Todos los combustibles, tanto los renovables como los no renovables, proporcionan energía térmica, y esta es susceptible de transformarse en

energía mecánica (movimiento) a través de los llamados motores o máquinas térmicas.

Obtener movimiento a partir del calor

Las primeras fuentes de energía utilizadas por las personas fueron los combustibles: madera, carbón, etc. También las primeras máquinas con motor consumían combustibles, como la máquina de vapor desarrollada

en el siglo XVIII, que quemaba carbón para mover los pistones. Estos motores son los motores térmicos.

Un motor térmico utiliza la energía almacenada en un combustible y la transforma en movimiento.

Cuando el combustible se quema, la combustión produce gases (vapor de agua u otros). Si el vapor de agua penetra en una cámara cerrada se

expandirá ocupando todo el volumen disponible, aumentando la presión.Este aumento de presión hará que un pistón se mueva en el interior de un

cilindro. El movimiento del pistón se transmite luego a otras partes móviles de la máquina.

Usando un generador, este movimiento también puede convertirse en electricidad.

Un motor térmico o máquina térmica es un artefacto que convierte energía térmica en trabajo mecánico por medio del

aprovechamiento del gradiente de temperatura entre una “fuente” caliente y un “sumidero” frió.

El calor se transfiere de la fuente al sumidero y, durante este proceso, algo del calor se convierte en trabajo por medio del aprovechamiento de las propiedades de un fluido de trabajo,

usualmente un gas o un líquido.

Existen muchas variedades de motor térmico, las cuales se diferencian las unas de las otras por el combustible que utilizan, con lo cual varían los mecanismos interiores del motor. Pueden utilizar Gasolina (explosión),

Gasóleo (Diesel), jetfuel (reacción), etc.

En los motores térmicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose

energía mecánica.

En el caso de generadores térmicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido incrementa su energía al atravesar la máquina.

Los motores térmicos, son máquinas que emplean la energía resultante de un proceso, generalmente de combustión, para incrementar la energía de un fluido que posteriormente se aprovecha para la obtención de energía

mecánica.

Los ciclos termodinámicos empleados, exigen la utilización de una máquina o grupo generador que puede ser hidráulico (en los ciclos de turbina de

vapor) o térmico (en los ciclos de turbina de gas), de modo que sin éste el grupo motor no puede funcionar

En la práctica se denomina Motor Térmico al conjunto de elementos atravesados por el fluido, y no exclusivamente al elemento en el que se obtiene la energía mecánica

En términos generales, a mayor diferencia de temperatura entre la fuente caliente y

el sumidero frío, corresponde mayor eficiencia potencial del ciclo.

La eficiencia de varios motores térmicos propuestos o usados hoy en día oscila entre el 3% (97% de calor desperdiciado) para los sistemas de conversión de energía térmica del océano, el 30% para la

mayor parte de los motores de automóviles, el 35% para una planta generadora de carbón

supercrítico, y el 60% para una turbina de gas de ciclo combinado con enfriamiento de vapor.

Para la clasificación de los motores térmicos, además de los criterios ya mencionados en el caso de máquinas de fluido, se tienen

en consideración dos aspectos adicionales

Si el fluido es condensable (agua) o no condensable

(aire).

Si el proceso es de combustión externa o

interna

Máquinas de combustión externa

Máquinas de combustión interna

En las máquinas de combustión interna, son los gases de la combustión los que circulan por la propia máquina. En este caso, la máquina será

necesariamente de ciclo abierto, y el fluido motor será el aire (no condensable) empleado como comburente en la combustión.

MOTOR Turbomáquina -------- Turbina de gas de ciclo abierto

ROTATIVO Volumétrico -------- Motor Wankel Quasiturbina

MOTOR Encendido provocado ------ Motor de explosión Otto

ALTERNATIVO Encendido por compresión ------- Motor Diesel

Motor Cohete -------- Cohete espacial prop. Líq/sól

MOTOR Aerorreactor --------- Estatorreactor/pulsorreactor

REACCIÓN Aerorrector con compresor --- Turborreactor

Turbofan

Turbohélice

Si la combustión es externa, el calor de la combustión se transfiere al fluido a través de una pared, por ejemplo en un intercambiador de

calor. Este tipo de máquinas no exige un proceso de combustión, como sucede en las instalaciones nucleares, si bien es el procedimiento usual. Dado que el fluido motor no sufre degradación alguna, estas

máquinas pueden ser de ciclo cerrado.

FLUIDO TURBOMÁQUINA ------ Turbina de vapor ciclo A o C

CONDENSABLE ALTERNATIVO ----- Máquina de vapor ciclo A o C

FLUIDO NO TURBOMÁQUINA ------ Turbina de gas de ciclo C

CONDENSABLE ALTERNATIVO ----- Motor Stirling

Un motor térmico es un dispositivo capaz de transformar calor (energía térmica) en trabajo (energía mecánica) de modo

continuo.

Para ello, el motor describe ciclos termodinámicos entre dos focos a diferente temperatura. Del foco a temperatura más elevada (T1), absorbe una cantidad de calor (Q1) Parte de este calor lo transforma en trabajo

(W) y el resto (Q2) es cedido al foco a menor temperatura (T2).

W = Q1 - Q2

En la figura podemos ver el esquema de un motor térmico.

El rendimiento de un motor térmico es la relación existente entre el trabajo producido y el calor absorbido.

n = W/Q1

Esta formado por 4 etapas. Dos transformaciones isotérmicas y dos transformaciones adiabáticas. En el diagrama (presión -

volumen) inferior podemos observar el ciclo de Carnot. 

En este ciclo el fluido evoluciona realizando dos transformaciones isotérmicas y dos transformaciones a volumen constante

(isocoras). En el siguiente diagrama podemos observar el ciclo de Stirling

En este ciclo el fluido evoluciona realizando dos transformaciones isotérmicas y dos transformaciones lineales. En el siguiente diagrama

podemos observar el ciclo de Bouasse.

Con las máquinas inversas lo que conseguimos es calentar o enfriar una zona a expensas de consumir un trabajo. El calor (Q2) que absorbe de uno de los focos gracias al trabajo (W) aportado, es cedido, junto con

éste trabajo, al segundo foco térmico.

Q1 = Q2 + W

En esta figura podemos ver el esquema de una máquina inversa

TEMPERATURA Y CANTIDAD DE CALOR

REFRIGERACIÓN DEL MOTOR

CONVERSIÓN DE ENERGÍA