Mecanica de los fluidos

CICLOS DE GAS
Los ciclos de gas se caracterizan porque, a diferencia de los ciclos de vapor, el fluido de trabajo no experimenta cambios de fase. Se implementan en motores que pueden ser de combustión interna o externa, según donde ocurra esta. Cuando se produce en el interior del recinto de expansión se dice que es interna.

Descripción de los ciclos de encendido a chispa
Habitualmente sepueden encontrar dos versiones: de dos y cuatro .tiempos.. Se denomina tiempos a los desplazamientos del pistón que se requieren para completar un ciclo. Veamos primero el motor de dos tiempos.
En el motor de dos tiempos la mezcla ingresa al cilindro a través de las lumbreras de admisión. Una vez producida la chispa ocurre la ignición de la mezcla de vapor de combustible y aire (comburente) ysimultáneamente la expansión de los gases (tiempo de expansión o embolada de potencia). Finalizada esta, se produce la admisión de la mezcla que desaloja los gases exhaustos, debido a que en el carter el pistón al bajar durante el tiempo de expansión comprime algo los gases frescos lo que los fuerza a entrar cuando se abren las lumbreras de admisión. Note que la forma trapezoidal de la culata facilitala expulsión. Luego se inicia el tiempo de compresión. El pistón sube tapando las lumbreras de admisión y escape y lleva la mezcla fresca a la presión adecuada para la explosión. Durante este tiempo el pistón produce al subir una depresión en el carter y absorbe mezcla fresca del carburador. El motor de dos tiempos tiene una elevada relación de peso sobre la potencia del motor comparado al decuatro tiempos porque da una embolada de potencia por cada revolución.
Pero como no tiene válvulas de escape es imposible impedir las pérdidas de mezcla fresca en la etapa de admisión cuando esta desplaza a los gases exhaustos, lo que inevitablemente hace bajar el rendimiento del combustible y causa el típico olor de estos motores. No obstante, es un motor barato y sencillo, pequeño e ideal paravehículos livianos.
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Veamos ahora el motor de cuatro tiempos.
El motor de cuatro tiempos tiene los siguientes movimientos: en el tiempo de aspiración el pistón se desplaza hacia abajo con la válvula de admisión abierta y la de escape cerrada. Luego se invierte la dirección y comienza el tiempo de compresión; un poco antes de llegaral punto muerto inferior se cierra la válvula de admisión y la de escape permanece cerrada, quedando así durante el tiempo o carrera de compresión. Un poco antes del punto muerto superior se produce la ignición (salta la chispa, en un instante determinado por el distribuidor de acuerdo a la velocidad del motor) y comienza el tiempo de expansión. Al aproximarse el pistón al punto muerto inferior seabre la válvula de escape y se iguala la presión con la externa. Es entonces cuando se inicia la etapa o tiempo de expulsión al retornar
el pistón hacia el punto muerto superior evacuando los gases exhaustos a través de la válvula de escape cuya posición viene determinada por un mecanismo de sincronización (árbol de levas) y así se completa el ciclo.[pic]
El siguiente croquis muestra los tiempos de un motor de encendido a chispa.

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1-2: compresión isentrópica
2-3: admisión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil
3-4: fuerza, adiabática o parte del ciclo que entrega trabajo
4-1: Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumenconstante

El ciclo Otto se ejecuta en sistemas cerrados. Si despreciamos los cambios en la energía cinética y la potencial, el balance de energía queda
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Los procesos de transferencia de calor, no envuelven trabajo y se realizan a volumen constante, lo que genera las siguientes expresiones:
[pic] y [pic]
Por tanto, la eficiencia termica el ciclo Otto la podemos escribir como:
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Los...