fisica



CICLOS TERMODINÁMICOS




Introducción:

La conversión de energía es un proceso que tiene lugar en la biosfera. Sin embargo, los seres humanos a lo largo de la historia hemos inventado diversos artefactos que posibilitan también la conversión de energía.
La eficiencia con que se produce esta transformación esta directamente relacionada con la proporción en su forma final y su formainicial y también depende de las leyes físicas y químicas que gobiernan la conversión.

Ciclos Termodinámicos:

Se denomina ciclo termodinámico al proceso que tiene lugar en
Dispositivos destinados a la obtención de trabajo a partir de dos fuentes de calor a distinta temperatura (Máquinas Térmicas)
o, de manera inversa, a producir el paso de calor de la fuente de menor temperatura a la fuentede mayor temperatura mediante la aportación de trabajo (Refrigeradores y Bombas de Calor).
El rendimiento es el principal parámetro que caracteriza a un ciclo termodinámico, y se define como el trabajo obtenido dividido por el calor gastado en el proceso, en un mismo tiempo de ciclo completo si el proceso es continuo.
La eficiencia térmica del ciclo mide qué cantidad del calor ingresadoes convertido en trabajo útil.
Este parámetro es diferente según los múltiples tipos de ciclos termodinámicos que existen,pero está limitado por el factor o rendimiento del ciclo de Carnot.

1. Ciclo Diesel

Es el ciclo de un tipo de motor de combustión interna, en el cual el quemado del combustible es accionado por el calor generado en la primera compresión de aire en la cavidad delpistón, en la cual entonces se inyecta el combustible.





Consta de las siguientes fases:
1. Compresión, proceso 1-2: es un proceso de compresión adiabática reversible (isentrópica), es decir sin intercambio de calor con el exterior.
2. Combustión, proceso 2-3: en esta idealización, el aporte de calor Qp se simplifica por un proceso isóbaro (a presión constante).
3. Expansión, proceso 3-4:se simplifica por una expansión isentrópica (adiabática) del fluido termodinámico, hasta el volumen específico que se tenía al inicio de la compresión Última etapa, proceso 4-1: esta etapa es un proceso isocórico (escape) es decir a volumen constante.

Ciclo Otto

El ciclo Otto es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado (motoresde gasolina). Se caracteriza porque en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.







En el punto a la mezcla de nafta y aire ya está en el cilindro.
ab: contracción adiabática.
cd: expansión adiabática.
bc: calentamiento isocórico.
ad: enfriamiento isocórico.
R: relación de compresión.
Cp: calor específico a presión constante
Cv: calorespecífico a volumen constante
El Ciclo de Rankine
Es un ciclo termodinámico en el que se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo. Como otros ciclos termodinámicos, la máxima eficiencia termodinámica es dada por el cálculo de máxima eficiencia del Ciclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escocés William John Macquorn Rankine.
El proceso del Ciclo
Elciclo Rankine es un ciclo de potencia que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador, donde el vapor remanente cambia al estado líquido. Posteriormente, es succionado por una bomba que aumentará la presión del fluido para poderingresarlo nuevamente a la caldera. Existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobrecalentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre a la turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo.
Diagrama T-s del ciclo


El diagrama T-S de un ciclo de Rankine, mostrando el proceso...