Ciclo Otto – Física

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Lleva el nombre de Ciclo de Otto, el ciclo termodinámico que representa el funcionamiento de los motores de combustión interna, conocidos popularmente como motores de combustión. El ciclo fue definido y patentado por el ingeniero francés Beaus de Rochas, sin embargo, el ingeniero alemán Nikolaus August Otto lo implementó, siendo el primero en construir un motor basado en ese ciclo.

ciclo ottoEl modelo de ciclo de Otto ideal consta de cuatro procesos internamente reversibles:

  1. admisión isobárica
  2. compresión adiabática
  3. expansión adiabática
  4. escape isobárico

Los motores de los automóviles que funcionan con gasolina, alcohol o gas natural funcionan con el ciclo Otto. Este tipo de motor también se llama motor de cuatro tiempos, ya que ocurre en un ciclo de 4 etapas: admisión, compresión, expansión y escape.

1º – Admisión: En esta primera fase, la válvula de entrada (entrada) está abierta y la válvula de escape (salida) permanece cerrada. El pistón se mueve para aumentar el volumen de la cámara de combustión y la mezcla de combustible y aire ingresa al cilindro bajo una presión casi constante. Así, se dice que en la fase de admisión hubo un transformación isobárica, es decir, transformación bajo presión constante.

2do – Compresión: ahora las válvulas de admisión y escape están cerradas y el pistón hace un movimiento rápido, comprimiendo la mezcla de combustible. Con esto, hay un aumento de presión y una disminución en el volumen de la mezcla, simultáneamente. Al final de este paso, la presión del sistema es aproximadamente 9 veces la presión atmosférica.

3º – Expansión: en esta tercera etapa, las válvulas de admisión y escape permanecen cerradas, el pistón sube y la bujía (un dispositivo del motor) libera una chispa que provoca una explosión de la mezcla de combustible. Mediante esta combustión se obtiene una gran cantidad de energía térmica y parte de esta energía se convertirá en trabajo mecánico. Con el suministro de calor, la presión en el sistema aumenta y el pistón es empujado violentamente hacia abajo, para aumentar el volumen del cilindro.

4to – Agotamiento: finalmente, cuando el pistón alcanza la posición de mayor volumen del cilindro, la válvula de escape se abre y la válvula de admisión permanece cerrada. Esto hace que se expulse gas caliente de la cámara de combustión, enfriando el sistema. Una vez que se produce el enfriamiento, el pistón se mueve para reducir el volumen de la cámara de combustión, sacando los residuos de la explosión, que serán liberados por el escape.

Tan pronto como se expulsan los gases, el motor vuelve a su condición inicial para que el ciclo se reinicie.

Referencias:
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_otto.htm
http://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/2%C2%BA2009/TCCFranklinveraofinal.pdf
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/15cOtto/mateiais/saiba_mais.pdf
http://www.elivre.com.br/wp-content/uploads/2012/08/Funcção-de-um-carro.pdf

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