Ciclo Otto

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

DEPARTAMENTO DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA

CURSO: IA 2018 TERMODINÁMICA PARA INGENIERÍA

Tema: Ciclo Otto

Integrantes:

Calderón Mendoza, Jonathan 20111215

Collazos Córdova, Murielle 20111225

Giraldo Vicente, Edgar 20111233

López Benítez, Raúl 20111240

Luján Llactahuaman, Iván 201112

Natividad Toribio, Piero 20111244

PROFESOR:

Ing. Josué Alata Rey

GRUPO: E GRUPO DE EXPOSICIÓN: C

INTRODUCCIÓN

En el mundo hay muchas fuentes de energía de las cuales el hombre hace uso para satisfacer sus necesidades. Así, con el fin de aprovechar al máximo esta energía ha creado varios mecanismos y formas de obtenerla y maximizar su potencial.

El presente trabajo es una descripción de uno de los tantos ciclos creados por el hombre para la obtención de energía, el ciclo Otto. Este último es un móldelo de motor de combustión interna que puede tener dos o cuatro tiempos. Es un ciclo que consta de dos procesos a volumen constante y dos procesos adiabáticos. El trabajo realizado por el grupo de estudio “C” es el de analizar el funcionamiento, rendimiento y los procesos que son realizados en un motor con el ciclo Otto, con la finalidad de entender las etapas del mismo y describirlas para una mayor retroalimentación.

OBJETIVOS

 Describir cómo funciona un motor con el modelo teórico del ciclo de Otto.

 Describir cuál es el rendimiento de un motor con el modelo teórico del ciclo de Otto.

 Mostrar y describir los procesos que experimenta un motor con el modelo teórico del ciclo de Otto.

MARCO TEÓRICO

Fundamento Teórico:

“CICLO DE OTTO IDEAL”

Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en la actualidad están provistas de un motor denominado motor de cuatro tiempos. El ciclo que describe el fluido de trabajo de dichas máquinas se denomina ciclo de Otto, este fue inventado a finales del siglo XIX por el ingeniero alemán Nicolaus August Otto.

En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones en el interior de un cilindro provisto de un pistón. En total, el ciclo se compone de dos subidas y dos bajadas del pistón, razón por la que se le llama motor de cuatro tiempos.

DIAGRAMA PRESION - VOLUMEN

TIEMPOS DEL CICLO OTTO

Admisión (0→1)

Se abre la válvula de admisión, el émbolo inicia la carrera de aspiración. Es un evento mecánico ya que el gas no modifica sus propiedades termodinámicas.

Comprensión Adiabática (1→2)

Se cierra la válvula de admisión y se inicia la carrera de compresión. Es el primer proceso termodinámico, que viene a ser una compresión adiabática, por ser tan rápida no da tiempo a que se establezca la transmisión de calor.

Combustión o Explosión (2→3)

Cuando el émbolo llega al punto superior, salta la chispa de la bujía incendiando la mezcla aire-combustible. Es el segundo proceso termodinámico que consiste en transmisión de calor al sistema cuando el gas mantiene su volumen constante.

Expansión adiabática (3→4)

Después que se ha encendido la mezcla aire-combustible y se ha elevado la presión y la temperatura, se inicia la carrera de potencia. Es el tercer proceso termodinámico que es esencialmente una expansión adiabática.

Escape a volumen constante (4→1)

Cuando el émbolo está en el punto inferior se abre la válvula de escape dando lugar a un descenso en la presión y la temperatura del sistema. Es el cuarto proceso termodinámico que viene a ser una transferencia de calor al medio ambiente, manteniendo el volumen del sistema constante.

Expulsión (1→0)

Una vez abierta la válvula de escape, se inicia la carrera de expulsión de los gases productos de la combustión. Es un evento mecánico ya que como se dijo en el primer proceso no existen modificaciones de las propiedades del gas.

En resumen la sustancia de trabajo es un gas ideal (mezcla de aire-combustible) que experimenta:

Proceso 1-2 Compresión adiabática (entropía constante). Se proporciona trabajo al sistema.

Proceso 2-3 Combustión a volumen constante. Se suministra calor al sistema.

Proceso 3-4 Expansión adiabática (entropía constante). El sistema entrega trabajo.

Proceso 4-1 Transmisión de calor del sistema al medio ambiente a volumen constante.

Del proceso total en el ciclo Otto ideal, podemos despreciar en el balance los procesos de admisión y de escape a presión constante 0→1 y 1→0, ya que al ser idénticos y reversibles, en sentido opuesto, todo el calor y el trabajo que se intercambien en uno de ellos, se cancela con un término opuesto en el otro.Por lo tanto en el ciclo cerrado, del total de etapas solo cuatro de ellas realizan trabajo.

RENDIMIENTO:

El rendimiento del ciclo de Otto, como el de cualquier otra máquina térmica, viene dado por la relación entre el trabajo total realizado durante el ciclo y el calor suministrado al fluido de trabajo.

• El calor suministrado Qc proviene de la energía interna del combustible que en la ignición de la mezcla de 2→3 se transfiere al aire. Dado que el proceso sucede a volumen constante, el calor coincide con el aumento de la energía interna.

• En la expulsión de los gases 4→1 el aire sale a una temperatura mayor que a la entrada, liberando posteriormente un calor Qfal ambiente. En el modelo de sistema cerrado, modelamos esto como que el calorQfes liberado en el proceso 4→1 por enfriamiento.

• El trabajo útil realizado por el motor será el trabajo

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