Ciclo otto y diesel

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCION TERMODINÁMICA II

BREVE PANORAMA DE LAS MAQUINAS RECIPROCAS
A pesar de su simplicidad, la máquina recíprocante (básicamente un dispositivo de cilindro-émbolo)es una de esas raras invenciones que ha probado ser muy versátil y abarcar un amplio rango de aplicaciones. Es la fuente de poder de lavasta mayoría de los automóviles, camiones, pequeños aviones, barcos y generadores de energía eléctrica, así como de muchos dispositivos. Los componentes básicos de una máquina recíprocante se muestran en la figura 1. El émbolo recíprocante en el cilindro se alterna entre dos posiciones fijas llamadas punto muerto superior (PMS) –La posición del émbolo cuando se forma el menor volumen en elcilindro- y punto muerto inferior (PMI) – la posición del émbolo cuando se forma el volumen mas grande en el cilindro-. La distancia ente el PMS y el PMI es la mas larga que el émbolo puede recorrer en una dirección y recibe el nombre de carrera del motor. El diámetro del pistón de llama calibre. el aire o una mezcla de aire combustible se introducen al cilindro por la válvula de admisión, y losproductos de combustión se introducen al cilindro por la válvula de escape. El volumen mínimo formado en el cilindro cuando el émbolo está en el PMS se denomina volumen de espacio libre (fig.2). El volumen desplazado por el émbolo cuando se mueve entre el PMS y el PMI se llama volumen de desplazamiento. La relación entre el máximo volumen formado en el cilindro y el volumen mínimo (espacio libre) recibeel nombre de relación de compresión r del motor. r= Observe que la relación de compresión en una relación de volumen y no debe confundirse con la relación de presión. Otro término empleado en las máquinas reciprocantes es la presión media efectiva (PME), una presión efectiva que, si actuara sobre el émbolo durante toda la carrera de potencia,

FIGURA 1

FIGURA 2

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ESCUELA SUPERIORPOLITECNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCION TERMODINÁMICA II produciría la misma cantidad de trabajo neto que el producido durante el ciclo real (fig. 3) es decir.

La presión media efectiva puede ser usada como parámetro para comparar el desempeño de máquinas reciprocantes de igual tamaño. La máquina que tiene un valor mayor de PME, entregará más trabajo netopor ciclo y por lo tanto se desempeñará mejor. Las máquinas reciprocantes se clasifican en máquinas de encendido por chispa (ECH) o máquina de encendido por compresión (ECOM) SEGÚN COMO SE INICIE EL proceso DE COMBUSTIÓN EN EL CILINDRO. En las máquinas de ECH, la combustión de la mezcla de aire y combustible se inicia con una chispa en la bujía, mientras que en las ECOM la mezcla de aire ycombustible se autoenciende como resultado de comprimirla arriba de su temperatura de autoencendido. En las siguientes dos secciones se estudian los ciclos de Otto y Diesel, los cuales son los ciclos ideales para las máquinas reciprocantes ECH y ECOM respectivamente.

FIGURA 3

CICLO DE OTTO: EL CICLO IDEAL PARA LAS MAQUINAS DE ENCENDIDO POR CHISPA.
El ciclo de el ciclo ideal para las máquinasreciprocantes de encendido por chispa. Recibe ese nombre en honor a Nikolaus A. Otto, quien en 1876, en Alemania, construyó una exitosa máquina de cuatro tiempos utilizando el ciclo propuesto por Frenchman Beau de Rochas en 1862. En la mayoría de las máquinas por encendido por chispas el pistón ejecuta cuatro tiempos completos (dos ciclos mecánicos) dentro del cilindro, y el cigüeñal completa dosrevoluciones por cada ciclo termodinámico. Estas máquinas son llamadas máquinas de combustión interna de cuatro tiempos. Un diagrama esquemático de cada tiempo, así como el diagrama P-v para

FIGURA 4-a (Motor Real)

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCION TERMODINÁMICA II una máquina real de encendido por chispa de cuatro tiempos...