Ciclo Otto y Diesel - Termodinámica 2020

Summary

Este video aborda el funcionamiento de los motores de combustión interna, enfocándose en los ciclos Otto y Diésel, los cuales son fundamentales en la ingeniería automotriz. Se explican detalladamente las cuatro carreras del motor de cuatro tiempos: admisión, compresión, expansión y escape. El ciclo Otto, que utiliza chispa para la combustión, se compara con el ciclo Diésel, que depende de la compresión del aire para la ignición. Se exploran conceptos clave como la relación de compresión y el rendimiento térmico, destacando las diferencias en eficiencia entre ambos ciclos y cómo estos influyen en la elección de combustibles y el diseño del motor.

Takeaways

• 😀 El ciclo Otto es un ciclo de combustión interna que utiliza la chispa para encender una mezcla de aire y combustible, resultando en una combustión a volumen constante.
• 😀 El ciclo Diesel, a diferencia del Otto, utiliza la compresión para encender el combustible sin necesidad de chispa, resultando en una combustión a presión constante.
• 😀 Los motores de cuatro tiempos tienen cuatro carreras: admisión, compresión, expansión y escape, lo que permite que el motor funcione de manera eficiente.
• 😀 El ciclo Otto fue desarrollado por Nikolaus Otto en 1875, quien mejoró los motores mediante la compresión de la mezcla aire-combustible.
• 😀 La relación de compresión es fundamental en los motores de combustión interna. A mayor relación de compresión, mayor rendimiento térmico, pero también hay riesgos de auto detonación.
• 😀 El rendimiento térmico del ciclo Otto se ve influenciado por las temperaturas características del ciclo, y su eficiencia está relacionada con la relación de compresión.
• 😀 En los motores Diesel, el rendimiento térmico es mayor que en los motores Otto debido a su mayor relación de compresión (alrededor de 16) y la quema de combustible a presión constante.
• 😀 Los motores Diesel tienen un rendimiento térmico de aproximadamente 35%, mientras que los motores Otto rondan el 25%, a pesar de que ambos motores funcionan bajo principios termodinámicos similares.
• 😀 Los motores Otto son más sensibles a la calidad del combustible, ya que requieren que este tenga un alto octanaje para evitar la auto detonación cuando se utiliza una relación de compresión alta.
• 😀 En el ciclo Diesel, la inyección de combustible se realiza en el momento de la compresión, lo que permite que el motor mantenga una mayor eficiencia de trabajo sin perder rendimiento.
• 😀 Los motores Diesel son capaces de lograr mayores relaciones de compresión sin comprometer tanto su rendimiento, gracias a las características del proceso de combustión a presión constante.

Q & A

¿Qué diferencia principal existe entre los ciclos Otto y Diesel en cuanto a la ignición?

La diferencia principal es que el ciclo Otto utiliza una chispa para la ignición del combustible (encendido por chispa), mientras que el ciclo Diesel se basa en la auto-ignición del combustible debido a la alta compresión (encendido por compresión).

¿Cuáles son las cuatro fases del ciclo Otto?

Las cuatro fases del ciclo Otto son: 1) Admisión, 2) Compresión, 3) Combustión (expansión) y 4) Escape.

¿Qué ocurre durante la fase de combustión en el ciclo Otto?

Durante la fase de combustión en el ciclo Otto, una chispa se produce en el momento adecuado para encender la mezcla de aire y combustible comprimido, generando una reacción química que libera energía y expande los gases.

¿Qué caracteriza al ciclo Diesel en términos de combustión?

En el ciclo Diesel, la combustión ocurre cuando el aire comprimido alcanza una temperatura suficientemente alta como para que el combustible inyectado se auto-detone, sin necesidad de una chispa.

¿Por qué el ciclo Diesel tiene un mayor rendimiento térmico que el ciclo Otto?

El ciclo Diesel tiene un mayor rendimiento térmico debido a su mayor relación de compresión (alrededor de 16:1), lo que permite una mayor eficiencia en la conversión de energía térmica en trabajo mecánico.

¿Qué es la relación de compresión y cómo influye en el rendimiento de un motor?

La relación de compresión es la relación entre el volumen del cilindro en el punto muerto inferior y el volumen en el punto muerto superior. A medida que aumenta la relación de compresión, el rendimiento térmico mejora, pero también puede generar problemas de auto-ignición, especialmente en motores Otto.

¿Por qué los motores Diesel requieren combustibles con mayor cetano?

Los motores Diesel requieren combustibles con mayor cetano porque un mayor número de cetano indica una mayor capacidad de auto-encendido del combustible, lo que es crucial para la ignición por compresión que ocurre en los motores Diesel.

¿Qué significa que el ciclo Otto tenga 'adición de calor a volumen constante'?

La adición de calor a volumen constante en el ciclo Otto significa que, durante la fase de combustión, el volumen del cilindro no cambia mientras se inyecta calor, lo que provoca un aumento de la presión y la temperatura de la mezcla de aire y combustible.

¿Cuáles son las fases del ciclo Diesel y cómo se diferencian de las del ciclo Otto?

Las fases del ciclo Diesel son: 1) Admisión de aire, 2) Compresión del aire, 3) Inyección y combustión del combustible, 4) Expansión (trabajo), 5) Escape. A diferencia del ciclo Otto, en el ciclo Diesel no hay ignición por chispa, sino que la combustión se inicia por compresión.

¿Cómo influye el tipo de fluido de trabajo en el rendimiento del ciclo Diesel?

El rendimiento del ciclo Diesel puede mejorar al usar fluidos de trabajo con propiedades térmicas superiores, como el helio o el argón, ya que estos gases tienen una mayor capacidad de retención de calor y conducen a un mayor rendimiento térmico.