ciclo otto

Ciclo otto real y teorico

Entre el ciclo indicado y el ciclo teórico correspondiente existen diferencias sustanciales tanto en la forma del diagrama como en los valores de temperaturas y presiones.
La diferencia de forma consiste en un perfil distinto en las curvas de expansión y compresión, en la sustitución de los trazos rectilíneos de introducción y sustracción del calor por trazoscurvos y el redondeamiento de los ángulos agudo. Las causas de tales diferencias se fundan en las siguientes razones:
Perdidas de calor. En el ciclo teórico son nulas, pero bastante sensibles, por el contrario, en el ciclo real. Como el cilindro esta refrigerado para asegurar el buen funcionamiento del pistón, una cierta parte de calor del fluido se transmite a las paredes. Las líneas de compresión yexpansión no son, por consiguiente, adibaticas, sino politropicas, con exponente n, diferente de k. Como el fluido experimenta una perdida de calor se tiene evidentemente: para la expansión, n>k, y para la compresión, nfigura.
Combustión no instantánea. En el ciclo teórico, se supone que la combustión se realiza a volumen constante; es, por tanto, instantánea; en el ciclo real, por el contrario,la combustión dura un cierto tiempo. Si el encendido tuviese lugar justamente en el P.M.S., la combustión ocurriría mientras el pistón se aleja de dicho punto, y el valor de la presión seria inferior al previsto, con la correspondiente perdida de trabajo útil.

Por ello es necesario anticipar el encendido de forma que la combustión pueda tener lugar, en su mayor parte, cuando el pistón seencuentra en la proximidad del P.M.S. Esto produce un redondeamiento de la línea teórica 2-3 de introducción del calor y, por tanto, una perdida de trabajo útil representada por el área B. Pero esta perdida resulta de cuantía bastante menor de la que se tendría sin adelantar el encendido.

Tiempo de abertura de la válvula de escape. En el ciclo teórico también habíamos supuesto que la sustracción decalor ocurría instantáneamente en e
l P.M.I En el ciclo real la sustracción de calor tiene lugar en un tiempo a que una parte de los gases salgan del cilindro antes de que el pistón alcance el P.M.I. de manera que su presión descienda cerca del valor de la presión exterior al comienzo de la carrera de expulsión. Este hecho provoca una perdida de trabajo útil representada por el arrea C, perdidaque es, sin embargo, menor que la que se tendría sin el adelanto de la abertura de la válvula de escape.
 
Las causas de las diferencias en los valores de la presión y temperatura máxima son:
Aumento de los calores específicos del fluido con la temperatura. Como ya sabemos, tanto el calor especifico a presión constante cp como el correspondiente a volumen constante cv, de un gas real, crecen conla temperatura, pero de tal forma que su diferencia permanece constante, es decir, cp - cv = AR; por consiguiente, al aumentar la temperatura dismunuye el valor de la relación k = cp / cv. De lo cual se infiere que los valores de la presión y la temperatura máximas resultan siempre inferiores a las que se alcanzarían en el caso en que los calores específicos permanecieron constantes al variar latemperatura. Este hecho se toma en consideración también al trazar el ciclo teórico del aire; pero, en el caso real, los productos de la combustión tienen calores específicos mayores que el aire, y, por tanto, los valores de la presión y de la temperatura máxima son, en el ciclo real, inferiores a los correspondientes al ciclo teórico. Por esta razón, la superficie y el rendimiento térmico resultandisminuidos.
Disociación en la combustión. Los productos de la combustión son esencialmente CO2 y H2O, además de otros compuestos, tales como CO, H2 y O2. La disociación de estos productos es una reacción que se lleva a cabo con la absorción de calor, la temperatura máxima alcanzable es menor y se pierde una cierta cantidad de trabajo. Pero dado que la temperatura disminuye durante la...