Un motor es una máquina diseñada para convertir una o más formas de energía en energía mecánica . [ 1] [2]
Las fuentes de energía disponibles incluyen la energía potencial (por ejemplo, la energía del campo gravitatorio de la Tierra , tal como se aprovecha en la generación de energía hidroeléctrica ), la energía térmica (por ejemplo, la geotérmica ), la energía química , el potencial eléctrico y la energía nuclear (de fisión nuclear o fusión nuclear ). Muchos de estos procesos generan calor como forma de energía intermedia; por lo tanto, los motores térmicos tienen especial importancia. Algunos procesos naturales, como las celdas de convección atmosférica , convierten el calor ambiental en movimiento (por ejemplo, en forma de corrientes de aire ascendentes). La energía mecánica es de particular importancia en el transporte , pero también desempeña un papel en muchos procesos industriales, como el corte, la molienda, el triturado y la mezcla.
Los motores térmicos mecánicos convierten el calor en trabajo a través de diversos procesos termodinámicos. El motor de combustión interna es quizás el ejemplo más común de un motor térmico mecánico en el que el calor de la combustión de un combustible provoca una rápida presurización de los productos de combustión gaseosos en la cámara de combustión, lo que hace que se expandan e impulsen un pistón , que hace girar un cigüeñal . A diferencia de los motores de combustión interna, un motor de reacción (como un motor a reacción ) produce empuje expulsando masa de reacción , de acuerdo con la tercera ley del movimiento de Newton .
Aparte de los motores térmicos, los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico , los motores neumáticos utilizan aire comprimido y los motores de relojería de los juguetes de cuerda utilizan energía elástica . En los sistemas biológicos, los motores moleculares , como las miosinas de los músculos , utilizan energía química para crear fuerzas y, en última instancia, movimiento (un motor químico, pero no un motor térmico).
Los motores térmicos químicos que emplean aire (gas atmosférico ambiental) como parte de la reacción del combustible se consideran motores que respiran aire. Los motores térmicos químicos diseñados para funcionar fuera de la atmósfera terrestre (por ejemplo, cohetes , submarinos sumergidos a gran profundidad ) necesitan llevar un componente de combustible adicional llamado oxidante (aunque existen superoxidantes adecuados para su uso en cohetes, como el flúor , un oxidante más potente que el propio oxígeno); o la aplicación necesita obtener calor por medios no químicos, como por ejemplo mediante reacciones nucleares .
Todos los motores térmicos alimentados con sustancias químicas emiten gases de escape. Los motores más limpios emiten únicamente agua. Emisiones cero estrictas generalmente significa cero emisiones distintas de agua y vapor de agua. Solo los motores térmicos que queman hidrógeno puro (combustible) y oxígeno puro (oxidante) logran emisiones cero según una definición estricta (en la práctica, un tipo de motor de cohete). Si se quema hidrógeno en combinación con aire (todos los motores que respiran aire), se produce una reacción secundaria entre el oxígeno atmosférico y el nitrógeno atmosférico que da como resultado pequeñas emisiones de NO x . Si se quema un hidrocarburo (como alcohol o gasolina) como combustible, se emite CO 2 , un gas de efecto invernadero . El hidrógeno y el oxígeno del aire pueden reaccionar para convertirse en agua mediante una celda de combustible sin producción secundaria de NO x , pero se trata de un motor electroquímico , no de un motor térmico.
La palabra motor deriva del francés antiguo engin , del latín ingenium , raíz de la palabra ingenioso . Las armas de guerra preindustriales, como las catapultas , los trabuquetes y los arietes , se llamaban máquinas de asedio , y el conocimiento de cómo construirlas a menudo se trataba como un secreto militar. La palabra desmotadora , como en desmotadora de algodón , es la abreviatura de motor . La mayoría de los dispositivos mecánicos inventados durante la Revolución Industrial se describían como motores, siendo la máquina de vapor un ejemplo notable. Sin embargo, las máquinas de vapor originales, como las de Thomas Savery , no eran motores mecánicos sino bombas. De esta manera, un motor de bomberos en su forma original era simplemente una bomba de agua, y el motor era transportado hasta el fuego por caballos. [3]
En el uso moderno, el término motor describe típicamente dispositivos, como máquinas de vapor y motores de combustión interna, que queman o consumen combustible para realizar trabajo mecánico al ejercer un par o fuerza lineal (generalmente en forma de empuje ). Los dispositivos que convierten la energía térmica en movimiento se conocen comúnmente simplemente como motores . [4] Los ejemplos de motores que ejercen un par incluyen los conocidos motores de gasolina y diésel de los automóviles, así como los turboejes . Los ejemplos de motores que producen empuje incluyen turbofán y cohetes .
Cuando se inventó el motor de combustión interna, el término motor se utilizó inicialmente para distinguirlo de la máquina de vapor, que era de uso generalizado en ese momento y que impulsaba locomotoras y otros vehículos, como las apisonadoras . El término motor deriva del verbo latino moto , que significa "poner en movimiento" o "mantener el movimiento". Por lo tanto, un motor es un dispositivo que imparte movimiento.
Motor y motor son intercambiables en inglés estándar. [5] En algunas jergas de ingeniería, las dos palabras tienen significados diferentes, en los que motor es un dispositivo que quema o consume de otra manera combustible, cambiando su composición química, y un motor es un dispositivo impulsado por electricidad , aire o presión hidráulica , que no cambia la composición química de su fuente de energía. [6] [7] Sin embargo, la cohetería usa el término motor de cohete , a pesar de que consumen combustible.
Un motor térmico también puede servir como motor primario , es decir, un componente que transforma el flujo o los cambios de presión de un fluido en energía mecánica . [8] Un automóvil propulsado por un motor de combustión interna puede hacer uso de varios motores y bombas, pero en última instancia todos estos dispositivos derivan su energía del motor. Otra forma de verlo es que un motor recibe energía de una fuente externa y luego la convierte en energía mecánica, mientras que un motor crea energía a partir de la presión (derivada directamente de la fuerza explosiva de la combustión u otra reacción química , o secundariamente de la acción de alguna de esas fuerzas sobre otras sustancias como el aire, el agua o el vapor). [9] [ se necesita una mejor fuente ]
Las máquinas simples , como el palo y el remo (ejemplos de la palanca ), son prehistóricas . Los motores más complejos que utilizan la fuerza humana , la fuerza animal , la fuerza hidráulica , la fuerza eólica e incluso la fuerza del vapor se remontan a la antigüedad. La fuerza humana se centraba en el uso de motores simples, como el cabrestante , el molinete o la rueda de andar , y con cuerdas , poleas y arreglos de bloques y aparejos ; esta potencia se transmitía generalmente con las fuerzas multiplicadas y la velocidad reducida . Estos se usaban en grúas y a bordo de barcos en la Antigua Grecia , así como en minas , bombas de agua y máquinas de asedio en la Antigua Roma . Los escritores de esa época, incluidos Vitruvio , Frontino y Plinio el Viejo , tratan estos motores como algo común, por lo que su invención puede ser más antigua. En el siglo I d. C., el ganado y los caballos se usaban en molinos , impulsando máquinas similares a las impulsadas por humanos en épocas anteriores.
Según Estrabón , en Kaberia del reino de Mitrídates se construyó un molino accionado por agua durante el siglo I a. C. El uso de ruedas hidráulicas en molinos se extendió por todo el Imperio romano durante los siglos siguientes. Algunos eran bastante complejos, con acueductos , presas y compuertas para mantener y canalizar el agua, junto con sistemas de engranajes o ruedas dentadas hechas de madera y metal para regular la velocidad de rotación. Pequeños dispositivos más sofisticados, como el Mecanismo de Anticitera, utilizaban complejos trenes de engranajes y diales para actuar como calendarios o predecir eventos astronómicos. En un poema de Ausonio del siglo IV d. C., menciona una sierra para cortar piedra impulsada por agua. A Herón de Alejandría se le atribuyen muchas de estas máquinas impulsadas por el viento y el vapor en el siglo I d. C., incluidas la Eolípila y la máquina expendedora , a menudo estas máquinas estaban asociadas con el culto, como altares animados y puertas de templos automatizadas.
Los ingenieros musulmanes medievales emplearon engranajes en molinos y máquinas para producir agua, y utilizaron represas como fuente de energía hidráulica para proporcionar energía adicional a los molinos de agua y máquinas para producir agua. [10] En el mundo islámico medieval , tales avances hicieron posible mecanizar muchas tareas industriales que antes se realizaban mediante trabajo manual .
En 1206, Al-Jazari empleó un sistema de biela y manivela para dos de sus máquinas para extraer agua. Un dispositivo rudimentario de turbina de vapor fue descrito por Taqi al-Din [11] en 1551 y por Giovanni Branca [12] en 1629. [13]
En el siglo XIII se inventó en China el motor de cohete de combustible sólido . Este motor de combustión interna, que funcionaba con pólvora, era el más simple y no podía ofrecer potencia sostenida, pero era útil para propulsar armas a gran velocidad hacia los enemigos en batalla y para los fuegos artificiales . Tras su invención, esta innovación se extendió por toda Europa.
La máquina de vapor de Watt fue el primer tipo de máquina de vapor que utilizó vapor a una presión apenas superior a la atmosférica para impulsar el pistón con la ayuda de un vacío parcial. Mejorando el diseño de la máquina de vapor Newcomen de 1712 , la máquina de vapor de Watt, desarrollada esporádicamente entre 1763 y 1775, fue un gran paso en el desarrollo de la máquina de vapor. Al ofrecer un aumento espectacular en la eficiencia del combustible , el diseño de James Watt se convirtió en sinónimo de máquinas de vapor, en gran parte debido a su socio comercial, Matthew Boulton . Permitió el rápido desarrollo de fábricas semiautomatizadas eficientes a una escala previamente inimaginable en lugares donde no se disponía de energía hidráulica. El desarrollo posterior condujo a las locomotoras de vapor y a una gran expansión del transporte ferroviario .
En cuanto a los motores de combustión interna de pistón , estos fueron probados en Francia en 1807 por de Rivaz e independientemente, por los hermanos Niépce . Fueron propuestos teóricamente por Carnot en 1824. [ cita requerida ] En 1853-57 Eugenio Barsanti y Felice Matteucci inventaron y patentaron un motor que utilizaba el principio de pistón libre que posiblemente fue el primer motor de 4 tiempos. [14]
La invención de un motor de combustión interna que posteriormente tuvo éxito comercial fue realizada durante 1860 por Etienne Lenoir . [15]
En 1877, el ciclo Otto era capaz de proporcionar una relación potencia-peso mucho mayor que la de las máquinas de vapor y funcionaba mucho mejor para muchas aplicaciones de transporte, como automóviles y aviones.
El primer automóvil comercialmente exitoso, creado por Karl Benz , contribuyó al interés por los motores ligeros y potentes. El motor de combustión interna de gasolina ligero, que funciona con un ciclo Otto de cuatro tiempos, ha sido el más exitoso para los automóviles ligeros, mientras que el motor diésel, térmicamente más eficiente , se utiliza para camiones y autobuses. Sin embargo, en los últimos años, los motores diésel turboalimentados se han vuelto cada vez más populares en los automóviles, especialmente fuera de los Estados Unidos, incluso para los automóviles bastante pequeños.
En 1896, Karl Benz obtuvo una patente por su diseño del primer motor con pistones opuestos horizontalmente. Su diseño creó un motor en el que los pistones correspondientes se mueven en cilindros horizontales y alcanzan el punto muerto superior simultáneamente, equilibrándose así automáticamente entre sí con respecto a su momento individual. Los motores de este diseño a menudo se denominan motores "planos" o "boxer" debido a su forma y perfil bajo. Se utilizaron en el Volkswagen Beetle , el Citroën 2CV , algunos automóviles Porsche y Subaru, muchas motocicletas BMW y Honda . Los motores opuestos de cuatro y seis cilindros continúan utilizándose como fuente de energía en pequeñas aeronaves impulsadas por hélice .
El uso continuado de motores de combustión interna en automóviles se debe en parte a la mejora de los sistemas de control del motor, como las computadoras de a bordo que proporcionan procesos de gestión del motor y la inyección de combustible controlada electrónicamente. La inducción de aire forzado mediante turbocompresor y sobrealimentación ha aumentado la potencia de salida de los motores de menor cilindrada que son más livianos y más eficientes en el consumo de combustible a potencia de crucero normal. Se han aplicado cambios similares a los motores diésel más pequeños, lo que les otorga casi las mismas características de rendimiento que los motores de gasolina. Esto es especialmente evidente con la popularidad de los automóviles más pequeños propulsados por motores diésel en Europa. Los motores diésel producen menores emisiones de hidrocarburos y CO2 , pero mayor contaminación por partículas y NOx que los motores de gasolina. [16] Los motores diésel también son un 40% más eficientes en el consumo de combustible que los motores de gasolina comparables. [ 16]
En la primera mitad del siglo XX, se produjo una tendencia a aumentar la potencia de los motores, en particular en los modelos estadounidenses. [ aclaración necesaria ] Los cambios de diseño incorporaron todos los métodos conocidos para aumentar la capacidad del motor, incluido el aumento de la presión en los cilindros para mejorar la eficiencia, el aumento del tamaño del motor y el aumento de la velocidad a la que el motor produce trabajo. Las mayores fuerzas y presiones creadas por estos cambios crearon problemas de vibración y tamaño del motor que llevaron a motores más rígidos y compactos con diseños en V y de cilindros opuestos que reemplazaron los diseños en línea recta más largos.
La eficiencia óptima de combustión en los vehículos de pasajeros se alcanza con una temperatura del refrigerante de alrededor de 110 °C (230 °F). [17]
El desarrollo anterior de motores de automóviles produjo una gama mucho más amplia de motores que la que se usa comúnmente hoy en día. Los motores han variado desde diseños de 1 a 16 cilindros con las correspondientes diferencias en tamaño general, peso, cilindrada del motor y diámetros de los cilindros . En la mayoría de los modelos se siguieron cuatro cilindros y clasificaciones de potencia de 19 a 120 hp (14 a 90 kW). Se construyeron varios modelos de tres cilindros y ciclo de dos tiempos, mientras que la mayoría de los motores tenían cilindros rectos o en línea. También hubo varios modelos de tipo V y marcas de dos y cuatro cilindros opuestos horizontalmente. Con frecuencia se emplearon árboles de levas en cabeza . Los motores más pequeños generalmente estaban refrigerados por aire y ubicados en la parte trasera del vehículo; las relaciones de compresión eran relativamente bajas. En los años 1970 y 1980 se vio un mayor interés en mejorar la economía de combustible , lo que provocó un regreso a diseños más pequeños de V-6 y cuatro cilindros, con hasta cinco válvulas por cilindro para mejorar la eficiencia. El Bugatti Veyron 16.4 funciona con un motor W16 , lo que significa que dos cilindros V8 están colocados uno al lado del otro para crear la forma de W compartiendo el mismo cigüeñal.
El motor de combustión interna más grande jamás construido es el Wärtsilä-Sulzer RTA96-C , un motor diésel turboalimentado de 2 tiempos y 14 cilindros que fue diseñado para propulsar al Emma Mærsk , el buque portacontenedores más grande del mundo cuando se botó en 2006. Este motor tiene una masa de 2.300 toneladas y, cuando funciona a 102 rpm (1,7 Hz), produce más de 80 MW y puede utilizar hasta 250 toneladas de combustible por día.
Un motor puede clasificarse en una categoría según dos criterios: la forma de energía que acepta para crear movimiento y el tipo de movimiento que produce.
Los motores de combustión son motores térmicos impulsados por el calor de un proceso de combustión .
El motor de combustión interna es un motor en el que la combustión de un combustible (generalmente, combustible fósil ) se produce con un oxidante (normalmente aire) en una cámara de combustión . En un motor de combustión interna la expansión de los gases a alta temperatura y alta presión , que se producen por la combustión, aplica directamente fuerza a los componentes del motor, como los pistones o los álabes de la turbina o una tobera , y al moverlo a lo largo de una distancia, genera trabajo mecánico . [18] [19] [20] [21]
Un motor de combustión externa (motor EC) es un motor térmico en el que un fluido de trabajo interno se calienta mediante la combustión de una fuente externa, a través de la pared del motor o un intercambiador de calor . Luego, el fluido , al expandirse y actuar sobre el mecanismo del motor, produce movimiento y trabajo utilizable . [22] Luego, el fluido se enfría, se comprime y se reutiliza (ciclo cerrado) o (con menos frecuencia) se vierte y se introduce el fluido frío (motor de aire de ciclo abierto).
" Combustión " se refiere a la quema de combustible con un oxidante para suministrar calor. Los motores de configuración y funcionamiento similares (o incluso idénticos) pueden utilizar un suministro de calor de otras fuentes, como reacciones nucleares, solares, geotérmicas o exotérmicas que no impliquen combustión; pero en ese caso no se clasifican estrictamente como motores de combustión externa, sino como motores térmicos externos.
El fluido de trabajo puede ser un gas, como en un motor Stirling , o vapor , como en una máquina de vapor, o un líquido orgánico, como el n-pentano en un ciclo Rankine orgánico . El fluido puede tener cualquier composición; el gas es, con diferencia, el más común, aunque a veces se utiliza incluso un líquido monofásico . En el caso de la máquina de vapor, el fluido cambia de fase entre líquido y gas.
Los motores de combustión que respiran aire son motores de combustión que utilizan el oxígeno del aire atmosférico para oxidar ("quemar") el combustible, en lugar de transportar un oxidante , como en un cohete . En teoría, esto debería dar como resultado un impulso específico mejor que el de los motores de cohetes.
A través del motor de combustión interna fluye una corriente continua de aire. Este aire se comprime, se mezcla con combustible, se enciende y se expulsa como gas de escape . En los motores de reacción , la mayor parte de la energía de combustión (calor) sale del motor en forma de gas de escape, que proporciona empuje directamente.
Los motores típicos que respiran aire incluyen:
El funcionamiento de los motores suele tener un impacto negativo en la calidad del aire y los niveles de ruido ambiental . Se ha puesto cada vez más énfasis en las características de producción de contaminación de los sistemas de energía de los automóviles. Esto ha creado un nuevo interés en las fuentes de energía alternativas y en las mejoras de los motores de combustión interna. Aunque han aparecido unos pocos vehículos eléctricos alimentados por batería de producción limitada, no han demostrado ser competitivos debido a los costes y las características de funcionamiento. [ cita requerida ] En el siglo XXI, el motor diésel ha ido ganando popularidad entre los propietarios de automóviles. Sin embargo, el motor de gasolina y el motor diésel, con sus nuevos dispositivos de control de emisiones para mejorar el rendimiento de las emisiones, todavía no han sido desafiados de forma significativa. [ cita requerida ] Varios fabricantes han introducido motores híbridos, que implican principalmente un pequeño motor de gasolina acoplado a un motor eléctrico y a un gran banco de baterías, y están empezando a convertirse en una opción popular debido a su conciencia medioambiental.
Los gases de escape de un motor de encendido por chispa se componen de lo siguiente: nitrógeno 70 a 75% (en volumen), vapor de agua 10 a 12%, dióxido de carbono 10 a 13,5%, hidrógeno 0,5 a 2%, oxígeno 0,2 a 2%, monóxido de carbono : 0,1 a 6%, hidrocarburos no quemados y productos de oxidación parcial (por ejemplo, aldehídos ) 0,5 a 1%, monóxido de nitrógeno 0,01 a 0,4%, óxido nitroso <100 ppm, dióxido de azufre 15 a 60 ppm, trazas de otros compuestos como aditivos de combustible y lubricantes, también compuestos halógenos y metálicos, y otras partículas. [23] El monóxido de carbono es altamente tóxico y puede causar intoxicación por monóxido de carbono , por lo que es importante evitar cualquier acumulación del gas en un espacio confinado. Los convertidores catalíticos pueden reducir las emisiones tóxicas, pero no eliminarlas. Además, las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes, principalmente dióxido de carbono , del uso generalizado de motores en el mundo industrializado moderno están contribuyendo al efecto invernadero global , una de las principales preocupaciones en relación con el calentamiento global .
Algunos motores convierten el calor de procesos no combustibles en trabajo mecánico; por ejemplo, una planta de energía nuclear utiliza el calor de la reacción nuclear para producir vapor y hacer funcionar una máquina de vapor, o una turbina de gas en un motor de cohete puede funcionar mediante la descomposición de peróxido de hidrógeno . Aparte de la fuente de energía diferente, el motor suele estar diseñado de forma muy similar a un motor de combustión interna o externa.
Otro grupo de motores no combustibles incluye los motores térmicos termoacústicos (a veces llamados "motores TA"), que son dispositivos termoacústicos que utilizan ondas sonoras de gran amplitud para bombear calor de un lugar a otro o, por el contrario, utilizan una diferencia de calor para inducir ondas sonoras de gran amplitud. En general, los motores termoacústicos se pueden dividir en dispositivos de ondas estacionarias y de ondas viajeras. [24]
Los motores Stirling pueden ser otra forma de motor térmico no combustible. Utilizan el ciclo termodinámico de Stirling para convertir el calor en trabajo. Un ejemplo es el motor Stirling de tipo alfa, en el que el gas fluye, a través de un recuperador , entre un cilindro caliente y un cilindro frío, que están unidos a pistones alternativos desfasados 90°. El gas recibe calor en el cilindro caliente y se expande, impulsando el pistón que hace girar el cigüeñal . Después de expandirse y fluir a través del recuperador, el gas rechaza el calor en el cilindro frío y la caída de presión resultante conduce a su compresión por el otro pistón (de desplazamiento), que lo fuerza de regreso al cilindro caliente. [25]
Los motores no térmicos suelen funcionar mediante una reacción química, pero no son motores térmicos. Algunos ejemplos son:
Un motor eléctrico utiliza energía eléctrica para producir energía mecánica , generalmente a través de la interacción de campos magnéticos y conductores que transportan corriente . El proceso inverso, producir energía eléctrica a partir de energía mecánica, se logra mediante un generador o dinamo . Los motores de tracción utilizados en vehículos a menudo realizan ambas tareas. Los motores eléctricos pueden funcionar como generadores y viceversa, aunque esto no siempre es práctico. Los motores eléctricos son omnipresentes y se encuentran en aplicaciones tan diversas como ventiladores, sopladores y bombas industriales, máquinas herramienta, electrodomésticos, herramientas eléctricas y unidades de disco . Pueden funcionar con corriente continua (por ejemplo, un dispositivo portátil o un vehículo de motor alimentados por batería ) o con corriente alterna de una red de distribución eléctrica central. Los motores más pequeños se pueden encontrar en relojes de pulsera eléctricos. Los motores de tamaño mediano de dimensiones y características altamente estandarizadas proporcionan energía mecánica conveniente para usos industriales. Los motores eléctricos más grandes se utilizan para la propulsión de grandes barcos y para fines tales como compresores de tuberías, con potencias nominales de miles de kilovatios . Los motores eléctricos pueden clasificarse por la fuente de energía eléctrica, por su construcción interna y por su aplicación.
El principio físico de la producción de fuerza mecánica mediante las interacciones de una corriente eléctrica y un campo magnético se conocía ya en 1821. A lo largo del siglo XIX se construyeron motores eléctricos de eficiencia creciente, pero la explotación comercial de motores eléctricos a gran escala requería generadores eléctricos eficientes y redes de distribución eléctrica.
Para reducir el consumo de energía eléctrica de los motores y sus huellas de carbono asociadas , diversas autoridades reguladoras en muchos países han introducido e implementado leyes para incentivar la fabricación y el uso de motores eléctricos de mayor eficiencia. Un motor bien diseñado puede convertir más del 90% de su energía de entrada en energía útil durante décadas. [26] Cuando la eficiencia de un motor aumenta incluso unos pocos puntos porcentuales, los ahorros, en kilovatios hora (y por lo tanto en costos), son enormes. La eficiencia energética eléctrica de un motor de inducción industrial típico se puede mejorar: 1) reduciendo las pérdidas eléctricas en los devanados del estator (por ejemplo, aumentando el área de la sección transversal del conductor , mejorando la técnica de devanado y utilizando materiales con conductividades eléctricas más altas , como el cobre ), 2) reduciendo las pérdidas eléctricas en la bobina del rotor o la fundición (por ejemplo, utilizando materiales con conductividades eléctricas más altas, como el cobre), 3) reduciendo las pérdidas magnéticas utilizando acero magnético de mejor calidad , 4) mejorando la aerodinámica de los motores para reducir las pérdidas mecánicas por efecto del viento, 5) mejorando los cojinetes para reducir las pérdidas por fricción y 6) minimizando las tolerancias de fabricación . Para obtener más información sobre este tema, consulte Eficiencia premium ).
Por convención, el término motor eléctrico se refiere a una locomotora eléctrica de ferrocarril , en lugar de a un motor eléctrico.
Algunos motores funcionan con energía potencial o cinética; por ejemplo, algunos funiculares , aviones de gravedad y transportadores de teleféricos utilizan la energía del agua o las rocas en movimiento, y algunos relojes tienen un peso que cae por la gravedad. Otras formas de energía potencial incluyen gases comprimidos (como motores neumáticos ), resortes ( motores de relojería ) y bandas elásticas .
Las máquinas de asedio militares históricas incluían grandes catapultas , trabuquetes y (hasta cierto punto) arietes que eran impulsados por energía potencial.
Un motor neumático es una máquina que convierte la energía potencial en forma de aire comprimido en trabajo mecánico . Los motores neumáticos generalmente convierten el aire comprimido en trabajo mecánico a través de un movimiento lineal o rotatorio. El movimiento lineal puede provenir de un actuador de diafragma o pistón, mientras que el movimiento rotatorio es proporcionado por un motor neumático de paletas o un motor neumático de pistón. Los motores neumáticos han tenido un gran éxito en la industria de herramientas portátiles y se están realizando intentos continuos para expandir su uso a la industria del transporte. Sin embargo, los motores neumáticos deben superar las deficiencias de eficiencia antes de ser vistos como una opción viable en la industria del transporte.
Un motor hidráulico obtiene su potencia de un líquido presurizado . Este tipo de motor se utiliza para mover cargas pesadas y accionar maquinaria. [27]
Algunas unidades motoras pueden tener múltiples fuentes de energía. Por ejemplo, el motor eléctrico de un vehículo eléctrico híbrido enchufable podría obtener electricidad de una batería o de combustibles fósiles a través de un motor de combustión interna y un generador.
Los siguientes se utilizan en la evaluación del rendimiento de un motor.
La velocidad se refiere a la rotación del cigüeñal en los motores de pistón y a la velocidad de los rotores del compresor/turbina y de los rotores del motor eléctrico. Se mide en revoluciones por minuto (rpm).
El empuje es la fuerza que se ejerce sobre un avión como consecuencia de que su hélice o motor a reacción acelera el aire que pasa a través de él. También es la fuerza que se ejerce sobre un barco como consecuencia de que su hélice acelera el agua que pasa a través de él.
El par es un momento giratorio sobre un eje y se calcula multiplicando la fuerza que causa el momento por su distancia desde el eje.
La potencia es la medida de la velocidad con la que se realiza el trabajo.
La eficiencia es una proporción de la producción de energía útil en comparación con la entrada total.
El ruido del vehículo proviene predominantemente del motor a bajas velocidades del vehículo y de los neumáticos y el aire que fluye a través del vehículo a velocidades más altas. [28] Los motores eléctricos son más silenciosos que los motores de combustión interna. Los motores que producen empuje, como los turbofán, los turborreactores y los cohetes, emiten la mayor cantidad de ruido debido a la forma en que sus corrientes de escape de alta velocidad que producen empuje interactúan con el aire estacionario circundante. La tecnología de reducción de ruido incluye silenciadores del sistema de admisión y escape en motores de gasolina y diésel y revestimientos de atenuación de ruido en las entradas de los turbofán.
Los tipos de motores especialmente notables incluyen:
o cosa que imparte movimiento, especialmente un aparato, como una máquina de vapor, que recibe y modifica energía de alguna fuente para usarla en el accionamiento de maquinaria.
Una solicitud posterior fue presentada a la Oficina de Patentes del Reino de Piamonte, con el número 700 del Volumen VII de esa Oficina. El texto de esta solicitud de patente no está disponible, solo una foto de la mesa que contiene un dibujo del motor. Puede haber sido una nueva patente o una extensión de una patente otorgada tres días antes, el 30 de diciembre de 1857, en Turín.
