CICLOS IDEALES DE LOS MCI

Transcripción

1 MAZ- Máuins érmis Cáp. IV.. INRODUCCIÓN CICLOS IDEALES DE LOS MCI Los ilos ideles de los motores de ombustión intern, l ombustión jueg un rol summente importnte en el so de los diferentes ilos termodinámios, de uerdo ue l sustni de trbjo ue prtiip en el proeso de ombustión en los MCI. Dentro de los Motores de Combustión Intern, bjo l onsideriones de los ilos termodinámios, donde en d uno de los proesos fluye l sustni de trbjo, omportándose omo GAS IDEAL l AIRE, el nálisis termodinámio de los MCI, bjo ls onsideriones de un ilo teório, reuiere de l trnsformión del mbio uímio, ourrido on l sustni de trbjo, durnte el proeso de ombustión, est suposiión es dmisible justifid por l relión de: Aire + Combustible = Gses de ombustión. Que determin ls propieddes de l sustni de trbjo. Los ilos ideles, hn tomdo omo refereni el Cilo de Crnot, este ilo en su estudio termodinámio, es un ilo idel más perfeto imginble, donde se obtiene l myor ntidd de trbjo por lor gregdo, pero en l práti es invible, pero el estudio de los ilos termodinámios, exige progresivos grdos de proximión en los prámetros termodinámios próximos los ilos reles, es l primer proximión sobre el ul se estruturr el desrrollo y metodologí del nálisis termodinámio. En el estudio de los ilos ideles de los Motores de Combustión Intern deberán umplir ondiiones ue son muy importntes en los diferentes proesos omo: Como en d uno de los proesos termodinámios lo ue fluye es l Sustni de rbjo en todo el ilo ue será el ire omportándose omo gs idel, sin est sustni de trbjo difíilmente podrá ser un ilo idel. El lor generdo en l ombustión se desrrollrse por l sustni de trbjo Aire + Combustible = Gses de ombustión, por medio de l reión uími exotérmi, demás interviene el porte lorífio de un fuente liente extern ult liente, undo el motor entre en régimen de funionmiento norml duiriendo un tempertur norml. Ls propieddes térmis del ire omo ser los lores espeífios, el exponente isentrópio, onstnte del ire, permneerán onstntes en los diferentes proesos de los ilos termodinámios. Págin

2 MAZ- Máuins érmis Ls línes desrits en los diferentes proesos, serán proesos presión onstnte, volumen onstnte, proesos isentrópios, ue no tendrán ningun vriión desrit en los digrms de presión y volumen en los diferentes ilos ue estudiremos posteriormente. En los ilos ideles no se tomrán en uent omo ser: Ls pérdids de friión en el sistem meánio de los elementos ue ompone un Motor de Combustión Intern. Si el Cilo termodinámio es un motor onvenionl, motor multiválvulr, bsolutmente no se onsiderrn por ser un ilo idel. Que l pertur y el ierre de ls válvuls de dmisión y espe, tomndo en uent ue el pistón se desplz del PMS l PMI en un proeso, es deir no se tomrn en uent los grdos de delntos y retrsos. Que el sistem ilindro pistón es un sistem ompletmente hermétio en los proesos no fluyentes del ilo. L resisteni hidráuli ue fluye l sustni de trbjo durnte el proeso de dmisión, l llevr, filtro de ire, múltiple de dmisión y otros elementos ue interviene en el proeso de dmisión. omndo en uent ests ondiiones estudiremos los ilos ideles de los motores de ombustión intern, tnto l prte teóri fundmentd y los álulos termodinámios, en onsideriones tnto del ltiplno omo en el llno... CICLO OO Cilo Otto Cilo Diesel Cilo Dul o Mixto El ilo Otto, es el ilo idel bse pr los motores gsolin, l importni de este ilo rdi en ue es un ilo teório de los motores de ombustión intern denomindos omo Cilo Otto, enendido por hisp, ue reliz l ombustión volumen onstnte, en este proeso l sustni de trbjo pt mejor l nturlez de l ombustión, ue prátimente el desplzmiento del pistón es despreible entre el (PMS-PMI), ue tl velozmente se desrroll l ombustión en estos motores. En el ilo Otto l sustni de trbjo se omport omo gs idel, (ire + ombustible = mezl gseos), lo ue determin ue pr un estdo uluier del ilo umpl l ondiión de l euión de estdo de los gses ideles omo: pv R Págin

3 MAZ- Máuins érmis El ilo Otto, es un motor ue está onstituido por el sistem ilindro pistón, en el ul el pistón se mueve permnentemente en form lterntiv entre ls posiiones del PMS l PMI, el desplzmiento está regido por un menismo llmdo biel mnivel según el ul ese desplzmiento es llmdo omo rrer del pistón (s), y el diámetro del pistón (D) es el áre de l bez del pistón. En este ápite del ilo Otto representmos los digrms de: Presión volumen empertur - entropí Estos digrms representn un motor de ombustión intern tmosfério de tiempos motor gsolin. p W R V Ve V V R S PMS PMI Digrms de p-v ; -S de un MCI tiempos tmosférios. Págin

4 MAZ-... PROCESOS DEL CICLO OO Proeso de : Proeso de dmisión. Proeso presión y tempertur tmosféri onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se dmite l sustni de trbjo (AIRE+COMBUSIBLE) D s m V m V V p R r m g m g m g p( V ) R r Máuins érmis Podemos onsiderr prámetros omo l presión tmosféri y tempertur tmosféri, pr los álulos termodinámios, onsiderndo en sus ondiiones de limentión, tnto en el ltiplno omo en el llno: Altiplno Llno p p,65 br 65 N m 5 p p br x N m C 8 C 9 Proeso de : Proeso de ompresión. Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMI l PMS. Se omprime l sustni de trbjo. V N V p p ( ) V m V Proeso de : pv pv W Proeso de ombustión o explosión. Proeso volumen onstnte. El desplzmiento del pistón es despreible entre su iniio y finl. El pistón permnee en el PMS. Se ombustión l mezl de (AIRE+COMBUSIBLE) J Págin

5 MAZ- m HUJ Proeso de : mcv Proeso de expnsión. Máuins érmis p N p S mcvln m J Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se expnden los gses uemdos lo ul produen trbjo. V N V p p ( ) V m V Proeso de : Proeso de lor rehzdo. Proeso volumen onstnte El pistón permnee en el PMI. En este proeso se expulsn los gses uemdos. R mcv( ) J S mcvln J Cálulos finles R J W t W J P w pv pv W W ni nt [% ] p... ANÁLISIS ERMODINÁMICO DEL CICLO OO.. CICLO DIESEL J N m m En un MCI, un motor onsiderdo enendido por l igniión del ombustible, es deir enendido por ompresión, donde l inyeión del ombustible se desrroll desde un fuente exterior. Págin 5

6 MAZ- Máuins érmis Ese ilo termodinámio Diesel se deu los motores de ombustión intern de utro tiempos, ue utilizn ombustibles (Diesel), ue uemn lentmente medid de ue el pistón se v desplzndo de mner ue l ombustión se v onsumiendo de mner progresiv, debido l rterísti fundmentl del ombustible, se sume ue el fluido termodinámio es onsiderdo l ire omo un gs idel, de mner ue los gses de ombustión vn empujndo el émbolo del pistón, expndiendo su volumen, mientrs l presión en su interior ued l mism. Estos motores son onsiderdos tmbién, motores Diesel de inyeión diret, lo ue d lugr ue l ombustión se desrroll presión onstnte. p W R R V Ve V V S PMS PMI Digrms de p-v; -S de un Motor Diesel de tiempos tmosférios.... PROCESOS DEL CICLO DIESEL Proeso de : Proeso de dmisión. Proeso presión y tempertur tmosféri onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se dmite l sustni de trbjo (AIRE) D s m V m V V p R r Págin 6 m g m g m g p( V ) R r

7 MAZ- Máuins érmis Podemos onsiderr prámetros omo l presión tmosféri y tempertur tmosféri, pr los álulos termodinámios, onsiderndo en sus ondiiones de limentión, tnto en el ltiplno omo en el llno: Altiplno Llno p p,65 br 65 N m 5 p p br x N m C 8 C 9 Proeso de : Proeso de ompresión. Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMI l PMS. Se omprime l sustni de trbjo. V N V p p ( ) V m V Proeso de : pv pv W Proeso de ombustión o explosión. Proeso presión onstnte. Se inyet el ombustible se produe l (AUOINFLAMACION), L ombustión se v onsumiendo de mner progresiv medid de ue pistón se desplz. El pistón se desplz de un ondiión iniil un ondiión finl. m m HUJ mcp J V V m g S mcpln J p (V V ) J r Proeso de : Proeso de expnsión. W Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se expnden los gses uemdos lo ul produen trbjo. Págin 7

8 MAZ- V ( ) V Proeso de : p N m V V p V p V p W J Proeso de lor rehzdo. Proeso volumen onstnte El pistón permnee en el PMI. En este proeso se expulsn los gses uemdos. R mcv( ) J S mcvln J Cálulos finles t p R J N m m t W W W J P w W ni n [% ]... ANÁLISIS ERMODINÁMICO DEL CICLO DIESEL.. CICLO DUAL Máuins érmis El ilo dul, es un ilo teório Diesel ue se proxim ls tuiones de un ilo rel, de los motores modernos rápidos enendidos por ompresión, gris l inyeión del ombustible en un momento exto ue se produe l (uto ombustión o uto inflmión de l mezl), por ls elevd presión de ompresión. Este ilo Dul, es un ilo ue los suministros de lor se desrrolln en dos proesos, uno volumen onstnte y el otro presión onstnte, signifi ue tiene dos fses de ombustión, un primer fse donde se iniiliz l ombustión V=Cte, ue luego un segund fse donde termin l ombustión de mner progresiv p=cte. Estos motores diesel tienen un sistem de limentión de inyeión indiret, esto impli ue es un motor diesel ue tiene un preámr de ombustión. Págin 8

9 MAZ- Máuins érmis Luego los otros proesos son proesos semejntes ls ue se hn onsiderdo en los ilos Otto y Diesel. p W 5 R R 5 V Ve V V S PMS PMI Digrms de p-v; -S de un ilo dul de tiempos tmosférios.... PROCESOS DEL CICLO DUAL Proeso de - Proeso de dmisión Proeso presión y tempertur tmosféri onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se dmite l sustni de trbjo (AIRE) Págin 9

10 MAZ- D s m V m V V r m Máuins érmis p R g m g m g p( V ) R Podemos onsiderr prámetros omo l presión tmosféri y tempertur tmosféri, pr los álulos termodinámios, onsiderndo en sus ondiiones de limentión, tnto en el ltiplno omo en el llno: Altiplno r Llno p p,65 br 65 N m 5 p p br x N m C 8 C 9 Proeso de Proeso de ompresión Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMI l PMS. Se omprime l sustni de trbjo. V N V p p ( ) V m V Proeso de pv pv W Proeso primer fse de l ombustión Proeso volumen onstnte. Se iniiliz l ombustión gris l inyeión del ombustible Diesel. El desplzmiento del pistón es despreible entre su iniio y finl. Permnee en el PMS. Se iniiliz l ombustión gris l inyeión del ombustible Diesel. Considerr l relión de presión según M.S. Jovj y Lunin estbleen:,, m HU J N m p p p J p m g mcv( ) J S mcvln J r Págin

11 MAZ- Proeso de Proeso segund fse de l ombustión Máuins érmis Proeso presión onstnte. L ombustión se v onsumiendo de mner progresiv medid de ue pistón se desplz, lo ul omplet l ombustión. El pistón se desplz. J J V V m S mcpln J Proeso de 5 mcp p (V V ) J Proeso de expnsión W Proeso isentrópio o dibátio entropí onstnte. El pistón se desplz del PMS l PMI. Se expnden los gses uemdos lo ul produen trbjo. V N V p 5 p 5 ( ) V5 m V5 Proeso de 5 Proeso de lor rehzdo Proeso volumen onstnte El pistón permnee en el PMI. En este proeso se expulsn los gses uemdos. R mcv( ) J S mcvln J 5 5 Cálulos finles t 5 5 p5v5 pv W 5 t J W W W J P w R 5 n * % p N m m W ni J... ANÁLISIS ERMODINÁMICO DEL CICLO DUAL Págin