Ciclos Termidin Micos

El motor de combustión interna (ciclo de Otto)
El ciclo de Otto es un conjunto de procesos usado por los motores de combustión interna (2-tiempos o 4-tiempos). Estos motores a) admiten una mezcla de combustible y aire, b) que es comprimida c) para que esta pueda reaccionar con eficacia a la adición de calor, así que la energía química de la mezcla se pueda transformar en energía térmica, d) ymediante la expansión de los productos de la combustión se produzca movimiento, y posteriormente e) los gases exhaustos de la combustión se expulsan y posteriormente se substituyen por una nueva mezcla de combustible y aire.


1. Admisión de la mezcla vapor de la gasolina y aire dentro del motor ( ).
2. Compresión de la mezcla, y se incrementan ( ).
3. Combustión (chispa), tiempo muy corto,esencialmente el volumen permanece constante ( ). Modelo: el calor absorbido de una serie de reservorios a temperaturas a .
4. Expansión ( ).
5. Válvula de escape: la válvula se abre, los gases escapan.
6. ( ) Modelo: calor expelido como una serie de reservorios a temperaturas a .
7.Los gases exhaustos productos de la combustión son expulsados ( ).
En la figura (30) se presenta esquemáticamenteun ciclo Otto real donde se observa como se desvirtúan las trayectorias en los diferentes procesos.

Figure 30: Esquema del ciclo Otto real
Modelamos los procesos como todos actuando con una masa fija de aire contenida por el cilindro y el pistón como se muestra en la figura ()

Figure 31: Pistón y valvulas en una máquina de combustión de cuatro tiemposMotor de cuatro tiempos diesel


Rudolph Diesel desarrolló el motor que lleva su nombre y obtuvo la patente alemana en 1892. Este motor de cuatro tiempos utiliza como combustible diesel y a diferencia del motor de gasolina, sólo succiona aire, lo comprime y entonces le inyecta el combustible. El calor del aire comprimido enciende el combustible espontáneamente
En el ciclo Diesel la máquinatérmica presenta un encendido por compresión. El combustible se esparce dentro del cilindro a una presión alta cuando la compresión se completa, y hay ignición sin la necesidad de una chispa. Un ciclo idealizado de la máquina Diesel se muestra en la figura (33)

Figure 33: Ciclo ideal Diesel.
La eficiencia térmica de esta máquina está dada por





(156)


Ahora se define una nueva cantidad, larelación de corte de admisión como la relación de los volúmenes del cilindro después y antes del proceso de combustión

(157)


Con esta definición y las relaciones de gas ideal isentrópicas para los procesos y , la relación del eficiencia térmica se puede escribir como

(158)


Se puede notar que la eficiencia del ciclo Diesel difiere de la eficiencia del ciclo Otto por la cantidad entre paréntesiscuadrados. Esta cantidad siempre es mayor que 1, por tanto

(159)


cuando ambos ciclos operan en la misma relación de compresión. También cuando la relación de corte disminuye la eficiencia del ciclo Diesel aumenta. En el caso límite cuando tiende a la unidad, la cantidad entre paréntesis cuadrado es la unidad y las eficiencias de los ciclos Otto y Diesel son iguales. Recuerde, sin embargo, quelas máquinas Diesel operan a relaciones de compresión más altas, por lo que suelen ser más eficientes que las máquinas encendidas por chispa (gasolina). Las máquinas Diesel también queman el combustible de manera más completa, porque suelen operar a menores revoluciones por minuto que las máquinas de encendido por chispa. Las eficiencias térmicas de los motores Diesel van de 35 a 40% mientras quelos motores con encendido de chipa varían entre 25 y 30%.

CICLOS TERMODINAMICOS
Resulta útil tratar los procesos termodinámicos basándose en ciclos: procesos que devuelven un sistema a su estado original después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales. En un ciclo completo, la energía interna...