Si no fuera por el motor de pistones, la mayoría de los adultos en la sociedad moderna tendrían dificultades para llegar a donde necesitan estar todos los días. Cualquiera que conduzca o viaje en un vehículo de motor convencional es el beneficiario de dicho motor (los coches eléctricos no tienen pistones, sino que funcionan únicamente con motores.)
También conocido como motor alternativo, el sello principal de estos motores que traducen la presión en movimiento de rotación. Este movimiento de rotación, en otras palabras, el movimiento sobre un eje físico o conceptual, se puede convertir en traslacional y otras formas de movimiento con facilidad, como cuando las llantas de su automóvil lo hacen rodar a usted y el resto del vehículo suspendido sobre ellas camino.
Existen varios tipos de motores de pistón, el más familiar de los cuales se acaba de describir: el motor de combustión interna, que incluye motores de automóviles de gasolina y otros subtipos. Entre las otras variedades de motores de pistn se encuentran los motor de combustión externa y el motor Stirling.
Aprenderá, entre otras cosas, que las plantas de energía nuclear tienen más en común con las locomotoras del Viejo Oeste de lo que piensa, y en Ganar en general una apreciación de cómo la necesidad y el ingenio humano se han combinado una vez más para producir algo extraordinario y transformador.
El conjunto de pistón y cilindro
Por alguna razón, los pistones parecen llamar más la atención de la gente común que lo que los hace funcionales, que es la cámara cilíndrica que los aloja. Independientemente de la notoriedad, el pistón y cilindro está en el corazón del único dispositivo que posiblemente ha cambiado el mundo más que cualquier otra máquina, y ese es el motor de combustión interna.
Un pistón es en sí mismo un cilindro con una cabeza cerrada o sólida que se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro de una caja cilíndrica más grande, que es el cilindro en el que se basa el nombre. El pistón puede moverse en contra presión del fluido o ser movido por la presión del fluido. En una máquina de vapor, el pistón está cerrado en ambos extremos; una varilla pasa por el centro, pero la junta está bien sellada. En un motor de gasolina, está abierto en un extremo para permitir la oscilación (movimiento hacia adelante y hacia atrás) de otras partes móviles dentro del motor.
Cómo funciona un motor de pistón
Los movimientos de un motor de pistón están estrechamente coordinados y orquestados. Un motor puede constar de un solo pistón, aunque esto es poco común. Son posibles varias configuraciones que incluyen múltiples combinaciones de pistón y cilindro, incluidas filas, formas en "V" y combinaciones en "zig-zag" de las mismas.
Aparte del número de pistones individuales, todos estos motores se comportan de la misma manera general, independientemente de cuánta energía puedan generar o qué combustible sirva a la fuente de presión dentro del cilindro.
El clásico ciclo de cuatro tiempos de un motor recíproco presenta cuatro pasos o procesos:
Consumo: En el primer paso del ciclo de cuatro tiempos, un combustible de algún tipo se introduce en el cilindro a través de un puerto de admisión en la parte superior, que empuja el pistón hacia la parte inferior del cilindro.
Compresión: Luego, el pistón se empuja hacia la parte superior, lo que comprime el combustible y lo enciende a través de una bujía en la mayoría de los motores. En los motores diésel, comprimir suficientemente el combustible es suficiente para encenderlo (en términos generales, en física, la presión y la temperatura aumentan juntas).
Encendido: El encendido del combustible empuja el pistón hacia abajo una vez más, generando así útiles trabaja (una cantidad en física similar a la energía utilizable) al motor. Este "accidente cerebrovascular" se conoce alternativamente como el combustión o energía paso.
Cansada: Los productos químicos de desecho de la combustión del combustible se emiten a través de un puerto de escape y el ciclo se repite. A pesar de la naturaleza aparentemente minuciosa de los cuatro tiempos, el ciclo se repite de manera eficiente miles de veces por minuto en los automóviles estándar, entre 50 y 100 veces. por segundo.
- Es posible que, por primera vez en este punto, se esté dando cuenta de por qué su motor requiere estrictamente un lubricante o aceite de motor; incluso en un motor de gama alta perfectamente afinado, hay mucha fricción inevitable que debe abordarse y disiparse de alguna manera.
El motor de pistón de combustión externa
Lo anterior describe el mundo en el que vive, donde los automóviles son prácticamente universales. No siempre fue así, por supuesto, incluso en la historia humana relativamente reciente.
El ingeniero militar francés Nicolas-Joseph Cugnot estuvo detrás de uno de los primeros intentos de conseguir un fluido de algún tipo para impulsar un pistón dentro de un cilindro con el propósito de impulsar un vehículo. (A líquido es un gas o un líquido, como el vapor o el agua, siendo el primero la forma gaseosa del último.) En 1769, Cugnot construyó un torpe "vapor de tres ruedas vagón "que estaba destinado a llevar cañones y podía manejar alrededor de 3 millas por hora (5 kilómetros por hora) pero tenía una tendencia a salirse de control y choque.
A mediados del siglo XIX, la energía a vapor tenía un uso tan generalizado que los avances tecnológicos consiguientes permitieron grandes mejoras. El tren de locomotoras de vapor es un gran ejemplo de un motor de combustión externa (ahora obsoleto): Externo porque el carbón que se encendió y se quemó fuera de el motor (en un horno) se usaba para hervir grandes cantidades de agua, generando vapor que luego se bombeaba a los cilindros dentro del motor.
El motor de pistón de combustión interna
En 1826, el estadounidense Samuel Morley obtuvo la primera patente para un tipo de motor que colocaba el encendido del combustible y la expansión del cilindro debido al aumento de presión resultante en el mismo lugar físico. Sin embargo, no fue hasta 1858 que Morley produjo un vagón de tres ruedas equipado con un motor de combustión interna que funcionaba con "gas de carbón" y realizaba un viaje de 50 millas.
Un avance clave en la construcción de motores de combustión interna fue la capacidad de comprimir el gas antes de encenderlo, lo que facilita la combustión del combustible; la presión y la temperatura de un gas tienden a aumentar al mismo tiempo, mientras que reducir el volumen de un gas (es decir, comprimirlo) aumenta su presión.
Tan pronto como el motor de combustión interna comenzó a acercarse a un tamaño remotamente compacto, los ingenieros y soñadores inmediatamente comenzaron a soñar con cómo usarlos para impulsar las primeras máquinas voladoras.
Motores de avión
En la década de 1880, los inventores atrevidos estaban experimentando con, si no máquinas voladoras, "máquinas de salto" que utilizaban pistones de vapor o de gas. motores, algunos llegan hasta 150 pies, pero muchos otros son destruidos en la lucha por avanzar en los horizontes de observación humanos y viajar fronteras.
La Los hermanos Wright, Orville y Wilbur, son famosos hoy en día, pero en realidad llegaron tarde a finales del siglo XIX. versión de la "carrera espacial" que se desarrollaría más de medio siglo después entre los Estados Unidos y la Unión Soviética Unión. En 1899, hicieron su debida diligencia y experimentaron mucho con máquinas de deslizamiento antes de intentar equiparlas con motores, aprendiendo así más sobre la aerodinámica subyacente.
Desde el primer vuelo triunfal de los hermanos Wright en 1903 en Kitty Hawk, Carolina del Norte, el motor de combustión ha recorrido un largo camino. Tiempo motores de jet se utilizan hoy en día en grandes aviones comerciales y otros aviones de alta potencia, la mayoría de los aviones más pequeños y privados todavía se construyen con hélices y motores de combustión interna.
- A menudo puede ver motores alternativos para aviones llamados motores térmicos, pero todos los de combustión interna Los motores son motores térmicos, siendo los motores de combustión externa la otra categoría primaria de calor. motores.