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• Juan perez

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CICLOS REALES Los ciclos reales se diferencian de los ciclos teóricos, operando con gases perfectos en condiciones ideales. En cambio, en los ciclos reales no se cumplen estas condiciones. Los ciclos reales se desarrollan en condiciones que guardan cierto grado de aproximación, mayor o menor, con las condiciones ideales. En otras palabras, se puede decir que los ciclos reales son el resultado de las deformaciones que sufren los ciclos teóricos, cuando se desarrollan en las condiciones naturales en máquinas prácticas. Debido a la multitud de factores y fenómenos es imposible calcular matemáticamente todos los puntos del ciclo, por lo que la única manera de conocer con exactitud todos los fenómenos que ocurren durante el desarrollo del ciclo real, es por medición directa. Como los ciclos en las maquinas reales se desarrollan en una sucesión continua, la medición de estas variables para cada punto del ciclo resulta imposible. A los diagramas obtenidos por medio de estos dispositivos(Indicadores), se les llama Diagramas indicados, que constituyen la representación más aproximada de los fenómenos que ocurren en el interior de la máquina. El conjunto de todos estos factores presentes en el ciclo real, hacen que este se desarrolle en condiciones más desfavorables que el ciclo teórico. CAUSAS QUE DESVIAN AL CICLO REAL DEL CICLO TEORICO Las principales causas que desvían al ciclo real del teórico, son todas aquellas condiciones ideales que se fijaron para facilitar el estudio de estos últimos, y que no cumplen en práctica. LOS GASES QUE TOMAN PARTE EN EL CICLO, NO SON GASES PERFECTOS IDEALES, SINO MEZCLA DE GASES IMPERFECTOS Y VAPORES Los gases reales en los motores de combustión interna, no siguen las leyes de comportamientos de los gases perfectos. Solamente a muy bajas presiones y temperaturas, estos gases reales se comportan en forma aproximada a los gases ideales. Las causas de este fenómeno radican fundamentalmente en las fuerzas de interacción de las moléculas unas sobre otras. La forma más práctica de conocer el comportamiento de una substancia determinada bajo diferentes condiciones termodinámicas, es mediante valores tabulados determinados experimentalmente. CALORES ESPECIFICOS VARIABLES Los calores específicos Cp y Cv de los gases que participan en el ciclo real, no permanecen constante como se había supuesto, sino que varían con las condiciones termodinámicas a lo largo del desarrollo del ciclo. Los calores específicos tanto a presión constante Cp, como a volumen constante Cv, varían con la presión, pero más notable con la temperatura. Cuando más alta es la temperatura del gas, mayor proporción de la energía recibida absorben las moléculas en rotación y vibración. Esto explica el aumento de calor especifico de los gases con la temperatura. Este fenómeno tiene las siguientes consecuencias importante para el desarrollo de los ciclos: En primer lugar, se puede decir, que una cierta cantidad de calor Q aplicada al gas real, producirá un aumento de temperatura menor, que cuando se consideraba aplicada a un gas del calor especifico constante. En segundo lugar, las variables de los calores específicos afectan al exponente adiabático k.

PERDIDAS DE CALOR A TRAVES DE LAS PAREDES Las paredes del cilindro y demás partes del motor que están en contacto con los gases calientes, esto hace que una parte importante del calor del ciclo, se pierda por conducción a través de las paredes metálicas, lo que tiene un efecto directo sobre el trabajo y eficiencia del ciclo. Esta pérdida llega a ser tan grande, que puede absorber hasta una tercera parte del calor del ciclo. Durante la combustión también hay perdidas de calor a través de las paredes de la cámara de combustión, las cuales reducen aún más el calor disponible del ciclo, en la expansión, las pérdidas de calor a través de las paredes del cilindro continúan con mayor intensidad, debido a las más altas temperaturas de los gases. Durante el proceso de escape seguirá habiendo perdidas de calor a través de las paredes, pero estas afectan poco al ciclo. LA COMBUSTION NO ES INSTANTANEA, NI OCURRE A VOLUMEN CONSTANTE EN EL CICLO OTTO El fenómeno de la combustión en el ciclo Otto, se lleva a cabo en forma progresiva, propagándose desde el punto de encendido hasta los últimos rincones de la cámara, a un cierto ritmo o velocidad de propagación de la flama. La secuencia del progreso es como sigue. Durante la compresión, la mezcla del aire y partículas de gasolina liquida, finamente pulverizadas, aumentan su temperatura hasta que todas esas partículas se han evaporizado. Esta mezcla no reacciona por sí sola, sino que al final de la carrera de compresión salta una chispa entre los electrodos de la bujía, por medio de un alto voltaje. La variación del volumen durante el proceso depende de la velocidad del motor y del tiempo que dura la combustión, del tamaño y forma de la cámara etc. LA COMBUSTION NO ES INSTANTANEA, NI OCURRE A VOLUMEN CONSTANTE EN EL CICLO DIESEL El fenómeno de la combustión en el ciclo diésel, no se inicia instantáneamente con la inyección de combustible, sino que transcurre cierto tiempo desde que el combustible entra a la cámara, hasta que se inicia la combustión. Este tiempo se llama retardo al encendido. La secuencia del proceso es como sigue. Durante la compresión hay únicamente aire en el cilindro, el cual al comprimirse alcanza una temperatura suficientemente alta para inflamar espontáneamente al combustible. El tiempo de retraso al encendido, así como el ritmo de la combustión, dependen de las características del combustible y de las condiciones reinantes en el interior de la cámara. LA COMBUSTIÓN NO ES PERFECTA O COMPLETA Para que la combustión se realice en una forma completa, se requiere que haya una mezcla perfecta, molécula a molécula, entre oxígeno y el combustible. El resultado directo de esta combustión incompleta, es que no se genera todo el calor que de acuerdo con la capacidad calorífica del combustible, por lo que el ciclo recibe menor calor y en consecuencia el trabajo útil del ciclo se reduce proporcionalmente. Al mismo tiempo se desperdicia una cierta cantidad de combustible en el escape, lo cual es una causa principal de la contaminación atmosférica. Las causas principales que afectan este fenómeno de la combustión incompleta, son la mayor o menor dificultad de combustible para evaporarse y el tiempo disponible para lograr la mezcla intima del combustible y el comburente.

EL MOVIMIENTO DE APERTURA Y CIERRE DE LAS VALVULAS, NO ES INSTANTANEO En los motores de combustión interna, las válvulas se mueven operadas por las levas que les imprimen los desplazamientos adecuados para abrir y cerrar en los momentos oportuno, de acuerdo con el desarrollo del ciclo. La válvula toma un cierto tiempo para desplazarse a lo largo de toda su carrera de apertura, lo mismo que para el cierre, a una velocidad determinada por la aceleración a que está sujeta. Estarán completamente abiertas las válvulas, sino que parte de dichas carreras suceden con las válvulas solo parcialmente abiertas. Esto dificulta la entrada y salida del gas al cilindro, y produce un llenado incompleto del mismo, por ende, menor cantidad de calor suministrado y menos trabajo útil y potencia. Cuanto mayor es la velocidad del motor, mayor porcentaje de la carrera toma apertura y cierre de las válvulas, y el fenómeno se hace más notable. Estos ángulos son variables de acuerdo con el tipo del motor. ROZAMIENTO DEL GAS CON LOS CONDUCTOS La conducción de los gases que toman parte en el ciclo a través de los pasajes que los introducen y expulsan del cilindro, está sujeta a las leyes de flujo de fluidos, uno de cuyos fenómenos es el rozamiento entre el gas y las paredes. El rozamiento siempre provoca una fuerza que se opone al movimiento del fluido que circula por un conducto. Para vencer esta fuerza es necesario consumir una parte de la presión del fluido. Por lo tanto, entre la entrada y la salida del conducto se establece una diferencia de presión, que es la medida de las pérdidas de rozamiento. En los motores de combustión interna suceden estos fenómenos tanto en los conductos de admisión como en los de escape, originándose perdidas de fricción en ambos casos. DISOCIACION Este fenómeno se refiere a la separación de los elementos que constituyen las moléculas de CO2 y H2O formadas durante la combustión, debido a las altas temperaturas que se originan. Cuando se inicia el proceso de combustión, las moléculas se rompen con relativa facilidad debido al calor y reaccionan con el oxígeno. Pero conforme avanza la combustión, la temperatura en la cámara se eleva considerablemente. La estructura de estas moléculas se debilita hasta llegar a ser incapaz de resistir los esfuerzos. Este fenómeno es endotérmico y absorbe calor, precisamente en la misma cantidad que el generado cuando se formó la molécula. De manera que la combustión y la disociación constituyen una reacción reversible. Sin embargo, muchas de las moléculas disociadas nunca vuelven a re asociarse y salen con los gases de escape como combustible no quemado.