Ciclos termodinamicos-1

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Proyecto de Investigación 
Ciclos Termodinamicos 
 
 
 
Fundamentos de Termodinámica 
Y Electromágnetismo 
 
 
 
 
Prof. Ing Jorge Isunza Hernandez 
 
 
 
 
 
 
Por 
 
Manuel Olivares Díaz 
 
 
 
 
Ciclo Diesel 
 
El ciclo Diesel es un proceso termodinámico que se utiliza en los motores diésel, 
una clase de motores de combustión interna utilizados en diversos vehículos y 
aplicaciones industriales. Este ciclo fue inventado por Rudolf Diesel a fines del 
siglo XIX y se ha usado desde entonces. 
El ciclo Diesel consta de cuatro etapas principales: admisión, compresión, 
combustión y escape. 
 
En la etapa de admisión, el aire es succionado hacia el cilindro del motor. A 
diferencia de los motores de gasolina, los motores diesel no mezclan el aire con 
combustible en esta etapa. 
En la etapa de compresión, el pistón se mueve hacia arriba en el cilindro, 
comprimiendo el aire a alta presión y temperatura. Debido a esta alta compresion, 
la temperatura del aire alcanza niveles lo suficientemente altos como para 
encender el combustible diesel. 
En la etapa de combustión, el combustible diésel se inyecta en el cilindro a alta 
presión debido a la alta temperatura del aire comprimido, el combustible se 
enciende de forma espontanea y se quema rapidamente, liberando energia, esta 
energía impulsa el pistón hacia abajo, provocando trabajo y movimiento en el 
motor. 
Finalmente, en la etapa de escape, los gases de combustión se expulsan del 
cilindro a través de la válvula de escape, estos gases salen del motor y se dirigen 
al sistema de escape, donde se eliminan de manera segura. 
 
El ciclo Diesel se aplica en una amplia gama de aplicaciones, desde vehículos de 
pasajeros hasta camiones, barcos, generadores y maquinaria industrial, se utiliza 
especialmente en aquellos casos en los que se requiere una mayor eficiencia, ya 
que los motores diésel son conocidos por su alta eficiencia térmica y capacidad de 
generar una gran fuerza de tracción. 
Además, los motores diésel son conocidos por su durabilidad y capacidad para 
operar con diferentes tipos de combustibles diésel, esto los hace especialmente 
útiles en sectores como el transporte de carga, la industria marítima y la 
generación de energía. 
 
 
 
Ciclo Otto 
 
El ciclo Otto es un proceso termodinámico que se utiliza en los motores de 
gasolina, que son ampliamente utilizados en automóviles y otros vehículos. Este 
ciclo lleva el nombre de Nikolaus Otto, quien desarrolló el primer motor de 
combustión interna de gasolina en la década de 1870. 
 
El ciclo Otto consta de cuatro etapas principales: admisión, compresión, 
combustión y escape. 
 
Durante la etapa de admisión, una mezcla de aire y combustible es aspirada hacia 
el cilindro del motor a través de una válvula de admisión. 
 
En la etapa de compresión, el pistón se mueve hacia arriba en el cilindro, 
comprimiendo la mezcla de aire y combustible, esta compresión aumenta la 
presión y la temperatura de la mezcla. 
 
En la etapa de combustión, donde la mezcla de aire y combustible está encendida 
por una chispa generada por una bujía, esta combustión rápida y controlada 
genera una explosión, que empuja el pistón hacia abajo y crea energía para 
impulsar el vehículo. 
 
En la etapa de escape, los gases de combustión resultantes se expulsan del 
cilindro a través de una válvula de escape. Estos gases salen del motor y se 
dirigen al sistema de escape del vehículo, donde se eliminan de manera segura. 
 
El ciclo Otto se aplica principalmente en motores de gasolina utilizados en 
automóviles, motocicletas y otros vehículos de transporte personal, estos motores 
son populares debido a su capacidad para proporcionar una buena relación entre 
potencia y peso, así como una respuesta rápida a los cambios en la aceleración. 
 
Además de los automóviles, el ciclo Otto también se utiliza en aplicaciones como 
generadores de energía portátiles y ciertos equipos industriales, donde los 
motores son conocidos por su suavidad de funcionamiento, bajo nivel de ruido y 
menor emisión de gases contaminantes en comparación con otros tipos de 
motores de combustión interna. 
 
 
 
Ciclo Brayton 
 
El ciclo Brayton es un proceso termodinámico utilizado en turbinas de gas para 
generar energía. Este ciclo lleva el nombre de George Brayton, quien desarrolló 
los primeros motores de combustión interna de gas en la década de 1870. 
 
El ciclo Brayton se compone de cuatro etapas principales: compresión, 
calentamiento, expansión y escape. 
 
En la etapa de compresión, el aire es succionado y comprimido a alta presión en la 
turbina de gas. Esto aumenta la temperatura y la densidad del aire. 
 
Después de la compresión, en la etapa de calentamiento el aire comprimido pasa 
a través de una cámara de combustión, donde se mezcla con combustible y se 
enciende. 
 
Despues en la etapa de expansión los gases calientes y de alta presión generados 
en la cámara de combustión se expanden y empujan las palas de la turbina donde 
esta expansión convierte la energía térmica en energía cinética, lo que hace girar 
la turbina. 
 
Y en la etapa de escape, los gases de escape, que han perdido parte de su 
energía térmica, se expulsan de la turbina a través del sistema de escape, estos 
gases se descargan al ambiente o pueden ser utilizados en aplicaciones 
adicionales, como la generación de vapor para sistemas de cogeneración. 
 
El ciclo Brayton se aplica principalmente en turbinas de gas utilizadas en plantas 
de generación de energía eléctrica, así como en la propulsión de aeronaves y en 
ciertas aplicaciones industriales, su eficiencia y flexibilidad en el uso de diferentes 
combustibles, como gas natural o combustibles líquidos, lo hacen atractivo en 
diversas industrias. 
 
 
 
 
 
 
Ciclo Rankine 
 
El ciclo Rankine es un proceso utilizado en las plantas de energia para generar 
electricidad. Es un ciclo termodinámico que utiliza agua y vapor para obtener 
energía a partir del calor. 
 
El ciclo Rankine se compone de cuatro etapas principales: calentamiento, 
expansión, condensación y bombeo. 
 
En la etapa de calentamiento, el agua se calienta usando una fuente de calor, 
como una caldera o un reactor nuclear, el agua caliente se convierte en vapor a 
alta presión. 
 
Luego viene la etapa de expansión, donde el vapor a alta presión se expande en 
una turbina, esta expansión hace girar las palas de la turbina, generando energía 
mecánica, la energía mecánica se convierte luego en electricidad mediante un 
generador. 
 
Después de la expansión, el vapor de baja presión y baja temperatura se dirige a 
la etapa de condensación, en esta etapa, el vapor se enfría y se convierte 
nuevamente en agua líquida, para enfriar el vapor, se utiliza un condensador, 
donde se le extrae el calor. 
 
Finalmente, en la etapa de bombeo, el agua líquida se bombea nuevamente hacia 
la caldera para comenzar el ciclo nuevamente, este bombeo requiere un poco de 
energía, pero es necesario para mantener el ciclo en funcionamiento. 
 
El ciclo Rankine se utiliza en plantas de energía para aprovechar diferentes 
fuentes de calor, como la quema de carbón, gas natural o energía nuclear, y 
convertirlas en electricidad, estas plantas pueden ser tanto centrales eléctricas 
grandes como pequeñas plantas de energía renovable. 
 
Es importante mencionar que el ciclo Rankine ayuda a aprovechar el calor residual 
que se produce en muchos procesos industriales, lo que lo convierte en una 
opción eficiente y sostenible para la generación de electricidad.