Ciclos de aire

MÁQUINAS TÉRMICAS II CICLOS DE AIRE ESTANDAR

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Como ya se comentó, “La Sociedad” requiere de energía en forma de trabajo, para muy variadas aplicaciones, desde muy pequeñas de algunos watts, hasta grandes motores que produzcan cientos de megawatts. Para ello emplea motores. Los motores son “convertidores de energía”, pero que al final entregan energía en forma de trabajo mecánico, (fuerzapor distancia = barra en movimiento). Dependiendo de esta conversión se clasifican en: 1. 2. 3. 4. Motores eléctricos Motores hidráulicos Motores neumáticos Máquinas térmicas

Cada uno de estos motores, dependiendo de sus características, tiene su campo de aplicación. Cuando se requiere un motor portátil que entregue cantidades pequeñas, por ejemplo, menos de 0.5 kW, se puede elegir un motoreléctrico o un motor neumático. Pero si se requiere movilidad, lo más probable es que una máquina térmica se ajuste mejor a las necesidades, aunque los motores eléctricos por sus ventajas en contaminación y ruido están desplazando en algunas aplicaciones a las máquinas térmicas. (Montacargas, pequeños carros repartidores, automóviles híbridos, etc.) Todas las máquinas térmicas convierten energíacalorífica en trabajo, pero cada una de ellas, debido a sus características, se adapta mejor a cierto tipo de aplicaciones. Así por ejemplo si lo que se requiere es una máquina de muy bajo peso, para aplicaciones que consuman menos de 10 kW, lo más probables es que se utilice un motor de gasolina de dos tiempos. Por ejemplo en cortadoras de pasto, moto-sierras, motores para pequeñas embarcaciones,motocicletas, go-karts, etcétera. Para potencias mayores, entre 10 y 1000 kW, es posible utilizar motores de gasolina de cuatro tiempos o motores diesel de dos o cuatro tiempos. Hasta hace algunos años, la principal aplicación de las turbinas de gas era la aviación. Esto se debe a que su relación peso/potencia es mucho menor que otros motores y máquinas térmicas, pero en ese entonces su eficiencia eramenor a la de otras máquinas térmicas, como motores de gasolina y diesel. Un aspecto que ayudó al desarrollo de las turbinas de gas, es el hecho de que esta máquina se utiliza en la aviación civil y militar y como a esta última se le invierten muchos recursos, se han logrado avances que permiten actualmente, que las turbinas de gas compitan con las otras máquinas térmicas. Algunas de las ventajasde las turbinas de gas contra los motores de gasolina o diesel. Son las siguientes: * No existen piezas en movimiento alternativo, por lo que es muy fácil realizar el equilibrado o balanceo. * Tienen gran velocidad de rotación, entre 3.000 y 30.000 rpm

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* Tienen un par regular sin necesidad de volante * Tienen buena adaptación a las grandes expansiones, y por lotanto, a los grandes volúmenes de fluido. * Producen grandes potencias en poco espacio. * Tienen mejor relación “peso/potencia” * Requieren mucho menor fluido refrigerante para retirar el calor rechazado.

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CICLOS TEÓRICOS

La mayor parte de las Máquinas Térmicas, (dispositivos que producen potencia), operan en ciclos, y el estudio de los ciclos de potencia es una parte fundamental de latermodinámica. Los ciclos que se efectúan en dispositivos reales son difíciles de examinar porque hay demasiadas variaciones y detalles que se tienen que tomar en cuenta al mismo tiempo y se complica mucho el entorno. Para facilitar el estudio de los ciclos se optó por crear el llamado ciclo ideal, en el cual se eliminan todas esas complicaciones que no permiten un análisis eficaz, por lo tanto sellega a alejar de la realidad pero en una manera moderada. En el siguiente esquema se puede llegar a apreciar una aproximación entre un ciclo ideal y uno real. Se puede notar que difieren pero se encuentran aproximadamente en el mismo rango.

Los ciclos ideales son internamente reversibles pero, a diferencia del ciclo de Carnot, no es necesario que sean externamente reversibles. Es decir,...