Motores: del vapor a los cohetes

Cómo el calor del combustible que arde se convierte en movimiento, de la máquina de vapor al motor que eleva un cohete.

Del más antiguo al más nuevo: de la máquina de vapor al motor de coche y a los motores que empujan con sus gases de escape en lugar de girar ruedas.

Un motor convierte calor en movimiento, y este recorrido sigue esa idea durante unos 250 años. Empieza con una máquina de vapor que accionaba la bomba de una mina, pasa por las piezas de un coche que generan, aumentan y transmiten potencia, y termina con motores que empujan un vehículo con sus gases de escape.

Cada modelo funciona con la lentitud suficiente para seguir un ciclo cada vez, y casi todos se pueden abrir en corte. Vigila dos cifras por el camino: cuánta energía del combustible acaba convertida en trabajo y a qué velocidad tienen que girar las piezas.

01
FIG. 40 · Cómo funciona
Cómo funciona la máquina de vapor de Watt
La máquina de Watt hacía el mismo trabajo que una de Newcomen con un tercio del carbón, más o menos, porque condensaba el vapor en un recipiente aparte.
Compara el carbón usado con y sin el condensador separado.
02
FIG. 02 · Cómo funciona
Cómo funciona un motor de cuatro tiempos
A 3000 rpm cada cilindro hace explosión 25 veces por segundo. Aquí el motor gira tan despacio que puedes seguir cada tiempo, y puedes montarlo desde un monocilíndrico hasta un V8, cada uno con su propio orden de encendido.
Frena el cigüeñal al máximo y sigue un cilindro durante los cuatro tiempos.
03
FIG. 65 · Cómo funciona
Turbocompresor interactivo: simulador paso a paso
En este modelo de motor de 2,0 litros, un eje que gira a 142 000 rpm mete casi el doble de aire en cada cilindro.
Sube la presión de sobrealimentación y mira cuánto más aire llega a cada cilindro.
04
FIG. 05 · Cómo funciona
Diferencial de un coche: modelo 3D interactivo de engranajes
En una curva de 10 m a 50 km/h, la rueda trasera exterior gira un 17 % más rápido que la interior, y aun así las dos reciben el giro del mismo árbol.
Toma una curva cerrada y compara la velocidad de las dos ruedas traseras.
05
FIG. 58 · Cómo funciona
Motor de cohete líquido: simulador interactivo
El motor de 75 toneladas del Nuri quema cada segundo 255 kg de queroseno y oxígeno líquido, y el mismo motor empuja cerca de un 13 % más en el espacio que al nivel del mar.
Sube del nivel del mar al espacio y observa cómo crece el empuje al desaparecer el aire exterior.