TRANSFORMACIONES CERRADAS (CICLOS)
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Los ciclos de potencia de gas
Indice1. Introduccin2. Transformaciones Cerradas (Ciclos)3.
Ciclo de Carnot4. Ciclos Tcnicos5. Ciclo de Otto6. Ciclo Diesel7.
Ciclos De Ericsson y Estirling8. Ciclo de Brayton9. Ciclo de
Rankine10. Refrigeracin11. Transferencia de calor12.
Bibliografa
1. IntroduccinLos ciclos de potencia de gas o dispositivos
cclicos generadores de potencia revisten de gran importancia en el
estudio de la termodinmica ya que varios sistemas y maquinas se
basan en su funcionamiento.Los modernos motores automotrices,
camiones, barcos, turbinas de gas son ejemplo de aplicaciones
extremadamente tiles de estos procesos.Los motores endotrmicos son
maquinas motrices cclicas en las que la energa interna que posee un
fluido (vapor, gas) se transforma parcialmente en energa mecnica,
dicho fluido es el medio al que se le proporciona o sustrae en
adecuados puntos del ciclo operativo.
2. Transformaciones Cerradas (Ciclos)Al estudiar un proceso
cualquiera desde el punto de vista de la Termodinmica podemos
desentendernos de las sustancias que constituyen al sistema, pero
necesitamos saber cuntas y cules son las magnitudes fsicas que
pueden determinar unvocamente el estado en que se encuentra dicho
sistema,Las magnitudes que sirven para determinar el estado de un
sistema, y que pueden variar influencias por causas exteriores,
como dijimos anteriormente, se llaman parmetros. La cantidad de
parmetros necesaria para determinar unvocamente el estado de un
sistema depende de su grado de complejidad. En Termodinmica, para
establecer el grado de complejidad de un sistema se introduce el
concepto de fase. Se entiende por fase todo cuerpo fsico homogneo o
conjunto de cuerpos idnticos y fsicamente homogneos. Por ejemplo,
un sistema formado por agua, sobre la cual hay vapor de agua
saturado, es un sistema de dos fases: una fase es el agua y otra el
vapor saturado. De la misma forma, si en el agua flotan trozos de
hielo tendremos tambin un sistema de dos fases: una dase ser el
agua y el otra el conjunto de los trozos de hielo.El sistema ms
simple es el formado por una cantidad determinada de gas perfecto;
ste ser un sistema monofsico. Los parmetros que determinan
unvocamente el estado de este sistema pueden ser dos de las
magnitudes siguientes: el volumen V, la presin p y la temperatura
T. Las magnitudes V, p y T estn relacionadas entre s por la ecuacin
de estado, que para los gases perfectos es la frmula de
Mendeliev-Clapeyron.El estado de un sistema puede representarse
grficamente por un punto tomando sobre los ejes de coordenadas los
valores de los parmetros que caracterizan dicho sistema. Por
ejemplo, si el estado de un sistema se caracteriza por un volumen V
y la presin p, tomando como abscisas los volmenes y como ordenadas
las presiones, tendremos que el estado del sistema caracterizado
por los valores p y V dados estar representado por el punto A (fig.
1), cuyas coordenadas son las correspondientes a p y V. Toda
transformacin que se cumpla en un sistema est siempre relacionada
con una serie de estados de desequilibrio. Pero podemos figurarnos
una transformacin que se realice de tal forma, que en cada
instante, cada uno de sus parmetros tenga un valor determinado y
que las variaciones de estos parmetros con el tiempo sean tan
lentas que, durante un pequeo espacio de tiempo t tomado
arbitrariamente, el sistema pueda considerarse en equilibrio. Las
transformaciones que se efectan infinitamente despacio se denominan
equilibradas y pueden considerarse integradas por una serie de
estados de equilibrios sucesivos.Se dice que una transformacin es
reversible cuando puede realizarse en ambas direcciones, pero si se
cumple primero en un sentido y despus en el contrario el sistema
deber volver a su estado inicial, sin que ocurra variacin alguna en
los cuerpos que lo rodean.Supongamos que el agente de
transformacin, que al expansionarse pas del estado C1, al estado C2
(fig. 2), despus, por haber sido sometido a presin, vuelve de nuevo
al estado C1. Sea la curva C1CP2 la representacin del proceso de
expansin. La compresin puede realizarse a lo largo de esta misma
curva C2CC1, pero reconocindola en sentido contrario. Pero tambin
puede efectuarse dicha compresin por otro camino, por ejemplo, el
que representa la curva inferior C2CC1, para la cual, mientras se
comprime la substancia habr que mantenerla a otra temperatura T2
diferente de T1 de la carrera de expansin. Todo proceso
representado por la curva cerrada C1CC2CC1 recibe el nombre de
transformacin cerrada o ciclo. El trabajo A1 realizado por la
substancia al expansionarse, se representa por el rea de la figura
C1CC2B2B1; este trabajo es negativo, es decir, A2
