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Los motores térmicos transforman energía calorífica obtenida por combustión en trabajo útil (Q a W) y se dividen en motores de combustión externa y motores de combustión interna.

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Motores de combustión externa( Motores térmicos)

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Motores de combustión externa( Motores térmicos)

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En este tipo de motores, la combustión del combustible se realiza fuera del motor. El primer motor de este tipo que se desarrolló fue la máquina de vapor. En la caldera, el combustible se quema para generar calor, que calienta agua para producir vapor. El vapor acciona el émbolo de un pistón en un movimiento alternativo, que se transforma en movimiento circular mediante un mecanismo de biela-manivela, usado en máquinas, transporte o generación de electricidad. La turbina térmica, utilizada en centrales nucleares y térmicas, genera un movimiento rotativo al girar una hélice con álabes por la acción del vapor, que pierde calor progresivamente. El alternador acoplado al eje de la turbina convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

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Motores de combustión interna, motores alternativos

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Motores de combustión interna, motores alternativos

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En este tipo de motores, la combustión del combustible se realiza dentro del propio motor. Estos motores presentan un

rendimiento mayor que los de combustión externa, que aprovechan más la energía calorífica generada. Los motores de combustión interna pueden ser rotativos , ya en desuso, o alternativos. Los motores alternativos son los de los vehículos. Están basados en el movimiento alternativo que se produce cuando los gases derivados de la combustión del combustible empujan un émbolo en el interior de un

cilindro con movimientos ascendentes y descendentes. Tienen distintas magnitudes como la carrera, el punto muerto superior, el punto muerto inferior, el volumen de cilindro, el volumen de la cámara de combustión, la cilindrada y la relación de compresión.

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Motores de explosión a 4 tiempos (alternativos de combustión interna)

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Motores de explosión a 4 tiempos (alternativos de combustión interna)

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El funcionamiento de este tipo de motores es: primero la admisión (0-1): La válvula de admisión se abre, entra la mezcla de aire y combustible al cilindro, y el pistón baja. Compresión (adiabática 1-2): Las válvulas están cerradas, el pistón sube y comprime adiabáticamente la mezcla. Explosión-expansión (isócora 2-3 y adiabática 3-4): Una chispa de la bujía provoca la explosión de la mezcla, liberando gases que expanden y bajan el pistón. Por último el escape (isócoro 4-1) y retroceso (1-0): La válvula de escape se abre, el pistón sube y expulsa los gases al exterior.

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Motor de explosión es 2 tiempos (alternativos de combustión interna)

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Motor de explosión es 2 tiempos (alternativos de combustión interna)

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En los motores de dos tiempos, el ciclo completo se realiza en dos carreras del pistón: en una (PMI-PMS) se comprime la mezcla y ocurre la explosión, y en la otra (PMS-PMI) se produce el escape de gases. Carecen de válvulas, usando lumbreras controladas por el pistón para la admisión y salida de gases. Son más sencillos que los de cuatro tiempos, se utilizan en motocicletas pequeñas y embarcaciones, pero tienen menor rendimiento.

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Motores de encendido por compresión (alternativo de combustión interna)

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Motores de encendido por compresión (alternativo de combustión interna)

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En estos motores, se comprime el aire a elevada presión y se introduce con posterioridad el combustible. De esta manera, se produce una ignición espontánea del combustible, en lugar de la explosión que tiene lugar en los motores Otto. El ciclo teórico incluye: 1-2: Compresión adiabática del aire puro hasta alcanzar temperaturas cercanas a 600 °C. 2-3: Se introduce combustible, la mezcla se inflama a presión constante y el pistón avanza. 3-4: Expansión adiabática del gas, llevando el pistón al PMI. 4-1: Apertura de la válvula, descenso de presión, expulsión de gases y reinicio del ciclo.

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Las máquinas frigoríficas. Funcionan en sentido inverso a los motores térmicos: utilizan energía mecánica externa para conseguir energía calorífica (W a Q) con la que producir una disminución de temperatura en un entorno. Están formadas por circuitos que contienen un compresor, el condensador, la válvula de expansión y el evaporador.

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Las bombas de calor son máquinas térmicas que tienen la capacidad de invertir el ciclo termodinámico para aportar calor a un entorno o extraerlo. El funcionamiento de una bomba de calor es análogo al de una máquina frigorífica.

Extrae calor de una zona que se encuentra a menor temperatura y lo cede a la zona que presenta una temperatura mayor. En verano, las bombas de calor permiten refrigerar las viviendas, al extraer calor del interior de éstas y cederlo al exterior. En invierno, se utilizan como calefacción doméstica, al extraer calor del

exterior y cederlo al interior.