Primer tiempo de un motor de explosion
Primera máquina de vapor
Era el año 1804. Tras diseñar con éxito varios carruajes de vapor, el inventor franco-suizo Isaac de Rivaz se propuso utilizar una carga explosiva -en lugar de vapor- dentro de una máquina estacionaria para accionar una bomba. Sus primeros experimentos se centraron en crear una explosión dentro del cilindro del motor para impulsar el pistón. En aquel momento, utilizó una mezcla de gases de hidrógeno y oxígeno para encender esta explosión, y funcionó. En 1807, el prototipo de motor experimental de Rivaz se utilizaba para propulsar un carruaje a corta distancia, por lo que se convirtió en el primer vehículo del mundo impulsado por un motor de combustión interna.
A lo largo del siglo XX, empresas automovilísticas, universidades, inventores y aficionados siguieron probando la viabilidad de los motores de combustión interna impulsados por hidrógeno. De hecho, en 1970, el inventor Paul Dieges fue el primero en patentar una modificación de los motores de combustión interna de gas, que les permitía funcionar con hidrógeno.
La combustión es un proceso químico que consiste en liberar energía de una mezcla de combustible y aire. En el caso de la combustión de hidrógeno, el hidrógeno líquido o gaseoso se quema en un motor de turbina de gas modificado para generar empuje. Este proceso es idéntico al de la combustión interna tradicional, con la diferencia de que el hidrógeno sustituye a su homólogo fósil.
Eficiencia del motor de combustión
Resumen: En los motores diesel, el combustible se inyecta en el cilindro del motor cerca del final de la carrera de compresión. Durante una fase conocida como retardo de la ignición, el combustible se atomiza en pequeñas gotas, se vaporiza y se mezcla con el aire. A medida que el pistón sigue acercándose al punto muerto superior, la temperatura de la mezcla alcanza la temperatura de ignición del combustible, lo que provoca el encendido de cierta cantidad premezclada de combustible y aire. El resto del combustible que no ha participado en la combustión premezclada se consume en la fase de combustión con control de velocidad.
La combustión en los motores diésel es muy compleja y, hasta los años 90, no se conocían bien sus mecanismos detallados. Durante décadas, su complejidad parecía desafiar los intentos de los investigadores por desvelar sus numerosos secretos, a pesar de la disponibilidad de herramientas modernas como la fotografía de alta velocidad utilizada en los motores "transparentes", la potencia de cálculo de los ordenadores contemporáneos y los numerosos modelos matemáticos diseñados para imitar la combustión en los motores diesel. La aplicación de las imágenes de láminas láser al proceso de combustión de los motores diesel convencionales en la década de 1990 fue clave para aumentar en gran medida la comprensión de este proceso.
Motor de combustión externa
La invención del motor de combustión interna en el siglo XIX ha revolucionado el transporte por tierra, agua y aire. A pesar de su omnipresencia en la actualidad, el funcionamiento de un motor puede resultar críptico. A lo largo de este artículo me gustaría explicar el funcionamiento de todas las piezas básicas del motor que se muestran en la demostración de abajo. Puedes arrastrarlo para verlo desde otros ángulos:
Es difícil hablar de un dispositivo mecánico sin visualizar su movimiento, por lo que muchas de las demostraciones de esta entrada del blog están animadas. Por defecto, todas las animaciones están habilitadas, pero si las encuentras molestas, o si quieres ahorrar energía, puedes pausarlas globalmente.Desactivadas, pero si prefieres que las cosas se muevan mientras lees, puedes deshabilitarlas globalmente.
La fuerza aplicada a distancia del eje genera un par de torsión. Cuanto más fuerte empujemos la manivela, mayor será el par en el eje. Este mecanismo de manivela es precisamente lo que convierte la fuerza lineal en par en un molinillo de café manual o en una bicicleta.
Vehículos de combustión
El primer motor de ciclo de cuatro tiempos alimentado por gasolina se construyó en Alemania en 1876. En 1886, Carl Benz inició la primera producción comercial de vehículos con motor de combustión interna. En la década de 1890, los automóviles alcanzaron su fase moderna de desarrollo. De hecho, los modelos de esa década tuvieron tanto éxito que desde entonces no ha habido ningún cambio fundamental en los principios del motor del automóvil ordinario.
Sin embargo, el motor de combustión interna tardó varios años más en arrasar en el mercado americano. Las condiciones generales, como la extensión de la nación, la falta de carreteras decentes y el sistema de transporte urbano relativamente bien desarrollado, se opusieron durante un tiempo a la adopción de todos los vehículos de motor.
Sin embargo, la producción en masa de coches de gasolina introdujo en el mercado un vehículo de precio modesto, fácil de mantener, relativamente rápido y potente, capaz de recorrer largas distancias y alimentado por una fuente de energía barata, abundante y ampliamente disponible.
Antes de la era del Modelo T, los vehículos de gasolina tenían una dura competencia con los coches de vapor y los eléctricos. De hecho, de los 4.200 coches construidos en Estados Unidos en 1900, sólo una cuarta parte empleaba motores de combustión interna. Y de los aproximadamente 8.000 automóviles que circulaban, la mayoría eran de vapor. El vapor ya se utilizaba en 1769 para propulsar un vehículo de carretera. El ingeniero del ejército francés Nicholas Joseph Cugnot diseñó un camión de tres ruedas para transportar artillería. La experimentación con vehículos de vapor comenzó en Estados Unidos en la década de 1780, principalmente en el noreste. Sin embargo, en el siglo XIX, la tecnología de los motores de vapor se centró más en las locomotoras que en los automóviles.