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Analisis de los ciclos del motor
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Dedico estos apuntes a mi padre, Don Víctor
León Placencia, agradeciendo los esfuerzos que
ha hecho para sacar adelante a su familia.
Es loable mencionar su habilidad autodidacta,
pues aprendió por su cuenta nociones de electri-
cidad, electrónica y sobre motores. Más alaba-
ble su voluntad de transmitir sus conocimientos.
Carlos Alberto León Chacón
EFICIENCIA CICLO OTTO:
Los motores gasolineros usan combustibles livianos y son conocidos por ser de en-
cendido forzado, esto es mediante el uso de la chispa de la bujía del motor.
El esquema del ciclo en estos tipos de motores es el que se detalla a continuación, en-
tendiéndose que es el ciclo teórico dado que no se considera ninguna pérdida.
Se distingue que:
a-c es una isoterma (la compresión en la cámara de combustión)
c-z es una isocora debida a la explosión que causa la chispa (entra calor a volumen
constante)
z-b es una isoterma (la expansión de la cámara)
b-a es una isocora dada la expulsión de los gases de escape (sale calor a volumen cte.)
Sabiendo que:
Rendimiento térmico en el ciclo OTTO:
De la ecuación del rendimiento térmico:
Hemos obtenido el rendimiento en función de las temperaturas de algunos puntos de
interés.
De la ecuación general de los gases :
ANALISIS TERMODINÁMICO DE LOS CICLOS DEL MOTOR
CARLOS ALBERTO LEÓN CHACÓN SAN PEDRO DE LLOC—PERU
q1
q2
q1
q2
Obtenemos:
Debemos tomar en cuenta que hay puntos de interés que cuentan con el mismo volu-
men
Además es útil emplear ecuaciones de las líneas politrópicas (para adiabáticas n=k):
Despejando veremos que las presiones se pueden expresar
Así la nueva expresión del rendimiento es:
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CARLOS ALBERTO LEÓN CHACÓN SAN PEDRO DE LLOC—PERU
PRESIÓN MEDIA DEL CICLO OTTO:
La presión media del ciclo la calcularemos como sigue:
Por curvas politrópicas:
Queda:
Por definición:
Es la presión media del ciclo.
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CARLOS ALBERTO LEÓN CHACÓN SAN PEDRO DE LLOC—PERU
ANALISIS TERMODINÁMICO DE LOS CICLOS DEL MOTOR
EFICIENCIA CICLO DIESEL LENTO:
Los motores Diesel usan combustibles pesados y se los conoce como motores de en-
cendido por compresión, esto significa que para que haya combustión se debe elevar
la presión al interior del cilindro.
En este caso se estudiará el ciclo teórico de los motores Diesel lento, lo cual supone
no hay pérdidas en el motor.
Se distingue que:
a-c es una isoterma (la compresión en la cámara de combustión)
c-z es una isobara (entra calor a presión constante)
z-b es una isoterma (la expansión de la cámara)
b-a es una isocora debida a la expulsión de los gases de escape (sale calor a volumen
cte.)
Rendimiento térmico en el ciclo DIESEL LENTO:
Del diagrama T-S apreciamos que los calores son igual a:
De la ecuación del rendimiento obtenemos que:
Reemplazando
q2
q1 q1
q2
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Utilizaremos la ecuación general de los gases
La ecuación para las curvas politrópicas c-a, z-b
Con las fórmulas anteriores tenemos:
Recordando que:
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PRESIÓN MEDIA DEL CICLO DIESEL LENTO:
Hallamos la presión media del ciclo:
Por definición:
Es la Presión media del ciclo.
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CARLOS ALBERTO LEÓN CHACÓN SAN PEDRO DE LLOC—PERU
q1
q1’
q2
EFICIENCIA DEL CICLO DIESEL MIXTO:
Dado que los motores Diesel eran demasiado lentos, se empezó a idear cómo fabricar
un motor más rápido pero que trabaje con combustible pesado, la solución a este
problema fue el ciclo Trinkler.
Nuestro objetivo ahora será calcular el rendimiento térmico del ciclo Diesel Mixto:
De la definición:
Calcularemos las fracciones por separado:
q1’ q1
q2
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Proseguimos con la otra fracción:
Considerando las curvas politrópicas:
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La eficiencia térmica del motor de ciclo mixto queda:
PRESIÓN MEDIA DEL CICLO MIXTO:
Calcularemos la presión media del ciclo, empezamos calculando el calor de entrada:
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Por curvas politrópicas:
Queda:
Comparación de ciclos:
En el siguiente diagrama P-V pode-
mos observar que el ciclo Diesel
lento es el más eficiente debido a
que alcanza temperaturas más al-
tas y cubre más área, le sigue el ci-
clo mixto y por último los motores
gasolineros.
Este es el concepto de eficiencia
manejada por la gente que usa es-
tas máquinas.
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Vemos en este diagrama que si su-
ponemos la relación de compresión
constante al igual que el k el ciclo
más eficiente es el Otto, le sigue el
mixto y por último el Diesel lento.
Las suposiciones son irreales puesto
que la relación de compresión de los
motores diesel son altas y la de los
gasolineros son bajas, además exis-
ten variaciones en el “k” cuando se
usan distintos tipos de mezcla aire
combustible.
