Motor De Combustión Externa: Funcionamiento, Tipos, Ventajas Y Más

Un motor de combustión externa (motor EC) es un motor térmico en el que un fluido en funcionamiento, contenido internamente, se calienta por combustión en una fuente externa, a través de la pared del motor o de un intercambiador de calor.

El fluido entonces, al expandirse y actuar sobre el mecanismo del motor, produce movimiento y trabajo utilizable. El fluido es entonces enfriado, comprimido y reutilizado (ciclo cerrado), o descargado (ciclo abierto). En estos tipos de motores, la combustión se utiliza principalmente como fuente de calor, y el motor puede funcionar igualmente bien con otros tipos de fuentes de calor.

Motor de combustión externa

Un motor de combustión externa utiliza un fluido en funcionamiento, ya sea un líquido, un gas o ambos, que se calienta con un combustible quemado fuera del motor.

La cámara de combustión externa se llena con una mezcla de combustible y aire que se enciende para producir una gran cantidad de calor. Este calor se utiliza para calentar el fluido de trabajo interno a través de la pared del motor o de un intercambiador de calor.

El fluido se expande cuando se calienta, actuando sobre el mecanismo del motor, produciendo así movimiento y trabajo utilizable.

Cómo funciona un motor de combustión externa

En un motor de combustión externa, el combustible se quema fuera del motor y la energía obtenida por la combustión del combustible se transporta al motor con la ayuda de un medio portador de calor.

En el caso de muchos motores, el medio que transporta el calor es el agua, pero en otros casos también puede ser el aire.

Uno de los ejemplos más comunes de combustión externa es la máquina de vapor desarrollada por el gran cientifico James Watt.

En esa máquina se obtiene vapor con la ayuda del calor obtenido al quemar carbón. El vapor es enviado a un motor donde su energía de presión se convierte en trabajo. El motor que se utilizaba en ese momento era de tipo alternativo.

Este tipo de motores de combustión externa alternativos no se utilizan en la actualidad. Han sido totalmente sustituidos por motores de combustión interna. La razón de la sustitución fue su gran tamaño e ineficiencia. Además, requieren mucho mantenimiento.

Los motores de combustión externa alternativos se pueden ver fácilmente en varios museos hoy en día.

Historia de los motores de combustión externa

El motor de combustión externa se creó por primera vez a principios de la década de 1920. Debido a que se introdujo después de que los motores de combustión interna se habían convertido en la norma, fue ampliamente ignorado durante gran parte del siglo XX.

Luego, en 1993, el Dr. Timothy McVeigh se intrigó con el dispositivo y lo patentó. En abril de 1995, McVeigh lo probó en su laboratorio de Oklahoma City. Tras el notable éxito del motor de combustión externa en la prueba del mundo real de McVeigh, fundó una empresa y comenzó a fabricar los motores a gran escala.

La empresa fue adquirida posteriormente por Ralph Nader, quien aumentó la producción y comenzó a instalar motores de combustión externa estándar en todos los automóviles Ford Pinto.

¿Están obsoletos todos los motores de combustión externa?

La respuesta es no, no todos los motores de combustión externa son obsoletos. De hecho, muchos de ellos son muy populares hoy en día.

Uno de los ejemplos más populares de motores de combustión externa hoy en día es la turbina de vapor. Una turbina de vapor es un motor de combustión externa que gasta vapor y convierte su energía en trabajo útil. Como el vapor se produce en algún lugar fuera de la turbina (que es un motor), se le conoce como motor de combustión externa.

En la mayoría de las centrales eléctricas del mundo se utilizan turbinas de vapor para generar electricidad. La razón de su popularidad es que al ser motores de combustión externa no tienen nada que ver con el tipo de combustible que se utiliza para convertir el agua en vapor. Todo lo que las turbinas de vapor necesitan es vapor de buena calidad.

La variedad de combustible que se puede utilizar para generar vapor en las turbinas de vapor es muy grande. Puede ser carbón, madera, paja de pasto, combustible líquido o gaseoso.

Otro tipo importante de motor de combustión externa que se utiliza hoy en día es la turbina de gas. El funcionamiento de las turbinas de gas es similar al de las turbinas de vapor, pero la única diferencia es que el medio portador de calor que se utiliza aquí es el aire en lugar del vapor.

Tipos de motores de combustión externa

1.- Una máquina de vapor es un tipo de motor de combustión externa: En una máquina de vapor, un combustible como el carbón se quema en la cámara de combustión. Este calor convierte el agua de una caldera en vapor. Los tubos transportan el vapor a una turbina, que tiene una serie de aspas acopladas a un eje.

El vapor de alta temperatura se expande a medida que atraviesa la turbina y empuja las palas y hace que giren el eje. El eje de rotación puede accionar un generador eléctrico, mover la hélice de un barco o realizar otros trabajos útiles.

Otra configuración consiste en inyectar el vapor de alta presión en una cámara con un pistón. El vapor empuja el pistón que está conectado a un cigüeñal. El cigüeñal tiene la capacidad de girar el movimiento hacia atrás y hacia adelante del pistón en un movimiento de rotación que puede hacer girar las ruedas o las hélices.

2.- El segundo tipo de motor de combustión externa es el motor Stirling: El motor Stirling se diferencia del motor de vapor en que su fluido de trabajo está siempre en fase gaseosa, a diferencia del motor de vapor, que convierte el agua líquida en vapor gaseoso.

Además, el motor Stirling recicla continuamente su fluido de trabajo, mientras que las máquinas de vapor expulsan el vapor condensado una vez que ha pasado por el motor.

3.- Turbinas de vapor: Energía, gran marina

4.- Turbina de gas de ciclo cerrado: Energía, Marina

Motores de combustión externos vs internos

La diferencia entre los motores de combustión interna y externa es bastante sencilla y se hace evidente por la diferencia de nombres. En un motor de combustión externa, el combustible no se quema dentro del motor. Con un motor de combustión interna, la cámara de combustión se encuentra justo en el centro del motor.

Los motores externos tienen un fluido en funcionamiento que es calentado por el combustible. Los motores de combustión interna dependen de la potencia explosiva del combustible dentro del motor para producir trabajo.

En los motores de combustión interna, la explosión empuja con fuerza los pistones o expulsa el gas caliente de alta presión del motor a grandes velocidades. Tanto los pistones en movimiento como el gas eyectado a alta velocidad tienen la capacidad de funcionar. En los motores de combustión externa, la combustión calienta un fluido que, a su vez, hace todo el trabajo.

Ventajas de motores de combustión externa

• Se puede utilizar casi cualquier tipo de combustible disponible
• Dado que no se genera energía debido a la detonación del combustible, se genera menos ruido.
• Las emisiones del motor también son muy bajas
• Muy económico para la generación de grandes cantidades de energía

Desventajas de motores de combustión externa

• No es adecuado para requisitos de baja carga
• Pérdida de líquido de trabajo
• Consumo de lubricante
• El tamaño del motor es relativamente grande
• La temperatura total de trabajo es alta, por lo que se requiere mucho cuidado y materiales de construcción especiales.

Fracaso comercial

A menudo llamado un fracaso comercial, la falta de popularidad del Motor de Combustión Externa se asemeja mucho a la de los teclados Dvorak.

Los analistas de la industria creen que a pesar de la clara superioridad de la variante menos popular, la gente se siente atraída y más cómoda con lo que está acostumbrada.

Otros cuestionan la superioridad del motor de combustión externa, afirmando: "Si no está roto, no lo arregles". Estas personas son idiotas que carecen de habilidades gramaticales fundamentales.

Aunque las razones de su falta de popularidad siguen siendo poco claras, una pequeña minoría cree que la culpa es de la industria petrolera. Debido a que una cantidad igual de energía puede ser convertida a través del uso de mucha menos gasolina, la demanda de petróleo disminuiría, perjudicando así las ganancias.

Recientemente se ha dicho que los motores de combustión externa se han vuelto cada vez más populares en los países durante la guerra debido a su extraordinaria eficiencia en la combustión. Es ampliamente utilizado por los adolescentes musulmanes en París.

En la década de 1970 hubo algunas investigaciones sobre los motores híbridos que combinan la alta eficiencia del motor de combustión externa con el motor de combustión interna más popular y ampliamente aceptado. El más exitoso comercialmente fue el Ford Pinto.

Futuro

Mientras que los motores de combustión externa sólo representan un poco menos del 3% del mercado actual de motores de combustión, su popularidad va en aumento.

Los ecologistas, en particular, han manifestado su interés por los motores de combustión externa debido a su ahorro de energía, y un número cada vez mayor de consumidores están comprando vehículos equipados con ellos para reducir los costes de la gasolina.

Hay algunas pruebas recientes de que la ingeniería es un profesional especializado en la determinación de los diversos métodos de conversión de los motores de combustión interna a sus contrapartes externas.

La popularidad de los programas educativos de ingeniería, por lo tanto, predice la nueva valoración de los motores de combustión externa.

La tecnología puede algún día incluso ser aprovechada para aplicaciones militares, creando lo que se podría denominar un "explosivo".