MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Lois Mosquera González

1º apartado, diferenzas dos motores de combustión interna en relación ós de combustión externa:

Un motor, segundo a definición da RAG (Real Academia Galega) é: "aparello que transforma unha enerxía calquera en movemento". Unha definición un pouco máis completa sería: "Un motor é unha parte sistemática da máquina capaz de facer funcionar o sistema transformando calquera tipo de enerxía (eléctrica, de combustible fósil, etc.) en enerxía mecánica capaz de realizar un traballo.

O termo de motor é moi amplo, hai moitísimos tipos, que transforman variadas formas de enerxía en movemento, pero neste traballo ímonos centrar nos motores de combustión interna. Os cales diferéncianse dos seus irmáns, os de combustión externa precisamente no lugar onde ocorre dita combustión. Nunha máquina de vapor, o combustíbel quéimase nuha caldeira, que fai evaporar auga. Este vapor exerce unha forza contra un pistón que cando se eleva até certo punto, fai retornar a auga evaporada á caldeira de novo. Producindo así movemento mediante un mecanismo biela-manivela.

Nun motor de combustión interna, é a propia explosión producida pola queima do combustíbel a que impulsa o pistón, sen ter que quentar auga de por medio para movelo. O movemento é transmitido do mesmo xeito, mediante un mecanismo biela-manivela.

2º apartado, clasificación dos motores de combustión interna:

Aclaradas as diferenzas principais entre os motores de combustión externa, fronte ós de combustión interna, indaguemos nos segundos.

Os motores de combustión interna varían no seu tipo dependendo da situación dos cilindros, o combustíbel empregado, a forma de ignición coa que prendemos a mistura (cantidade óptima de aire misturado con combustíbelque garante un maior rendemento) o número de ciclos... pero neste caso imos a clasificalos segundo a forma de ignición e o número de ciclos de traballo.

Como podemos observar no esquema, segundo a forma de ignición, atopamos motores Otto e Diesel (os máis comúns), diferenciándose en que os segundos empregan inxectores (aparellos que introducen o combustíbel no cilindro nunha cantidade regulable). Esta forma de ignición ten unha vantaxe fronte aos Otto, xa que a mezcla é máis homoxéneae variable, o que garante unha maior eficiencia mellorando a relación entre osíxeno e combustíbel (que cando é perfecta, dise que λ=1).

Dependendo do número de ciclos de traballo que realizan, distinguimos motores de dous tempos e motores de catro tempos. A diferenza radica no número de voltas que da o cigüeñal para que se complete unha carreira de traballo (denomínase así ao seguinte conxunto de pasos: admisión, compresión, explosión e escape), se o cigüeñal realiza este ciclo nunha soa volta, o motor será de dous tempos, polo contrario, se o realiza en dúas; de catro tempos.

Podemos engadir coma extra aos motores de catro tempos os motores de ciclo Atkinson e Miller:

Atkinson: Varía en que durante a fase de compresión, as válvulas fican abertas un pouquichiño máis de tempo; gañando así eficienza a expensas de potencia. Isto sucede porque ao deixar abertas ditas válvulas, "fuxe" un pouco de combustíbel, aprovetando así máis o mesmo; pero perdendo algo de potencia, coma xa se mencionou.

Miller: Consiste básicamente nun ciclo Atkinson, no que hai sobrealimentación (meter máis aire no cilindro co fin de aumentar a potencia).

3º apartado, función das pezas máis destacadas:

O funcionamento dun motor de combustión interna basease en aproveitar o impulso que produce a explosión dun combustíbel para obter un determinado tipo de movemento.

Un motor está composto por moitísima pezas que desempeñan moi diversas funcións, polo que nombralas todas pretendendo elaborar un texto algo curto é imposíbel. Por iso obviarei na mención ás xuntas, arandelas e aquelas pezas relacionadas co cambio de marchas. De todas formas, a función da meirande parte das pezas non nombradas é estrutural ou para manter o percorrido de diversos fluídos estanco.

Colector de admisión: É unha caixa da que saen tantos tubos coma número de cilindros teña o motor. A súa función é a de dirixir e conter o cumbustíbel até que as válvulas abren e permiten o paso.

Polea do árbore de levas: É a peza encargada de transmitir movemento á árbore de levas.

Árbore de levas: É un mecanismo formado por un eixo no que se colocan diferentes levas, de variada forma e tamaño, e ten coma función activar ou desactivar un mecanismo en intervalos de tempo axustábeis (grazas, en efecto, ás variacións de forma e tamaño; que manterán máis ou menos tempo a presión que ativará o mecanismo). Poderíamos dicir lo, que consiste nun temporizador mecánico cíclico, ou programador mecánico.

Tapa de balancíns: É a parte máis alta do motor, que pecha a parte superior da culata. A súa misión é a de protexer e facilitar o engrase do conxunto de distribución. Poderíase dicir que é o teito do motor e que con normalidade leva incorporada a boca do cárter (depósito de aceite, falaremos máis adiante del.

Culata: É un bloque de ferro ou de aleación de aluminio, ubicado na parte superior dos cilindros. Evita que se produzan perdas de compresión.

Bloque do motor: É o elemento do vehículo que aloxa no seu interior os cilindros, cos pistóns e as suas bielas, serve tamén de soporte para o cigüeñal e para os condutos de auga que refrixeran o aceite.

Colector de escape: Fórmase por todos os tubos ou condutos que saen do bloque do motor. A súa función é a de recoller os gases que expulsa o motor durante o seu funcionamento e conducilos a todos cara o tubo e escape. O colector terá tantos tubos, coma cilindros teña o motor do que esteamos a falar.

Bomba de auga: A bomba de auga forma parte do sistema e refrixeración dun motor, e é unha parte esencial neste, xa que é a encargada de que o líquido refrixerante do motor circule por todo o seu interior, e polos condutos de refrixeración do mesmo.

Correa de distribución: A correa de distribuciónsincroniza os catro tempos domotor eamaispon en funcionamento a bomba de aceite, a de agua ea inxectora no caso dos motores Diesel.

Bomba de auga: Trátase dunha turbina que fai circular o refrixerante por todo o circuíto.

Bomba de aceite: A súa función consiste en succionar o aceite do cárter e impulsalo a través do filtro de aceite e os condutos en dirección ao cigüeñal e á árbore de levas.

Cárter: É un simple depósito de aceite.

Cigüeñal: Transforma o movemento lineal dos pistóns nun circular que poida ser aproveitado para mover as rodas.

Pistón: Constitúe unha parede móbil na cámara de combustión, que servirá para aproveitar a enerxía da combustión dos gases que aí terá lugar.

Cilindro: Permite o movemento do pistón e axuda na transferencia de calor (importante para a refrieración). Amais, forma a cámara de combustión no seu extremo superior, que é onde se comprime a mistura.

Buxía: Aparello atopado na cámara de compresión, que serve para prender a mistura na fase de compresión.

4º apartado, funcionamento dos motores de combustión interna:

Agora que xa coñecemos as pezas, entender o funcionamento en si debería ser doado... de todos os xeitos, apoiareime neste gif para mostrar de forma gráfica o proceso:

Coma podemos observar, na primeira fase, admisión. A leva da nosa dereita ábrese e permite o paso do combustíbel, que aquí é ese líquido azul. De seguido, a leva volve a pechar, dando así comezo á fase dúas: compresión. O pistón presiona a mistura contra as paredes do cilindro e a buxía prende a mistura; aquí comeza a terceira fase, a de explosión. Por último, cando o pistón regresa até o seu punto máis baixo, a leva da nosa esquerda abre e deixa saír os fumes producidos pola explosión, esta fase é a cuarta e derradeira, e coñécese coma fase de escape. 

Este segundo GIF representa o funcionamento dun motor de explosión, pero de dous tempos. Os motores de explosión de dous tempos son bastante máis "simples" ca os de catro e carecen, por exemplo de levas (é o mesmo pistón o que tapa os orificios necesarios), polo que tampouco precisan de árbore de levas, nin sistemas de accionamento...

Cabería destacar que nun motor de dous tempos, a mistura xa leva o aceite que nun de catro tempos debería atoparse no cárter.

Quizáis algo curioso dos motores de dous tempos é dicir que o depósito de aceite/combustíbel precisa estar herméticamente pechado, pois é o propio cilindro o que fai o vacío.

5º apartado:Par/Torque ou potencia?

Dependendo das características do motor, este ofreceranos unha serie de vantaxes ou desvantaxes, e coma en todo, non hai cousas mellores nin peores; senón cousas máis ou menos axeitadas a cada situación determinada. Neste terceiro apartado definiremos o que é o par e a potencia, facendo ademais incisión en cal nos convén utilizar dependendo do traballo que queiramos levar a cabo.

Par: Coñécese con moitos nomes (par, torque, momento...) pero ven a expresar o mesmo. Poderíamos definir ó torque (do latín, torquere, xirar) coma o produto dunha forza pola distancia a un eixo de xiro.

É moito máis sinxelo entendelo cun esquema gráfico:

Potencia: coñecemos coma potencia á cantidadede traballo que se realiza por unidade de tempo. A pesar de poderse definir en tan só unhas poucas palabras, é un concepto que pode resultar algo máis complexo de entender; de maneira que para explicalo, vou botar man dun exemplo:

Supoñamos que alguén da túa familia che manda gardar os sacos das patacas no soto, así que sen moita gana, poste a traballar. Botas unha hora, dúas, tres... e tras unha tarde de moito traballo porfín podes descansar. Á mañá seguinte, mentres almorzabas, botaches unha ollada pola xanela e viches ao veciño, que mercara un chimpín. Carga os sacos de patacas e gárdaos no soto en tan só media hora. Claro, ao veciño dáballe a risa ao verte cargar cos sacos toda a tarde, pero ti sabes ben que o traballo realizado é o mesmo, e por iso estás moi orgulloso da forma da na que fixeches a tarefa. A diferenza está no tempo, canta máis potencia; menos tempo se tarda en facer o traballo.

No caso do motor dun coche, o torque determina as aceleracións e recuperacións, mentres que a potencia relacionaríamola coa velocidade máxima que é capaz de alcanzar. O feito de que o vehículo presente máis torque ou potencia, indicará cal é a súa función..

Se o que buscamos é un vehículo con aceleración e capaz de arrancar e recuperarse dos cambios de marcha rapidamente (unha moto de enduro, por exemplo, que necesitará par para subir por empinadas colinas, ou un camión enorme destinado ao transporte de pedras nunha canteira, por exemplo) debemos seleccionar unha máquina que aporte o torque necesario para cumprir dita función. Pola contra, se nós o que procuramos é un coche capaz de entregar unha alta potencia, capacitado para acadar velocidades de vértigo (un choche de carreiras) será máis axeitado que dito vehículo estea dotado de menor par e máis potencia.

A TECNOLOXÍA MILITAR: DRON BLACK HORNET

Carmen Caldelas Magán

Como é de supoñer, a tecnoloxía militar, tamén coñecida como tecnoloxía armamentista, é a aplicación da tecnoloxía para o seu emprego no ámbito bélico.

Comprende os tipos de tecnoloxía que son claramente de natureza militar e non civil, polo xeral, porque non teñen aplicacións civís legais ou útiles, ou son perigosos de ocupar sen o adestramento militar axeitado.

A tecnoloxía militar acostuma ser investigada e desenvolvida por científicos e inxeñeiros especificamente para o seu uso na batalla polas forzas armadas.

Moitas das novas tecnoloxías chegaron como resultado do financiamento militar na ciencia. Os inxeñeiros preocúpanse da xestión da proba, deseño, desenvolvemento e ciclo de vida dos sistemas militares e armas. Baséase no coñecemento de varias disciplinas de inxeñaría tradicionais, como a inxeñaría eléctrica, inxeñaría mecánica, inxeñaría aeroespacial, de materiais, mecatrónica, electro-óptica e inxeñaría química... entre outras.

A maquinaria pertencente a este grupo comprende un amplo rexistro de indumentaria, dende grandes buques de guerra, tanques e armamento, ata pequenos dróns cunha capacidade inimaxinable comparándoo ao seu tamaño.

·EVOLUCIÓN DA TECNOLOXÍA MILITAR:

Pasamos a tratar agora a evolución da tecnoloxía militar. A primeira finalidade construtiva do ser humano foi crear unha industria armeira que lle permitira protexerse dos ataques dos animais (armas defensivas) ou pola contra, atacalos (armas ofensivas) para así obter comida e poderse vestir. 

Ao fabricar as súas primeiras armas, a persoa non pensa na guerra, se non na súa propia supervivencia. A guerra viría despois cando, a medida que o humano se foi organizando na sociedade, viñeron os conflitos por intereses comúns. Así pois, o home emprega inicialmente as armas para a propia defensa e para a caza. Ao mesmo tempo pode apoderarse de animais libres e telos sempre á súa disposición. Nace, deste xeito, o pastor, e máis tarde aparecerá o agricultor. Desaventuradamente, empezan os conflitos sociais entre os homes, e estos vense obrigados a defender o seu gando e as súas terras e, para iso, necesitan armas. 

As primeiras utilizáronse sempre unidas á man do ser humano (armas de man), como a maza, a espada, e o puñal, co que, ademais de perigoso, en ocasións resultaban insuficientes pola maior velocidade da maioría das bestas. Isto deu lugar á aparición das armas arroxadizas: xabalina e dardos, e máis tarde ás armas de proxección: o arco e a frecha, a fonda e a besta. Dende épocas moi remotas, as bestas foran as principais armas dos exércitos, pois estas tiñan as características máis sobresaíntes.

A continuación, entorno ao século XIII, a orixe da pólvora revolucionou totalmente a comprensión da tecnoloxía militar da época. Con ela as xentes desenvolveron armas de fogo, ao comprobar o seu maior resultado e eficiencia (pistola, escopeta, fusil… entre outros).

Mais o crecemento e a evolución deste ámbito non remata aquí. A día de hoxe a sociedade segue traballando para atopar e crear novas armas bélicas que provoquen un cambio para os humanos, de xeito que se consigan instrumentos máis poderosos e doados de empregar a medida que avanzan as décadas.

·ARMAS BÉLICAS MÁIS COÑECIDAS:

-Pistola: A pistola é posiblemente a arma máis coñecida en todo o mundo. Esta é un artiluxio de fogo curto, deseñado para ser disparado e empregado cunha soa man (aínda que tamén se poden usar as dúas).

Como todo, a pistola do século XXI non vai ser a mesma que a do século XVII, tempo da súa aparición, pois esta é moito máis avanzada en todos os aspectos posibles.

-Escopeta: A escopeta, ao igual que a pistola, é unha arma de fogo de curta distancia, a cal se dispara apoiándoa no ombreiro.

As escopetas en combate, ao disparar proxectís múltiples (é dicir, unha "nube" de perdigóns á vez con cada disparo), permiten acertar con facilidade a curta distancia, aínda que sexa con parte dos perdigóns, sendo un impacto de cheo demoledor.

-Fusil de francotirador: Este é un tipo de instrumento de fogo de precisión, que permite o disparo a obxectivos a moi longa distancia.

Un fusil de francotirador típico busca a maior precisión posible no disparo, para o cal vai equipado cunha mira telescópica e utiliza munición específica para a arma que permita alcanzar longas distancias sen perder precisión de tiro. O término soe empregarse para facer referencia a calqueira arma de fogo de precisión cunha mira telescópica que poida ser utilizada contra obxectivos principalmente humanos.

Mais co paso do tempo, non só o armamento foi evolucionando, as propias guerras tamén o fixeron.

Cando nos falan do termo “guerra”, o primeiro que se nos ven á mente é unha batalla física con centos de mortes e armamento como o mencionado anteriormente pero, actualmente, existen conflitos completamente opostos.

O termo é coñecido como guerra informática ou ciberguerra, e fai referencia ao desprazamento dun conflito, que toma o ciberespacio (internet) e as tecnoloxías da comunicación e información como campo de operacións.

·ARMAS DE GUERRA INFORMÁTICA

Demostrouse que actualmente nunha guerra é máis factible derrotar ao enemigo atacando a súa infraestrutura informática, que empregando calqueira outro tipo de ataque físico. Esta estratexia foi empregada en diversas situacións, ben sexa en ofensivas militares dun país contra outro, dun grupo armado en contra do goberno, ou simplemente ataques individuais de un ou varios hackers.

É dicir, as armas pasan a ser agora os virus informáticos (cos que se poden producir sabotaxes de redes e defensas), e os programas especiais para anular a seguridade dun centro de control. Xeralmente, os blancos dos ataques son os sistemas financieiros, bancarios e militares, aínda que se viron numerosos casos onde se ven afectados os sistemas de comunicación.

Os drons militares son outro tipo de ferramenta que, a pesar de non funcionar vía cibernética (pois os seus beneficios obtéñense dende o estado físico), están moi relacionados co mundo da sabotaxe e da espionaxe en combate.

Pasaremos entón a falar agora sobre o mellor e o máis valorado dron creado ata a data:

·DRON BLACK HORNET:

O Black Horntet, a pesar do seu nome, semella máis un colibrí que un avispón negro.

Este pequeno aparello, máis coñecido como Black Hornet Nano, é un microvehículo aéreo non tripulado (UVA) desenvolvido por Prox Dynamics AS de Noruega, e en uso polas forzas armadas de determinados países como poden ser os Estados Unidos, Reino Unido, Marrocos, Alemaña, Francia, Australia, os Países Baixos,  India e España.

O instrumento mide arredor de 10 x 2,5 cm e posúe un peso máximo de 16 gramos, medidas suficientemente pequenas para coller nunha man, o que o converte nunha axuda excelente para o rastreo terrestre e o seguemento desapercibido.

O microvehículo está equipado con tres cámaras, que lle otorga ao portador videos en movemento e imaxes de alta calidade. Foi desenvolvido como parte dun contrato de $20 millóns para 160 unidades con Marlborough Communications Ltd.

Estas están situadas en diferentes lugares do artiluxio para garantir o máximo espazo de supervisión. Unha que mira hacia diante, outra que mira hacia abaixo e outra máis que apunta tamén hacia abaixo pero a 45º. 

Ademais, un paquete Black Hornet contén dous helicópteros, e como se alcanza unha carga do 90% en 20-25 minutos (o mesmo que o seu tempo de voo), cando un precisa ser recargado, o outro está preparado para voar. A velocidade máxima que alcanza é de 18 km/h.

En outubro do 2014, Prox Dynamics presentou unha última versión do seu PD-100 Black Hornet con capacidade de visión nocturna, equipada con sensores infravermellos de onda longa e vídeo de día que pode transmitir secuencias de vídeo ou imaxes fixas de alta resolución a través dun enlace dixital de datos cun rango de 1,6 km. Ata a data, máis de 3000 Black Hornets foron entregados.

Outros países crearon variables adaptadas ás súas necesidades, como é o caso dos Estados Unidos. O país desenvolveu o artiluxio novo, co nome de Black Hornet 3, cuxas características son impresionantes.

O micovehículo é capaz de voar do mesmo xeito tanto con dispoñibilidade de sinal GPS como sen ela, facéndoo óptimo para voos dentro de infraestruturas. Iso fai posible a implementación de modos de voo automáticos e semiautomáticos, como manter a súa posición (observando un obxectivo en concreto ou non), seguir unha ruta configurada ou voltar ao punto de despegue baixo certas circunstancias como a pérdida do sinal coa estación de control.

Son especialmente destacables os seus sistemas de visión. A pesar do seu diminuto tamaño, o Black Hornet 3 inclúe dúas cámaras: unha térmica / de infravermellos (IR) para misións nocturnas ou sen a suficiente luminosidade, e outra electroóptica (EO) para misións con condicións visuais favorables.

O Black Hornet 3 ten a capacidade de comunicarse coa estación de control en tempo real, enviando imaxes e vídeos baixo o anteriormente mencionado estándar de encriptación. Igualmente, este sistema cumpre co estándar da OTAN STANAG 4609.

Ademais, esta unidade está feita de aluminio e pode incluír protección balística. Na súa versión estándar, o seu peso é de 23 g e dispón dunhas dimensións de 470 x 260 x 420 mm, ao igual que inclúe un sistema de absorción de vibracións e choques entre a propia unidade de lanzamento e o sistema de montaxe no vehículo.

A versión VRS do Black Hornet 3 permite incorporar no seu interior ata 4 nanodróns, dándolle aos seus radios a posibilidade de operar ata dous deles de xeito simultáneo.

Expertos aseguran que co paso do tempo, o invento convertirase nunha ferramenta fundamental na armada nacional, e que será empregado en múltiples ocasións.

En definitiva, un increíble instrumento tecnolóxico-militar moi adaptado e facilitador no combate oculto.

·Black Hornet vídeo

RADIOTERAPIA DE FEIXE EXTERNO

Blanca García Mosquera

A radioterapia é un tipo de tratamento para o cranco moi útil a día de hoxe e que a maior parte das veces combínase con quimioterapia, cirurxía ou ambas; aínda que tamén se pode empegar só. En concreto, comentaremos a radioterapia de feixe externo, un tipo de radioterapia onde un feixe de radiación enfílase dende un lugar exterior cara un punto concreto do corpo para tratar de eliminar tan só o tecido afectado. 

HISTORIA

Todo comezou cando Wilhelm Conrad Röntgen descubriu os raios X en novembro de 1895.

Máis tarde leváronse a cabo outros grandes feitos que marcaron a radiaoterapia de hoxe así como outros usos da radiación.

Estes son:

-O descubrimento da radioactividade por Antoine Henri Becquerel en 1896..
-Primeiro tratamento de radioterapia en 1896 a unha muller de 55 anos con cancro de mama en Estados Unidos.

-Marie e Pierre Curie denominan radioactivo ao polonio por primeira vez en 1898.

Uns anos despois, en 1922, é cando a Oncoloxía se establece como disciplina médica.

O seguinte avance máis transcendetal foi en 1972 cando se incorporou a tomografía computerizada (TC) comercial á práctica médica, o que permitiu que a partir da década dos oitenta se empregara nas planificacións dos tratamentos de radioterapia para coñecer con exactitute a posición e dimensións do tumor. Antes dos oitenta tan só se empregaban radiografías simples e verificacións en 2D o que tiña como consecuencia menos precisión e más tecido sá danado. A partir dos noventa sumáronse máis métodos de planificación e localización dos tumores para a radioterapia como a resonancia magnética nuclear (RMN).

Finalmente chegamos ao século XXI, cando comezan a empregarse novos programas 4D que teñen en conta os desprazamentos do tumor cos movementos fisiolóxicos como respirar.

TRATAMENTO

Dentro da radioterapia podemos distinguir tres tipos: radioterapia interna, externa e intraoperatoria. Mais só nos imos centrar na radioterapia externa ou radioterapia de feixe externo posto que neste tratamento empréganse feixes de partículas radiactivas que destrúen o tumor. Segundo as partículas que se empreguen temos tres tipos de feixes: de protóns, de electróns e de fotóns.

Normalmente, a radioterapia distribúese en sesións segundo o tipo de tumor, o tamaño, a localización, etc. O radioncólogo (doutor especializado na radioterapia), o físico médico e o dosimetrista serán os encargados de estudar o cancro e crear un plan de tratamento adoitado ás necesidades do doente.

No momento das sesións (tras simulación e outras probas) é importante levar roupa cómoda e evitar o maquillaxe, as xoias, os pendentes, etc… Despois o paciente pode ser colocado nunha camilla para ese tratamento. Probablemente tamén haxa unha máscara ou outro obxecto, deseñado particularmene para el, que o axude a manterse inmóbil. A continuación, o persoal irá a unha sala dende a que poderá ver e falar co doente por medio de cámaras, micrófonos e altofalantes instalados nas diferentes estancias.

O obxectivo da radioterapia é destruir os tecidos cancerosos sen danar os sás. Isto é posible grazas a que os tecidos tumorais son máis sensíbeis e non poden recuperar o dano como os normais, estes fenómenos estúdaos a radiobioloxía.

Con todo, a radioterapia tamén conta con efectos secundarios. Algúns deles son cansancio e fatiga, inflamación e pesadez da mama (no caso de tratarse dun cancro deste tipo), sequedade da pel, etc. Porén estas máquinas focalizan moi ben os feixes de enerxía de modo que os efectos secundarios adoitan ser leves e ben tolerados. Con descanso, unha boa dieta, exercicio físico e prendas cómodas fan máis levadeiras as molestias.

Isto tan só foi un breve resumo introductoria da radioterapia, máis se che pareceu interesante, podes continuar investigando sobre a materia en internet ou nos “links” onde obtivemos a información onde aparecen moitos máis detalles. Verdadeiramente podes pasar días aprendendo sobre a radioterapia e sempre atoparás curiosidades novas.