UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniera en Geologa, Minas, Petrleos y AmbientalNombre: Mauricio ChecaAsignatura: FisicoqumicaCurso: CuartoCarrera: Ingeniera en PetrleosFecha: 2014-07-08Profesor: Dr. Bolvar EnrquezCICLO DE OTTO (o de cuatro tiempos)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 pistn.EL CICLO CONSTA DE SEIS ETAPAS:0 1 - Admisin: (A presin constante) la vlvula de admisin se abre, permitiendo la entrada en el cilindro de la mezcla de aire y gasolina. Al finalizar esta primera etapa, la vlvula de admisin se cierra. El pistn se desplaza hasta el denominado punto muerto inferior (PMI).

1 2 Compresin adiabtica: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin intercambiar calor con el exterior. La transformacin es por tanto adiabtica. La posicin que alcanza el pistn se denomina punto muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla en esta etapa es negativo, ya que sta se comprime.

2 3 Explosin: Con el pistn en el punto ms alto, salta una chispa y la mezcla se enciende. El calor generado en la combustin calienta el aire bruscamente, durante esta transformacin la presin aumenta a volumen constante.

3 4 Expansin adiabtica: la mezcla se expande adiabticamente. Durante este proceso, la energa qumica liberada durante la combustin se transforma en energa mecnica, ya que el trabajo durante esta transformacin es positivo.

4 1 Enfriamiento iscoro: durante esta etapa la presin disminuye y la mezcla se enfra liberndose calor al exterior.

1 0 Escape: la vlvula de escape se abre, expulsando al exterior los productos de la combustin, vaciando la cmara a presin constante (renovacin de la carga). Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a comenzar.

El trabajo total realizado durante el ciclo es positivo (ya que ste se recorre en sentido horario). Como se observa en la parte izquierda de la animacin, el trabajo realizado por el sistema durante las etapas 01 y 10 es igual en valor absoluto pero de signo contrario, por lo que no contribuyen al trabajo total.El movimiento del pistn se transmite a la biela (representada en naranja en la figura) y de sta al cigeal. Posteriormente este movimiento se transmite a las ruedas.

EFICIENCIA:La eficiencia o rendimiento trmico de un motor de este tipo depende de la relacin de compresin, proporcin entre los volmenes mximo y mnimo de la cmara de combustin. Esta proporcin suele ser de 8 a 1 hasta 10 a 1 en la mayora de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando as la eficiencia del motor, pero este diseo requiere la utilizacin de combustibles de alto ndice de octanos para evitar la detonacin.El rendimiento medio de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%, inferior al rendimiento alcanzado con motores diesel, que llegan a rendimientos del 30 al 45%, debido precisamente a su mayor relacin de compresin.El rendimiento del ciclo de Otto, como el de cualquier otra mquina trmica, viene dado por la relacin entre el trabajo total realizado durante el ciclo y el calor suministrado al fluido de trabajo:

La absorcin de calor tiene lugar en la etapa 2 - 3 y la cesin en la 4 - 1, por lo que:

Suponiendo que la mezcla de aire y gasolina se comporta como un gas ideal, los calores que aparecen en la ecuacin anterior vienen dados por:

Ya que ambas transformaciones son Isocorica, se sustituyen en la expresin del rendimiento:

Las transformaciones 1-2 y 3-4 son adiabticas, por lo que: = = Puesto que V2= V3 Y V4=V1Restando: =

La relacin entre volmenes V1/V2 se denomina relacin de compresin (r).Sustituyendo en la expresin del rendimiento se obtiene:

El rendimiento expresado en funcin de la relacin de compresin es:

Cuanto mayor sea la relacin de compresin, mayor ser el rendimiento del ciclo de Otto.Ciclo de Otto realEn la siguiente figura se ha representado un esquema del ciclo real de Otto superpuesto con el ideal analizado en las secciones anteriores.

En la figura estn indicados de forma aproximada los puntos del ciclo donde tienen lugar la explosin y el escape respectivamente.

Ciclo de Otto (2 Tiempos) (Admisin - Compresin). Cuando el pistn alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior) empieza a desplazarse hasta el PMS (Punto Muerto Superior), creando una diferencia de presin que aspira la mezcla de aire y gasolina por la lumbrera de admisin hacia el cubierta de pre compresin .(Esto no significa que entre de forma gaseosa). Cuando el pistn tapa la lumbrera, deja de entrar mezcla, y durante el resto del recorrido descendente, el pistn la comprime en el cubierta inferior, hasta que se descubre la lumbrera de transferencia que lo comunica con la cmara de compresin, con lo que la mezcla fresca pre comprimida ayuda a expulsar los gases quemados del escape.Cuando el pistn empieza a subir la lumbrera de transferencia permanece abierta una parte de la carrera y la cubierta no coge aire fresco sino que retornan parte de los gases, perdiendo eficiencia de bombeo.A altas revoluciones se utiliza la inercia de la masa de los gases para minimizar este efecto.(Renovacin de la carga) (Expansin - Escape de Gases). Una vez que el pistn ha alcanzado el PMS y la mezcla est comprimida, se la enciende por una chispa entre los dos electrodos de la buja, liberando energa y alcanzando altas presiones y temperaturas en el cilindro. El pistn se desplaza hacia abajo, realizando trabajo hasta que se descubre la lumbrera de escape. Al estar a altas presiones, los gases quemados salen por ese orificio.El rendimiento de este motor es inferior respecto al motor de 4 tiempos, ya que tiene un rendimiento volumtrico menor y el escape de gases es menos eficaz. Tambin son ms contaminantes. Por otro lado, suelen dar ms par motor en la unidad de tiempo (potencia) para la misma cilindrada, ya que este hace una explosin en cada revolucin, mientras el motor de 4 tiempos hace una explosin por cada 2 revoluciones, y cuenta con ms partes mviles. BIBLIOGRAFIA: http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3rico http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.html http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Otto http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Otto