Ciclos termodinamicos

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“CICLOS TERMODINAMICOS”





Ciclo Otto
El motor de gasolina puede ser modelado mediante el ciclo Otto. El ciclo Otto esta formado por seis procesos que se detallan a continuación
1. Tiempo de admisión (O => A). La mezcla de aire y gasolina entra al cilindro del motor y el pistón se mueve hacia abajo.
2. Tiempo de compresión (A => B). El pistón se mueve hacia arriba y lamezcla de aire y gasolina es comprimida.
3. Encendido de la gasolina (B => C). La bujia enciende la mezcla de aire y gasolina.
4. Tiempo de trabajo (C => D). La presión ejercida por la elevación de la temperatura impulsa al pistón hacia abajo.
5. Escape de los gases de combustión (D => A). Se abre la válvula de escape para que los gases salgan a la atmósfera.
6. Tiempo de escape (A => O). Los gasesson expulsados a la atmósfera.

El siguiente diagrama P-V muestra estos procesos. Qc es el calor que entra al sistema mediente la combustión de la gasolina y Qf es el calor que sale con los gases de escape. Suponemos que los procesos A => B y C = > D ocurren lo suficientemente rápido para que no haya transferencia de calor y por lo tanto sean adiabáticos.

Tradicionalmente el motor degasolina es conocido como motor de cuatro tiempos, esto es porque el encendido de la gasolina y la apertura de la válvula de escape ocurren en un tiempo muy breve.

Ciclo Diesel
En el ciclo Diesel la máquina térmica 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. Unciclo idealizado de la máquina Diesel se muestra en la figura (33)
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Figure 33: Ciclo ideal Diesel. |
La eficiencia térmica de esta máquina está dada por
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Ahora se define una nueva cantidad, la relación de corte de admisión  como la relación de los volúmenes del cilindro después y antes del proceso de combustión
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Con esta definición y las relaciones degas ideal isentrópicas para los procesos  y , la relación del eficiencia térmica se puede escribir como
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Se puede notar que la eficiencia del ciclo Diesel difiere de la eficiencia del ciclo Otto por la cantidad entre paréntesis cuadrados. Esta cantidad siempre es mayor que 1, por tanto
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cuando ambos ciclos operan en la misma relación de compresión. También cuando la relación decorte 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, que las máquinas Diesel operan a relaciones de compresión más altas, por lo que suelen ser más eficientes que las máquinas encendidas por chispa (gasolina). Lasmáquinas 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 que los motores con encendido de chipa varían entre 25 y 30%.

CICLO RANKINE: EL CICLO IDEAL PARA LOS CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR.
El ciclo Rankine es el cual es elciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor, este ciclo ideal no incluye ninguna irreversibilidad interna y esta compuesto de los siguientes cuatro procesos:
1. Compresión isentropica en una bomba
2. Adición de calor a presión constante en una caldera
3. Expansión isentropica en una turbina
4. Rechazo de calor a presión constante en un condensador

El agua entra a la bombaen el estado 1 como liquido saturado y se condensa isentropicamente hasta la presión de operación de la caldera. La temperatura del agua aumenta un poco durante este proceso de compresión isentropica debido a una ligera disminución en el volumen especifico del agua.
El agua entra ala caldera como liquido comprimido en el estado 2 y sale como vapor sobrecalentado en el estado 3. La caldera es...
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