Ciclo Dual

Ciclos de Gas

G. López (Universidad de Huelva)

1. Motores de Combustión Interna
1.1) Introducción :

Mezcla Aire-Fuel
Combustión
Sistema abierto

Análisis de Aire Estándar
Aire solo (G.I.)
Calor externo
Sistema cerrado

Aproximación de Aire-Frío :

cp = cte. y cv = cte., y tomados a temperatura ambiente.

En general: cp = cp(T) y cv = cv (T) ⇒ Uso de la tabla de aire (comoG.I.)

1

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G. López (Universidad de Huelva)

1. Motores de Combustión Interna
Bujía o
injector

Nomenclatura del cilindro-pistón

Punto Muerto
Superior

Cilindrada = VPMI – VPMS
Relación de compresión: r ≡

VPMI
VPMS

Calibre

Carrera

Punto Muerto
Inferior

Presión Eficaz Media : PEM ≡

Wciclo
∆V

Para motores de similar tamaño, el que tenga
mayorPEM ofrecerá mejor funcionamiento, en
términos de potencia entregada.

2

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1. Motores de Combustión Interna
1.2) Ciclo de Otto (Motores de Gasolina o encendido por chispa):

T2
v
+ R ln 2
T1
v1
R = cp - cv

0 =cv ln

ηOtto = 1 −

qout
qin

= 1−

u1 − u4
u3 − u 2

≈

c (T − T )
T
1
1 − v 4 1 = 1 − 1 = 1 − k −1
cv(T − T2 )
T
r
14443 444 442 4444
4
2
4
3
Aire Frío

Nota: En procesos isoentrópicos se utilizan las propiedades relativas tabuladas: pr y vr.

 v2  vr 2
 =
v 
 1  s vr1

 p2 
p
  = r2
p 
 1  s p r1

3

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1. Motores de Combustión Interna
1.3) Ciclo de Diesel (Motores de encendido por compresión):Relación de Combustión:

ηDiesel

rc ≡

V3
V2

q
u −u
= 1 − out = 1 − 1 4
qin
u3 − u2

T4 − T1
1  rck −1 
≈ 1−
= 1 − k −1 

k (T3 − T2 )
r  k ( rc −1) 
144444424444443
Aire Frío

Rendimiento térmico, η

1,0
1.67
tómico γ =
as monoa
G

Otto
0,8
Diesel

1.40
Aire γ =

0,6
0,4

1.30
bustión γ =
ases com
G

0,2
0,0

0

5

10

rc = 1.5
=2
=315

Relación de compresión, r

20

4

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1. Motores de Combustión Interna
1.4) Ciclo Dual (mixto ):

El desarrollo de motores Diesel más revolucionados, lleva a un adelanto en la inyección de combustible,
con objeto de que en las proximidades del PMS comience la combustión.
El combustible acumulado se inflama bruscamente, dando lugara una combustión prácticamente a
volumen cte (2→3). La combustión a p = cte (3→4) es debida al combustible que aún sigue entrando.
El ciclo dual o mixto, es así más representativo de los actuales motores Diesel.

Turboalimentación
La potencia de un motor puede aumentarse a costa de una mayor carga en los cilindros ⇒
incorporación de un compresor a la entrada.
Si el compresor es accionadopor el motor ⇒ reducción de la potencia.
Introducción del Turbocompresor ⇒ Compresor accionado por una turbina, la cual es impulsada
por los gases de escape.

p

3

4
S=
cte

2
S=
cte

patm

5

Trabajo de los gases de
escape aprovechado

1

V

5

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2. Ciclo de las Turbina de Gas

2.1) Ciclo de Brayton

• Máscompactas y ligeras que las Turbinas de Vapor
• Mejor relación entre potencia generada/peso ⇒ propulsión de aviones
• Pueden ser Abiertas o Cerradas

Relación de Presión : rp ≡

p2
p1

Aproximación Aire-Frio (o Gas Perfecto): qin = ∆h ≈ cp (T3 - T2 ) y qout ≈ cp (T4 - T1 )

η Brayton = 1 −

qout
qin

= 1−

h4 s − h1
h3 − h2 s

1
≈ 1 − ( k −1) / k
r
1 24
4p 3
Aire−Frío

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7

2. Ciclo de las Turbina de Gas

2.2) Ciclo de Brayton Regenerativo
Para valores fijos de Tmax y Tmin el wneto aumenta con rp ,
alcanza un m
áximo en rp = (Tmax/Tmin )k/[2(k-1)] , y finalmente
decrece.

• ¿Cómo aumetar η considerando que T4 > T1 ? ⇒ REGENERACIÓN
• Precalentando el aire que entra en el quemador, reduciremos el Qin ⇒...