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 mecanismo de biela - manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
MAQUINAS PARA VOLAR.
Famosos y fracasados fueron los intentos de Leonardo da Vinci por construir máquinas que pudieran volar. Hace 200 años, los hermanos Montgolfier lograron el objetivo, construyeron el primer globo aerostático, que vuela gracias al aire caliente que lo hace ascender. Pero el primer avión con motor que logró despegar se debe a los hermanos Wright en el año 1.903.
1-PRIMER TIEMPO O ADMISIÓN : en esta fase el descenso del pistón( el pistón es una casa muy grande) aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.
2-SEGUNDO TIEMPO O COMPRESIÓN: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.
Un cohete es un reactor que lleva en un tanque el combustible y en el otro el comburente (sustancia que reacciona con el combustible para provocar la combustión), normalmente es el oxígeno.
Los gases al calentarse se dilatan y salen a gran velocidad. Cuanta más velocidad de salida tengan los gases producidos por la combustión (vapor de agua) más velocidad tendrá el cohete. Se cumple que:
mgas · Vgas = mcohete · Vcohete
En estos motores, el aire entra aspirado por las hélices de un compresor. En la cámara de combustión, el oxígeno del aire (comburente) que entra comprimido reacciona con el queroseno (combustible). Los gases a las altísimas temperaturas de combustión, se exceden y s poalen por la parte posterior a gran velocidad, impulsando el avión hacia adelante.
Al salir hacen girar una turbina que, a su vez, hace girar el compresor delantero (para que entre más aire del exterior).Una aplicación de los turborreactores la tenemos en el avión concorde de la compañía Air France.
Estos motores son los que utilizan la mayoría de los aviones comerciales. La gran ventaja frente al turborreactor es que es mucho más silencioso.
Al estar el ventilador (fan) dentro del tubo, se suman dos efectos: uno, el ventilador refrigera el turborreactor, y dos, el flujo del aire es mayor. El avance del avión se debe al empuje del ventilador (fan) y al de los gases que salen por la tobera final.
Una aplicación de los turbofan la tenemos en el avión Airbus A380.
Consiste en un tubo abierto por los dos extremos. El oxígeno del aire entra por la parte delantera a altas velocidades, y reacciona con el combustible. Los gases se expanden debido al enorme calor generado en la combustión iniciada por la chispa de la bujía, de esta forma salen por la parte posterior a gran velocidad, por lo que el motor es empujado hacia adelante.
Sus ventajas son: tiene poco peso, es sencillo, es básicamente un tubo. Se utiliza sobre todo en los aviones espía que vuelan a cotas muy altas y a grandes velocidades.
El principal inconveniente es que si la velocidad de vuelo no es muy alta, los gases de la explosión pueden expandirse y retroceder hacia la entrada.
Una aplicación del estatorreactor es el avión espía.
Para mejorar el principal inconveniente del motor anterior se instalan una válvulas que permiten la entrada de aire y se cierran cuando explota la mezcla.
De esta forma evitamos el retroceso de aire hacia la entrada. Así, la combustión se produce a pulsos (abriendo y cerrando la entrada de aire). Esta es la razón por la que se denomina pulsorreactor. Estos motores se instalan en aviones que soportan poco peso y suelen volar a baja cota.Normalmente se utilizan para el motor de arranque de los veleros, que una vez situados en una corriente de aire caliente (térmica) se mantienen volando sin necesidad de poner en funcionamiento el motor.Una aplicación del pulsorreactor la tenemos en la siguiente imagen.
Para mejorar el principal inconveniente del motor anterior se instalan una válvulas que permiten la entrada de aire y se cierran cuando explota la mezcla.
