CARRERA
T.S.U Mantenimiento Industrial
ACTIVIDAD
Ciclo Otto y Ciclo Diesel
ALUMNO
Mendoza Felix Agustin Mario Rafael
Palafox Villegas Angel
GRUPO
MI 3-1
DOCENTE
Quiñones Gongora Ernesto
Lunes, 10 de Julio del 2023
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Ciclo termoidinamico otto y diesel, Guías, Proyectos, Investigaciones de Termodinámica
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Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2022/2023
1 / 17
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CARRERA
T.S.U Mantenimiento Industrial ACTIVIDAD Ciclo Otto y Ciclo Diesel ALUMNO Mendoza Felix Agustin Mario Rafael Palafox Villegas Angel GRUPO MI 3- DOCENTE Quiñones Gongora Ernesto Lunes, 10 de Julio del 2023 ÍNDICE
- Introducción
- Definición del Ciclo Diesel
- Características principales del Ciclo Diesel
- Ventajas y desventajas del ciclo Diesel
- Etapas principales del ciclo Diésel (mostrar imágenes)
- Características fundamentales de las etapas del ciclo Diesel
- Representación gráfica del ciclo Diésel (mostrar imágenes)
- Propiedades termodinámicas presentes en el ciclo Diesel
- Compresión isentrópica (carrera de compresión):
- Expansión isobárica (fase de ignición):
- Expansión isentrópica (golpe de poder):
- Descompresión isocórica (carrera de escape) :
- Proceso isentrópico
- Proceso isocorico
- Rendimiento y métodos para su elevación en ciclo Diesel
- Aplicaciones prácticas del ciclos Diesel (mostrar imágenes)
El ciclo diesel es uno de los ciclos termodinámicos más comunes que se pueden encontrar en los motores de automóviles y describe el funcionamiento de un motor de pistón de encendido por compresión típico. El motor Diesel es similar en operación al motor de gasolina. El motor de diesel no lleva bujía que genera la chispa encendido. Estos motores son capaces de producir su propia ignición. El ciclo de encendido se produce por compresión, así el motor diesel está considerado un motor térmico de combustión interna capaz de transformar el calor en movimiento. www.motor.es/que-es/motor-diesel Características principales del Ciclo Diesel El diésel es un motor térmico que transforma calor en movimiento a través de la graduación de temperatura procedente de una fuente de calor combinada con un foco frío. A diferencia del motor de gasolina, la complejidad en el proceso de la mezcla de combustible/aire es mayor en los diésel porque se produce en diferentes momentos del ciclo. Son, por tanto, tecnologías diferentes que usan combustibles diferentes con distintos niveles de eficiencia energética. Comparten, sin embargo, piezas básicas en su arquitectura interna y usan un ciclo de cuatro tiempos. Las principales diferencias son el encendido del combustible y la regulación de la potencia de salida. https://kilometrosquecuentan.goodyear.eu/motores-diesel/ Objetivos del Ciclo Diesel Quizás la pregunta adecuada no sea cuánto contamina sino qué contamina. En los motores diésel, las principales emisiones son de óxidos de nitrógeno (NOx) y de una serie de partículas de monóxido de carbono (CO), el dióxido de azufre e hidrocarburos como el benceno, el tolueno, el benzopireno y otros hidrocarburos policíclicos, entre ellas). El CO2 está también presente, eso sí, en menor medida que en los coches con motor de gasolina. En total, un diésel produce partículas en una proporción 20 veces superior a la de un gasolina. El CO2 es responsable de provocar el efecto invernadero en la atmósfera y el calentamiento del planeta, pero tanto el NOx como las partículas afectan directamente a la salud de quienes lo respiran, ya que son capaces de introducirse directamente en nuestro organismo y provocar desde problemas respiratorios a tumores cancerígenos. Las normas anticontaminación, enfocadas a reducir los niveles de emisiones, han favorecido la llegada de nuevas tecnologías que, aplicadas a los gases de escape
en los diésel, permiten controlar esas partículas contaminantes que salen por el tubo de escape. https://kilometrosquecuentan.goodyear.eu/motores-diesel/ Principios de operación del ciclo diesel La diferencia principal entre un motor diésel y uno de ciclo Otto convencional de gasolina es la ausencia de una chispa generada por la bujía. En su lugar, el motor produce una autoignición. 1- Admisión En el primero de los cuatro ciclos del motor diésel se produce el llenado de aire a través de la válvula de admisión a medida que el pistón desciende hasta su punto más bajo dentro del cilindro, el punto muerto inferior. 2- Compresión A continuación se cierra la válvula de admisión y el pistón inicia su recorrido hacia el punto muerto superior, comprimiendo con ello el aire alojado en el interior del cilindro. La relación de compresión es de aproximadamente 18:1 (la del motor de gasolina suele ser de 11:1), lo que permite elevar considerablemente la temperatura del aire. 3- Combustión Instantes antes de que el pistón llegue al punto muerto superior, el inyector pulveriza combustible en el interior de la cámara, inflamándose al entrar en contacto con el aire caliente. A diferencia del motor de gasolina, no hay una bujía que cree la chispa, sino la denominada de incandescencia, que contribuye a elevar la temperatura del aire. 4- Escape La presión generada por la combustión impulsa el pistón hacia abajo de nuevo, volviendo este a elevarse a consecuencia de la inercia para expulsar los gases quemados a través de la válvula de escape y reiniciar el ciclo de nuevo. https://www.motor.es/que-es/motor-diesel Ventajas y desventajas del ciclo Diesel Ventajas motor Diesel.
- Mayor durabilidad y larga vida
- Mayor confiabilidad.
- Mayor economía de marcha
- Mayor fuerza de arrastre
- Mayor rendimiento a bajas velocidades Desventajas motor Diesel
inyectores meten el combustible a presión, de manera pulverizada para una mejor mezcla con el aire, y se produce su combustión. ● Al estar ambas válvulas cerradas, el pistón se ve obligado a descender hasta lo que se conoce como el punto muerto inferior (PMI).
- Escape ● Al llegar al PMI, la válvula de expulsión se abre y salen los gases interiores después de terminar el ciclo del motor diésel. www.mobil.com.mx/es-mx/gasolina/blog-industrial/como-funcionan-los-4-tiempos- de-un-motor-diesel Representación gráfica del ciclo Diésel (mostrar imágenes) Propiedades termodinámicas presentes en el ciclo Diesel ● Compresión isentrópica ● Expansión isobárica (fase de ignición) ● Expansión isentrópica ● Descompresión isocórica (carrera de escape) Comportamiento de las propiedades termodinámicas durante el ciclo Diesel Compresión isentrópica (carrera de compresión): El aire se comprime adiabáticamente desde el estado 1 al estado 2, a medida que el pistón se mueve desde el punto muerto inferior al punto muerto superior. Los alrededores trabajan con el gas, aumentando su energía interna (temperatura) y compartiéndolo. Por otro lado, la entropía permanece sin cambios. Los cambios en los volúmenes y su relación ( V 1 / V 2 ) se conocen como la relación de compresión.
Expansión isobárica (fase de ignición): En esta fase (entre el estado 2 y el estado 3) hay una transferencia de calor a presión constante (modelo idealizado) al aire desde una fuente externa (combustión del combustible inyectado) mientras el pistón se mueve hacia el V 3. Durante el proceso de presión constante, la energía ingresa al sistema a medida que se agrega calor Q , y una parte del trabajo se realiza moviendo el pistón. Expansión isentrópica (golpe de poder): El gas se expande adiabáticamente desde el estado 3 al estado 4, a medida que el pistón se mueve desde V 3 hasta el punto muerto inferior. El gas funciona en el entorno (pistón) y pierde una cantidad de energía interna igual al trabajo que abandona el sistema. Nuevamente, la entropía permanece sin cambios. La relación de volumen ( V 4 / V 3 ) se conoce como la relación de expansión isentrópica. Descompresión isocórica (carrera de escape) : En esta fase, el ciclo se completa con un proceso de volumen constante en el que el calor se rechaza del aire mientras el pistón está en el punto muerto inferior. La presión de gas de trabajo cae instantáneamente desde el punto 4 al punto 1. La válvula de escape se abre en el punto 4. La carrera de escape se produce directamente después de esta descompresión. A medida que el pistón se mueve desde el punto muerto inferior (punto 1) al punto muerto superior (punto 0) con la válvula de escape abierta, la mezcla gaseosa se ventila a la atmósfera y el proceso comienza de nuevo. Proceso isentrópico Un proceso isentrópico es un proceso termodinámico , en el cual la entropía del fluido o gas permanece constante. Significa que el proceso isentrópico es un caso especial de un proceso adiabático en el que no hay transferencia de calor o materia. Es un proceso adiabático reversible. La suposición de que no hay transferencia de calor es muy importante, ya que podemos usar la aproximación adiabática solo en procesos muy rápidos. Proceso isocorico Un proceso isocórico es un proceso termodinámico, en el que el volumen del sistema cerrado permanece constante (V = constante). Describe el comportamiento del gas dentro del contenedor, que no puede deformarse. Como el volumen permanece constante, la transferencia de calor dentro o fuera del sistema no funciona con el p∆V , sino que solo cambia la energía interna (la temperatura) del sistema. https://www.thermal-engineering.org/
Definicion ciclo otto Ciclo Otto es el proceso termodinámico que se emplea en los motores de combustión interna de encendido por chispa eléctrica. El motivo de este nombre está en que toda la energía generada por el motor tiene su origen en la cámara interna destinada para ello. Este ciclo fue inventado por el ingeniero alemán Nikolaus Otto y se lleva usando desde 1876, algo más de 145 años. Dentro del ciclo Otto, podemos encontrar dos tipos de motores: los motores de 4 tiempos y los de 2 tiempos. Esta diferencia se basa en el número de vueltas que da
el cigüeñal; pero no te preocupes, en las siguientes líneas, te lo explicamos en detalle. https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Otto#:~:text=Hay%20dos%20tipos%20de %20motores,el%20motor%20de%20dos%20tiempos. Características principales del ciclo otto Una característica clave de los motores de combustión interna es que en cada ciclo se aspira aire fresco, luego se adiciona el combustible y se quema en el interior del motor. Luego los gases quemados son expulsados del sistema y se debe aspirar nueva mezcla o aire. Por lo tanto se trata de un ciclo abierto. https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Otto#:~:text=Hay%20dos%20tipos%20de %20motores,el%20motor%20de%20dos%20tiempos. Principios de operación del ciclo otto Admisión En esta fase, el movimiento hacia abajo del pistón dentro del cilindro, permite que entre la mezcla de combustible y oxígeno. La válvula de admisión se encuentra abierta y la de escape cerrada. Además, el combustible no entra al cilindro en estado líquido, sino que lo hace en estado gaseoso. Esto mejora, notablemente, sus propiedades de combustión. Compresión Una vez el pistón llega a la parte más baja del cilindro, ambas válvulas se cierran, y empieza su carrera en sentido ascendente. Cuanto mayor sea la relación de compresión generada por un motor, mayor será la potencia generada. Expansión Al llegar al punto superior del cilindro, se alcanza la presión máxima. En esta fase, ambas válvulas se encuentran cerradas, es la única fase en la que se produce trabajo. En los motores de Ciclo Otto, la chispa es generada por la bujía; mientras que, en los motores diésel, la mezcla se inflama debido a la alta temperatura y presión que se genera en la compresión.
Es utilizado principalmente en motores de poca cilindrada y económicos al ser más sencillo (no cuenta con sistema de distribución) y ofrecer una menor eficiencia, pero permitir una mayor potencia a igualdad de cilindrada que los de cuatro tiempos. Además, se puede colocar en cualquier posición al no utilizar el cárter para almacenar el aceite, que ya se incluye en la mezcla para lubricar las piezas. Completa todo el proceso con un único giro del cigüeñal. Los motores de dos tiempos son muy habituales en motosierras, ciclomotores y, en general, mecanismos que requieren un motor pequeño y barato. 1- Compresión y aspiración El pistón asciende y comprime la mezcla de aire, combustible y aceite. Esto crea un vacío en el cárter y, al finalizar su recorrido, el pistón deja libre una lumbrera u orificio de aspiración que permite que el cárter se llene de nuevo con la mezcla. 2- Explosión y escape La bujía crea una chispa que prende la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja el pistón hacia abajo. Eso provoca que la mezcla se comprima en el interior del cárter. El pistón libera el canal de escape del cilindro, saliendo los gases resultantes. A través de la lumbrera que conecta el cárter con el cilindro, la mezcla precomprimida llena este y libera el resto de gases, iniciándose de nuevo el ciclo. https://www.motor.es/que-es/ciclo-otto
Características fundamentales del ciclo otto En los motores de Ciclo Otto, la chispa es generada por la bujía; mientras que, en los genera en la compresión. Una vez la mezcla se ha combustionado, el pistón inicia su motores diésel, la mezcla se inflama debido a la alta temperatura y presión que se carrera en sentido descendente a alta velocidad. https://www.google.com/search?hl=es-419&sxsrf=AB5stBj9PuY- 9jPtutDyK003hN6SkllDbg:1689060929442&q=caracteristicas+fundamentales+ciclo+ otto&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwje9M- lkoaAAxU0nGoFHTSTBy0Q0pQJegQIChAB&biw=1366&bih=649&dpr= Representación gráfica ciclo otto (imagen)
Automóviles Motocicletas Aeronaves Lanchas motoras Motores pequeños, como cortacésped, motosierras y grupos electrógenos. Conclusión La diferencia principal entre el ciclo otto y el diesel es que el otto es de explosion por chispa y el diesel por aumento de la temperatura interna dentro de la cámara de la explosion. El diesel es un motor que se utiliza mas en maquinaria pesada ya que tiene mas potencia a la hora de hacer una fuerza y el otto es más para uso diario como un carro.