motrice

motrice

motrice [Ellissi di (macchina) motrice, dall'agg. motore] [FTC] (a) Generic., sinon. di motore, come macchina che produce energia meccanica di traslazione o rotazione di organi a partire da una qualche energia primaria: per es., m. a vapore (v. oltre), che è locuz. più usata che non motore a vapore. (b) Specific., macchina per la propulsione di un veicolo e formante un tutt'uno con il veicolo stesso, destinata a trainare dispositivi vari o altri veicoli, privi di propulsione propria: m. ferroviaria, tranviaria, ecc. (nel caso della trazione ferroviaria, è sinon. di locomotiva o locomotore). ◆ [FTC] [TRM] Macchina alternativa che trasforma in energia meccanica l'energia termica del vapore d'acqua; è schematicamente costituita da un generatore di vapore (caldaia) per la trasformazione dell'acqua in vapore, da un apparato motore alternativo (a stantuffo) che trasforma, parzialmente, in lavoro meccanico utile l'energia termica del vapore, e da un apparecchio di alimentazione (per lo più una pompa), con il quale si rimanda in caldaia o il condensato dal pozzo caldo o nuova acqua dal serbatoio di alimentazione. Realizzata, dopo vari precursori, dagli ingl. T. Newcomen e J. Cawley nel 1712, fu perfezionata definitivamente da J. Watt (a partire dal 1765); fu il fattore determinante del grande sviluppo industriale del-l'industria manufatturiera e dei trasporti che caratterizzò il 19o sec. e, nella fisica, ha avuto una grande parte nell'origine e nello sviluppo della termodinamica. Il tipo più semplice di m. comprende (fig. 1) un cilindro di ghisa o di acciaio nel cui interno scorre a tenuta uno stantuffo; questo divide il cilindro in due camere (a e b), ciascuna delle quali comunica per mezzo di luci tanto con la caldaia quanto con lo scarico (atmosfera o condensatore). Per mezzo di un cinematismo a stelo, testacroce, biella e manovella, il movimento rettilineo alternativo dello stantuffo è trasformato in movimento rotatorio continuo dell'albero motore. Il vapore agisce alternativamente sulle due facce dello stantuffo; l'apertura e la chiusura delle luci di ammissione e di scarico sono ottenute per mezzo di un sistema di distribuzione (a cassetto piano, a valvole, o, più raram., a rubinetti) comandato dallo stesso albero. Il funzionamento della m. si svolge in due corse, cioè in un giro del-l'albero; il ciclo teorico comprende le seguenti fasi: (1) all'inizio della corsa di ammissione la luce c (fig. 1) è aperta, il vapore entra nel cilindro per una parte soltanto della corsa, la sua pressione si mantiene teoricamente costante e uguale a quella della caldaia, P₁ (fase di ammissione: riportando su un diagramma, come nella fig. 2, in ordinate le pressioni assolute P nella camera e in ascisse gli spostamenti s dello stantuffo, tale fase è rappresentata da un segmento AB parallelo all'asse delle ascisse); (2) nella rimanente parte della corsa, la luce di ammissione è chiusa e il vapore si espande continuando a premere sullo stantuffo, mentre la sua pressione diminuisce gradualmente secondo la linea BC (fase di espansione); (3) a fine corsa dello stantuffo si apre nella stessa camera la luce di scarico d; la pressione si abbassa di colpo al valore della pressione di scarico P₀ (ammettendo che l'abbassamento di pressione sia istantaneo, la linea rappresentativa è CD); (4) lo stantuffo retrocedendo espelle il vapore, mentre la pressione si mantiene costante e uguale a P₀ (fase di scarico DE); (5) alla fine della seconda corsa si chiude lo scarico, si apre l'ammissione e la pressione risale istantaneamente al valore P₁ (EA). Ciò che avviene in una camera si ripete nell'altra camera, che ha le luci c' di ammissione e d' di scarico (fig. 3), in modo che, mentre nella prima si hanno ammissione ed espansione, nell'altra si ha scarico, e viceversa. Il ciclo pratico di funzionamento (fig. 4) differisce da quello teorico per varie ragioni, le principali delle quali sono che il vapore nelle tubazioni dal generatore alla m. incontra resistenze le quali provocano un abbassamento di pressione e che attraverso la luce di ammissione il vapore assume un'elevata energia cinetica la quale produce un'ulteriore caduta di pressione che va perduta. Dal diagramma f della fig. 4 si rilevano pure gli arrotondamenti dovuti al fatto che le operazioni di apertura e chiusura delle luci non sono istantanee ma hanno una durata, sia pure brevissima. Per quanto riguarda la potenza, il diagramma reale delle pressioni nelle due camere può essere rilevato mediante strumenti detti indicatori di pressione. Le ordinate medie dei diagrammi danno le pressioni medie P' e P'' (in Pa), dalle quali si può determinare la pressione media Pm=(P'+P'')/2. Se si conosce l'area A (in m2) dello stantuffo e la sua corsa C (in m) e si trascurano le sezioni dello stelo e del controstelo, il prodotto PmAC dà (in J) una stima del lavoro in una corsa, onde per la potenza indicata (potenza dello stantuffo) si ha (in W): Ni=PmACn, dove n è il numero dei cicli al secondo. Dalla potenza indicata, reale o presunta, si ottiene la potenza effettiva dell'albero moltiplicandola per il rendimento meccanico (circa 0.85), condizionato dalle resistenze del meccanismo biella-manovella, degli organi della distribuzione e dei perni dell'albero nei cuscinetti dei supporti. Il rapporto tra la potenza effettiva dell'albero e la potenza che teoricamente si otterrebbe se il combustibile bruciasse completamente e se tutto il calore sviluppato si trasformasse in lavoro utile, dà il rendimento termico globale, il quale difficilmente raggiunge il 15 % (non raggiunge il 10 % per m. monocilindriche con scarico nell'atmosfera), benché siano stati attuati vari artifici per aumentare il rendimento (m. a espansioni successive, in vari cilindri in serie tra loro, l'uso di vapore surriscaldato, cilindri a camicia di vapore, ecc.).