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4ºESO

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índice

• 0.Introducción

• I. Motores térmicos: – I.1 motor otto-diésel– I.2 motor de reacción– I.3 combustibles térmicos

• II.Motores eléctricos– II.1 motor de corriente continua– II.2 baterías eléctricas.

• III. Motores de aire comprimido

• IV. Vehículo híbrido.

• V. Motores: Problemática y evolución prevista

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0-Introducción• Los motores son máquinas que generan

MOVIMIENTO (energia cinética), a partir de otro tipo de energía.

• El movimiento es usado por un elemento receptor (RUEDA, GRÚA, CUCHILLA…).

• Para llevar el movimiento del motor al elemento receptor hay un mecanismo, el cual lo TRANSMITE el movimiento.También puede TRANSFORMARLO en otro tipo de movimiento si hace falta o MODIFICAR LA VELOCIDAD del movimiento.

ENERGIA INICIAL

MOTOR

Mecanismo

Elemento receptor

ejeeje

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tipos de motores

TIPOS DE MOTORES

Motor de corriente continua

Motor de corriente alterna

De combustión INTERNA

de combustión EXTERNA

•MOTOR Otto-Diésel

•MOTOR de reacción

MOTOR DE VAPOR

MOTORES TÉRMICOS

MOTORES ELÉCTRICOS

MOTORES DE AIRE COMPRIMIDO

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Motores térmicos

I.

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I. motor térmico El motor térmico es una máquina que transforma la energía

química de un combustible en energía cinética (movimiento).La presión de los gases de la combustión se usa para mover el

motor.

Obtención del combustible

(contaminantes?)

Depósito de combustible

MOTOR térmico

Elemento receptor

ejeGAS

aire

HUMOS

Mecanismo

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I.1 motores otto y diésel• El motor de explosión es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN

INTERNA.• Se mete aire+combustible pulverizado en el cilindro. Al quemarlo

explota y los GASES DE EXPLOSIÓN mueven el pistón.

GAS

aire HUMOS

TIPO ENCENDIDO COMBUSTIBLE

OTTO Entra aire+gasolina y se enciende por la chispa de la bujía

Gasolina

Etanol

DIÉSEL Entra aire y se enciende al INYECTAR el diésel pulverizado.

Diésel

Biodiésel

combustible

depósito

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los 4 tiempos del ciclo OTTO.

GASOLINA+

AIRE

Combustión

Bujía, que da una chispa eléctrica para que explota la mezcla

AIRE+

GASOLINA

Se abre la válvula de admisión para dejar entrar

el aire+gasolina

AIREGASOLINA

Se abre la válvula de escape para dejar

salir los gases quemados

1er tiempoADMISIÓN

2º tiempoCOMPRESIÓN

3er tiempoEXPLOSIÓN EXPANSIÓN

4º tiempoESCAPE

VálvulaDe

admisiónABIERTA Cerrada cerrada Cerrada

Válvula de

Escapecerrada Cerrada Cerrada ABIERTA

Pistón

BujíaApagada Apagada ENCENDIDA apagada

Se cierran las dos para poder comprimir la mezcla

HUMOS

pistón

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actividades 1.1

• ¿qué motor usa el coche de tu familia, un otto o un diésel?

• ¿qué diferencias hay entre ellos?

• ¿qué ventajas tiene el otto?

• ¿qué ventajas tiene el diésel?

• Explica con palabras cómo funciona un motor de tipo otto-diésel.

• Explica con palabras el esquema de los 4 tiempos del ciclo otto.

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Motor otto y diésel El motor de gasolina y diésel se

aplicó desde principios del siglo XX y ES EL MOTOR ACTUAL (primeros aviones, coches, camiones, autobuses, barcos, trenes automotores….)

PISTÓN

BIELA

CIGÜEÑAL

VOLANTE DE INERCIA

VÁLVULAS

INYECTORES

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• El motor de reacción es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN INTERNA.

• SIN PISTÓN, se mete aire y combustible pulverizado en LA CÁMARA DE EXPLOSIÓN. Los gases quemados se expanden con mucha fuerza e IMPULSAN DIRECTAMENTE AL VEHÍCULO.

GAS

queroseno

I.2 motor de reacción

Aire muy comprimido

Los gases en expansión mueven además una turbina, la cual, a su vez, mueve el compresor a la entrada.

COMPRESOR

HUMOS

TURBINA

depósito

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Motor de reacción

El motor a reacción se aplicó en los aviones desde la I guerra mundial y en los cohetes a partir de los años 50.

HUMOS

TURBORREACTOR

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actividades 1.2

• ¿qué diferencia hay entre un motor a reacción y un motor otto-diésel?

• ¿por qué los dos son llamados “de combustión interna?

• ¿qué vehículos usan el motor a reacción?

• ¿qué vehículos usan el diésel?

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I.3 combustibles térmicosDEL PETRÓLEO (materia orgánica fosilizada)

GASOLINA: Líquido ligero obtenido a partir de diferentes fracciones líquidas del refinamiento del petróleo. Para motores OTTO.

-GASÓLEO(DIÉSEL) Líquido pesado parecido a la gasolina, pero menos refinado. Para motores DIÉSEL.

-QUEROSENO: Líquido intermedio, del mismo tipo. Para motores a reacción.

-GAS LICUADO DEL PETRÓLEO (GLP o AUTOGAS): Gas combustible obtenido del petróleo para automóviles.

-GAS NATURAL: Gas natural para automóviles.

BIOCOMBUSTIBLES (materia orgánica reciente):-ETANOL: -Es un tipo de alcohol, líquido. -Se obtiene por fermentación de cereales, remolacha o caña de azúcar.

-Podría ser equivalente a la gasolina.

-BIODIÉSEL: -Es un líquido orgánico aceitoso, -Se obtiene por una reacción de esterificación de aceites vegetales (girasol, soja, colza,palma), aceites usados o grasas animales.

-Podría ser equivalente al diésel.

-BIOGÁS: -Es un gas compuesto principalmente de gas metano.-Se obtiene con la descomposición de residuos orgánicos.

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Motores eléctricos:

II.

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II. motor eléctrico El motor eléctrico es una máquina que transforma la energía

eléctrica en energía cinética (movimiento).La energía eléctrica es producida en centrales y almacenada en

una batería-depósito.

CENTRALES ELÉCTRICAS O FÁBRICAS DE HIDRÓGENO!

(contaminantes?)

BATERÍA ELÉCTRICA

MOTOR eléctrico

Elemento receptor

eje

Mecanismo

Aunque el motor eléctrico en sí no es contaminante, puede contaminar de forma global si la energía eléctrica con la que funciona si es obtenida por un proceso contaminante

El principal problema del motor eléctrico es la autonomía y el tiempo de recarga de la batería. Este problema se soluciona con el Hidrógeno, pero tiende a ser producido por procesos contaminantes.

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II.1 motor de corriente continua

Es una máquina eléctrica que funciona con corriente continua (siempre en el mismo sentido).

Se hacen imanes que funcionan con corriente eléctrica (electroimanes).

Los imanes se atraen-repelen moviendo el eje de salida.NOTA: Para que el movimiento continúe hay que cambiar el sentido de la

corriente con los colectores y las escobillas)

+

eje

estatorrotor

escobilla

colector

+

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Motor de corriente continua

El motor de corriente continua fue el motor eléctrico desde principios del siglo XX, por su fácil y exacto control.

Con la aparición del motor de alterna asíncrono (>1950), con también buen control y más barato, cayó en desuso.

Actualmente todavía se usa en TRENES ELÉCTRICOS, TRANVÍAS, en motores de electrodomésticos….

LOS NUEVOS COCHES ELÉCTRICOS LLEVAN ESTE MOTOR.

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II.2 BATERÍAS ELÉCTRICAS de metales

DESCARGAEn estas pilas, el elemento del

ánodo (XH) se separa así:XH X + H+ + e-

• Los electrones (e-) se van por el cable y se usan para el motor

• El ión positivo (H+) migra al cátodo a través de una membrana intermedia.

En el cátodo, el ión positivo y los electrones se juntan con un elemento (Y) para formar YH.

RECARGA.Con la energía eléctrica de un

generador el proceso se invierte y la batería ya está lista para volver a ser usadaX + H+ + e- XH

e-e-

ánodo –(XH)

cátodo + (Y)

motor

e-e-

proceso

de recarga

proceso

de descarga

XH

H+ H+

Y

YH+H+

X

YH

YH

X

XH

TIPOS: •Batería de ión Litio (Li-Ion)•Batería de Níquel-Hidruro metálico (NiMH)

Centrales eléctr. (contaminantes?)

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H2O2

e-

e-

H2O

H+

ánodo cátodo

membrana

O+2H++e-= H2OH2 =2H+ + e-

motorII.2 BATERÍAS ELÉCTRICAS de hidrógeno.

En realidad es un subtipo de las anteriores.

DESCARGAEn estas pilas, se inyecta hidrógeno en

el ánodo (H2).Ahí el hidrógeno se separa así H2 H+ + H+ + e-

• Los electrones (e-) se van por el cable y se usan para el motor

• El ión positivo (H+) migra al cátodo a través de una membrana intermedia.

En el cátodo, se toma oxígeno del aire, el cual reacciona con el ión positivo H+ y los electrones para formar H2O.

RECARGA.Aunque podría tenerlo en teoría, en la

práctica no tiene proceso de recarga propiamente. En su lugar, se inyectan más hidrógeno y oxígeno.

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actividades 2.1

• ¿en qué se parecen un motor eléctrico y un motor térmico?

• ¿en qué se diferencian?

• ¿por qué los imanes se hacen con cables eléctricos?

• ¿qué combustibles usan los motores térmicos?

• ¿cuál es el aparato que genera la energía eléctrica?

• Explica con palabras cómo funciona una batería eléctrica.

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Motores de aire comprimido

III.

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III. motor aire comprimido El motor de aire comprimido es una máquina que transforma la

energía potencial del aire comprimido que quiere expandirse en energía cinética (movimiento).

La presión del aire en expansión se usa para mover el motor.

MOTOR aire comprimido

Elemento receptor

eje

aire

GAS

Energía (contaminante?)

Mecanismo

Compresor

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III.1 motor de aire comprimido La máquina de vapor es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN

EXTERNA. Quemando CUALQUIER TIPO DE COMBUSTIBLE se consigue vapor

de agua a presión que mueve el pistón o turbina.

aire

compresor

ENERGÍA! (contaminante?)

ejeMecanismo

GAS Aire a presión

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el vehículo híbridode momento“Ni pa ti ni pa mí”

IV.

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IV. vehículo híbrido El vehículo híbrido combina los dos tipos de motores:

TÉRMICO+ELÉCTRICO, consiguiendo lo mejor de cada uno. Compensa la falta de autonomía de las baterías eléctricas con un

pequeño depósito de combustible térmico.Por otra parte, contamina menos.

Elemento receptor

ejeCENTRALES ELÉCTRICAS!

(contaminantes?)

BATERÍA ELÉCTRICA

MOTOR eléctrico

Mecanismo

Obtención del combustible

(contaminantes?)

Depósito de combustible

MOTOR térmico

GAS

aire

HUMOS

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Motores:problemáticaevolución prevista

V.

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V.1 problemáticaLos motores más usados son los motores térmicos, que usan

fuentes de energía fósiles.

Los COMBUSTIBLES FÓSILES (PETRÓLEO, gas natural, carbón…), los cuales tienen 3 PROBLEMAS:

1-CONTAMINAN con CO2 y empeoran:

-Efecto invernadero y cambio climático.

2-SE AGOTAN. Cuando se acaben: CRISIS ENERGÉTICA.

3-DEPENDENCIA ENERGÉTICA a otros países,algunos inestables e incluso competidores. Los recursos están en países no occidentales.

Por eso, se buscan combustibles menos contaminantes y motores que no los usen, como el eléctrico y el de aire comprimido.

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V.2 evolución prevista

1erPASO: a) aprovechar más cada gota de combustible fósil y disminuir su

uso.-Vehículos diésel: usa menos combustible.-Vehículos híbridos

-Electricidad + térmico.b) aplicar métodos que disminuyan la contaminación.

-Filtros, catalizadores.-Usar biocombustibles.

2ºPASO: SUSTITUIR EL COMBUSTIBLE FÓSIL POR OTROS NO

CONTAMINANTES (al menos directamente)-Vehículos alternativos totales:

-a) Bateria eléctrica de Hidrógeno.-b) Baterias eléctricas de metales.-c) Aire comprimido

en motores

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actividades 5.1

• ¿cuáles son los problemas de los combustibles que usan los motores térmicos’

• ¿qué harías tú para solucionar el problema?

• ¿crees que los gobiernos quieren que no se use la gasolina?

• En el primer paso de la diapositiva anterior, ¿qué eligirías a) o b)?

• En el segundo paso de la diapositiva anterior, ¿qué eligirías a) , b) o c)?