5 Ciclos de potencia con motores de combustin

interna

5.1 Ciclo Diesel

Un motor diesel de 4 tiempos se puede idealizar a travs de un ciclo diesel de aire

estndar. El motor aspira aire a una temperatura T1 = 295 K y una presin p1 = 100

kPa. La relacin de compresin del motor es de r = 20 y la relacin de corte de admisin

es de rc = 1: 8. El volumen ocupado por el aire en el estado 1 del ciclo es de V1 = 5 l.

Tome en cuenta la variacin de las propiedades termodinmicas del aire con la

temperatura. Los procesos de compresin y expansin se pueden suponer isoentrpicos.

Se solicita:

a) Representar el ciclo en un diagrama p - v.

b) Determinar las temperaturas y las presiones en todos los estados que componen el

ciclo.

c) Determinar la potencia entregada por el motor cuando opera a 2000 rpm.

d) Calcular la energa trmica en la mezcla a la condicin final.

e) Determinar la eficiencia trmica del ciclo.

5.2 Ciclo Otto

Un motor de combustin interna de 2 tiempos encendido por chispa, opera en un ciclo

Otto con una relacin de compresin de r = 9. Al inicio de la carrera de compresin, la

cual ocurre de manera isoentrpica, el aire se encuentra a una temperatura T1 = 20 C,

una presin p1 = 100 kPa y un volumen de V1 = 2000 cm3. La presin mxima que se

presenta en el ciclo es de 5; 5 MPa. El proceso de expansin puede ser modelado como

politrpico con n = 1,3. Utilice las suposiciones de aire fro estndar para el anlisis del

ciclo.

Se solicita:

a) Representar el ciclo en un diagrama p - v.

b) Determinar las temperaturas y las presiones en todos los estados que componen el

ciclo.

c) Determinar la velocidad de rotacin del motor para que entregue una potencia neta de

50 kW.

d) Determinar la eficiencia trmica del ciclo.

e) Cul es la eficiencia trmica del ciclo si el proceso de expansin ocurre de manera

isoentrpica?