’aire i gasolina barrejats prèviament en el carburador. La barreja omple tot el cilindre.

1r temps: ADMISSIÓ

4- Compressió:

La vàlvula d’admissió es tanca i el pistó puja, comprimint fortament la barreja d’aire i gasolina dins la cambra d’explosió, provocant un augment de la temperatura.

2n temps: COMPRESSIÓ

5- Explosió:

Quan el pistó ha acabat la compressió i ha arribat al PMS, la bugia emet una guspira, la gasolina explota i la força de l’explosió fa baixar el pistó cap al PMI. El cilindre queda ple de fum, producte de la combustió de la barreja de gasolina i aire. 

3r temps: EXPLOSIÓ

6: Escapament:

La vàlvula d’escapament s’obre, i a mesura que el pistó puja va expulsant el fum cap a l’exterior del cilindre. Quan el pistó arriba al PMS, s’inicia un nou cicle. 

4t temps: ESCAPAMENT

7- ENERGIA, TREBLL I POTÈNCIA:

S'anomena energia la capacitat de fer un treball.

En conseqüència, la unitat de treball és la mateixa que la d’energia: el joule.

Quan s’efectua un treball, es consumeix una quantitat equivalent d’energia. Per això, per realitzar un treball cal disposar d’energia.

S'anomena treball l'acció d'aplicar una o més forces sobre un cos i provocar o modificar el seu moviment.

La podem calcular mitjançat aquesta fòrmula:

       W= F·s    (J)

S'anomena potència el treball efectuat per unitat de temps. Dona idea de la rapidesa amb què es pot realitzar un treball.

La podem calcular mitjançant aquesta fòrmula:

 P= W/t     (watts)

8- RENDIMENT ENERGÈTIC:

En qualsevol transformació d’energia es vol aconseguir la menor pèrdua d’energia possible, és a dir, que l’energia aportada a una màquina es transformi majoritàriament en energia útil.

El rendiment és una forma d’expressar l’eficiència d’una transformació energètica, que s’obté de relacionar l’energia útil (Eu) amb l’energia d’entrada (Ee). Es multiplica per 100 per obtenir el resultat en %.

La podem calcular mitjançnt aquest fòrmula:

 n =  Pu/Pc · 100     (%)

Es pot calcular amb la potència i el treball.

9- CARACTERÍSTIQUES DEL MOTOR:

LA CILINDRADA: És una de les característiques princpals d'un motor, lligada a la potència que pot desenvolupar i al consum de combustible.

La podem calcular mitjançant aquesta fòrmula:

EL VOLUM MÀXIM: el volum màxim d'un cilindre ( V màx.) es calcula sumant el volum del cilindre (Vc) i el volum de la cambra de combustió

La cilndrada del motor ( V t) dependrà del nombre de cilindres (n c) que tingui:

RELACIÓ DE COMPRESSIÓ: Es calcula com el quocient entre el volum màxim ( V màx.) i el volum de la cambra de combustió (V mín.)

10- COTXES HÍBRIDS I ELÈCTRICS:

AVANTATGES D'UN COTXE HÍBRID:

• Major eficiència en el consum: aprofiten un 30% de l’energia que generen mentre que els convencionals només un 19%.
• Reducció de les emissions. 
• Menys soroll. 
• Resposta més ràpida.
• Recuperació d’energia en les frenades (frens regeneratius) 
• Més autonomia que un vehicle elèctric simple. 
• Més suavitat i facilitat d’ús. 
• Millor funcionament en recorreguts urbans. En recorreguts curts pot funcionar sense utilitzar el motor tèrmic. 
• Instal·lació elèctrica potent i versàtil. 
• Descomptes en el preu per la seva eficiència.

Cotxe HÍBRID

INCONVENIENTS D'UN COTXE HÍBRID:

• Les bateries dels motors elèctrics contenen productes tòxics. 
• També contenen elements escassos (neodimi i lantà, en alguns casos). 
• Més pes i, en conseqüència, major quantitat d’energia per desplaçar-lo. 
• Més complexitat que fa difícil les revisions i les reparacions. 
• El preu.

AVANTATGES D'UN COTXE ELÈCTRIC:

• Els vehicles elèctric són més ecològics, per tant desprenen menys emissions de CO2 a l'atmosfera.
• Aquests vehicles també tenen més rendiment energètic que els de combustió, ja que aprofiten el 90% de la energia.
• La estructura dels vehicles elèctrics és més simple que la dels de combustió, per tant, tindran menys avaries i un menor manteniment.
• Els vehicles elèctrics també són mecànicament més simples que els de combustió.
• Permet als països no exportadors de petroli no dependre dels països exportadors.
• El projecte ITER és un projecte que es comença a desenvolupar a França que tracta de una fusió nuclear d'Hidrogen creant Heli ( és un mètode molt més ecològic que el de la fissió nuclear).
• Tenen un descompte d'uns 3.000 euros aproximadament. 

Cotxe ELÈCTRIC

INCONVENIENTS D'UN COTXE ELÈCTRIC:

• Els vehicles elèctrics tenen molt poca autonomia.
• Necessiten molta estona per carregar-se.
• Hi ha pocs llocs de càrrega (actualment).
• Actualment utilitzen bastant la pila de liti que és molt difícil de reciclar.
• Actualment  la energia elèctrica prové de fonts no gaire ecològiques, com és el cas de la energia nuclear.
• El seu preu és excessivament car.
• L'electricitat no és 100% ecològica, ja que desprén petites emissions de carboni.
• A part de les bateries liti existeixen unes altres bateries més fàcils de reciclar, però pesen massa per la poca energia que donaran al vehicle.