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CICLO TERMODINÁMICO - Definición - Significado

Es el conjunto de las transformaciones termodinámicas de un fluido, en un sistema que retorna a las condiciones iniciales después de haber realizado un trabajo. En los motores de combustión interna, como en el caso de los automóviles, el trabajo obtenido proviene de la transformación parcial del calor producido por la combustión.

Generalmente, el estudio de los ciclos ter-modinámicos se lleva a cabo suponiendo que se trata de un fluido perfecto, que funciona en una máquina igualmente perfecta, es decir, suponiendo que el ciclo está constituido por una serie de transformaciones termodinámicas ideales, como las transformaciones adiabáticas (sin intercambio de calor con el exterior), isobáricas (a presión constante), las isocoras (a volumen constante) e isotérmicas (a temperatura constante).

En realidad, el comportamiento del fluido se aparta notablemente del ciclo teórico por varias razones, que en el caso de un motor de combustión interna, son las siguientes:

- el fluido que actúa en el motor no es perfecto y su alejamiento del comportamiento teórico se hace patente sobre todo a altas temperaturas, es decir en la fase de combustión;

- el calor específico aumenta con la temperatura y, por tanto, la energía de combustión conduce a una temperatura final menor;

- la llama se propaga a velocidad finita, por lo que, dado que la combustión de la mezcla no es instantánea, resulta necesario hacer saltar la chispa de la bujía algunos grados antes del punto muerto superior del pistón;

- la transformación en la que, a volumen constante, se debería ceder a un cuerpo frío el calor no transformado en trabajo, se realiza mediante la substitución de los gases de escape por mezcla fresca;

- las fases de compresión y de expansión no son adiabáticas, dado que existen intercambios de calor a través de las paredes del cilindro. Estos intercambios, por otra parte inevitables, son necesarios para el funcionamiento mecánico, ya que es preciso mantener a temperatura suficientemente baja la superficie de la cámara de los cilindros. El calor cedido al refrigerante no representa la única pérdida de calor, ya que también los gases de escape ceden al ambiente exterior, y

- a causa de las pérdidas de carga a través de las válvulas, la presión dentro del cilindro, en la fase de admisión, tiende a ser inferior a la atmosférica, mientras que en la fase de escape es superior. Esto lleva consigo una pérdida de trabajo realizado por el pistón y una reducción de la cantidad de fluido que toma parte en el ciclo. Para remediar estos inconvenientes, las válvulas sean de admisión o de escape, se abren con cierto avance y se cierran con cierto retraso.

Todas estas causas de alejamiento del ciclo real (ciclo práctico) respecto del ideal, conducen a una disminución del rendimiento del motor.

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