Termodinamica

FACULTAD: INGENIERIA
CARRERA: ING. INDUSTRIAL

MATERIA: TERMODINAMICA II
PLAN 1.999

ESTUDIO DE LOS CICLOS.Toda máquina térmica tiene por objeto transformar calor en trabajo, para lograrlo
utiliza un fluido intermediario al que hace describir por medio de mecanismos adecuados
sucesivos ciclos. El fluido que se encuentra en el interior de la máquina constituye el
sistema que estudiaremos.Al finalizar cada ciclo se habrá consumido cierta cantidad de
calor y generado trabajo mecánico, para ello el ciclo deberá ser realizado en un diagrama
PV en el sentido horario, en el sentido inverso el ciclo absorbería trabajo y cedería calor.
De acuerdo al fluido empleado podemos clasificar las máquinas térmicas en dos
grandes grupos. Cuando el fluido es vapor de agua la máquina recibe elnombre de
máquina de vapor, mientras que cuando el fluido son los productos de combustión del
combustible recibe el nombre de máquina de combustión interna. Veremos en este
capítulo el estudio termodinámico de las últimas y las máquinas de vapor serán vistas
posteriormente en otro tema.
Es necesario notar que a diferencia de una máquina de vapor, donde el fluido (vapor de
agua) retornaperiódicamente al mismo estado y repite la misma serie de procesos una y
otra vez (ciclo) en las máquinas de combustión interna el fluido activo fluye a través de la
máquina solamente una vez sin retornar a su estado inicial y abandona la máquina
cuando una nueva cantidad de fluido es admitida. Sin embargo dado que el fluido es
renovado cada vez en las mismas condiciones todo ocurre como si setratara de un ciclo
cerrado.
LA MAQUINA DE COMBUSTION INTERNA.En ella se realizan tres operaciones en la misma unidad mecánica con el objetivo
de obtener trabajo útil a partir de energía térmica o calor. Tales operaciones son:
compresión, calentamiento y expansión.
El trabajo de expansión se efectúa de forma tal que es aprovechado en un cierto
porcentaje el calor consumido, lo que define laeficiencia o rendimiento de la máquina.
Veremos en el siguiente tema porque tal rendimiento no puede llegar a ser nunca del
100%.
La sustancia que evoluciona dentro de estas máquinas no es aire puro, sino una mezcla
de aire y el combustible empleado, pero como en todos los casos el aire es el principal
constituyente de la mezcla, las propiedades de la mezcla no diferirán mucho de las del
aire, porello para cálculos aproximados o provisorios es suficiente considerar al aire como
sustancia activa, en lo cual la máquina operará en lo que se llama “un ciclo de aire
standard”,
CLASIFICACION.Pueden clasificarse según el método empleado para transformar la energía del
fluido en trabajo mecánico en tres grupos; las máquinas de pistón, las turbinas y las
máquinas de chorro. Aunque puedenemplearse en ciertos casos la combinación de dos
de ellos (turbopropulsión).
Veremos con mayor detalle a los primeros y luego un rápido estudio de las dos últimas.
Dentro de las máquinas de pistón podemos clasificarlas internamente según sea la

transformación en que el ciclo recibe calor a volumen constante, a presión constante y
mixta o combinados.
Una clasificación común de los motores decombustión interna o pistón es la de
motores de dos o cuatro tiempos. En los motores de dos tiempos se necesitan de dos
desplazamientos del pistón o una revolución de la biela que mueve el pistón para
completar un ciclo mientras que los motores de cuatro tiempos requieren de dos
revoluciones de la biela o cuatro desplazamientos del pistón.
Los primeros son empleados donde se requieren bajocosto y poco peso puesto que son
más sencillos mecánicamente, sin embargo poseen menor rendimiento que los de cuatro
tiempos, por ello estos son más útiles y nos referiremos a ellos durante el análisis
termodinámico que haremos de las máquinas a pistón.
CICLO OTTO O A VOLUMEN CONSTANTE.Su principal característica es que el suministro de calor tiene lugar en una
transformación isocóra, de allí...