Motor
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Motor de Combustión
Un motor de combustión es un tipo de motor térmico en el que la energía proporcionada por la quema de combustible se convierte en energía mecánica para realizar el trabajo. Un motor de combustión interna enciende el combustible dentro de la estructura del motor, produciendo pequeñas explosiones controladas. Un motor de combustión externa quema combustible fuera de la estructura del motor, y el calor producido se transfiere a un fluido de trabajo que realiza el trabajo dentro del motor.Entre las Líneas En ambos casos, la energía producida por el proceso de combustión se convierte en una forma útil por medio de un proceso mecánico como la elevación y el descenso de un pistón o el giro de una turbina (pala giratoria).
En los últimos dos siglos, los motores de combustión han pasado de ser una novedad a ser la principal fuente de energía del mundo. Han revolucionado la agricultura y la industria; han hecho posible viajar por todo el mundo en coche, tren y avión; y han aumentado el nivel de vida de muchas personas. Al mismo tiempo, los motores de combustión consumen grandes cantidades de combustibles fósiles no renovables y son una importante fuente de contaminación.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS Y FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS
La combustión, o quema, de combustibles para producir calor y luz puede haber sido uno de los primeros logros prácticos de los seres humanos. El calor se utilizó al principio para cocinar y para mantener el calor, luego con el tiempo para tareas más complejas, como la cocción de cerámica y la fundición de metal. A medida que la gente continuó desarrollando más usos para el calor, también creó máquinas simples para hacer el trabajo. Por ejemplo, se inventaron los molinos para acelerar la molienda del grano. La energía para estas máquinas fue suministrada por el esfuerzo de los humanos y animales o por fuerzas naturales como el viento y el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Pasó mucho tiempo antes de que la idea de utilizar la energía térmica para alimentar las máquinas se hiciera realidad.
El desarrollo del motor de combustión se basó en una serie de inventos independientes. Uno de ellos fue el cigüeñal, un dispositivo para convertir el movimiento recíproco (de ida y vuelta) en movimiento rotativo (de giro). Las pruebas de los primeros cigüeñales se remontan a la ingeniería romana del siglo II, pero la base del diseño moderno fue establecida en 1206 por el ingeniero árabe alJazari. También hay referencias tempranas a un dispositivo como el pistón moderno, un dispositivo cilíndrico que se desliza a través de una cámara para producir una fuerza.
Otros Elementos
Además, el desarrollo del motor de combustión dependía de la idea de que todos los gases se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Este concepto comenzó a tomar forma en el siglo XVII.
El primer diseño de lo que podría llamarse un motor de combustión vino del científico e inventor holandés Christiaan Huygens (1629-1695).Entre las Líneas En 1673 propuso el desarrollo de un motor en el que una explosión de pólvora provocaría que los gases en expansión impulsaran un pistón a lo largo de un cilindro. La reducción de la presión creada por el gas refrigerante tiraría entonces del pistón hacia atrás. El motor de pólvora de Huygens estaba destinado a alimentar grandes fuentes en los jardines del palacio real francés de Versalles, pero su diseño inicial era poco práctico.
En 1712 el inventor inglés Thomas Newcomen (1663-1729) diseñó el primer motor de vapor moderno, pero una versión más refinada patentada en 1781 por el inventor escocés James Watt (1736-1819) se convirtió en el modelo a seguir. Las máquinas de vapor utilizan una fuente externa de calor para elevar la temperatura del agua hasta el punto de ebullición. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El vapor resultante acumula presión, y esa presión impulsa un mecanismo que sí funciona. Las máquinas de vapor, que podían utilizar combustibles fácilmente disponibles como la madera o el carbón y podían fabricarse en una variedad de tamaños y diseños, fueron uno de los inventos más influyentes de la historia. Las máquinas de vapor revolucionaron la industria, y las locomotoras de vapor hicieron posible el ferrocarril, un modo totalmente nuevo de transporte masivo.
La revolución del vapor alentó la investigación de otros tipos de máquinas de calor, y cuando el gobernante francés Napoleón Bonaparte (1769-1821) ofreció un premio por los nuevos inventos, Francia se convirtió en un vivero de diseños de motores innovadores.Entre las Líneas En 1807, los hermanos Joseph Nicéphore (1765-1833) y Claude Niépce (1763-1828) diseñaron y construyeron un motor de combustión llamado Piréoloforo. Utilizaba varios combustibles, como el polvo de carbón y las resinas, para producir una explosión en el interior de una cámara.
Pormenores
Los hermanos lograron propulsar un barco utilizando las explosiones del motor para expulsar el agua a través de un tubo en impulsos.
Ese mismo año el inventor francés François Isaac De Rivaz (1752-1828) utilizó una chispa eléctrica para encender una mezcla de hidrógeno-oxígeno dentro de un cilindro. La explosión resultante movió un pistón hacia adelante, que luego cayó bajo su propio peso antes de ser empujado de nuevo hacia adelante por la siguiente explosión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). De Rivaz incluso adaptó su nuevo motor para mover un pequeño carro, creando el primer “automóvil” impulsado por un motor de combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Durante las siguientes décadas, el progreso paso a paso continuó hacia el moderno motor de combustión interna.
En 1816 el clérigo escocés Robert Stirling (1790- 1878) produjo el primer ejemplo práctico de un motor de aire. Los motores de aire son motores de calor que utilizan la tendencia de volúmenes fijos de gases a expandirse cuando se calientan y a contraerse cuando se enfrían. El motor Stirling quema combustible para calentar un gas (el fluido de trabajo) en un recipiente. A medida que el gas se calienta o enfría, el ciclo de expansión o contracción resultante mueve un pistón. Para combatir la entropía (pérdida de energía) dentro del sistema, el diseño de Stirling incluía un segundo pistón, al que llamaba desplazador. Este pistón trabajaba dentro del cilindro para mover el gas de un extremo al otro, acelerando el ciclo y fomentando un funcionamiento más eficiente. El motor Stirling se utilizó en algunas aplicaciones de baja potencia como reemplazo de la máquina de vapor.
A mediados del siglo XIX, se utilizaron nuevas fuentes de combustible como la gasolina (un producto de petróleo refinado) y el gas de carbón, por lo que los inventores buscaron formas de aprovecharlas.Entre las Líneas En 1860 el ingeniero francés Jean Joseph Étienne Lenoir (1822-1900) patentó el primer motor a gas comercialmente viable, que utilizaba chispas para encender el gas de carbón dentro de una cámara y accionar un pistón de arriba a abajo.
Puntualización
Sin embargo, el diseño era ruidoso e ineficiente y pronto fue mejorado por los ingenieros alemanes Nikolaus August Otto (1832-1891) y Eugen Langen (1833-1895). Utilizaron un volante de inercia para ayudar al pistón en las carreras alternas, aumentando la eficiencia del motor de Lenoir en un 30 por ciento.
Otto no estaba satisfecho con el diseño de motor de dos tiempos sin compresión que había desarrollado con Langen. Disolvió su sociedad y comenzó a trabajar con los ingenieros Gottlieb Daimler (1834-1900) y Wilhelm Maybach (1846-1929) en un diseño de cuatro tiempos utilizando una mezcla de combustible de gasolina y aire.Entre las Líneas En este tipo de motor, la primera carrera atrae el combustible hacia el cilindro; la segunda carrera lo comprime; la tercera carrera enciende el combustible comprimido, accionando el pistón; y la cuarta carrera libera el gas gastado del cilindro. El cuarto golpe también devuelve el pistón a su posición original, y el proceso se repite continuamente.
En 1876 Otto y sus colaboradores demostraron el primer motor práctico de cuatro tiempos. Este motor proporcionó el diseño básico de motor utilizado por los fabricantes de automóviles durante décadas (examine más sobre todos estos aspectos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Fue mejorado gradualmente mediante la adición de mejores sistemas de ignición (bujías y bobinas), carburadores (para mezclar el aire y el gas de manera más eficaz) y sobrealimentadores (para aumentar la entrada de aire).
IMPACTOS Y PROBLEMAS
Una vez que se establecieron los principios básicos del motor de combustión, se produjeron nuevos desarrollos con una frecuencia cada vez mayor. Una importante innovación en la energía de vapor tuvo lugar en el decenio de 1880, cuando el ingeniero británico Charles Parsons (1854-1931) introdujo un nuevo diseño que utilizaba la energía de vapor para hacer girar una turbina en lugar de accionar pistones en un motor recíproco. Otra innovación importante fue el motor diesel, que fue desarrollado en 1892 por el ingeniero mecánico alemán Rudolf Diesel (1858- 1913). Utiliza el calor producido por los gases altamente comprimidos, en lugar de una chispa, para provocar la combustión.
En la década de 1950 el ingeniero alemán Felix Wankel (1902- 1988) creó un prototipo funcional para un práctico motor de combustión interna rotativo. Un motor rotativo genera energía a través de un movimiento de rotación en lugar de a través de la acción recíproca de los pistones, y puede hacerse más pequeño, ligero y silencioso que un motor de combustión interna convencional comparable. Aunque el motor rotativo nunca se popularizó en los automóviles, se utiliza en una variedad de otras aplicaciones, incluidas las motocicletas y las aeronaves ligeras.
En menos de 50 años, los motores de combustión interna aumentaron la velocidad de desplazamiento de unos pocos kilómetros por hora a cientos de kilómetros por hora. El histórico vuelo de los hermanos Wright en 1903 utilizó un motor de combustión interna muy simple, pero en la Primera Guerra Mundial (1914-18) los motores más sofisticados estaban propulsando los primeros aviones de combate. Los motores de doce cilindros desarrollados por el fabricante de automóviles Rolls-Royce propulsaron los cazas Spitfire en la Segunda Guerra Mundial (1939-45). Después de la guerra, el creciente interés por la aviación civil llevó a la introducción de los motores de turbohélice, que utilizaban motores de turbina para hacer girar las hélices convencionales. Luego vino el uso generalizado del jet, un motor de combustión interna que produce movimiento al encender el combustible dentro del motor para crear gases expansivos que son expulsados a través de una boquilla en la parte posterior del motor. Los gases expulsados en una dirección empujan el motor a reacción en la dirección opuesta. La idea del motor a reacción fue concebida por primera vez por el inventor francés René Lorini (1877-1933) en 1908, y en la década de 1930 se desarrollaron prototipos prácticos en Alemania y el Reino Unido.
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Hay muchas otras formas en las que los motores de combustión han hecho posible la vida moderna. Los viajes rápidos y relativamente baratos han hecho posible la globalización, permitiendo el comercio entre países distantes y aumentando el contacto entre diferentes culturas.
Detalles
Los automóviles han hecho posible que las personas vivan más lejos de sus lugares de trabajo, contribuyendo a un cambio de la vida urbana a la suburbana. Los sistemas ferroviarios y las redes de carreteras, construidos para dar cabida al transporte impulsado por la combustión, han conectado incluso las partes más distantes de la mayoría de los países. [rtbs name=”mundo”] El equipo agrícola motorizado aumentó considerablemente la producción agrícola, y las fábricas automatizadas ampliaron la productividad, mejoraron la calidad de los productos manufacturados y redujeron los precios de la mayoría de los artículos. La energía eléctrica, que en su mayor parte es producida por motores de combustión, elevó el nivel de vida dondequiera que estuvo disponible.
Sin embargo, al mismo tiempo, los motores de combustión han causado daños continuos al medio ambiente. Parte del combustible utilizado en los motores de combustión se quema de manera incompleta y se emite desde el motor al aire en forma de pequeñas partículas (partículas) conocidas como hollín. Aunque hay otros tipos de contaminantes, el hollín representa al menos una cuarta parte de toda la contaminación atmosférica. A medida que los motores de combustión de los automóviles se fueron utilizando ampliamente a mediados del siglo XX, la calidad del aire en las grandes ciudades comenzó a empeorar, y muchas personas se vieron afectadas por enfermedades respiratorias causadas por el aire contaminado. Las normas de calidad del aire impuestas a finales del siglo XX provocaron mejoras en la mayoría de los países industrializados, pero en el mundo en desarrollo la contaminación del aire sigue siendo un problema grave.
Uno de los productos primarios producidos por la combustión de combustible en un motor es el dióxido de carbono (CO2), que es expulsado al aire. Desde el comienzo de la Revolución Industrial (c. 1760-1840) y el crecimiento de la aplicación de los motores de combustión a mediados del siglo XVIII, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra casi se ha duplicado. La mayoría de los científicos consideran que este aumento es una de las principales causas del cambio climático. [rtbs name=”calentamiento-global”] [rtbs name=”cambio-climatico”] Como gas de efecto invernadero, el dióxido de carbono en la atmósfera ayuda a absorber el calor irradiado desde la superficie de la Tierra que, de otro modo, se emitiría al espacio.
La mayoría de los motores de combustión funcionan con combustibles fósiles. La mayoría de los motores de combustión interna, por ejemplo, funcionan con gasolina, y los motores de combustión externa a gran escala, como las turbinas de vapor, suelen funcionar con carbón.
Una Conclusión
Por consiguiente, la utilización cada vez mayor de estos recursos no renovables contribuye al agotamiento de los recursos naturales de la Tierra.
Cada vez se reconoce más que los motores de combustión son una de las principales causas de la contaminación acústica. Aunque este efecto puede considerarse relativamente insignificante, las nuevas investigaciones sugieren que los niveles excesivos de ruido no sólo causan estrés psicológico en los seres humanos, sino que también pueden provocar pérdida de audición. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Igualmente importante es que el ruido perturba el comportamiento natural de las especies animales, creando desequilibrios en los ecosistemas locales e incluso mundiales (las comunidades interdependientes de la vida vegetal y animal y sus entornos naturales).
El activismo ambiental y la regulación gubernamental (o, en ocasiones, de la Administración Pública, si tiene competencia) han llevado a mejoras en el diseño de los motores de combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Los motores de combustión que se están fabricando a principios del siglo XXI son generalmente más silenciosos, consumen menos combustible, causan menos contaminación y funcionan más eficientemente que las versiones anteriores. El uso creciente de la energía solar, la energía eólica, la generación de mareas y otras formas de energía renovable está reduciendo gradualmente la dependencia del mundo de los motores de combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).
Puntualización
Sin embargo, el número de automóviles sigue aumentando, e incluso los automóviles eléctricos consumen combustible indirectamente en forma de electricidad generada principalmente por los motores de combustión (turbinas de vapor).
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
Varios gobiernos estatales y nacionales han adoptado políticas destinadas a limitar o eliminar las emisiones de los automóviles.
Puntualización
Sin embargo, el progreso hacia los automóviles alimentados con energía solar ha sido muy lento, y la posibilidad de que los trenes y los aviones funcionen con energía renovable está muy lejos en el futuro.
Revisión de hechos: Marck
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Motor
A continuación se examinará el significado.
¿Cómo se define? Concepto de Motor
Véase la definición de Motor en el diccionario.
Características de Motor
[rtbs name=”industria”][rtbs name=”transportes”][rtbs name=”energia”]Recursos
Traducción de Motor
Inglés: Engine
Francés: Moteur
Alemán: Motor
Italiano: Motore
Portugués: Motor
Polaco: Silnik
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Véase También
- Motor de combustión
Recursos
[rtbs name=”informes-jurídicos-y-sectoriales”][rtbs name=”quieres-escribir-tu-libro”]Traducción al Inglés
Traducción al inglés de Motor: Engine
Véase También
Motores diesel; Eficiencia energética; Eficiencia del motor; Motor de combustión externa; Combustible fósil; Vehículos híbridos; Motores alternativos; Motores de combustión rotativa y de turbina; Vehículo de emisión cero
Bibliografía
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