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Ciclos Otto y Diesel. Análisis termodinámico (https://ingelibreblog.word (https://ingelibreblog.wordpress.com/20 press.com/2014/04/09/ 14/04/09/ciclos-otto-y-dies ciclos-otto-y-dieselelanalisis-termodinamico/) POSTED ON 9 ABRIL, 2014 ( HTTPS://INGELIB HTTPS://INGELIB REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/) -DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/) En la entrada del motor de combustión interna (https: //ingelib reblog.wordpress.com/2 014/02/12/motor-de-c ombustion-i nterna-cicl o-de-cuatro-t iempos/) explicamos algunas diferencias entre el ciclo Otto y Diesel en relación al funcionamiento del motor de gasolina y diesel. En esta entrada vamos a centrarnos en el análisis termodinámico termodinámico de ambos ciclos. Los motores de combustión interna, en un análisis termodinámico, termodinámico, se consideran se consideran máquinas térmicas generadoras de energía mecánica. Tanto el ciclo Otto como el Diesel se encuentran dentro de este conjunto, sin embargo, vamos a diferenciar entre:

Motores de encendido provocado (MEP) Motores de encendido por compresión (MEC) Aquellos motores en los que la compresión se realiza mediante la mezcla aire-combustible reciben el nombre de motores de encendido provocado y siguen el ciclo Otto. En este tipo de motores el encendido se ha de provocar de manera articial (generalmente con una chispa). Aquellos motores en los que la compresión se realiza sólo con aire se denominan motores de encendido por compresión y siguen el ciclo Diesel. En este tipo de motores, el aire pasa

directamente a los cilindros donde se comprime hasta temperaturas muy elevadas. Posteriormente Posteriormente se inyecta el combustible que se inama espontáneamente  al superarse su temperatura de autoinamación. Entendido esto, podemos deducir si nuestro motor trabaja con ciclo Otto o Diesel. Si el motor dispone de bujía para producir la chispa, tenemos un motor de encendido provocado (Otto) (para entendernos, motor de gasolina), si la combustión se realiza mediante inyección inyección del combustible, tenemos un motor de encendido por compresión (Diesel) (motor diesel). A continuación vamos a centrarnos en el análisis termodinámico de ambos ciclos.

volumen constante) y se cede calor a la atmósfera. Las transformaciones del ciclo son: En un ciclo Otto, se toma calor del proceso de combustión (a volumen constante)

(https: //ingelibreb log.les.wordpress .com/2014/04/ciclo _otto.jpg )

1-2 Expansión adiabática: Se realiza trabajo sin intercambio de calor, disminuyendo su energía interna 2-3 Expansión isócora: Se cede calor al foco frío (Q2). No se realiza trabajo. La entropía disminuye 3-4 Compresión adiabática: Se consume trabajo sin intercambio de calor y aumenta su energía interna 4-1 Compresión isócora: Se toma calor Q1. No se realiza trabajo y aumenta la energía interna El rendimiento del ciclo Otto será:

Donde: ε=relación de compresión volumétrica

(https: //ingelibreb log.les.wordpress .com/2014/04/relacio n-compresion1 .jpg) γ=coeciente adiabático= 1,4

El rendimiento depende del grado de compresión, cuanto mayor sea, mayor será el rendimiento. En el ciclo Diesel la combustión se realiza teóricamente a presión constante y por superación del grado de autoinamación del combustible. Las transformaciones del ciclo son:

(https: //ingelib reblog.les.wordpress .com/2014/04/ciclo -diesel.jp g)

1-2 Expansión adiabática: Se realiza trabajo sin intercambio de calor 2-3 Expansión isócora: Se cede calor al foco frío (Q2). No se realiza trabajo 3-4 Compresión adiabática: Se necesita absorber trabajo para llegar a la T de autoinamación 4-1 Expansión isóbara: Se absorbe calor Q1 y se realiza trabajo  El rendimiento del ciclo Diesel será:

Donde: ρ=grado de combustión a presión constante

(https: //ingelibreb log.les.wordpress .com/2014/04/grado -combustion .jpg)

El rendimiento del ciclo Diesel dependerá de ρ y ε Según el teorema de Carnot, “No puede existir una máquina térmica que funcionando entre dos fuentes térmicas dadas tenga mayor rendimiento que una de Carnot que funcione entre  esas mismas fuentes térmicas “. Por lo tanto, el rendimiento de los ciclos mencionados será siempre menor al rendimiento de Carnot. Algunos cálculos realizados por la Universidad de Sevilla, demuestran que la eciencia máxima de un motor teórico perfecto de gasolina con relación de compresión 8:1 es de un

56,5%. Para el ciclo Diesel, que permite relaciones de compresión mayores, su rendimiento perfecto para una relación de compresión de 18:1 sería de un 63,2%. Estos estudios se realizaron para motores teóricamente perfectos, por lo que en la realidad no se construyen motores que se acerquen a estos valores de rendimiento, debido a rozamientos, pérdidas por bombeo, etc. Con ello quiero decir que en el diseño de un motor térmico, el objetivo no puede ser convertir toda la energía química en movimiento, sino intentar no desperdiciar mucho más de la

mitad, en el mejor de los casos.

Bibliografía: Apuntes de Motores y Máquinas Térmicas  http://www.tecmovia.com (http: //www.tecmovia.com)

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Creación de un diagrama de Ostwald →

6 comentarios sobre “Ciclos Otto y Diesel. Análisis termodinámico” nataliamunozrujas escribió:

27 octubre, 2014 en 22:49 

Felicidades, hacéis que sea fácil de entender. Sólo decir que actualmente la mayoría de los motores de gasolina (Otto, Atkins…) por no decir todos, también emplean la inyección directa de combustible. Un saludo. RESPONDER (HTTPS: //INGELIB REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/?R EPLYTOCOM=54#RESPOND)

Felipe Martín-S errano (http://felipemar tnse.wordpress. com) respondido :

29 octubre, 2014 en 16:49 

Muchas gracias Natalia. Tendré en cuenta el tema de los motores de gasolina de inyección directa para un posible post. Un saludo RESPONDER (HTTPS: //INGELIB REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/?R EPLYTOCOM=55#RESPOND)

kevin alexander escribió:

14 abril, 2015 en 05:30 

Comparaciones de un motor otto al diesel RESPONDER (HTTPS://INGELIBREBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/ ?REPLYTOCOM=83#RESPOND)

Felipe Martín-S errano (http://felipemar tnse.wordpress. com) respondido :

14 abril, 2015 en 13:01

En este post tienes también algunas diferencias entre ambos sistemas para cada uno de los ciclos del motor. https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/02/12/motor-de-combustion-interna-ciclo-de-cuatro-tiempos/ (https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/02/12/motor-decombustion-interna-ciclo-de-cuatro-tiempos/) ¡Un saludo! RESPONDER (HTTPS: //INGELIB REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/?RE PLYTOCOM=85#RESPOND)

David escribió:

1 julio, 2015 en 11:03 

Muy buenas. Hoy me ha surgido una duda. En los ciclos Otto y Diesel, ¿sería posible saber que rendimiento es el mayor de ambos, sabiendo que la relación de compresión es la misma para los dos y desconociendo el grado de combustión a presión constante? RESPONDER (HTTPS: //INGELIB REBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/?RE PLYTOCOM=91#RESPOND)

Felipe Martín-S errano (http://felipemar tnse.wordpress. com) respondido :

1 julio, 2015 en 12:09 

Hola David. Buena pregunta. En el caso de relaciones de compresión idénticas, el rendimiento del ciclo Otto siempre será mayor. Si te jas en la ecuación del ciclo diésel, la parte que contiene el grado de combustión multiplicado por el 1/gamma es siempre mayor que uno, que al multiplicar a lo demás (la parte de la ecuación que coincide con la del ciclo Otto) aumentará su valor. Por lo tanto el rendimiento será menor ya que el resultado nal de la ecuación es uno menos lo obtenido anteriormente. Es fácil de deducir si te jas en ambas ecuaciones de rendimiento. Espero haber resuelto tu duda. ¡Un saludo! RESPONDER (HTTPS://INGELIBREBLOG.WORDPRESS.COM/2014/04/09/CICLOS-OTTO-Y-DIESEL-ANALISIS-TERMODINAMICO/?R EPLYTOCOM=92#RESPOND)

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