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Ciclos de los motores térmicos: teóricos, reales y operativos

Ciclos de los motores térmicos: teóricos, reales y operativos

El sistema de funcionamiento de los motores térmicos se basa en un ciclo que se va repitiendo constantemente. En el caso de los motores de combustión interna este ciclo consta de:

  • Entrada de la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión con válvula de admisión abierta.

  • Combustión del combustible: cuando el pistón está en el punto muerto superior, la válvula de admisión se cierra y se inicia la deflagración del combustible.

  • Expansión del cilindro: el pistón baja hasta el punto muerto inferior por efecto de la presión generando un trabajo mecánico con las válvulas cerradas. 

  • Expulsión de los gases producidos abriendo la válvula de escape.

Este ciclo genera un movimiento mecánico, si el ciclo se repite tendremos un movimiento mecánico constante.

Un motor térmico puede trabajar mediante muchos ciclos distintos. Los ciclos más comunes son: el ciclo diésel (para motores diésel), el ciclo Otto (para motores de gasolina), y el ciclo Atkinson.

Ciclos operativos de un motor térmico

Por ciclo operativo entendemos la sucesión de operaciones que el fluido activo ejecuta en el cilindro y se repite periódicamente. La duración del ciclo operativo se mide por el número de carreras efectuadas por el pistón para realizarlo.

En este sentido, se distinguen dos tipos de motores térmicos:

Se han ideado, sin embargo, motores en los cuales el ciclo operativo se verifica en 6 carreras del pistón.

En este caso particular, cuatro de las seis carreras son empleadas para ejecutar las mismas operaciones del ciclo de cuatro tiempos, y las dos restantes sirven para retener la mezcla combustible en el interior del cilindro con objeto de permitir al combustible, cuando es poco volátil, vaporizarse por completo y difundirse en el aire comburente, o bien realizar un barrido del cilindro con aire puro.

Estos motores no han tenido, sin embargo, una difusión práctica.

¿Qué son y para qué sirven los ciclos teóricos de los motores de combustión?

El ciclo teórico de un motor térmico es una aproximación teórica de su funcionamiento para calcular su rendimiento.

El ciclo de un motor se constituye mediante las transformaciones físicas y químicas que sufre el combustible durante su paso por dentro del motor.

El examen cuantitativo de estos fenómenos, teniendo en cuenta todas las numerosas variables, representa un problema muy complejo. Por ello, corrientemente se simplifica recurriendo a aproximaciones teóricas, cada una de las cuales está basada en diferentes suposiciones simplificadas, que tienen una aproximación gradualmente creciente.

¿Cómo se obtienen los ciclos reales de los motores térmicos?

El ciclo real de un motor térmico se obtiene experimentalmente por medio de diversos aparatos indicadores. Estos aparatos son capaces de registrar el diagrama de presiones en función de los volúmenes, en un cilindro motor en funcionamiento.

El diagrama indicado refleja las condiciones reales del ciclo y tiene en cuenta los siguientes aspectos:

  • Pérdidas de calor.

  • Duración de combustión.

  • Pérdidas causadas por el rozamiento del fluido.

  • Duración del tiempo de apertura de las válvulas.

  • Tiempo de encendido.

  • Inyección del combustible y las pérdidas del escape.

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Fecha publicación: 28 de noviembre de 2017
Última revisión: 25 de noviembre de 2021