Ciclos termodinámicos de generación de energía

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CICLO OTTO TEORICO.

El ciclo Otto teórico es la representación termodinámica del ciclo ideal del motor Otto, es el más empleado en la actualidad y realiza la transformación de energíacalorífica en mecánica. Fácilmente utilizable en cuatro fases durante las cuales un pistón que se desplaza en el interior de un cilindro efectúa cuatro desplazamientos o carreras alternativas gracias a unsistema biela – manivela, transforma el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación del árbol cigüeñal realizando este dos vueltas completas en cada ciclo de funcionamiento.
Lastransformaciones termodinámicas que se verifican durante el ciclo son:

1 - 2. Adiabática o Isentrópica (sin intercambio de calor con el exterior):
Compresión del fluido activo y el correspondientetrabajo L, realizado por el pistón

2 – 3. A volumen constante:
Introducción instantánea del calor suministrado Qt.

3 – 4. Adiabática:
Expansión y correspondiente trabajo L2 producido por elfluido activo

4 – 1. A volumen constante:
Sustracción instantánea del calor Q2.

Diagrama P – V del ciclo Otto.

[pic]
Comparación del los diagrama P – V y T – S

[pic]

Funcionamientodel ciclo y sus ecuaciones asociadas.

El calor Q1 se introduce a volumen constante, el trabajo L2-3=0, la ecuación de conservación de la energía del fluido sin flujo se transforma en:
Q1 = U3– U2

Siendo un ciclo ideal, el fluido de trabajo es un gas ideal. Tenemos que la variación de energía interna durante su transformación a volumen constante es:
U3 – U2 = cv(T3 – T2)Demostrando así, Q1= cv(T3 – T2)

El calor sustraído Q2, a volumen constante: donde cv, Calor especifico a volumen constante.

Q2 = U4– U1; con el fluido gas ideal nos queda: Q2 = cv (T4 – T1)

Elrendimiento térmico para ideal para el ciclo Otto teórico es:

[pic]= calor suministrado – calor sustraído
Calor suministrado

[pic]

Por las transformaciones adiabáticas de 1-2 y de expansión...
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