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CICLO OTTO PRESENTADO A: ENRIQUE BALBIS

ENRIQUE BERDUGO LEIDY BETANCOURT BETANCOURT CAROLINA CARDENAS AILIN CERVANTE KENYA CASTRO

UNIVERSIDAD DE LA COSTA (CUC) TERMODINAMICA 2013

NIKOLAUS AUGUST OTTO Nació el 19 de julio de 1832 en Holzhausen, Holzhausen, localidad situada en la región alemana de Taunus, y murió 26 de enero de 1891 Fue un ingeniero alemán, co-inventor  del motor de combustión interna junto con Etienne Lenoir. Otto se aficionó a la mecánica tras conocer los motores Lenoir , que funcionaban con gas, y sus aplicaciones.

A pesar de no tener una información técnica sólida

En 1869 fundó una empresa  junto con el industrial alemán Eugen Langen

Otto fabrica su primera máquina en 1867

Siete años más tarde, Otto abrió otra fábrica en Deutz, cerca de Colonia

Realizó notables estudios sobre el motor de gas

En 1872 llevó a la práctica la construcción del motor de combustión interna de cuatro tiempos.

INVENCION DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA El primer inventor, hacia 1862, francés Alphonse Beau de Rochas.

fue

el

Hacia 1875, fue el alemán doctor Nikolaus August Otto fue el segundo inventor.

De Rochas ganó cierta suma de dinero .

Pero Otto se quedó con la fama: el principio termodinámico del motor de cuatro tiempos se llama aún ciclo de Otto.

CREÓ UNA MÁQUINA MOTRIZ ESTÁTICA A PARTIR DE LA CUAL DESARROLLARÍA EL MOTOR OTTO

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Este motor sirvió de base para la invención del motor diésel. Éste se hizo famoso en todo el mundo como máquina para el accionamiento de vehículos, trenes, barcos y aviones.

Estas maquinas de ignición por chispa operan generalmente según principios conocidos de 4 y 2 tipos

Se basan en la existencia de cuatro movimientos en el funcionamiento del motor

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Admisión

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Compresión

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Ideado para combustibles ligeros, capaces de vaporizarse, se trata de motores de chispa.

Explosión de la mezcla Expulsión de los gases quemados.

DESCRIPCION Un ciclo Otto ideal es una aproximación teórica al comportamiento de un motor de explosión. Las fases de operación de este motor son las siguientes:

1.  Admisión : El pistón baja con la válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión constante (ya que al estar  la válvula abierta la presión es igual a la exterior) 2. Compresión: El pistón sube comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso la mezcla no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático.

3. Combustión : Con el pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en la combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a volumen prácticamente constante.

4. Expansión : La alta temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él.

5. Escape : Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior.

RENDIMIENTO •

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En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones (seis etapas, aunque el trabajo realizado en dos de ellas se cancela) en el interior de un cilindro provisto de un pistón. El rendimiento del ciclo de Otto, como el de cualquier otra máquina térmica, viene dado por la relación entre el trabajo total realizado durante el ciclo y el calor suministrado al fluido de trabajo:

El rendimiento de este ciclo viene dado por la expresión

Siendo r = VA / VB la razón de compresión igual al cociente entre el volumen máximo y mínimo de la cámara de combustión.

El rendimiento medio de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%, inferior al alcanzado con motores diésel, que llegan a rendimientos del 30 al 45%, debido precisamente a su mayor relación de compresión.

GRAFICAS DEL CICLO TEORICO

GRAFICAS DEL CICLO TEORICO •

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E-A: admisión a presión constante (renovación de la carga) A-B: compresión isoentrópica B-C: combustión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil C-D: fuerza, expansión isoentrópica o parte del ciclo que entrega trabajo D-A: Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante A-E: Escape, vaciado de la cámara a presión constante (renovación de la carga)

GRAFICA CICLO REAL DE OTTO

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En el ciclo real los procesos son curvas más suaves, correspondientes además a procesos irreversibles. Entre los efectos irreversibles no considerados en el ciclo ideal destaca la fricción del émbolo con el cilindro. Esta fricción disipa energía por calentamiento (que en ausencia de aceite llega a gripar el motor, por fusión de las piezas). Por todo ello, el rendimiento de un motor de explosión real puede estar en torno al 25% o 30%

GRAFICA CICLO REAL VS TEORICO

APLICACIONES Las diferentes variantes de los dos ciclos tanto en diesel como en gasolina, tienen cada uno su ámbito de aplicación.

2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas, motores de ultraligeros (ULM) y motores marinos fueraborda hasta una cierta cilindrada, Además de en las cilindradas mínimas de ciclomotores sólo motores muy pequeños como moto sierras siguen llevándolo.

4T gasolina: domina en las aplicaciones en motocicletas de todas las cilindradas, automóviles, aviación deportiva y fuera borda.

2T diesel: domina en las aplicaciones navales de gran potencia, hasta 100000 CV hoy día, tracción ferroviaria. En su día se usó en aviación con cierto éxito.

4T diesel: domina en el transporte terrestre, automóviles, aplicaciones navales hasta una cierta potencia. Empieza a aparecer en la aviación deportiva.

CLASIFICACION SEGÚN EL CICLO •

Motor de dos tiempos (2T)

Efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro. Gracias a que el motor de dos tiempos es liviano y de bajo costo es muy usado cuando la potencia no es un factor crítico

Motor fuera de borda: Es un motor de explosión que se instala en la parte exterior de una embarcación

Desmalezadora: Es una máquina utilizada en  jardinería para cortar las malas hierbas a ras de suelo

Moto sierra: Es una máquina formad a por conjunto de dientes de sierra unidos a una cadena accionada por un motor que la hace girar a alta velocidad.

CLASIFICACION SEGÚN EL CICLO

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Motor de cuatro tiempos (4T) Efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.

Camión:

Maquinaria agrícola:

Es un vehículo para transporte de bienes.

Es la serie de máquinas y equipos que utilizan los agricultores en sus labores

Aviones: Es una aeronave de alas fijas con mayor densidad que el aire, capaz de volar, impulsado por uno o más motores. .

DIFERENCIAS MOTORES 2T

MOTORES 4T •

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Se dispone de una carrera completa para cada una de las fases de aspiración y escape. Dispone de un mayor tiempo de entrada y también para la expulsión de los gases quemados es siempre más puro. La combustión del combustible se realiza en óptimas condiciones.

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El aire comprimido no alcanza la pureza ya que dentro del cilindro quedan siempre una cantidad de gases residuales del ciclo anterior. Ello la combustión no puede ser tan perfecta, lo que representa una pérdida de rendimiento.