CICLOS REALES Los ciclos de trabajo ideales, como se dijo antes, difieren bastante de la realidad, las principalesrazones según cada proceso dentro del motor son: Compresión El proceso de compresión real es prác ticamente igual cuando se analiza teóricamente, es decir,cuando se analiza el proceso adiabático y reversible. Se dice que es adiabático porque ladiferencia de temperaturas entre el gas y la pared es pequeña (teóricamente). Y se dice que esreversible porque las velocidades a las que se realiza el proceso son relativamente bajas y elproceso se puede considerar mec ánicamente reversible.
Ciclo Diesel a presión limitada o Ciclo Dual En este ciclo el aire se comprime adiabática y reversiblemente de A a B. Parte del calor se comunica a volumen constante de B a C, y el resto a presión constante de C a D. La expansión adiabática reversible tiene lugar de D a E, y el calor se extrae a volumen constante de E a A, con lo que el aire queda en las condiciones iniciales. El calor añadido en el proceso a volumen constante, BC es Q en = nCv (Tc-TB) El calor añadido a lo largo del proceso a presión constaste CD es Q en = nCp (TD-TB) Total Q en = n (Cv(TC-TB)+Cp(TD-Tc)) El calor extraído a lo largo del proceso a volumen constante de E a A, es Q sal = n Cv(TE-TA) Rendimiento térmico = (Q en - Q sal) / Q en
Figura 4
CICLO DUAL 1.CICLO DUAL: (Mixto: Gasolina y gas) El ciclo Seiliger o dual es, entre los ciclos ideales, el que mejor describe los motores de combustión interna modernos. • Se consideran procesos de adición de calor a
v= cte. y p= cte. • Se conoce también como ciclo semi -diesel.
- Representa mejor los motores actuales de encendido por compresión. - El proceso de suministro de calor se realiza una parte a volumen constante similar al ciclo Otto y otra parte a presión constante similar al cic lo Diesel, el resto del ciclo es similar a los ciclos Otto y Diesel. - Este ciclo también se conoce c omo ciclo Semi-Diesel. - Trabaja a menores rv que el ciclo Diesel. - Se debe precalentar el combustible para que pase al punto de autoignición de la me zcla. - Modela mejor la parte superior del diagrama P – V real.
Procesos 1 – 2 Compresión adiabática reversible. 2 – 3 Absorción de Calor a V = Cte 3 – 4 Absorción de Calor a P = Cte 4 – 5 Expansión adiabática reversible 5 – 6 Rechazo de Calor a P = Cte
La eficiencia del ciclo viene dada por:
Definimos: Relación de Compresión (rv)
Relación de Presiones (rp)
Relación de interrupción o corte (rcp)
Relación de calores específicos (k)
Proceso 2 – 3
Proceso 5 - 1
Se cambia el orden de las temperatura para que de positivo Proceso 3 – 4
Se introduce Cp0 ya que hayinvolucrado trabajo de frontera
Introduciendo la ecuación de gases ideales. Analizando los proceso isentrópicos con la ecuación Tvk-1 = Cte y realizando ciertas manipulaciones matemáticas obtenemos:
La eficiencia aumenta si:
rv ----- Aumenta y/o rpv ----- Aumenta y/o rcp -----Disminuye Para la misma rv y entrada de calor otto > dual > Diesel Es posible que la eficiencia del ciclo Diesel sea mayor si se aumenta rv
Los ciclos Otto, Diesel y Dual están compuestos por procesos internamente reversibles pero totalmente reversibles por lo tanto la e ficiencia de Carnot será siempre mayor.
Si las presiones superiores, por razones de o rden constructivo o de técnica de combustión (detonación) resultan muy altas, entonces se hace que el encendido tenga lugar más tarde, por lo que la combustión no sólo transcurre isócora, sino también, isóbaramente, debido a la rapidez creciente del pistón.
En realidad este ciclo se asemeja mas a los ciclos reales. Si juntáramos el punto 2 con el 3 tendríamos un ciclo Diesel y, si juntamos el punto 3 con el 4 tendremos un ciclo Otto. Ya existen en el Peru los autos que utilizan gasolina y gas alternativamente, depende del conductor pues solamente tiene que accionar un switch para decidir en que momento usa cualquier tipo de combustible. Cuando llegue el gas de C amisea a Lima esta puede ser una solución al problema del transporte.
Ciclo Sabathé Il ciclo Sabathé, detto anche dual combustion o limited pressure o misto o Trinkler o Seiliger , è un ciclo termodinamico di riferimento per i motori a combustione interna nel quale la combustione avviene in parte a pressione costante ed in parte a volume costante.
Ciclo reale[modifica | modifica wikitesto] Sia il motore ad accensione comandata al posto del ciclo Beau de Rochas che il motore ad accensione spontanea al posto del ciclo Diesel seguono con migliore approssimazione un ciclo Sabathè, naturalmente il primo con una più marcata componente isocora, mentre il secondo con una più marcata componente isobara. Il motore approssima meglio il ciclo di Diesel puro tanto più è lento poiché quanto più è lenta la corsa del pistone tanto più sì può ritenere la combustione isobara: convenzionalmente si accetta l'approssimazione al di sotto dei 2 Hz cioè prevalentemente in ambito marino (sia nella versione a quattro che in quella a due tempi). I cicli "Diesel Veloci" per l'autotrazione sono invece a 40 Hz: il ciclo ideale va ritenuto di tipo Sabathé.
Rendimento termico[modifica | modifica wikitesto] Il calore entra nel ciclo nelle fasi 2-4, e viene scaricato nella fase 5-1, perciò il rendimento termico:
. Se approssimiamo il fluido di lavoro come gas reale di portata massica e composizione [1]
chimica costante :
, dove γ è la dilatabilità isoentropica.
Ora poiché la trasformazione 1-2 è isoentropica:
si ha che:
, dove ρ* è il rapporto volumetrico. Invece per la trasformazione 2-3 isocora si ha
che: dove p* è il rapporto manometrico. Per la trasformazione 3-4 isobara si ha
che:
.
Così per la trasformazione 4-5 isoentropica si ha che:
,
e infine per la trasformazione 5-1 di ritorno si ha
che:
,
quindi si ottiene che il ciclo ha due gradi di libertà, una volta scelto il fluido e il rendimento:
.
9º)Ciclo Sabathé o ciclo mixto, dibujar en P-v, definir las transformaciones termodinámicas que se efectúan en el mismo. Ciclo Sabathé o ciclo mixto
Se establece una nueva relación, llamada relación de explosión o relación de presiones a V cte. Las transformaciones termodinámicas que se efectúan durante el ciclo Diesel, son las siguientes: 1-2 Compresión adiabática del gas P*V^y=cte 2-3 Adición instantánea del calor Q´1 a volumen constante 3-4 Adición instantánea del calor Q´´1 a presión constante 4-5 Expansión adiabática del gas P*V^y=cte 5-1 Cesión instantánea del calor Q2 a volumen constante
10º)Diagráma real o indicado, utilidades. Utilidades del diagrama real o indicado Midiendo la superficie se obtiene el trabajo desarrollado por el ciclo. La presión media indicada con la cual, y otros datos constructivos del motor podremos conocer la potencia indicada, es decir la desarrollada por el cilindro. Como la forma del diagrama se obtiene directamente mediante un indicador en un motor en funcionamiento, estas dependen del modo de cómo se realicen las transformaciones en el mismo. Del estudio de este diagrama y sus irregularidades pueden deducirse los defectos en el funcionamiento del motor y aplicar así las correcciones que sean necesarias.
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. En particular, examinando la evolución real de la combustión en un motor Diesel, es posible constatar que la transformación a presión constante sólo se aproxima a la teórica en los grandes motores lentos, mientras que en los Diesel rápidos, por efecto del avance de la inyección, la primera parte de la combustión se aproxima a una transformación a volumen constante. Paralelamente, en los motores de encendido por chispa, la prolongación de la combustión a lo largo del tiempo determina que una parte de ésta pueda asimilarse a una transformación a presión constante. En base a estas consideraciones, se comprende por qué el ciclo teórico de Sabathé se aproxima a los ciclos reales de Otto y, sobre todo, de Diesel mucho más que los ciclos ideales respectivos.
