Efectos De La Relación De Compresión En Ciclo Otto

EFECTOS Del AUMENTO DE LA RELACIÓN DE COMPRESIÓN EN EL CICLO OTTO

CABRERA AGUILAR R.M.,CONDE MATA C.A.,ROSAS RODRIGUEZ C. A.,RUBIO GARCIA D. O.

Academia de Materiales y Termo fluidos
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato
Instituto Politécnico Nacional
carlos_221091@hotmail.com
Resumen. El ciclo Otto es el ciclo que describe termodinámicamente un procesode combustión interna, en el cual se tienen 4 tiempos reales: -Admisión, -Compresión, -Explosión, -Escape; el analizar este proceso es una tarea muy difícil por lo que se opta por utilizar un ciclo ideal de 4 tiempos:- Compresión (isentrópica) -Adición de calor (V=cte) –Expansión (isentrópica)-Rechazo de calor (V=cte), el ciclo ideal en el presente informe se estudia respecto a la relación decompresión, se presentan graficas de cómo se ven afectados: -la eficiencia térmica, el trabajo neto, el calor de entrada al sistema y la PME; cuando aumenta la relación de compresión, El estudio se realiza con base a un problema de datos iniciales conocidos. Al final se presentan las conclusiones a las que se llega luego del estudio realizado.

1 Ciclo Otto real

El ciclo Otto, llamado así enhonor a Nikolaus A. Otto, quien en Alemania 1876 construyó una máquina de cuatro tiempos. Este ciclo es el ideal para utilizarse en las maquinas reciprocantes de encendido por chispa. En todas las máquinas con este principio el émbolo ejecuta 4 tiempos completos dentro del cilindro y 2 ciclos mecánicos en el cigüeñal (2 revoluciones); estas maquinas se llaman máquinas de combustión interna de 4tiempos, el recorrido que presenta el embolo es la siguiente: El émbolo se mueve hacia arriba comprimiendo la mezcla de aire y combustible (carrera de compresión) antes de que el embolo alcanza la posición más alta, la bujía produce una chispa que enciende la mezcla por lo que aumenta la presión y la temperatura, la presión de los gases impulsan el émbolo hacia abajo (carrera de expansión) obligandoal cigüeñal a rotar lo que produce trabajo al suceder esto el émbolo se encuentra en el punto más bajo del cilindro, aquí el cilindro está lleno de los gases de escape. Nuevamente el émbolo se mueve hacia arriba una vez más evacuando los gases de escape (carrera de escape) y vuelve a bajar extrayendo la nueva mezcla de combustión (carrera de admisión). El proceso descrito anteriormentecorresponde a 1 ciclo Otto. En la Fig.1 se presenta un diagrama termodinámico del ciclo Otto, en el cual se presentan tanto el ciclo real como el ideal; se presentan de esta manera para apreciar las aproximaciones planteadas. (La línea continua representa el ciclo real, la línea punteada representa el ciclo manejado idealmente)

2 Ciclo Otto ideal
Analizar el ciclo antes mencionado de manera real esuna tarea difícil de realizar, por esta razón ha sido simplificado significativamente, utilizando las condiciones de aire estándar y considerando un sistema internamente reversible en todos sus procesos, se desarrolla en un sistema cerrado y sin tomar en cuenta los cambios de energía potencial y cinética. En la Fig.1 se presenta la comparación del ciclo real con el ciclo ideal, el cual consiste en4 procesos:
*1-2 Compresión isentrópica: Las válvulas se cierran y el pistón comprime la mezcla elevando la presión.
*2-3 Adición de calor a volumen constante: En el PMS la bujía produce una chispa que enciende la mezcla y eleva la presión y la temperatura aun más.
*3-4 Expansión isentrópica: La fuerte presión de los gases genera que el pistón vuelva a descender y la presión se vuelve anormalizar.
*4-1 Rechazo de calor a volumen constante: Abren las válvulas de escape y salen los residuos de los gases, por lo que la presión y la temperatura se normalizan.

2.1 Aproximaciones del ciclo ideal al real.

Se ha descrito el diagrama de un ciclo ideal, lo que daría un diagrama como el de la línea punteada en la Fig.1 Como puede observarse en los diagramas hay una serie de cambios...