ciclo de ereicsson

A mediados del siglo
XIX fueron apareciendo otras máquinas térmicas, distintas a las máquinas de vapor, que formaron otra rama tecnológica: los llamados moto-res de aire caliente. Si bien estos motores no llegaron a suponer una alternativa reala la máquina de vapor, puede que gracias a ellos se produjese una mutación en la cadena evolutiva técnica, que desembocó finalmente en los motores decombustión interna.


En este ciclo termodinámico, también reversible y por tanto nos da el rendimiento máximo que se puede obtener de la máquina, el fluido evoluciona realizando dos transformaciones isotermas y dos isobáricas, tal como se puede observar en la figura adjunta:









Ciclo de Ericsson.



Ciclo Ericsson ideal
Se supone que el que sigue el ciclo es un gas. Consta de4 fases:
Compresión isotérmica
Calor añadida a presión constante (calentamiento isobárico)
Expansión isotérmica
Enfriamiento a presión constante (enfriamiento isobárico)
Comparación con los ciclos de Carnot y Stirling
Tanto el ciclo de Ericsson como el de Stirling son usados en motores de combustión externa. El motor de Ericsson se parece mucho al motor Strling de doble acción, en el que elpistón desplazador actúa como pistón motor. En teoría ambos ciclos tienen un rendimiento ideal. El máximo rendimiento posible según la segunda ley de la termodinámica. El ciclo ideal por antonomasia es el ciclo de Carnot. No hay ningún motor construido que siga el ciclo de Carnot.
Comparación con el ciclo de Brayton


Esquema de un motor Ericsson: aire frío en azul/aire caliente en rojooscuro/calor exterior en rojo; pistón doble-función en negro
El primer ciclo ideado por Ericsson es llamado actualmente ciclo Brayton, y usado en los motores de turbina de gas de los aviones. El segundo ciclo inventado por Ericsson es el propiamente denominado "Ciclo Ericsson". Puede imaginarse como un ciclo Brayton ideal, con una turbina de gas llevada al límite: con una fase de compresión de muchasetapas con enfriamiento (equivalentes a una compresión refrigerada), una expansión con muchas etapas, incluyendo recalentamiento del aire de entrada con un intercambiador-recuperador. Comparado con un ciclo Brayton normal (con compresión adiabática y expansión adiabática), el ciclo Ericsson (con compresión y expansión isotérmicas) proporciona más trabajo limpio por revolución. El uso de unintercambiador-regenerador aumenta el rendimiento al reducir las necesidades de aportación de calor.


Ciclo/Proceso
Compresión
Calor añadida
Expansión
Calor disipada
Ericsson (Primer, 1833)
adiabático
isobárico
adiabático
isobárico

Ericsson (Segundo, 1853)
isotérmico
isobárico
isotérmico
isobárico

Brayton (Turbina)
adiabático
isobárico
adiabático
isobárico

Motor EricssonLos motores Ericsson se basan en el ciclo Ericsson. Son de combustión externa por lo que el gas motor se calienta desde el exterior. Para mejorar el rendimiento (térmico y total) el motor Ericsson dispone de un regenerador o recuperador de calor. Puede funcionar en ciclo abierto o cerrado. La expansión y la compresión se producen simultáneamente, en las caras opuestas del pistón.
Explicación delmotor de la figura:
En la posición actual (el pistón en la posición más baja) el aire de la cámara inferior se calienta mediante calor aportado exteriormente (color rojo oscuro o rojo marrón). El aire de la cámara superior ha sido aspirado al bajar el pistón y está a presión atmosférica (color azul).
El pistón comienza a subir por la presión del aire calentado. Se producen simultáneamente laexpansión del aire caliente y la compresión del aire de la cámara superior (aspirado en la fase previa). El aire pasa a la izquierda obligado por la válvula antirretorno de la admisión. Una válvula antirretorno le permite el paso al depósito acumulador de aire frío.
En el punto muerto superior pasa al depósito frío la máxima cantidad de aire aspirado posible. La válvula de paso (dibujada abajo y a...