Bomba de calor

Consiste en extraer calor del ambiente hacia un foco más frío.

El funcionamiento de una bomba de calor es completamente análogo al de una máquina frigorífica.

Una bomba de calor es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro, según se requiera. Para lograr esta acción es necesario un aporte de trabajo acorde a la segunda ley de la termodinámica, según la cual el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualan. Una bomba de calor reversible puede usarse tanto para calentar como para enfriar.

Máquinas frigoríficas de compresión.

La refrigeración consiste en hacer que en una cámara o recinto la temperatura descienda por debajo de la temperatura del medio ambiente, y se mantenga luego a esta baja temperatura. Como ningún recinto o cámara es perfectamente adiabático, para mantener dicho recinto a esa baja temperatura, es preciso extraer calor del recinto continua o al menos intermitentemente.

El funcionamiento se basa en el Ciclo de Carnot explicado en la anterior entrada. Aunque el Ciclo de Carnot es un ciclo ideal y por tanto no se puede llevar a la práctica con el mismo rendimiento.

Ciclo de carnot

Una máquina de Carnot es perfecta, es decir, convierte la máxima energía térmica posible en trabajo mecánico. Carnot demostró que la eficiencia máxima de cualquier máquina depende de la diferencia entre las temperaturas máxima y mínima alcanzadas durante un ciclo. Cuanto mayor es esa diferencia, más eficiente es la máquina.

El ciclo se compone de 4 fases:

A>B: Compresión a temperatura constante: Durante esta parte del ciclo se hace trabajo sobre el gas, pero como la temperatura permanece constante, la energía interna del gas no cambia y por tanto ese trabajo es absorbido en forma de calor por la fuente Tf.

B>C: Durante esta etapa no hay intercambio de calor, por eso se llama compresión adiabática, y se realiza un trabajo sobre el gas todo el cual se convierte en energía interna del gas.

C>D: Expansión a temperatura constante: El volumen del gas aumenta produciendo un trabajo sobre el pistón que se transfiere al movimiento circular. La temperatura del gas permanece constante durante esta parte del ciclo, por tanto no cambia su energía interna y todo el calor absorbido de T₂ se convierte en trabajo.

D>A: El gas se expande sin intercambio de calor.

Motor de dos tiempos

Un motor de dos tiempos es un motor de combustión interna que produce movimiento en dos ciclos.

Primera media vuelta de cigüeñal admisión y compresión: el pistón sube comprimiendo la mezcla fresca y descubriendo una lumbrera (orificio situado en la parte inferior de la pared de cilindro) o abriéndose una válvula por donde entra la mezcla al cárter. Se produce la chispa y comienza a bajar el pistón.

Segunda media vuelta de cigüeña (expansión + escape): casi al final de la bajada del pistón se descubre la lumbrera de escape o se abre la válvula de escape y se expulsan los productos quemados (inicio de expulsión ). Poco después entra el combustible que entró al cárter, a través de la lumbrera de transferencia y entra mezcla fresca procedente del cárter desalojando los productos quemados a través de la lumbrera de escape.

Funcionamiento:

http://www.youtube.com/watch?v=-W1rPrSgSu4

http://www.k-wz.de/vmotor/z_omotors.html

Motor stirling

El principio del funcionamiento es tan solo el calentar y enfriar un medio de trabajo. Calentando ese medio provoca una expansión del mismo dentro del motor. El medio de desplaza a otra parte del motor dónde es enfriado. Al enfriar el medio, el volumen se reduce de nuevo. Ese cambio de volúmenes activa un pistón de trabajo el cual ejerce el trabajo del motor.

http://www.youtube.com/watch?v=cjjkj-UGboM

Turbina de vapor

Es una máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica.

El vapor pasa a través de unas toberas en las cuales pierde presión y gana velocidad, a la vez que se orienta el flujo de manera que incida tangencial­mente sobre la turbina. La turbina está formada por un rodete que tiene insertados un conjunto de álabes (las láminas que se ven en la imagen), los cuales absorben la energía de la corriente produciendo la rotación del eje.

Una vez que el vapor ha perdido su energía, pasa al condensador, donde va bajando su temperatura y vuelve al estado líquido. Después, el vapor ya licuado va hasta la bomba, donde se eleva su presión antes de entrar de nuevo a la cal­dera.

http://www.youtube.com/watch?v=M2bjwjgWHEs

Turbina de gas

La turbina de gas es un motor térmico cuyo movimiento se obtiene de la compresión y combustión de un gas. Una vez comprimido el gas se mezcla con combustible y se extiende. Su funcionamiento se basa en el ciclo de Brayton.

Aquí teneis un video con el funcionamiento de una turbina.

http://www.youtube.com/watch?v=A6a_5cJQZJg