Treball, Energia i Motors Tèrmics

Treball, Energia i Potència

Definicions

Treball: Acció d’aplicar una o més forces sobre un objecte i provocar o modificar el seu moviment.

Energia: És la capacitat de realitzar un treball. En conseqüència, la unitat de treball és la mateixa que la d'energia: el joule (J).

Potència: És el treball efectuat per unitat de temps. Dóna idea de la rapidesa amb què es pot realitzar un treball.

Cavall de vapor (CV): És una unitat de potència que no forma part del Sistema Internacional d'Unitats, però encara es fa servir, tot i que tendeix a desaparèixer. 1 CV equival a 735,5 W.

Motors Tèrmics

Transformen l’energia d’un combustible en energia de moviment. Aquesta transformació es produeix en els motors a través d’un conjunt de mecanismes.

Tipus de Motors Tèrmics

Màquines de combustió externa: El combustible es crema fora de la màquina per escalfar aigua fins a convertir-la en vapor. El vapor a pressió es condueix al mecanisme que transforma la seva “força” en energia mecànica.

Màquines de combustió interna: El combustible es crema a l’interior del motor i l’expansió dels gasos es transforma en energia mecànica.

Motors rotatius: La conversió de l’energia tèrmica en moviment es produeix en mecanismes rotatius, sense intermediaris. En els motors alternatius, la primera transferència d’energia es produeix sobre un element, anomenat èmbol, que té un desplaçament rectilini alternatiu, d’anada i tornada, que s’ha de convertir en giratori a través d’un sistema de biela-manovella.

Rendiment Energètic

En una transformació ideal, sense pèrdues, el rendiment seria del 100%, però aquesta situació no es pot donar a la realitat. Les transformacions energètiques tenen rendiments inferiors al 100%.

En qualsevol transformació d’energia es vol aconseguir que l’energia aportada a una màquina es transformi totalment en energia útil (en treball), però una part sempre es perdrà en la transformació.

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

Càlculs de Motors

Volum, Cilindrada i Relació de Compressió

Volum d'un cilindre (Vc): Es calcula a partir del seu radi i de la cursa. La cursa és la distància màxima que recorre l’èmbol entre el PMS i el PMI. Vc = π * r² * c

Volum màxim d'un cilindre (Vmax): Es calcula sumant el volum del cilindre i el volum de la cambra de combustió. Vmax = Vc + Vmín

Cilindrada del motor (Vt): Depèn del nombre de cilindres que tingui. Vt = Vc * nc

Relació de compressió d'un motor (rc): Es calcula com el quocient entre el volum màxim (Vmax) i el volum de la cambra de combustió (Vmín). rc = Vmax / Vmín (no té unitats)