Tipos de Energías

Clasificación por Fuente y Renovabilidad

Las energías se clasifican según la naturaleza de sus fuentes en primarias y secundarias, y según el grado de renovación de sus reservas en renovables y no renovables.

Ejemplos de energías convencionales (no renovables) son los combustibles fósiles:

• Carbón: Se origina por la descomposición anaeróbica de restos vegetales.
• Petróleo: Se forma por la descomposición de grandes cantidades de plancton y otros restos orgánicos cubiertos por capas de sedimentos en el fondo del océano.

Máquinas Térmicas

Las máquinas térmicas transforman la energía térmica en mecánica o viceversa. Se clasifican en:

• Alternativas: Un émbolo realiza un movimiento rectilíneo que un mecanismo de biela-manivela transforma en rotación.
• Rotativas: Producen directamente el movimiento de rotación.
• Combustión interna: La combustión ocurre dentro del motor.
• Combustión externa: La combustión ocurre fuera del motor.

Máquina de Vapor

La máquina de vapor es una máquina térmica de combustión externa y alternativa que transforma la energía expansiva del vapor de agua en energía mecánica. Funciona de la siguiente manera:

1. En una caldera se quema un combustible, generando calor.
2. El calor pasa a un circuito cerrado de agua, transformándola en vapor.
3. El vapor es conducido a uno o más cilindros, donde su presión mueve un pistón.
4. A través de la biela y el cigüeñal, el movimiento del pistón se convierte en rotación de la rueda motriz.
5. Un sistema de mecanismos regula la entrada y salida de vapor del cilindro.
6. El vapor de agua que sale del cilindro puede liberarse o pasar a un condensador para volver a la caldera.

Regulador Centrífugo

El regulador centrífugo controla la velocidad de las máquinas de vapor. Es un sistema de contrapesos giratorios que regula la salida de vapor. A mayor velocidad, mayor fuerza centrífuga, lo que eleva los contrapesos y cierra la válvula de admisión de vapor, disminuyendo la velocidad. A menor velocidad, los contrapesos bajan y abren la válvula, aumentando la velocidad. Este proceso se estabiliza en un punto de equilibrio.

Locomotoras de Vapor

Las locomotoras de vapor constan de un gran cilindro que alberga la chimenea, la caldera y la cámara de humos. Tubos de cobre atraviesan la caldera, por donde pasan los gases calientes de la combustión, calentando el agua. Los humos van a la cámara de humos y luego a la chimenea. El vapor generado mueve el émbolo, que a través de la biela mueve las ruedas.

Turbina de Vapor

La turbina de vapor es una máquina térmica de combustión externa y giratoria que transforma la energía cinética del vapor en rotación. Funciona así:

1. En una caldera se obtiene vapor hirviendo agua.
2. El vapor pasa a alta presión por unas toberas hacia la turbina.
3. La alta velocidad del vapor hace girar los álabes del rotor, convirtiendo la energía química del combustible en cinética y luego en eléctrica.
4. El vapor se condensa y vuelve al circuito.

Las turbinas de vapor se usan en compresores, bombas y aplicaciones industriales. Existen dos tipos:

• Acción: El vapor se distribuye a toda la sección por las toberas, transformando su energía en cinética y moviendo los álabes.
• Acción y reacción: Carretes con álabes fijos y móviles alternos. Los fijos actúan como toberas y conducen el flujo de vapor al siguiente carrete móvil.

Motores de Explosión

Los motores de explosión son máquinas térmicas de combustión interna. Sus componentes principales son el cilindro, la biela, el cigüeñal, la bujía, el pistón y el cárter.

Sistemas Auxiliares de Motores de Gasolina

Los motores de gasolina requieren sistemas de inyección y encendido, lubricación y refrigeración.

Motor de Cuatro Tiempos

El ciclo de un motor de cuatro tiempos consta de cuatro etapas:

1. Admisión: La válvula de admisión se abre, el pistón baja y la mezcla de aire y gasolina entra en el cilindro.
2. Compresión: La válvula de admisión se cierra, el pistón sube y comprime la mezcla.
3. Explosión: La bujía genera una chispa, la mezcla explota y los gases empujan el pistón hacia abajo.
4. Escape: La válvula de escape se abre, el pistón sube y los gases quemados salen del cilindro.

Cilindrada: Es la suma de los volúmenes de todos los cilindros de un motor.

Motor de Dos Tiempos

El ciclo de un motor de dos tiempos combina admisión-compresión y explosión-escape en dos etapas:

1. Admisión-Compresión: El pistón sube, comprimiendo la mezcla en la parte superior y succionando mezcla del carburador al cárter en la parte inferior.
2. Explosión-Escape: La bujía genera una chispa, la mezcla explota y el pistón baja, abriendo la lumbrera de escape y expulsando los gases quemados. La parte inferior del pistón impulsa la mezcla del cárter hacia la lumbrera de carga.

Motor Diésel

El ciclo de un motor diésel es similar al de cuatro tiempos, pero con diferencias en la admisión y la explosión:

1. Admisión: El pistón baja y la válvula de admisión se abre, pero solo entra aire.
2. Compresión: El pistón sube y comprime el aire.
3. Explosión: El gasóleo se inyecta en el cilindro, se pulveriza y explota por la alta temperatura, empujando el pistón hacia abajo.
4. Escape: El pistón baja, la válvula de escape se abre y los gases quemados salen del cilindro.