Ciclos Termodinamicos

CICLOS TERMODINAMICOS

Se denomina a cualquier serie de procesos termodinámicos en los que un sistema parte de una situación inicial y tras aplicar dichos procesos regrese al estado inicial. Como procesos termodinámicos se conoce a la variación de las propiedades termodinámicas del sistema (presión, entropía, volumen, entalpía y temperatura) desde un estado inicial a un estado final. Al realizar un ciclo completo, la variación de la energía interna debe ser nula por lo tanto el calor transferido por el sistema debe de ser igual al trabajo realizado por el sistema (como dicta la primera ley de la termodinámica).

CICLO OTTO

El ciclo de Otto es un conjunto de procesos utilizados por los motores de combustión interna de encendido por chispa (ciclos de 2 o 4 tiempos). Estos motores a) aspiran una mezcla de aire-combustible, b) lo comprimen, c) provocan su reacción, logrando así eficazmente la adición de calor a través de convertir energía química en energía térmica, d) expanden los productos de la combustión, y a continuación e) expulsan los productos de combustión y lo reemplazan con una nueva mezcal de aire-combustible.

Un ciclo Otto es una aproximación teórica al comportamiento de un motor de encendido por bujía o de explosión. Se representa en un diagrama p-V como en la figura adjunta.

Para que se produzca un ciclo ha debido haber dos subidas y dos bajadas del pistón, por lo que recibe el nombre de motor de cuatro tiempos y el cigüeñal ha necesitado dar dos vueltas para completar un ciclo.

Observando el ciclo Otto ideal, podemos considerar despreciables los procesos de admisión y de escape a presión constante A-E y E-A, puesto que son idénticos en la gráfica y de sentido opuesto, por lo que el calor y el trabajo intercambiados entre ellos se anulan mutuamente.

CICLO DIESEL

El motor de combustión interna diésel se diferencia del motor de ciclo Otto de gasolina, por el uso de una mayor compresión del combustible para encenderlo, en vez de usar bujías de encendido ("encendido por compresión" en lugar de "encendido por chispa"). Los motores diésel funcionan a 4 o a 2 tiempos. Los motores de 2 tiempos no presentan consumo de combustible superior a los de 4 tiempos, porque el barrido del cilindro es efectuado con aire puro y no con la mezcla combustible; por esta razón, no hay pérdida de combustible a través del escape.

En el motor diésel, el aire se comprime adiabáticamente con una proporción de compresión típica entre 15 y 20. El ciclo estándar de aire ideal, se organiza como un proceso adiabático reversible, seguido de un proceso de combustión a presión constante, luego una expansión adiabática para una descarga de potencia, y finalmente una expulsión de humos isovolumétrica. Al final de la expulsión de humos, se toma una nueva carga de aire tal como se indica en el proceso a-e-a del diagrama.

CICLO BRAYTON

Es un ciclo termodinámico que usa como fluido de trabajo un gas y que consiste en cuatro etapas:

1. Compresión adiabática e isentrópica. Se comprime el fluido con un compresor sin que haya intercambio de calor con el entorno. Se produce un aumento de la temperatura y de la entalpía.

2. Calentamiento isobárico. El fluido obtiene calor por la combustión del propio gas en la cámara de combustión por lo que aumenta enormemente su temperatura y lo hace a presión constante.

3. Expansión adiabática e iséntrópica. El gas a alta presión y alta temperatura es expandido en una turbina de tal forma que somos capaces de obtener trabajo. Esta expansión (disminución de la presión) se realiza de forma que el gas no transfiera calor con el exterior e idealmente no varíe su entropía, por lo que disminuye la temperatura del gas.

4. Enfriamiento isobárico. En esta

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