CICLOS TERMODINÁMICOS CICLO DE CARNOT Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas. Tramo A-B isoterma a la temperatura T1 Tramo BC adiabática Tramo C-D isoterma a la temperatura T2 Tramo D-A adiabática APLICACIONES: Motor de Carnot Un motor de Carnot es un dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1 del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2. En un motor real, el foco caliente está representado por la caldera de vapor que suministra el calor, el sistema cilindro-émbolo produce el trabajo y se cede calor al foco frío que es la atmósfera. Las aplicaciones mas conocida de este tipo de ciclo son ciertas máquinas térmicas, una pequeña parte de ellas, pues la mayoría por practicidad usan resistencias o quema de combustible. Ejemplo: motores y maquinas de vapor Frigorífico La máquina de Carnot también puede funcionar en sentido inverso, denominándose entonces frigorífico. Se extraería calor Q2 del foco frío aplicando un trabajo W, y cedería Q1 al foco caliente. En un frigorífico real, el motor conectado a la red eléctrica produce un trabajo que se emplea en extraer un calor del foco frío (la cavidad del frigorífico) y se cede calor al foco caliente, que es la atmósfera. Ciertos refrigeradores son un ejemplo claro del ciclo de Carnot invertido, en este caso la máquina absorbe calor de un ambiente determinado, y cede este calor a la fuente caliente, dejando el primer ambiente a la baja temperatura necesaria para la conservación de fruta y otros alimentos CICLO DE LENOIR El ciclo de lenoir es un ciclo termodinámico ideal, que a menudo es utilizado para modelar un motor de propulsión a chorro. Se basa en la operación de un motor patentado por Jean Joseph Etienne Lenoir en 1860 Se aplica a un gas ideal 1-2: Adición de calor a volumen constante 2-3: Expansión Isotrópica 3-1: Eliminación de calor a presión constante hasta llegar al inicio del ciclo Diagrama PV Diagrama TS APLICACIONES: Ciclo idealizado a menudo utilizado en los modelos de motores de propulsión CICLO DE OTTO El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado por una chispa eléctrica (motores de gasolina, etanol, gases derivados del petróleo u otras sustancias altamente volátiles e inflamables). Inventado por Nicolaus Otto en 1876, se caracteriza porque en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante. Ciclo OTTO 2 Tiempos Ciclo OTTO 4 Tiempos Solamente tiene una válvula que hace las veces de admisión y escape. También se les llama motores de mezcla, pues la gasolina y el aire ya entran mezclados al motor(en el carburador) Aplicaciones Aplicaciones: Transporte Vehicular Motocompesores Motobombas Pequeños grupos electrógenos Se usan en los motores lentos y en los muy pequeños: Motores de Motocicleta APLICACIONES :CICLO OTTO 2 TIEMPOS motocicletas compresores generadores Motores ultraligeros Motores marinos de fuera de borda APLICACIONES :CICLO OTTO 4 TIEMPOS Motocicletas de todas las cilindradas Automóviles Aviación deportiva Motobombas CICLO DIESEL Es el ciclo de un tipo de motor de combustión interna, en el cual el quemado del combustible es accionado por el calor generado en la primera compresión de aire en la cavidad del pistón, en la cual entonces se inyecta el combustible CICLO DIESEL 2 TIEMPOS CICLO DIESEL 4 TIEMPOS Este caso es similar al ciclo Otto, pero también se tiene el factor de relación de admisión como parámetro El motor diésel de 4 tiempos es un motor de combustión interna, y debe su nombre de 4 tiempos por su principio de funcionamiento, dónde el pistón o embolo realiza 4 carreras para cumplir un ciclo completo. APLICACIONES: APLICACIONES BARCOS Transporte vehicular Propulsión fluvial Propulsión naval Centrales térmicas Maquinaria agricola APLICACIONES: Motores de automóviles Motores de barcos Maquinaria tipo oruga Cosechadora Tractores Grupo generador de energía eléctrica CICLO MIXTO DE SABATHÉ Ciclo teórico mixto en el cual la combustión (es decir, la fase durante la cual se suministra energía en forma de calor al fluido activo) se produce en parte a volumen constante y en parte a presión constante. El ciclo mixto de Sabathé se presta, en la práctica, a la descripción y al análisis de todos los ciclos de funcionamiento de los motores volumétricos, considerando los ciclos teóricos de Otto y Diesel como casos particulares en los que la combustión se realiza totalmente a volumen constante o totalmente a presión constante. APLICACIONES: Motor mixto CICLO ATKINSON El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustión interna, inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson se diseñó para ofrecer mayor eficiencia a expensas de la potencia y se está empezando a utilizar en las aplicaciones híbridas modernas. APLICACIONES Actualmente existen varios modelos de coches que montan un motor de ciclo ATKINSON, la mayoría en combinación con motores eléctricos, dando lugar a los llamados coches híbridos. Ejemplos: Toyota Prius Ford Escape Lexus RX 450h Hyundai sonata Hybrid Chevrolet volt II APLICACIONES: Chevrolet volt II Toyota Prius Hyundai Sonata Hybrid Ford Escape CICLO BRAYTON El ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de electricidad en los quemadores de gas natural o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor. APLICACIONES: Es la base de la turbina de gas y es usado para la propulsión de energía electrica Turbina de Vapor En aviones Cuando se emplean en propulsión de aviones, la turbina de gas produce la potencia suficiente para accionar el compresor y a un pequeño generador que alimenta el equipo auxiliar. Los gases de escape de alta velocidad son los responsables de producir el empuje necesario para accionar la aeronave. Se divide en dos usos del ciclo braytron: Hélices Reactores Aerogeneradores PLANTAS DE VAPOR En estas plantas, los gases de escape de las turbinas de gas sirven como la fuente de calor para el vapor. El ciclo de turbina de gas también puede ejecutarse como un ciclo cerrado para ser utilizado en centrales núcleo eléctricas. Esta vez el fluido de trabajo no se limita al aire., y puede emplearse un gas con características más convenientes (como el helio). CICLO ERICSSON El ciclo Ericsson fue ideado por el inventor John Ericsson, que proyectó y construyó varios motores de aire caliente basados en diferentes ciclos termodinámicos. Es considerado el autor de dos ciclos para motores térmicos de combustión externa y constructor de motores reales basados en los ciclos mencionados. Su primer ciclo era muy parecido al actualmente llamado ciclo Brayton (que es el que siguen las turbinas de gas), pero con combustión externa. APLICACIONES: Motores Ericsson: Son de combustión externa por lo que el gas del motor Se calienta desde el exterior .Para mejorar el rendimiento térmico dispone de un regenerador. Puede funcionaren un ciclo abierto o cerrado. CICLO STIRLING En motores Stirling no se mezcla el combustible con el aire, están completamente separados, es decir son motores de aire caliente propiamente dichos. Entonces, tiene la ventaja que el calor puede ser suministrado por cualquier cosa que se queme, puede ser cualquier combustible, leña, carbón, etc. y se puede usar hasta basura, energía solar y cualquier cosa que de calor. APLICACIONES: Motor Stirling En la transformación de la energía térmica En energía eléctrica.
