Le macchine sono dispositivi in grado di traferire energia dalla sorgente al luogo di utilizzo o per trasformare energia da una forma ad un’altra.
Le macchine si classificano come Motrici, Generatrici, Operatrici, Trasmettitrici.
Di definisce MOTORE o MACCHINA MOTRICE è un dispositivo capace di trasformare una qualunque forma di energia (chimica, termica, elettrica) in energia meccanica.
Si definisce:
motore IDRAULICO quando si usa l'energia cinetica dell'acqua motore EOLICO se si utilizza l'energia cinetica del vento
motore TERMICO quando si impiega l'energia termica
motore ELETTRICO quando viene utilizzata l'energia elettrica
I mulini ad acqua furono i primi motori idraulici della storia. Essi sfruttano l'energia cinetica e/o l'energia potenziale dell'acqua e la trasformano in ENERGIA MECCANICA
MOTORE TERMICO A COMBUSTIONE ESTERNA che trasforma l'energia termica in energia di movimento attraverso la dilatazione del vapore acqueo.
La combustione avvien al di fuori del motore, per questo si dice a combustione esterna.
L’invenzione della macchina a vapore alla fine del 1700 diede inizio alla Rivoluzione Industriale, cambiando completamente l’organizzazione del lavoro e di conseguenza dell’intera società.
La macchina a vapore è costituita da una sorta di contenitore chiamato caldaia i cui viene riscaldata l’acqua fino all’evaporazione, il vapore prodotto si espande fino a riempire tutto il contenitore esercitando così una pressione sulle pareti. Il vapore viene convogliato all’interno del cilindro provocando il moto del pistone alternativamente a destra e a sinistra. Il pistone, collegato attraverso un organo di trasmissione del tipo biella-manovella, muovendosi alternativamente, provoca
la rotazione di un albero motore.
Nella figura sopra trovate il dettaglio di cosa avviene nel cilindro.
Detto a COMBUSTIONE INTERNA, è oggi quello più diffuso ed utilizzato. Il carburante viene fatto esplodere direttamente all'interno del cilindro, e per questo è chiamato a combustione interna o a scoppio.
Lo scoppio all'interno del cilindro provoca il movimento del pistone, questo movimento viene trasferito all'albero motore che a sua volta lo trasferisce alle ruote del veicolo, o all'elica di una nave, ecc.
Il motore a scoppio a 4 tempi.
Il motore a benzina a 4 tempi viene anche detto ciclo Otto, dal nome dello scienziato tedesco che nel 1877 lo realizzò per primo. Questa tipologia viene oggi utilizzata nelle auto, nei ciclomotori, e in alcuni aerei ad elica
FUNZIONAMENTO
Nel carburatore il carburante (benzina, GPL, metano) viene nebulizzato e miscelato con l'aria e si crea così una miscela esplosiva
ASPIRAZIONE: il pistone scorre verso il basso e aspira all'interno del cilindro la miscela aria carburante nebulizzata. La valvola di scarico è chiusa
COMPRESSIONE: le valvole si chiudono e il pistone torna verso l'alto comprimendo la miscela in uno spazio sempre più stretto. La compressione (aumento di pressione) causa l'aumento della temperatura della miscela stessa SCOPPIO: in queste condizioni di altissima pressione e temperatura avviene lo scocco della scintilla elettrica dalla candela. La miscela si incendia e brucia istantaneamente. Lo scoppio provoca un'onda d'urto che scaglia il pistone violentemente verso il basso,
SCARICO: si apre la valvola di scarico e nel contempo il pistone risale spingendo i gas combusti ad uscire fuori dal collettore di scarico
L'energia cinetica del pistone che si muove di moto rettilineo alternato viene trasformata nel moto rotario dell'albero motore attraverso un organo di trasmissione che utilizza il meccanismo biella-manovella
Il motore a diesel.
Nel 1892 il tedesco Rudolf Diesel brevettò un motore che funzionava seguendo le 4 fasi del motore a benzina ma utilizzava il gasolio come combustibile. Questa variazione consentiva di ottenere lo scoppio attraverso semplice compressione del combustibile per cui non erano più necessarie le candele.
Il motore diesel affiancò quello a benzina, montato di preferenza su mezzi di locomozione in cui è necessaria una grande potenza a bassa velocità, quali mezzi da lavoro e mezzi militari.
Successivamente fu utilizzato anche sulle automobili, cosa che avviene ancora oggi. Tuttavia i motori diesel sono maggiormente inquinanti rispetto a quelli a benzina
FUNZIONAMENTO
ASPIRAZIONE: il pistone scorre verso il basso e aspira all'interno del cilindro soltanto aria. La valvola di scarico è chiusa
COMPRESSIONE: le valvole si chiudono e il pistone torna verso l'alto comprimendo l'aria in uno spazio sempre più stretto. La compressione (aumento di pressione) causa l'aumento della temperatura dell'aria stessa
INIEZIONE E SCOPPIO: un iniettore spruzza all'interno del cilindro il carburante (diesel) in gocce piccolissime. La miscela aria- carburante esplode spontaneamente senza bisogno dell'innesco a causa delle elevate temperature.
Lo scoppio provoca l'espansione dei gas che spingono il pistone verso il basso.
SCARICO: si apre la valvola di scarico e nel contempo il pistone risale spingendo i gas combusti ad uscire fuori dal collettore di scarico
