Ciclo De Otto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Minas

CURSO:

QUÍMICA II TEMA: CICLO DE OTTO DOCENTE: Dra. Mostacero Castillo Irma Agustina

INTEGRANTES:

ASENCIO ALVARADO, Randy LOPÉZ ZAMORA, Alejandro MEJÍA GÓMEZ, Carlos YNGA DELGADO, Harry YUPANQUI VEGA, Marco

CICLO:

III AÑO: 2do

INTRODUCCIÓN Conforme ha ido pasando el tiempo la tecnología ha ido renovándose y no solo en esta época, sino desde épocas pasadas, desde una simple invención para ahorrar el trabajo humano hasta los más sofisticados inventos que han logrado un cambio muy importante en la vida de las personas. Si regresáramos en el tiempo podríamos darnos cuenta que los cambios más importantes en este aspecto a tratar se dieron en la revolución industrial que fue un boom para que los científicos e inventores se revelen a lo convencional y puedan obtener grandes logros y aportes muy importantes en el campo de las maquinarias. Estas máquinas revolucionaron el mundo gracias a los motores que usan, motores muy potentes y de funcionamiento practico y veloz, facilitando el trabajo humano. Con el paso del tiempo hemos visto que estas máquinas ya inventadas han ido transformándose, evolucionando constantemente hasta hacer que las mismas trabajen de distintas maneras y con distintos materiales, es por eso que surgieron diversos sistemas, teorías y ciclos que se adaptan a todos los trabajos. Es por tal motivo que en este presente informe de investigación sobre el “Ciclo de Otto”, que llevaremos a cabo los estudiantes de la E.A.P. de Ingeniería de Minas en el curso de Química II, lograremos reconocer y definir de forma profunda lo que es este ciclo que forma parte de la termodinámica siendo parte así del ciclo termodinámico que se aplica en motores de combustión interna de encendido fomentado por una chispa, está siendo generada eléctricamente. En el desarrollo de este informe explicaremos de lo que trata, además de ello sus clasificaciones que son muy importantes, también daremos a conocer sus aplicaciones contextualizadas a lo que nosotros nos estamos preparando profesionalmente.

RESUMEN El presente informe del trabajo de investigación se llevó a cabo con la finalidad de adquirir conocimientos importantes en lo que respecta a un ciclo termodinámico que es el Ciclo de Otto, fue llevado a cabo por los estudiantes de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de Cajamarca en el curso de Química II. Es importante reconocer que el Ciclo de Otto fue inventado por el ingeniero alemán Nicolaus Otto (1832-1891) en el año 1876, consistiendo en la invención de propulsores de combustión interna aplicada en motores operativos. En la primera parte del marco conceptual se desarrollará la definición y en que consiste el presente trabajo del Ciclo de Otto que es un ciclo termodinámico que se lleva a cabo en motores de combustión interna con encendido producido eléctricamente, en motores que utilizan combustibles no renovables ya sea gasolina, petróleo, gas natural entre otros. Se basa en que una de las primeras teorías aproximadas es, que todo el calor se aporta a volumen constante. Seguidamente podremos nos enfocaremos en los dos procesos principales en que se da el Ciclo de Otto los cuales son: el Ciclo de cuatro tiempos y el Ciclo de dos tiempos, con sus respectivas definiciones y procediendo a explicar en qué consiste cada una, luego su eficiencia de estos procesos con el respectivo Ciclo. En una etapa final nos enfocaremos en la contextualización de este trabajo de investigación en lo que respecta a nuestra carrera profesional y enfocarlo al ámbito de operaciones en Minería. Finalmente, de acuerdo a los objetivos trazados en este trabajo llegaremos a tener conclusiones concisas de lo que fue la investigación conociendo, participando y logrando tener un mejor aprendizaje directo en un Ciclo Termodinámico.

OBJETIVOS. 

OBJETIVO GENERAL. Investigar y conocer los Ciclo Termodinámicos enfocados principalmente en el Ciclo de Otto.



OBJETIVOS ESPECIFICOS. Reconocer, analizar e identificar las diversas aplicaciones del Ciclo de Otto en nuestra carrera profesional. Incentivar el trabajo en equipo para mejorar y capacitar el desarrollo personal realizando trabajos de investigación.

HISTORIA Para poder hablar sobre El Ciclo de Otto primero tenemos que saber su origen. Para saber más sobre la historia del motor de Otto hablaremos primero sobre su creador (Nicolaus Otto), este en su juventud era un representante de un negocio de comestibles y viajaba de lugar en lugar, en uno de los viajes que tuvo conoció al creador de un motor de combustión interna quien era Jean Joseph Etienne Lenoir en el año 1860, este sujeto logró crear un motor con un cilindro de doble acción que funcionaba con gas y solo tenía dos caballos de potencia. Ya en el año 1861 Otto probó el motor de Lenoir pero observó que tenía muchos defectos para lo cual en 1862 él intenta crear un nuevo motor, pero esta máquina requería mucha agua para refrigerar por lo cual no podía llegar a lo propuesto. Después de cierto tiempo llega a armar su primero motor, pero este solo funciona un par de minutos y luego explota y con la ayuda de otros ingenieros buscaban cual era el problema tanto así que, en el año de 1864, Otto junto a Evyen Langen forman su primera empresa de producción en motores de combustión interna llamada N.A. Otto & Cie. (NA Otto y compañía) y fue aquí cuando estos dos personajes logran crear un exitoso motor atmosférico en el mismo año (1864). Ya con el pasar del tiempo esta empresa decidió crecer más y fue así cuando se traslada a la ciudad de Deutz en 1869 donde la empresa pasó de ser N.A. Otto & Cie. a Gasmotoren – Fabrik Deutz (compañía de manufacturas de motores de gas Deutz). En 1876 Otto y Langen logran construir el primer motor de combustión interna y es aquí donde hablaremos sobre el motor de Otto.

¿A QUÉ SE LE DENOMINA CICLO DE OTTO? Este motor de cuatro tiempos se le denomina así gracias a su inventor Nicolaus August Otto el cual se basa en un motor con cuatro movimientos distintos los cuales son: admisión, compresión, explosión de la mezcla y expulsión de los gases quemados, todo este sistema es ideado para combustibles ligeros, para motores pequeños o denominados motores de chispa (que necesitan de una pequeña chispa para poder iniciar la combustión). Este fue el primero motor de explosión creado de cuatro tiempos. Dicho motor empezó a funcionar a gas y ya más adelante a gasolina. La idea que convirtió a estos motores creados en máquinas fue utilizar una de cada dos ciclos del movimiento de un cilindro para que en su interior se pueda mezclar el aire y el combustible para poder iniciar la combustión (A lo que llamamos el ciclo de Otto que es en la que nos vamos a centrar en el trabajo). CICLO DE OTTO El motor de combustión interna que funciona por la ignición de un combustible provocada por una chispa eléctrica trabaja fundamentado en el ciclo de Otto. Se caracteriza porque en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.

Las fases que posee el ciclo Otto se conocen como: Admisión, compresión, explosión y escape. Estas son las que definen todo el proceso que se lleva a cabo en el cilindro y

que resulta en movimiento del motor. Se dice que son fases teóricas porque, como se podrá constatar a medida que se desarrolla el ciclo, lo normal es que las fases ocurran traslapadas y no de manera lineal. Antes de que una fase termine, ya ha comenzado la siguiente. Se trata de un motor alternativo donde trabaja un sistema de pistón/cilindro con la presencia de válvulas de admisión y de escape. El cilindro debe poseer por lo menos dos válvulas, una de entrada y otra de salida. Las válvulas estarán abiertas o cerradas dependiendo de la fase en que se encuentre el motor. La apertura y cierre de válvulas está regulado por el sistema de distribución del vehículo. Por otro lado, la bujía es una pieza que se conecta al sistema eléctrico y que puede producir una chispa que induce la explosión de la mezcla de aire/combustible. Los motores que se rigen por el principio del ciclo Otto pueden ser de dos o de cuatro tiempos. Este último es, además del motor diésel, el más empleado en los coches y diversos vehículos automotores. Principalmente porque su rendimiento es mejor y genera menos contaminación que el motor de dos tiempos. CICLO DE 4 TIEMPOS Este motor de cuatro tiempos que se rige por el ciclo de Otto, es el más utilizado en los automóviles por su buen rendimiento y aparte que es menos contaminante que el motor de dos tiempos. Tiene un tipo de funcionamiento que predomina en los motores operantes con gasolina, también en los que operan con diésel, y esto significa que el auto utiliza un motor con ciclo de combustión de cuatro tiempos los cuáles vienen a ser: 

Admisión. - El pistón desciende, se abre la válvula de admisión y esto permite el ingreso la mezcla de aire y gasolina al cilindro. Mientras tanto la válvula de escape está cerrada.



Compresión. - El pistón asciende y la válvula de admisión se cierra. Debido a que el escape también continúa cerrado, el pistón comprime la mezcla de aire y combustible.



Explosión. - El pistón alcanza el máximo de su recorrido, entonces la bujía produce una chispa eléctrica que da paso a la explosión, por lo cual el pistón es impulsado hacia abajo.



Escape. - El pistón nuevamente sube, pero la válvula de escape ya no se encuentra cerrada, esta se abre para permitir la salida de los gases quemados.

Este funcionamiento es el que permite que una mezcla de gasolina y aire se conviertan en movimiento para el motor. Y para mejorar el llenado del cilindro también se utiliza sistemas de sobrealimentación, mediante

el

turbocompresor compresores

ya empleo o

sea de

mediante

volumétricos

o

también llamados compresores de desplazamiento positivo. CICLO DE DOS TIEMPOS El motor de dos tiempos es un motor de combustión interna con un ciclo de cuatro fases: admisión, compresión, combustión y escape, así como el de cuatro tiempos, a diferencia que en este son realizadas todas ellas en tan solo dos tiempos, en dos movimientos del pistón. Este motor presenta un nivel de rendimiento menor con respecto al motor de cuatro tiempos, debido a que tiene un rendimiento volumétrico menor y el escape de gases es menos eficaz, son más contaminantes y por otra parte dan más par

motor en la unidad de tiempo para la misma cilindrada, ya que este causa una explosión por cada revolución, mientras que el motor de cuatro tiempos realiza una explosión por cada dos revoluciones, por lo cual este motor es usado principalmente en motocicletas y motores fuera de borda. En el pasado fueron muy populares por sus elevadas presentaciones en las motocicletas hasta una cierta cilindrada, ya que al aumentar ésta su consumo era excesivo. En este motor el cambio de gases se dirige mediante el pistón, a diferencia de el de cuatro tiempos que es por válvulas 

Compresión y Aspiración. - El pistón ascendente comprime la mezcla de aire, combustible y algo de aceite en el cilindro y simultáneamente crea un vacío en el cárter que el final de la carrera del pistón, este deja libre la lumbrera de aspiración o preadmisión que llena el cárter con mezcla carburada de gasolina.



Explosión y escape de gases. - Mediante una chispa provocada por la bujía se incendia la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja el pistón con gran fuerza hacia abajo. En el cárter la mezcla es precomprimida por el pistón descendente, en el momento preciso el pistón deja libre el canal de escape o lumbrera de escape en el cilindro por donde salen los gases de escape de este y poco después la lumbrera de carga que conecta el cárter con el cilindro, por lo que la mezcla precomprimida pasa por este llenando el cilindro y expulsando los últimos restos de los gases de escape quedando preparado el cilindro para un nuevo ciclo de dos tiempos.

El ciclo de Otto en la minería El sector transporte es el medio más demandado en la actualidad y por ello se busca tener un mejor aprovechamiento de los combustibles existentes en el mundo, como son en gran parte los hidrocarburos que son el recurso más utilizado para el transporte terrestre. El mayor número de motores de combustión interna está asociado a los vehículos. El ciclo de Otto está presente en los motores de algunos vehículos por ende en la minería existe estos motores tipo Otto, ya sea de dos o cuatro tiempos. El motor de combustión interna de tipo OTTO depende del motor y de los sistemas de apoyo, la comodidad y conveniencia que se experimentan al conducir u operar, dependen del funcionamiento de los sistemas de la máquina. utilizados en aplicaciones autónomas empleándose en los automóviles, motos y demás vehículos terrestres utilizados ya sea en la minería u otras

actividades.

Vehículo con motor a gasolina tipo Otto En aplicaciones estacionarias, se emplean en grupos generadores de energía

eléctrica,

normalmente

de

emergencia,

entrando

en

funcionamiento cuando falla el suministro eléctrico, y para el accionamiento de máquinas diversas generalmente cuando no se dispone de

alimentación eléctrica.

Planta generadora con motor tipo Otto Otras aplicaciones del ciclo Otto:  Maquinaria agrícola de cuatro tiempos (tractores, cosechadoras).  Propulsión ferroviaria 2T.  Propulsión marina de cuatro tiempos hasta una cierta potencia, a partir de ahí dos tiempos.  Vehículos de propulsión a oruga.  Accionamiento industrial (bombas, compresoras, etc., especialmente de emergencia).  Propulsión aérea.

CONCLUSIONES Reconocimos de forma específica y profunda todo lo que respecta al Ciclo de Otto, sus características y las funciones que desarrolla de forma innovadora, como un invento muy importante y revolucionario en el campo de los motores. Conocimos las diversas aplicaciones del Ciclo de Otto en nuestra carrera Profesional de acuerdo a las nuevas exigencias y tecnologías renovadas en el campo de la Minería. Logramos afianzar nuestras capacidades de trabajo en equipo desarrollando un trabajo de investigación de forma unida y trabajando en conjunto.