Motor alternativo

Un motor alternativo, también a menudo conocido como motor de pistón, es un motor que utiliza el movimiento alternativo de uno o más pistones para convertir la presión en un fluido en trabajo, generalmente en forma de movimiento de rotación. La contraposición son las máquinas rotativas en que el movimiento de las piezas de la máquina ya es de rotación como las turbinas o el motor Wankel.

Este tipo de motor no tiene porque ser exclusivamente un motor térmico. En este artículo se describen las características comunes de todos los tipos. Los principales tipos térmicos son: el motor de combustión interna, que se utiliza ampliamente en vehículos de motor, la máquina de vapor, el pilar de la Revolución Industrial, y el motor Stirling de usos más específicos. Como motor no térmico tenemos los cilindros hidráulicos y los motores hidráulicos de cilindros.

En los motores la energía de fluido disminuye y se transforma en energía mecánica. La máquina alternativo opuesta son los generadores alternativos, en la que se transfiere la energía al fluido. Si se trata de fluidos compresibles hablamos de compresores y si son incompresibles de bombas.

Características comunes

La configuración genérica es un cilindro donde dentro hay un pistón, a veces dos. Si hay sólo un cilindro un extremo del cilindro está cerrado, si existen dos pistones cada uno cierra un extremo. En el cilindro se introduce el fluido de trabajo, generalmente aire o vapor de agua. Se puede introducir bajo presión y caliente (por ejemplo, la máquina de vapor), o se calienta y comprime en el interior del cilindro, ya sea por la ignición de una mezcla de aire y combustible ( motor de combustión interna) o por contacto con un intercambiador de calor caliente en el cilindro ( motor Stirling). Los gases calientes y a presión se expanden, empujando el pistón hacia la parte inferior del cilindro. El pistón se devuelve a la parte superior del cilindro ( punto muerto superior) por un volante de inercia, o la potencia de otros pistones conectados al mismo eje o, en algunos diseños, el pistón puede ser accionado por ambas lados, en cuyo caso se dice que es de doble efecto. En los motores con dos pistones por cilindro estos vuelven al centro. Dentro de este tipo existe una variante que emplea aire comprimido para desplazar los pistones motor de pistón libre

En la mayoría de los tipos los gases expandidos o "agotados" se eliminan del cilindro por esta carrera, aunque en algunas máquinas de vapor se condensa y se vuelve a enviar a la caldera. Algunos tipos de motor de Stirling, no expulsan nada sino que calienta y enfría repetidamente la misma cantidad de gas sellada. En los que emplean fluidos incompresibles generalmente el fluido trabaja en circuito cerrado y se vuelve a enviar a la bomba.

En la mayoría de los tipos, el movimiento lineal del pistón se convierte en movimiento de rotación a través de una biela y un cigüeñal o por un plato oscilante, empleado bastante en los motores hidráulicos, u otro mecanismo adecuado. Pero en los martillos mecánicos no se transforma a movimiento circular sino que se emplea el lineal alternativo directamente. A menudo se utiliza un volante de inercia para asegurar una rotación suave o para almacenar energía para llevar el motor a través de una parte del ciclo sin potencia. Los motores alternativos de más cilindros, en general, funciona más libre de vibraciones (suavemente). La potencia de un motor alternativo es proporcional al volumen de desplazamiento de los pistones combinados.

Debe existir algún tipo de sellado entre el pistón deslizante y las paredes del cilindro de manera que el gas a alta presión sobre el pistón no se escape y reduzca la eficiencia del motor. Este sellado lo proporciona generalmente uno o más anillos de pistón. Estos son los anillos hechos de un metal duro, e introducidos en una ranura circular en la cabeza del pistón. Los anillos de ajustarse estrechamente en la ranura y presionar contra la pared del cilindro para formar una junta. Generalmente existen varios anillos y cada uno realiza una función.

Los cilindros pueden estar alineados en línea, en una configuración de V, horizontalmente opuesto uno al otro, o radialmente alrededor del cigüeñal. En los motores con los pistones opuestos existen dos pistones de trabajo en los extremos opuestos del mismo cilindro. Y esto permite configuraciones exóticas como la triangular del Napier Deltic. Algunos diseños han fijado los cilindros en movimiento alrededor del eje, tal como el motor rotativo que sigue siendo un motor alternativo el pistón dentro del cilindro sigue haciendo un movimiento alternativo. Los motores que emplean plato oscilante tiene los cilindros paralelos entre si y con respecto al eje de giro.

En algunos diseños la posición del pistón puede permitir o impedir la entrada o salida de los gases en el momento correcto del ciclo. Pero usualmente se requieren válvulas para realizar esta función. Lo habitual es que estén conducidas por levas o bielas accionadas por el eje del motor. Los primeros diseños utilizan la válvula corredera pero ha sido reemplazado en gran parte por la válvula de pistón o válvula de asiento. En los motores de vapor del punto en el ciclo del pistón en la que la válvula de entrada de vapor se cierra se llama el corte y este a menudo se puede controlar para ajustar el par motor suministrado por el motor y mejorar la eficiencia. En algunos máquinas de vapor, la acción de las válvulas puede ser sustituido por un cilindro oscilante.

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