EL Ciclo Otto

EL ciclo Otto
GABRIEL RODRÍGUEZ ORIGEL
CÉSAR MEDELLÍN CARMONA
JORGE FRANCISCO HERNÁNDEZ ZAVALA
MAGDALENO MENDOZA DEL TORO
GENARO ANTONIO OROZCO RAMÍREZ

Introducción
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Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en la
actualidad (motores de camiones, coches, maquinaria, etc) están
provistas de un motor denominado motor de cuatro tiempos. El
ciclo que describe el fluido de trabajo dedichas máquinas se
denomina ciclo de Otto, inventado a finales del siglo XIX por el
ingeniero alemán del mismo nombre.

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En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y
gasolina que experimenta una serie de transformaciones (seis
etapas, aunque el trabajo realizado en dos de ellas se cancela)
en el interior de un cilindro provisto de un pistón.

Descripción del ciclo

Descripcióndel ciclo
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El proceso consta de seis etapas:

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E-A - Admisión: la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada en el cilindro de la
mezcla de aire y gasolina. Al finalizar esta primera etapa, la válvula de admisión se cierra.
El pistón se desplaza hasta el denominado punto muerto inferior (PMI).

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A-B - Compresión adiabática: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin intercambiarcalor con el exterior. La transformación es por tanto isentrópica. La posición que alcanza
el pistón se denomina punto muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla
en esta etapa es negativo, ya que ésta se comprime.

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B-C - Explosión: la bujía se activa, salta una chispa y la mezcla se enciende. Durante esta
transformación la presión aumenta a volumen constante.

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C-D - Expansiónadiabática: la mezcla se expande adiabáticamente. Durante este
proceso, la energía química liberada durante la combustión se transforma en energía
mecánica, ya que el trabajo durante esta transformación es positivo.

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D-A - Enfriamiento isócoro: durante esta etapa la presión disminuye y la mezcla se
enfría liberándose calor al exterior.

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A-E - Escape: la válvula de escape se abre, expulsandoal exterior los productos de la
combustión. Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a comenzar.

Eficiencia en función del calor
Intercambio de calor
De los cuatro procesos que forman el ciclo cerrado, no se intercambia calor en los procesos adiabáticos A→B y C→D, por
definición. Sí se intercambia en los dos procesos isócoros.
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En la ignición de la mezcla B→C, una cierta cantidad decalor Qc (procedente de la energía interna del combustible) se
transfiere al aire. Dado que el proceso sucede a volumen constante, el calor coincide con el aumento de la energía
interna

El subíndice "c" viene de que este calor se intercambia con un supuesto foco caliente.
En la expulsión de los gases D→A el aire sale a una temperatura mayor que a la entrada, liberando posteriormente un
calor | Qf | alambiente. En el modelo de sistema cerrado, en el que nos imaginamos que es el mismo aire el que se
comprime una y otra vez en el motor, modelamos esto como que el calor | Qf | es liberado en el proceso D→A, por
enfriamiento. El valor absoluto viene de que, siendo un calor que sale del sistema al ambiente, su signo es negativo. Su
valor, análogamente al caso anterior, es

El subíndice "f" viene de queeste calor se cede a un foco frío, que es el ambiente.

Eficiencia en función del calor
Trabajo realizado
De forma opuesta a lo que ocurre con el calor, no se realiza trabajo sobre el sistema en los
dos procesos isócoros. Sí se realiza en los dos adiabáticos.
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En la compresión de la mezcla A→B, se realiza un trabajo positivo sobre el gas. Al ser un
proceso adiabático, todo este trabajo seinvierte en incrementar la energía interna,
elevando su temperatura:

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En la expansión C→D es el aire el que realiza trabajo sobre el pistón. De nuevo este
trabajo útil equivale a la variación de la energía interna

este trabajo es negativo, por ser el sistema el que lo realiza.

Eficiencia en función del calor
Trabajo realizado
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El trabajo útil realizado por el motor será el trabajo neto...