Errekuntzako motor

Errekuntzako motorra edo motor termikoa, beroa lan mekaniko bihurtzen duen makina termikoa da, foku bero baten eta foku hotz baten arteko tenperatura gradientearen ustiapenaren bidez. Beroa iturritik estolda-zulora transferitzen da, eta prozesu horren bitartean, beroaren parte bat lan fluido baten propietateen ustiapenaren bidez lan bilakatzen da. Normalean, lan fluido hori gas bat edo likido baten lurruna izaten da.

Makina termiko baten diagrama

Makina termiko baten funtzionamendurako beharrezkoa den beroa errekuntza batek askatzen duen energia kimikotik sortzen da. Pieza mekaniko talde bat mugimenduan jartzen duen fluido-motor baten bidez xurgatua dena.

Errekuntza-motorretik kanpo ematen bada, makina horiei ematen zaien izena kanpo-errekuntzako makina da. Aldiz, errekuntza makinen barnean ematen bada, barne-errekuntza makinak deritze. Emandako mugimendua aldizkakoa edo birakorra izan daiteke.

Motor fluidoa ur-lurruna, airea edo petrolioaren deribatuen errekuntzetatik edo erregai gasetatik sortzen diren gasen erresultanteen nahasketak izaten dira. Barne-errekuntzako motorretan errekuntza motor fluidoan gertatzen da. Kanpo-errekuntzako motorretan bi fluido daude, non biak horien artean beroa trukatzen duten. Zentral nuklearretan beharrezkoa den beroa uranio edo plutonioaren fisio nuklearrak askatzen duen energiatik lortzen da.

Funtzionamenduaren oinarrizko printzipioa

Motor termiko baten hasierako egoerara itzultzen den aldaketa segida bat gertatzen da, alegia, ziklo itxi bat du. Aldaketa horiek igarotzean, motorrak bero-formako energia termikoa jasotzen du, eta lan-formako energia mekanikoa itzultzen du.

Motor termikoen efizientzia

Gaur egun erabilitako, edo proposatutako, motor termiko batzuen efizientzia % 3 (% 97 galdutako beroa) itsasoko energia termikoaren konbertsiodun sistementzat, % 25 ibilgailuen motorren gehiengo zatiarentzat, %35 ikatz super-kritikoaren sortzaile den instalazio batentzat, eta % 60 hozte-lurrundun ziklo konbinatuzko gas-turbina batentzat ibiltzen da. Prozesu guztiek bere efizientzia lortzen (edo galtzen) dute horien bidezko tenperatura-depresioaren bitartez. Adibidez, itsasoko energia termikoaren konbertsio-sistemak, gainazaleko uraren eta itsas hondoko uren arteko tenperatura aldea erabiltzen dute, hau da, agian 25 °C-ko aldea, beraz efizientzia baxuan izan behar da. Ziklo konbinatudun turbinek gas naturaleko erregailuak erabiltzen dituzte, airea 1530 °C-tik gertu berotzeko, hau da, 1500 °C-ko aldea lortuz. Beraz, hozte-lurrun ziklo bat erantsiz lortu daitekeen efizientzia handiagoa izaten da.

Motor termikoen sailkapena

Motor termikoen sailkapenerako, aurretik aipatutako fluido makinen kasuko irizpideez gain, beste bi alderdi gehigarri kontuan izaten dira:

• Fluidoa kondentsagarria den (ura) edo kondentsagarria ez den (airea).
• Errekuntza prozesua barnekoa edo kanpokoa den.

Barne-errekuntzako motor zaharra

Barne-errekuntzako motorrak

Barne-errekuntzako motorren oinarria errekuntza makinaren zilindroaren barnean gertatzen da, non errekuntzarako beharrezkoa den aire eta erregai nahasketa motor-eragilea den.

Erabilitako erregai motaren arabera, errekuntzaren baldintzen arabera, eta ziklo batean pistoiak egindako ibilbide zenbakiaren arabera, barne-errekuntzako hainbat makina existitzen dira. Mugimendua aldizkakoa (eztanda- edo errekuntza-motorrek egiten dutena) edo birakorra (eztanda- edo errekuntza-turbinek sortzen dutena) izan daiteke.

Aldizkako mugimendudun makinetan bat-bateko errekuntza gertatzen da, txinparta elektriko batek eraginda, oso lurrunkorrak diren erregai gaseoso edo likidoak erabiliz; adibidez, gasolina. Mugimendu birakorreko makinetan, aldiz, forma jarrai eta presio konstante batean gertatzen da, hain lurrunkorrak ez diren erregai likidoak erabiliz; adibidez, gasolioa.

Barne-errekuntzako makinetan, errekuntzaren gasak makinatik igarotzen direnak dira. Kasu horretan, ziklo irekiko makinak izan behar dira nahitaez, eta fluido motorra airea (ez-kondentsagarria) izango da, errekuntza erregai moduan erabiliko dena.

Eztanda-motorrak edo pizte eraginekoa (MEP)

Eztanda motor erabiliena lau aldiko motorra da, eta honako osagaiez osatuta dago.

• Injektorea: Gailu mekaniko edo elektrikoa da; bere ardura zilindroan edo sarrera eragilean gasolina injektatzea da. Eztanda motor zaharrek karburagailu bat zeramaten, bertan gasolina hausten zen eta airearekin nahasten zen.
• Zilindroa: Ponparen gorputzaz, enbolo batez, sarrera- eta ihes-balbulez eta bujia batez osatuta dago. Zilindroan erregaiaren eztanda gertatzen da, pistoi edo enboloaren aldizkako mugimendu bat sortuz. Enboloak, alderantzikatutako edalontzi baten forma du eta bielara lotuta dago torloju baten bidez. Gainera, esfortzu mekanikoak eta termikoak jasotzeko erresistentea izan behar da.
• Mugimenduaren eraldatze organoak: Mugimenduaren eraldatze organoak biela-biradera eta birabarkia dira, pistoiaren aldizkako mugimendua mugimendu zirkular bilakatzen dutenak. Bielak pistoiaren esfortzua birabarkiari transmititzen dio, eta horrek, zilindroetan garatutako potentzia motor zuhaitzari. Zilindroak biela-biradera eta birabarkia bastidore-kraterrean daude, nahiko erresistentzia izan behar duena pistoiak egindako esfortzuak jasateko. Bestalde, elementu guztiak babesten ditu eta labaingarriaren depositu bezala balio du.

Otto zikloa

Makina termiko batek 1862. urtean Beau de Rochas-ek asmatutako eta 1877an Nikolaus Ottok lehen aldiz erabilitako zikloa jarraitzen du; horregatik deritzo Otto zikloa.

Otto zikloa gas ideal baten bidez gertatzen da, eta bi prozesu adiabatikoz eta bi isokoroz osatuta dago, aldi izena hartzen dutenak.

• Lehen aldia: Sarrera. Pistoia behera doa, sarrera-balbula irekitzen da eta xurgaketaren bidez erregaia eta airea zilindrora sartzen dira.
• Bigarren aldia: Konpresioa. Pistoia igotzen da, balbulak ixten dira eta erregaia konprimatzen da.
• Hirugarren aldia: Eztanda-hedatzea. Konpresio maximora iriztean bujiak txinparta eragiten du, erregaiak eztanda egiten du eta pistoia beherantz botatzen du. Prozesu hori gertatzen denean pistoia puntu altuenean kokatzen da, eta balbulak itxita mantentzen dira.
• Laugarren aldia: Ihesa. Ihes balbula irekitzen da eta pistoiak gas guztiak kanporatzen ditu.

Kanpo-errekuntzako motorrak

Kanpo-errekuntzako motorren errendimendua mugatuta dago, galdarako tenperatura ezin delako asko igo presio ezaren erruz. Ikatzaren edo beste erregai baten bero-energiaren ustiapena lortzeko ere zailtasunak daude.

Errekuntza kanpoan gertatzen bada, errekuntzaren beroa horma baten bidez ematen zaio fluidoari, adibidez, bero-trukatzaile batean gertatzen den bezala. Makina mota horiek ez dute errekuntza-prozesu bat behar, instalazio nuklearretan agertzen den bezala. Baina, prozedura arrunt bat kontsideratu daiteke. Fluido motorrak ez duenez degradaziorik jasotzen, makina horiek ziklo itxikoak izan ahal dira, gaur egun arrazoi ekonomikoengatik hedatzen da.

Kanpo estekak

• Datuak: Q11134111