2. ELS MOTORS, LA BASE DE LA VIDA QUOTIDIANA
Els primers motors feien servir la força muscular i, desprès, la força del vent i de
l’aigua.
Amb la revolució industrial van aparèixer les primeres grans màquines (filadores,
telers...) , que funcionaven inicialment amb la força dels braços, i més tard es van fer
anar amb grans rodes hidràuliques. Més tard es van utilitzar les màquines de vapor, i
van aparèixer, els motors de combustió interna i els motors elèctrics.
3. ELS MOTORS HIDRÀULICS I LA TURBINA HIDRÀULICA
Els motors hidràulics funcionen amb energia de l’aigua. Es situada a un nivell
superior, en un embassament, té energia potencial. Quan l’aigua es conduïda per la
canonada, pren velocitat, i es quan té energia cinètica. L’energia cinètica quan
arriba al motor, es transforma en energia mecànica i fa girar el seu eix i produeix
energia elèctrica.
La turbina hidràulica és formada per àleps. L’aigua, canalitzada per uns injectors de
pressió, és projectada contra el àleps del rodet i fa girar l’eix a gran velocitat.
Turbina hidràulicaMotor hidràulic
4. ELS MOTORS TÈRMICS
Els motors tèrmics converteixen l’energia tèrmica en energia mecànica. Pot utilitzar-se
per moure altres màquines, generar electricitat, bombar aigua o propulsar vehicles.
Els moviments que es poden obtenir amb aquests motors són de diversos tipus: rectilini,
alternatiu o rotatiu.
Classificació dels motors tèrmics
Poden ser de combustió externa (quan la combustió té lloc fora del motor) o de
combustió interna ( quan la combustió té lloc dins el motor) , segons el lloc on es produeix
la combustió.
APLICACIONS UTILITZACIÓ
Màquina de vapor Locomotores de vapor
Turbina de vapor Centrals elèctriques i alguns vaixells
Motor d’explosió Vehicles automòbils com motos, cotxes i camions,
tractors o maquinària d’obres públiques
Turbina de gas Centrals elèctriques
Motors de reacció Per moure els avions de reacció
Combustió externa
Combustió interna
5. LA TERMODINÀMICA
La termodinàmica son motors tèrmics que es basen en les lleis de la branca de la física.
Estudia l’energia tèrmica i la seva transformació en altres formes d’energia o viceversa.
Es basa en diferents lleis i principis on hi ha una transformació d’energia
La llei de conservació de l’energia afirma que l’energia no es pot crear ni destruir, només
es pot transformar. És possible transformar-la en un altre tipus d’energia, un cop
obtinguda i amb la tecnologia adient. La conservació de l’energia permet la
transformació de la calor en treball i a l’inrevés.
6. MOTORS DE COMBUSTIÓ EXTERNA
Funcionen amb el vapor que es produeix quan es crema el combustible del fogar d’una
caldera per escalfar aigua. El vapor que es produeix a la caldera, s’expandeix i es veu
forçat a sortir-ne a gran pressió per uns conductes que el porten fins al motor pròpiament
dit, el cilindre de la màquina de vapor o la turbina, un cop el vapor a passat, s’ha de
condensar per tal d’aconseguir que disminueixi de volum per poder entrar el vapor.
L’aigua és retornada a la caldera per començar de nou el cicle.
La condensació del vapor es produeix al condensador.
7. UN MOTOR EMBLEMÀTIC: LA MÀQUINA DE VAPOR
Va ser el primer motor revolucionari, per poder permetre instal·lar fàbriques, perquè pogués
arribar carbó mineral que s’utilitzava com a combustible.
Les primeres màquines de vapor servien per bombar aigua de mines i canals.
L’any 1769, l’enginyer anglès J. Watt, va perfeccionar la màquina de vapor ( modificar el
sistema de condensació del vapor i transformar el moviment rectilini alternatiu en el
mecanisme de biela-manovella. Gràcies a l’acoblament del distribuïdor i el regulador va
millorar el rendiment.
La màquina de vapor es un motor històric, però el conjunt cilindre-pistó i biela-manovella
constitueix la base del funcionament dels motors de la majoria de vehicles actuals: els
motors d'explosió.
8. ELEMENTS BÀSICS DE LA MÀQUINA DE VAPOR
Cilindre i èmbol: El cilindre és la part de la màquina on s’expandeix el vapor que arriba a
pressió procedent de la caldera. Consisteix en un cos metàl·lic de forma cilíndrica que
conte un disc (èmbol o pistó), que s’ajusta a la paret interna del cilindre i es por
desplaçar longitudinalment en un moviment rectilini alternatiu. Aquest èmbol subjecta
una barra (tija). El vapor entra per un mecanisme anomenat distribuïdor, que empeny el
pistó , la tija es desplaça cap a l’altre extrem i retorna a la posició inicial.
La biela: Barra unida per un dels extrems de la tija perquè pugui girar sobre l’extrem
formant una articulació. L’altre extrem de la biela fa girar una roda (volant), per una
manovella.
El volant d’inèrcia: És una roda grossa i pesant, que actua de politja, transmet el
moviment circular del volant a una altra roda (politja). Les corretges fan funcionar a les
màquines.
El regulador de boles o de Watt: ÉS un mecanisme articulat que permet controlar la
velocitat de la màquina perquè sigui constant. Va ser un dels primers mecanismes de
control automàtic
9. MOTORS DE COMBUSTIÓ INTERNA
Reben aquest nom perquè la combustió es produeix dins del motor (cambra de
combustió).
És parla de motors d'explosió perquè la combustió es produïda per un seguit
d’explosions controlades.
Dos tipus de motors:
Encesa per guspira o Otto, consumeixen la gasolina o gasos liquats a pressió.
D’explosió per la compressió de gasos o dièsel.
Segons el cicle de funcionament:
Motors de dos temps.
Motors de quatre temps.
Es poden classificar segons el nombre de cilindres.
D’un a quatre, en les motos.
De quatre a vuit, en els cotxes.
Més de vuit, pels avions.
10. PARTS DEL MOTOR D’EXPLOSIÓ
LA CULATA
Peça de ferro que fa de tapa als cilindres.
Les vàlvules permeten regular l’entrada d’aire i la sortida de gasos cremats. Hi ha dues
vàlvules per cada cilindre; admissió i escapament.
L’arbre de lleves i els balancins, fan possible el funcionament de la culata.
La tapa de la culata o de balancins, son peces de planxes d’acer en forma de tapa per
abocar oli.
La cambra de combustió, és la part inferior a la culata formada per petites concavitats,
és el lloc on es cremen els combustibles i l’aire.
Els col·lector d’admissió i escapament, estan situats als laterals i permeten l’entrada de
l’aire o de la mescla i sortida de gasos.
11. EL BLOC
És la peça més voluminosa del motor.
Feta de ferro i petites proporcions de metalls, té una gran resistència a la deformació.
Al bloc, hi ha diferents elements:
Els cilindres i els punts de suport del cigonyal (coixinets), aquests s’uneixen a les bieles i pistons.
L’arbre de lleves, es troba en alguns motors antics, que accionen les vàlvules de la culata,
mitjançant unes barnilles.
Hi ha diferents conductes que coincideixen quan les dues parts s’acoblen:
Les cambres d’aigua, per on circula l’aigua de la refrigeració del motor.
Els conductes d’oli de lubrificació.
12. EL CÀRTER
És una cai metàl·lica que va fixada a la part inferior del bloc mitjançant cargols.
Serveix per protegir el cigonyal i com a dipòsit d’oli a la lubrificació i refrigeració del
motor.
13. MECANISMES DEL MOTOR D’EXPLOSIÓ
Totes les peces que configuren el motor estan interrelacionades a partir d’una
mecanismes. Pel funcionament intern del motor, son bàsics els mecanismes de:
Mecanisme pistó-biela: Format pel pistó que és una peça cilíndrica que es desplaça amb un
moviment alternatiu dins del cilindre. La biela, que acostumen a ser d’un aliatge d’acer, uneix
el pistó al cingonyal.
Mecanisme de distribució: És el conjunt de mecanismes moguts pel motor que permeten
regular l’entrada i sortida dels gasos a la cambra de combustió. Els seus elements fonamentals
son les vàlvules i l’eix. L’obertura i tancament de les vàlvules, es fa mitjançant els balancins i
taquets.
14. SISTEMES DEL MOTOR D’EXPLOSIÓ
Sistemes d’alimentació del motor:
L’injector, serveix per que el carburant entri amb la quantitat necessària directament a la cambra
de combustió i es produeixi en el moment precís l’explosió. Hi ha injector de tipus mecànic i de
tipus electrònic.
Amb la finalitat d’augmentar el rendiment del motors, sovint s'instal·la un aparell constituït per
una turbina i un compressor (turbocompressor) que té la finalitat d’incrementar la pressió amb la
que entra l’aire.
El carburador, és l’aparell que mescla el carburant i l’aire en la proporció adequada.
15. SISTEMA ELÈCTRIC D’ENCESA
En els motors d’encesa per guspira la combustió de la mescla es fa mitjançant les bugies.
Les bugies són elements instal·lats a la culata, que disposen d’elèctrodes, situats a la
cambra de combustió.
Perquè es produeixi la guspira, uns sistemes electrònics especials fan que els elèctrodes
de la bugia rebin corrent d’alta tensió, moment en el qual salta un arc elèctric que
provoca la guspira, l’encesa.
La bugia es compon d’un elèctrode central (platí, níquel o manganès) i d’un cos exterior
d’acer, que inclou l’elèctrode de massa separat una distància determinada de
l’elèctrode central.
16. SISTEMA DE REFRIGERACIÓ
Poden ser :
En els motors refrigerats per aire, els cilindres i la culata tenen unes aletes que, en augmentar la
superfície de contacte amb l’aire, fan possible la dissipació de la calor.7
En els motors refrigerats per aigua, la calor produïda en el motor és absorbida, per l’aigua del
circuit. El termòstat és una vàlvula que regula el pas de l’aigua al radiador. El radiador permet la
dissipació de la calor corresponent a l’energia calorífica. És format per dos dipòsits d’aigua, un de
superior i un d’inferior, units entre si per un conjunt de petits tubs que disposen d’unes aletes en
sentit transversal que afavoreixen el contacte amb l’aire. També formen part d’aquest circuit els
tubs o canonades que condueixen l’aigua des d’un dipòsit fins al radiador.
17. SISTEMA DE GREIXATGE
El circuit de greixatge és totalment independent del de refrigeració, té la funció de
refrigerar determinats òrgans del motor.
L’oli (de procedència vegetal, sintètica o mineral), que s’introdueix per la culata, baixa
per les parets internes de la culata i el bloc fins al càrter; una bomba recull l’oli i, desprès
de fer-lo passar pel filtre, l’envia a pressió per les conduccions adequades fins als diferents
òrgans del motor.
18. EL MOTOR D’EXPLOSIÓ DE QUATRE TEMPS D’OTTO
És divideix en quatre fases o cicles:
1. Fase d’admissió. La vàlvula d’admissió s’obre automàticament i el pistó inicia el descens des del
punt mort superior fins al punt mort inferior, i crea un buit a que fa entrar l’aire i la gasolina
provinent del conducte d’aspiració i de l’injector, respectivament. Quan el pistó arriba al PMI ja
ha solucionat la quantitat necessària d’aquesta mescla.
2. Fase de compressió. La vàlvula d’admissió es tanca i la d’escapament continua tancada; el
pistó es desplaça des del PMI fins al PMS i comprimeix el fluid de l’interior del cilindre, que
provoca un augment de la pressió i de la temperatura fins a valors que permeten la combustió.
3. Fase d’explosió i expansió. Les dues vàlvules estan tancades. La bugia genera una guspira
elèctrica i es produeix l’encesa de la mescla; s’origina l’expansió dels gasos que provoca
l’empenyiment del pistó cap al PMI. Té lloc la transformació de l’energia calorífica en mecànica.
4. Fase d’escapament. La vàlvula d’escapament s’obre i el pistó inicia l’ascens i va expulsant els
gasos cremats de l’interior del cilindre; en arribar al PMS es tanca la vàlvula d’escapament i
s’inicia novament el cicle.
19. EL MOTOR DIÈSEL
En els motors d’explosió dièsel, les fases, bàsicament són les mateixes.
En la fase d’ admissió, tan sols entra aire al cilindre, que és comprimit, i el carburant
polvoritzat s’injecta dins el cilindre. En la tercera fase; la forta pressió a què és sotmesa la
mescla en provoca la combustió.
20. CURSA I CILINDRADA
La cursa, és la distància recorreguda pel pistó des del PMS fins al PMI.
La cilindrada d’un cilindre és el volum de mescla que cap dins del cilindre. S’expressa en
centímetres cúbics i es calcula mitjançant la fórmula següent:
𝐶 = 𝜋 · 𝑟2
· L
1.000
21. EL MOTOR D’EXPLOSIÓ DE DOS TEMPS
És utilitzat en motos petites, petits generadors de corrent elèctric, màquines agrícoles de
petites dimensions, etc.
En lloc de vàlvules, en el cilindre hi ha tres orificis que s’obren i es tanquen amb el mateix
moviment del pistó: el d’admissió, el de càrrega i el d’escapament.
22. LES FASES DEL MOTOR D’EXPLOSIÓ DE DOS TEMPS
1. Fase d’ admissió-compressió. El pistó parteix del PMI i puja, s’introdueix una càrrega de
combustible en el càrter. En continuar pujant, tanca l’orifici d’escapament i el de
càrrega. Immediatament abans del PMS s’encén la mescla i el pistó surt impulsat cap
avall.
2. Fase d’explosió-escapament. En baixar, el pistó descobreix l’orifici d’escapament i
permet que els gasos cremats surtin. La part inferior del pistó actua com una bomba i
impulsa la mescla que hi ha en el càrter cap a l’orifici de càrrega. La mescla arriba,
finalment, a la cambra de combustió.
