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CICLOS TEORICOS.
Para los ciclos teóricos, las aproximaciones normalmente empleadas, en orden de similitud con las condiciones reales, son tres:
CICLO IDEAL
CICLO DEL AIRE
CICLO DE AIRE – COMBUSTIBLE

CICLO IDEAL.
En el ciclo ideal, se supone que el fluido de trabajo está constituido por aire y que éste se comporta como un gas perfecto.
Se supone además, que las fases de introducción y deextracción de calor tienen una duración bien determinada, que depende del tipo de ciclo (Otto, Diesel, Sabathé) y que en las demás fases del ciclo no se producen pérdidas de calor.
Está claro que, con estas hipótesis, los valores máximos de temperatura y de presión, y por lo tanto el trabajo y el rendimiento térmico calculados para el ciclo ideal, son mayores que los otros tipos de ciclos.
Elciclo ideal representa el límite máximo que el motor puede, teóricamente alcanzar en lo concerniente a prestaciones y permite un estudio matemático sencillo basado en los gases perfectos

CICLO DE AIRE
En el ciclo de aire, el fluido sigue siendo aire, pero se supone que los calores específicos son variables en la gama de temperaturas consideradas.
Las condiciones de introducción y extraccióndel calor son iguales a las del ciclo ideal, y no hay pérdidas de calor.
Teniendo en cuenta la variación de los calores específicos, se obtienen para las temperaturas y presiones máximas, valores inferiores a los calculados para el ciclo ideal, y en consecuencia, también el trabajo y el rendimiento térmico resultan más bajos, pero aún así, siempre valores mayores que los de un ciclo real.

CICLOAIRE – COMBUSTIBLE
El ciclo aire-combustible es el ciclo más cercano al ciclo real.
En el motor de encendido por chispa, el fluido está compuesto, durante la fase de admisión, por la mezcla y por los gases de combustión residuales;
en el motor de encendido por compresión, está formado por aire y gases residuales.
Después de la combustión, el fluido está constituido por los productos de lacombustión (CO2, CO, H2O, N2), que poseen un calor específico mayor que el del aire.
El aumento de los calores específicos produce un ulterior descenso de la temperatura y de las presiones máximas en comparación con las calculadas para el ciclo del aire.
También en este caso se admite que el calor se introduce y se extrae instantáneamente como en el ciclo ideal y que no se producen pérdidas decalor.

RENDIMIENTO TERMICO
La segunda ley de la termodinámica dice que ningún motor ideal o real puede convertir en trabajo mecánico todo el calor que en él se introduce.
Por tanto, sólo una fracción del calor proporcionado por la combustión se transforma en trabajo; esta fracción representa el rendimiento térmico del motor.
El rendimiento térmico ideal ŋε es la relación entre la cantidadde calor transformada en trabajo útil y la cantidad de calor aportada al fluido.
Como el trabajo útil equivale a la diferencia entre el calor aportado Q1 y el calor extraído Q2; se tiene:
Q1 – Q2
Ŋε =
Q1

EL CICLO OTTO TEORICO
Los procesos termodinámicos que tienen lugar durante el ciclo son:
1-2. Adiabático oisentrópicos (sin transferencia de calor con el exterior): compresión del fluido de trabajo, correspondiente al trabajo W1 realizado por el pistón.
2-3. A volumen constante: introducción instantánea del calor aportado Q1.
3-4. Adiabático: expansión correspondiente al trabajo W2 realizado por el fluido de trabajo.
4-1. A volumen constante: extracción instantánea del calor Q2.

RENDIMIENTO TERMICOIDEAL DEL CICLO DE OTTO
La expresión del rendimiento térmico ideal del ciclo de Otto es:

1
Ŋε = 1 -
φ k-1

φ : es la razón entre el volumen v1 al comienzo y el volumen v2 al final de la carrera de compresión, razón a la que se la da el nombre de “relación volumétrica de compresión”....