CICLOS TEÓRICOS.

hipótesis simplificativas. No se considerará en dichos ciclos la parte correspondiente a la renovación de la carga que será incluida dentro de las pérdidas mecánicas del motor.

3.1 Hipótesis iniciales.

En los ciclos teóricos se eliminan todas las causas que complican el estudio de los ciclos reales. Las hipótesis simplificativas más significativas son:

1.- No existe transferencia de calor a través de las paredes de la cámara de combustión.

2.- No existen pérdidas por fricción.

3.- Cámara de combustión hermética. Fugas nulas.

4.- Las válvulas abren o cierran en los puntos muertos no existiendo, por lo tanto, ni avances de apertura ni retrasos de cierre.

5.- La combustión es tratada como un aporte de calor al final de la fase de compresión lo que supone que los avances de encendido ó de inyección y los tiempos de retraso de ignición son nulos. La cantidad de calor aportada se corresponde con el calor que desprendería el combustible en una combustión perfecta.

6.- El proceso de renovación de la carga se tratará como una cesión de calor a volumen constante en la que coinciden las condiciones finales de dicha renovación con las que tendría el ciclo real.

7.- Las propiedades del fluido se supondrán independientes de la presión y de la temperatura.

Estas hipótesis eliminan los efectos disipativos y no estacionarios responsables de las irreversibilidades y, en consecuencia, de la disminución del rendimiento indicado. Así, la utilización de estos ciclos conducirá a rendimientos superiores al del ciclo real, no obstante, permitirá conocer la influencia de ciertos parámetros sobre el trabajo específico y el rendimiento.

Evidentemente, no todas las hipótesis establecidas tienen el mismo grado de aceptación. Algunas serán plenamente válidas mientras que otras conducirán a determinados errores que se estudian en el apartado siguiente. Ahora se analizará su aceptabilidad en las distintas fases de funcionamiento del motor:

Fase de compresión:

 Aceptables:

a. Proceso adiabático con propiedades del gas constantes. b. Proceso sin fugas.

c. Proceso sin fricción (sólo para los MEP y para los MEC-DI de baja turbulencia).

 No aceptables del todo:

Fase de combustión:

 Aceptables:

a. Proceso sin fugas.

b. Proceso sin fricción (sólo para los MEP y para los MEC-DI de baja turbulencia).

 No aceptables del todo:

a. Proceso adiabático → "Pérdidas de calor"

b. Comienzo de la combustión en el PMS y, por lo tanto, AE o AI nulos →

"Pérdidas de tiempo".

c. Final de la combustión en el PMS (MEP y MEC-IDI rápidos) →

"Pérdidas de tiempo".

d. Propiedades del gas constantes (especialmente MEP y MEC-IDI rápidos) → "Pérdidas por combustión progresiva"

e. Proceso sin fricción (sólo para los MEC-IDI y para los MEC-DI de elevada turbulencia).

Fase de expansión:

 Aceptables:

a. Proceso sin fugas.

b. Proceso sin fricción (exceptuando zona de combustión).

c. Propiedades del gas constantes (exceptuando zona de combustión).

 No aceptables del todo:

a. Proceso adiabático → "Pérdidas de calor"

b. AAE nulo → "Pérdidas de escape"

Renovación de la carga:

 No aceptables del todo:

a. Suponer el proceso a volumen constante implica que el trabajo de bombeo es nulo lo que es falso especialmente para los MEP funcionando a carga parcial.

3.2.- Errores principales del ciclo teórico (con aporte de calor a volumen constante).

El ciclo teórico es un ciclo ideal, en el cual se han aplicado todas las hipótesis enumeradas en el punto anterior. Por ello, se estarán cometiendo una serie de errores que también se han comentado en el apartado anterior. En el diagrama p-V es posible comprender la trascendencia de los mismos, siendo los errores más importantes los que a continuación se comentan:

1.- Pérdidas de calor:

Son las pérdidas que se producen al no ser adiabáticas la compresión y, fundamentalmente, la combustión y la expansión, que se habían considerado como tales en el ciclo teórico.

2.- Pérdidas de tiempo:

Son las que se originan debido a que la combustión no es instantánea. La combustión se inicia antes de que el pistón en la carrera de compresión llegue al PMS, produciendo un aumento de presión sobre la considerada en el ciclo teórico, originándose un aumento del trabajo de compresión. Igualmente se puede afirmar que la combustión sigue cuando el pistón llega al PMS y comienza la carrera de expansión. Esta bajada del pistón en la carrera de expansión provoca una disminución de la presión máxima y, en consecuencia, una disminución del trabajo de expansión.

3.- Pérdidas debidas a la combustión progresiva:

Suponer que las propiedades del fluido (cp y cv) permanecen constantes y que el

calor se aporta de forma instantánea implica un error a la hora de determinar la temperatura final de la combustión. La variación de temperatura en el motor, si el aporte de calor tiene lugar a volumen constante, se puede calcular mediante la expresión:

El hecho de que cp y cv crezcan con la temperatura y el hecho de que el calor se

aplique de forma progresiva hace que el incremento real de temperatura sea inferior al previamente calculado.

4.- Pérdidas de escape:

Son las pérdidas que se producen debido al AAE, ya que al dejar salir los gases de escape antes del PMI se pierde la energía que podrían producir.