CICLOS TERMODINAMICOS

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Ensayo:
CICLOS TERMODINÁMICOS
Alumnos:
Alfaro Arana, Tania
Cruz Vargas, Nataly Fabiana
Gonzales Valencia, Roberto
Gutierrez Vasquez, Diego
Jimenez Vilchez, Eddie
Lujan Torres, Jheferson
Profesor:
Ms. Tantaquispe Castillo, Santos Merardo
TRUJILLO – PERÚ
2022

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INDICE
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 3
2. CICLO DE STIRLING................................................................................................................. 4
2.1. CICLO COMPLETO............................................................................................................... 5
2.2. MOTOR DE STIRLING............................................................................................................ 6
2.3. ¿CÓMO FUNCIONA UN MOTOR STIRLING?..................................................................................... 6
2.4. FUNCIONAMIENTO .............................................................................................................. 7
2.5. TIPOS DE MOTORES STIRLING ................................................................................................. 8
2.5.1. MOTORES TIPO ALFA ........................................................................................................... 8
2.5.2. MOTORES TIPO BETA ........................................................................................................... 8
2.5.3. MOTORES TIPO GAMMA ........................................................................................................ 9
2.6. ¿CUÁL ES EL RENDIMIENTO DE UN MOTOR STIRL ............................................................................ 9
2.7. EL MOTOR DE STIRLING … ¿LA MEJOR OPCIÓN? ........................................................................... 10
2.8. ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL MOTOR STIRLING Y EL MOTOR DE VAPOR?........................................ 10
2.9. APLICACIONES ................................................................................................................ 11
3. CICLO DE BRAYTON .............................................................................................................. 11
3.1. CICLO TERMODINAMICO BRAYTON TEORICO ............................................................................... 12
3.2. PROCESO Y DESCRIPCIÓN ................................................................................................... 13
3.3. Aplicaciones ................................................................................................................... 14
4. CICLO OTTO....................................................................................................................... 14
4.1. MOTOR DE 4 TIEMPOS (2 VUELTAS DE CIGÜEÑAL).......................................................................... 15
4.2. EL MOTOR DE 2 TIEMPOS (1 VUELTA DE CIGÜEÑAL)........................................................................ 16
5. CICLO DIESSE..................................................................................................................... 18
5.1. CREADOR...................................................................................................................... 18
5.2. ¿EN QUÉ CONSISTE? ......................................................................................................... 19
5.3. FASES ......................................................................................................................... 19
5.4. APLICACIONES: ............................................................................................................... 20
6. CONCLUSIÓNES .................................................................................................................. 21
7. REFERENCIAS .................................................................................................................... 21

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1. INTRODUCCIÓN
El motor de una máquina representa el corazón de esta de la misma forma que el corazón representa en el humano.
Si en lugar de un motor se piensa en general como un sistema de potencia, se dice que es posible que una máquina
funcione. Los sistemas de potencia a vapor operan mediante el fundamento del ciclo Rankine independientemente
del suministro de energía del combustible.
Los sistemas de potencia de gas engloban a los denominados motores de combustión interna y turbinas de gas.
Dentro de las principales diferencias entre estos sistemas además del fluido de trabajo está, que en los ciclos de gas
los procesos termodinámicos ocurren dentro de los pistones-cilindros recíprocos y no en componentes en serie
interconectados.
Los ciclos Stirling, Otto, Diesel y Brayton son ciclos termodinámicos, ciclos de potencia de gran importancia ya que
para muchas máquinas térmicas la base de su funcionamiento se da mediante los mismos, donde se realiza la
transformación de energía de calor en trabajo mecánico.
El ciclo Stirling que busca obtener el máximo rendimiento, es más lleva este nombre debido a su descubridor Robert
Stirling, quien patentó el motor Stirling junto con un dispositivo que mejoraba el rendimiento térmico y que él
denominó economizador de calor. Al igual que la máquina de vapor, el motor Stirling se clasifica tradicionalmente
como un motor de combustión externa.
El ciclo Otto se llama así en honor a su inventor Nicolaus Otto, quien en 1876 operó exitosamente su prototipo de
motor de cuatro tiempos. Este tipo de motor es el más utilizado en automóviles, aunque también era muy utilizado en
aviones hasta antes de la aparición de las turbinas de gas.
El denominado ciclo Diesel utilizado en el motor diésel en 1893 inventado por Rudolf Diesel. Es común encontrar
que este tipo de motor es utilizado en camiones pesados, autobuses, locomotoras y barcos.
En 1872 George Brayton patentó su motor que es la base para la turbina de gas, que se asocia con ciclo Brayton.
Las turbinas de gas son utilizadas para la generación de energía eléctrica, pero una de las aplicaciones más
interesantes es en la aeronáutica, pues los motores de turbina de gas basada en el ciclo dieron inicio en 1930 con la
patente atribuida a Frank Whittle en Gran Bretaña.
Es importante conocer el ciclo Brayton porque es el principio fundamental mediante el cual funcionan los
turborreactores desde su aparición. Gracias a esto el sistema de propulsión de aeronaves se hizo más sofisticado al
grado que hoy en día existen diferentes configuraciones.
El presente ensayo hablará más a fondo acerca de estos cuatro ciclos termodinámicos con la finalidad de esclarecer
tus conocimientos en esta rama de la física.

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2. CICLO DE STIRLING
Un motor ideal de Stirling consta de cuatro procesos termodinámicos, tal como se muestran en la figura en un diagrama
presión-volumen.
Supongamos “n” moles de un gas ideal encerrado en un recipiente con un émbolo que se puede desplazar. El gas
experimenta los siguientes procesos:
1.1. Proceso 1→2: Es una expansión isotérmica a la temperatura T1, desde el volumen inicial V1 al volumen
final V2.
 Variación de energía interna, ΔU12=0
El gas realiza un trabajo W12 y, por tanto, tiene que absorber una cantidad igual de energía del foco caliente para
mantener su temperatura constante.
1.2. Proceso 2→3: Es un proceso isócoro o a volumen constante.
 El trabajo realizado es nulo W23=0
El gas ideal cede calor disminuyendo su energía interna y, por tanto, su temperatura.
1.3. Proceso 3→4: El gas se comprime a la temperatura constante T2, desde el volumen inicial V2 al volumen final
V1. Como el gas está a baja presión, el trabajo necesario para comprimirlo es menor que el que proporciona
durante el proceso de expansión.

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 Variación de energía interna, ΔU34 = 0
Se realiza un trabajo W34 sobre el gas y, por tanto, tiene que ceder una cantidad igual de calor del foco frío para
mantener su temperatura constante.
1.4. Proceso 4→1: Es un proceso isócoro o a volumen constante.
 El trabajo realizado es nulo W41=0
El gas ideal absorbe calor aumentando su energía interna y, por tanto, su temperatura.
2.1. CICLO COMPLETO
o Variación de energía interna
La fórmula anterior es la resultante de la variación de energía interna del gas, tal como era de esperar de
un proceso cíclico reversible de un gas ideal.
o El trabajo realizado
En la fórmula, “m” es la masa del gas, “M” es su peso molecular y “R” es la constante de los gases cuyo
valor es 8.3143 J/(K·mol).

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2.2. MOTOR DE STIRLING
El motor Stirling fue inventado en el siglo XIX por Robert Stirling, un cura escocés. Esta invención surgió a partir de
una de las preocupaciones de la época que era por la seguridad en el uso de las máquinas de vapor, es decir, un
motor principal industrial menos peligroso para competir con la máquina de vapor. Sin embargo, durante más de un
siglo sólo se usó en los hogares y para motores de baja potencia.
El motor Stirling es un motor termodinámico de combustión externa dado que su funcionamiento se basa en la
expansión y contracción de un gas cualquiera (puede ser helio, hidrógeno, nitrógeno o aire). A dicho gas se le
obliga a desplazarse cíclicamente de una fuente fría en donde se contrae a una fuente caliente en donde se
expande y gracias a esta gradiente de temperaturas entre las dos fuentes térmicas, las investigaciones en torno a
esta máquina aún se llevan a cabo por su gran potencial versátil, dándole la posibilidad de poder utilizar muchas
fuentes de energía para su funcionamiento como la energía solar térmica, combustibles fósiles tales como carbón o
petróleo, biomasa, energía geotérmica y otras.
2.3. ¿CÓMO FUNCIONA UN MOTOR STIRLING?
Un motor de Stirling utiliza dos niveles de temperatura que hace que haya una transformación neta de la energía
térmica en energía mecánica (trabajo mecánico). Al igual que la máquina de vapor, el motor Stirling se clasifica como
un motor de combustión externa, porque todas las transferencias de calor con el gas de trabajo se hacen a través de
la pared del motor. En cambio, en un motor de combustión interna la entrada de calor se hace por la combustión de
un combustible dentro del cuerpo del fluido de trabajo.
En los motores térmicos, el ciclo general consiste en que el gas comprimido ejerce una presión sobre un pistón. El
pistón va conectado a un eje cigüeñal que permite convertir el movimiento lineal del pistón por dentro del cilindro en
un movimiento de rotación de un eje que, tras adaptaciones técnicas, se llega a aprovechar dicho movimiento.
Las fases del ciclo de un motor de Stirling son:
 Comprimir el gas que está a menor temperatura.
 Calentar el gas en un foco caliente.
 Expandir el gas caliente generando un trabajo mecánico.
 Enfriar el gas en un foco frío para poder repetir el ciclo de Stirling.

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2.4. FUNCIONAMIENTO
Un motor Stirling es un aparato mecánico que funciona en un ciclo regenerativo termodinámicamente cerrado, con
compresión y expansión cíclicas del fluido de trabajo a diferentes niveles de temperatura. Gracias a esta gradiente
de temperaturas entre las dos fuentes térmicas, un motor Stirling se considera un motor termodinámico.
Básicamente, el funcionamiento de un motor Stirling está basado en la expansión y contracción de un gas, el cual
puede ser helio, hidrógeno, nitrógeno o aire. A dicho gas se le obliga a desplazarse cíclicamente entre dos focos:
pasa de un foco frío, donde se contrae, a un foco caliente, donde se expande. Es decir, es necesaria la presencia
de una diferencia de temperaturas entre dos fuentes térmicas.
En los motores Stirling existe una cantidad fija de gas en el interior y esta no varía. Si se produjese por alguna
causa una variación, el circuito no funcionaría por pérdida de compresión y, por tanto, de energía. La diferencia con
el motor de vapor es que, en este último, el fluido de trabajo sufre un cambio de fase de líquido a gas.
Cuando un gas se calienta, éste se expande y aumenta la presión interior porque no varía el espacio en el que está
cerrado. Tras este calentamiento, tiene lugar el enfriamiento. Y este tipo de motor realiza ambas variaciones de
calor y frío en cada revolución del volante y la presencia de los dos niveles de temperatura provoca que haya una
conversión neta de energía térmica en trabajo mecánico.
La variación de presión se produce en el cilindro del desplazador, que es también la zona de enfriamiento. En ese
momento, la energía térmica gira el volante y el cigüeñal, con lo que se transforma en energía mecánica.
El desplazador es el componente que facilita el desplazamiento del gas hacia las zonas deseadas de forma cíclica
por cada revolución del volante de inercia. Normalmente, este y el pistón están mandados por el acoplamiento

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mecánico en un cigüeñal con un desfase de 90°, una condición obligatoria y necesaria para que el funcionamiento
sea correcto, sino perderíamos eficacia o, sencillamente, no funcionaría el motor Stirling.
Lo cierto es que la eficiencia del motor Stirling queda muy restringida por la eficiencia del ciclo de Carnot, el cual
depende de la diferencia de temperatura entre el depósito caliente y el frío, pero a pesar de ello, son mucho más
eficientes que las máquinas de vapor.
2.5. TIPOS DE MOTORES STIRLING
2.5.1. MOTORES TIPO ALFA
Nacen en los Estados Unidos de la mano de Rider. Se caracterizan por la ausencia de desplazador respecto a
la patente original del motor Stirling. Cuentan con dos cilindros independientes -en los que hay un pistón que
se mueve 90 grados desfasado respecto al otro- conectados por un tubo en el que se ubica el regenerador, el
cual almacena y cede el calor, en cada uno de los cilindros hay un pistón que se mueve 90 grados desfasado
respecto al otro.Mientras que uno de los
cilindros se calienta gracias a un mechero
de gas o alcohol, el otro se enfría mediante
aletas o agua. Es el desfase entre los dos
pistones hace el que hace que el aire pase
de un cilindro a otro calentándose,
enfriándose y realizando el trabajo que
permite al motor funcionar
.
2.5.2. MOTORES TIPO BETA
Su diseño es similar al de la patente original del motor Stirling, contando con un pistón concéntrico al
desplazador y en el mismo cilindro. Dicho cilindro tiene una zona que se calienta mediante un mechero; y
una zona fría, refrigerada por aletas, agua… El movimiento del pistón y el desplazador están desfasados 90
grados gracias al movimiento de un cigüeñal que permite funcionar al motor. Desde el punto de vista
termodinámico es el motor Stirling más eficaz, pero es difícil de construir porque el pistón ha de tener dos
bielas y permitir el paso del vástago que mueve el desplazador.

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Cuando estos motores son de pequeño tamaño no
suelen tener un regenerador, sólo una holgura
milimétrica entre el desplazador y el cilindro para
permitir el paso del aire. Por el contrario, los más
grandes suelen llevar un regenerador externo y por
el mismo pasa el aire entre la zona fría y la zona
caliente.
2.5.3. MOTORES TIPO GAMMA
En realidad, son una variante de los motores beta y cuentan con idénticos sistemas para calentar
y enfriar el gas, pero los motores gamma tienen un diseño más sencillo, similar al de un motor de
motocicleta. Cuentan con dos cilindros separados. En uno de ellos se ubica el desplazador y en
el otro el pistón.
En estos motores, pistón y desplazador se mueven desfasados 90 grados, lo cual se consigue
gracias a un cigüeñal. Desde el punto de vista termodinámico es menos eficaz que el modelo
anterior, ya que la expansión de trabajo se realiza a menor temperatura.
2.6. ¿CUÁL ES EL RENDIMIENTO DE UN MOTOR STIRL
El motor Stirling es el único capaz de aproximarse al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento
de Carnot, de hecho, teóricamente lo alcanza, por lo que en lo que a rendimiento de motores térmicos se
refiere, es la mejor opción.

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2.7. EL MOTOR DE STIRLING … ¿LA MEJOR OPCIÓN?
 Practicidad: El aporte de calor al cilindro es externo, por lo que las condiciones de combustión son flexibles y
es posible utilizar una gran variedad de fuentes energéticas: energía solar térmica, todo tipo de combustibles,
biomasa, energía geotérmica, etc.
 Rendimiento: Es el único motor capaz de aproximarse al rendimiento máximo teórico de Carnot. Es más,
teóricamente lo alcanza, por lo que en lo que a rendimiento de motores térmicos se refiere, es la mejor opción.
 Eficiencia: Se puede usar un proceso de combustión continua, lo que permite reducir la mayor parte de las
emisiones (hollines, hidrocarburos, NOx…).
 Sencillez: La mayoría de los motores Stirling tienen los mecanismos y juntas en el foco frío, por lo que necesitan
menos lubricación y duran más que otras máquinas alternativas. Además, los mecanismos son más sencillos al
no necesitar válvulas, permitir el uso de cilindros ligeros, un quemador simplificado…
 Seguridad: Emplean un fluido de trabajo de una única fase, manteniendo las presiones internas cercanas a la
presión de diseño, lo que reduce los riesgos de explosión. Por ejemplo, una máquina de vapor emplea agua en
estados líquido y gaseoso, por lo que un fallo en una válvula puede provocar una explosión peligrosa.
 Versatilidad: Se pueden construir para un funcionamiento silencioso y sin consumo de aire para propulsión de
submarinos o en el espacio, como bombas de agua, como cogeneradores en invierno y como refrigeradores en
verano…
 Eficacia: Arrancan con facilidad (despacio y después del calentamiento inicial) y funcionan mejor con
temperaturas ambientales frías, en contraste con los de combustión interna.
2.8. ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL MOTOR STIRLING Y EL MOTOR DE
VAPOR?
A diferencia de un motor de vapor el motor Stirling cierra una cantidad fija de fluido en estado permanentemente
gaseoso como es el aire. En cambio, en la máquina de vapor el fluido de trabajo sufre un cambio de fase de líquido
a gas.
El motor Stirling se caracteriza principalmente por su alta eficiencia en comparación con las máquinas de vapor, un
funcionamiento más silencioso, y mayor facilidad para utilizar diferentes fuentes de calor.
Esta compatibilidad con las fuentes de energías alternativas y renovables ha sido cada vez más importante a medida
que subía el coste de los combustibles fósiles convencionales, y la sensibilidad social con el cambio climático. El
motor Stirling es actualmente de interés como núcleo de las unidades de cogeneración, en las que es más seguro y
eficiente que una energía de vapor.

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2.9. APLICACIONES
 Conversión de la energía solar en eléctrica.
 En submarinos como la base de la propulsión de algunos motores pues permite recargar las baterías a altas
profundidades.
 Se pueden usar para bombear agua, pudiendo diseñarse para utilizar el agua como refrigerante del foco frío,
(a menor temperatura del agua mejor funcionamiento).
 Son extremadamente flexibles pudiéndose utilizar para cogeneración en invierno y como refrigeración en
verano.
 Existe un tipo específico de motor Stirling que es especialmente diseñado para yates.
 Enfriadoras: una de las características del motor Stirling es que es un ingenio reversible, es decir, puede ser
usado como motor aplicándole calor de forma que genera movimiento, o puede ser usado como máquina,
consiguiendo producir frío y calor cuando se le aplica movimiento mecánico mediante un motor exterior.
Diseñando el artefacto Stirling de la manera correcta, se pueden llegar a alcanzar los 10º K. - es decir, -263º C
- y se usan en aparatos de alta tecnología.
3. CICLO DE BRAYTON
Este ciclo aparece por primera vez asociado a la patente de una máquina de gas del inventor inglés John Barber, en
1791. En la década de 1840 el físico británico James Prescott Joule planteó por primera vez, el ciclo Brayton y planteó la
implantación del ciclo Brayton como un ciclo de flujo discontinuo, en el que el gas debía comprimirse mediante un cilindro
y un pistón. Una vez delineadas las características del ciclo, el primer intento relevante por llevarlo a la práctica se
produjo en 1872, cuando George Brayton patentó su Ready Motor. El motor presentaba importantes problemas, al no
poder garantizar a la perfección la constancia de la presión en la etapa de calentamiento del aire comprimido. Igualmente,
y tal y como había previsto Joule, los motores de Brayton, para desarrollar una potencia razonable, debían de ser
extremadamente grandes, con lo que, aunque llegarían a comercializarse, nunca gozaron de gran difusión.
El ciclo Brayton es un ciclo termodinámico, en su forma más sencilla en una etapa de compresión adiabática, una etapa de
calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos
termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede
ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de electricidad en los quemadores de gas natural o algún
otro aprovechamiento.

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3.1. CICLO TERMODINAMICO BRAYTON TEORICO
El ciclo termodinámico teórico del Ciclo de BRAYTON nos muestra los diagramas “temperatura – entropía” y
“presión – volumen” determinados por James Prescott Joule.
Las transformaciones teóricas que se realizan en el ciclo son las siguientes:
 La compresión 1-2 representa la compresión isoentrópica del aire que se realiza en el compresor del ciclo
 La transformación 2-3 representa el proceso de combustión a presión constante donde se produce el
aporte de calor (Q suministrado) del medio al sistema debido a la oxidación del combustible inyectado en
el punto 2.
 La transformación 3-4 representa la expansión isoentrópica de los gases de combustión que se desarrolla
en la turbina.
 No existe la transformación 4-1. En los diagramas se representa solo a modo de cerrar el ciclo ya que el
ciclo BRAYTON es en realidad, como se ha explicado anteriormente, un ciclo abierto. Podemos
interpretar que del punto 3 a 4 se produce la devolución de calor (Q devuelto) del sistema al medio, es
decir la pérdida de calor al ambiente a través de los gases de escape del proceso.

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3.2. PROCESO Y DESCRIPCIÓN
El ciclo Brayton es el ciclo termodinámico ideal que mejor se aplica para explicar el funcionamiento termodinámico
de las turbinas a gas y mezcla aire-combustible, empleadas para la generación de energía eléctrica y en los
motores de aviación.
1. Admisión
Consiste en la entrada de aire a temperatura y presión ambiental por la apertura de entrada de la turbina.
2. Compresión
El aire es comprimido mediante unas paletas giratorias contra otras fijas en la sección del compresor de la
turbina. Esta compresión es tan rápida que prácticamente no hay intercambio de calor, por lo que se
modela mediante el proceso adiabático AB del ciclo Brayton.
3. Combustión
El aire se mezcla con gas propano o combustible pulverizado que se introduce por los inyectores de la
cámara de combustión. La mezcla produce una reacción química de combustión. Esta reacción es la que
aporta el calor que hace aumentar la temperatura y la energía cinética de las partículas del gas que se
expande en la cámara de combustión a presión constante.
4. Expansión
En la sección de la turbina propiamente dicha, el aire continúa expandiéndose contra las paletas de la
turbina haciéndola rotación y produciendo trabajo mecánico. En este paso el aire baja su temperatura,
pero sin intercambiar calor prácticamente con el entorno.
5. Escape
El aire saliente está a presión constante igual a la ambiental y cede calor a la enorme masa de aire
externo, por lo que en poco tiempo toma la misma temperatura del aire de entrada.

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3.3. Aplicaciones
El ciclo Brayton como modelo se aplica a las turbinas de gas que se usan en las plantas termoeléctricas con el fin
de mover los generadores que producen la electricidad.
También es un modelo teórico que se ajusta bien al funcionamiento de los motores turbohélice que se usan en los
aviones, pero no es aplicable en absoluto en los turborreactores de los aviones.
Cuando interesa maximizar el trabajo producido por la turbina para mover los generadores o las hélices de un
avión, entonces es cuando se aplica el ciclo Brayton.
En los turborreactores de los aviones, en cambio, no interesa convertir la energía cinética de los gases en
combustión para producir trabajo, que sería apenas el necesario para realimentar el turbocompresor.
Al contrario, interesa obtener la mayor energía cinética posible del gas expulsado, para que, de acuerdo al principio
de acción y reacción, se obtenga el impulso de la aeronave.
4. CICLO OTTO
El motor Otto fue el primer motor de explosión de cuatro tiempos. Ideado en 1876 por el ingeniero alemán Nicolaus Otto
(1832-1891), supuso el inicio de los propulsores de combustión interna realmente operativos. El diseño original consistía
en un dispositivo monocilíndrico dotado de un gran volante de inercia, montado sobre una base fija, y capaz de funcionar
tanto con gas como más adelante con gasolina.

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Figura: Nicolaus Otto
El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado
por una chispa eléctrica (motores de gasolina, etanol, gases derivados del petróleo u otras sustancias altamente
volátiles e inflamables).
Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto creados por IO, los motores de dos tiempos y los motores
de cuatro tiempos.
4.1. MOTOR DE 4 TIEMPOS (2 VUELTAS DE CIGÜEÑAL)
Este tipo de motor utiliza cuatro fases para completar el ciclo:
admisión, compresión, explosión y escape. Para todo ello utiliza
dos giros del cigüeñal. Es el tipo más utilizado en la actualidad,
ya que ofrece un mejor rendimiento y genera menos
contaminación, además de consumir menos y producir menos
vibraciones y desgaste. Por el contrario, pesa más y es más
caro, incrementándose también el gasto de las reparaciones.
Figura: Esquema de un ciclo de Otto
de 4 tiempos en un diagrama PV

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a) Admisión
Se inicia cuando el pistón se encuentra en el punto muerto superior (punto más alto) y termina cuando llega al
punto muerto inferior (punto más bajo). La válvula de admisión está abierta y la de escape cerrada. El movimiento
descendente crea un efecto de succión que hace que la mezcla entre en la cámara de combustión. El cigüeñal
ha girado 180 grados y el árbol de levas 90 grados.
b) Compresión
Al llegar al punto muerto inferior, la válvula de admisión también se cierra, ascendiendo el pistón y reduciendo el
volumen de la cámara de combustión. Ello comprime la mezcla. El cigüeñal ya ha dado una vuelta completa,
mientras que el árbol de levas ha completado un giro de 180 grados.
c) Explosión
Al comprimirse por completo la mezcla y permanecer las válvulas de admisión y escape cerradas, la bujía crea
una chispa que quema la mezcla. La explosión generada empuja el pistón hacia abajo. El cigüeñal ha completado
un giro total de 540 grados, mientras que el árbol de levas ha rotado 270 grados.
d) Escape
Cuando el pistón vuelve al punto muerto inferior, la válvula de escape se abre, propiciando que este vuelva a
ascender y expulse los gases resultantes de la explosión. A continuación, se repite el ciclo. El cigüeñal ha
recorrido dos vueltas completas y el árbol de levas una.
4.2. EL MOTOR DE 2 TIEMPOS (1 VUELTA DE CIGÜEÑAL)
Es utilizado principalmente en motores de poca cilindrada y económicos al ser más sencillo (no
cuenta con sistema de distribución) y ofrecer una menor eficiencia, pero permitir una mayor
potencia a igualdad de cilindrada que los de cuatro tiempos. Además, se puede colocar en
cualquier posición al no utilizar el cárter para almacenar el aceite, que ya se incluye en la mezcla
para lubricar las piezas. Completa todo el proceso con un único giro del cigüeñal.

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1) Compresión y aspiración
El pistón asciende y comprime la mezcla de aire, combustible y aceite. Esto crea un vacío en
el cárter y, al finalizar su recorrido, el pistón deja libre una lumbrera u orificio de aspiración que
permite que el cárter se llene de nuevo con la mezcla.
2) Explosión y escape
La bujía crea una chispa que prende la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja
el pistón hacia abajo. Eso provoca que la mezcla se comprima en el interior del cárter. El pistón
libera el canal de escape del cilindro, saliendo los gases resultantes. A través de la lumbrera
que conecta el cárter con el cilindro, la mezcla pre comprimida llena este y libera el resto de
gases, iniciándose de nuevo el ciclo.
Figura: Diagrama real de un motor de dos tiempos Ciclo de Otto

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5. CICLO DIESSE
5.1. CREADOR
- Rudolf Diesel nació en París, ciudad a la que su familia había
emigrado desde Alemania. La noche del 29 al 30 de septiembre,
mientras iba a bordo de un barco que debía trasladarle de Amberes
a Inglaterra, desapareció. No se sabe con certeza qué ocurrió:
solamente que, unos días después, la guardia costera encontró su
cuerpo sin vida. Se ha especulado mucho sobre la posible causa
de su muerte: el suicidio, ya que según algunas fuentes se encontraba en quiebra; un accidente en
la cubierta debido a un mareo producido por sus frecuentes dolores de cabeza, e incluso el
asesinato por intereses económicos, ya que su motor, al no requerir la quema de carbón, afectó
gravemente a los industriales de este sector.
En 1936, Mercedes-Benz presentó en el
Salón de Berlín el primer automóvil diésel
de producción en serie, 50 años después
del de motor de gasolina (Otto).

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5.2. ¿EN QUÉ CONSISTE?
El ciclo de Diessel es un motor de encendido por compresión (en lugar de encendido por chispa).
El combustible atomizado se inyecta en el cilindro en p2 (alta presión) cuando la compresión se
completa, y hay encendido sin una chispa. En la figura se muestra un ciclo idealizado de motor
Diessel.
La diferencia principal entre un motor diésel y uno de ciclo Otto convencional de gasolina es la
ausencia de una chispa generada por la bujía. En su lugar, el motor produce una autoignición.
5.3. FASES
 ADMISIÓN:
En el primero de los cuatro ciclos del motor diésel se produce el llenado de aire a través de la
válvula de admisión a medida que el pistón desciende hasta su punto más bajo dentro del
cilindro, el punto muerto inferior.
 COMPRENSIÓN:
A continuación, se cierra la válvula de admisión y el pistón inicia su recorrido hacia el punto
muerto superior, comprimiendo con ello el aire alojado en el interior del cilindro. La relación de
compresión es de aproximadamente 18:1 (la del motor de gasolina suele ser de 11:1), lo que
permite elevar considerablemente la temperatura del aire.
 COMBUSTIÓN:

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Instantes antes de que el pistón llegue al punto muerto superior, el inyector pulveriza
combustible en el interior de la cámara, inflamándose al entrar en contacto con el aire caliente.
A diferencia del motor de gasolina, no hay una bujía que cree la chispa, sino la denominada
de incandescencia, que contribuye a elevar la temperatura del aire.
 ESCAPE:
La presión generada por la combustión impulsa el pistón hacia abajo de nuevo, volviendo este
a elevarse a consecuencia de la inercia para expulsar los gases quemados a través de la
válvula de escape y reiniciando el ciclo de nuevo.
5.4. APLICACIONES:
 Maquinaria pesada o agrícola de cuatro tiempos, camiones de
carga, colectivos de corta y larga distancia
 Automóviles de turismo y de competición, vehículos comerciales
e industriales.
 Vehículos de propulsión a oruga
 Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y
de emergencia)

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6. CONCLUSIÓNES
 Las máquinas de combustión externa que hemos visto, en este ensayo, como es el caso de un
motor Stirling que tienen un rendimiento que teóricamente o experimentalmente alcanza al
rendimiento de una máquina de Carnot (Máquina Ideal). Asimismo, tenemos al resto de máquinas,
en el presente ensayo, de combustión interna que en su mayoría tienen un ciclo comprendido en 4
fases, pero todos con la misma finalidad de una obtención de trabajo a partir de dos fuentes de
calor a distinta temperatura.
A lo largo de la historia estos ciclos termodinámicos han ayudado al ser humano a crear máquinas
fabulosas como el automóvil, turbinas de gas, y ha permitido la creación de centrales eléctricas.
Se espera que sigan contribuyendo a la creación de futuras máquinas cada vez más eficientes
que sorprendan a toda la humanidad hasta tal punto, según Hebert Simon, donde las máquinas
serán capaces de realizar el trabajo de cualquier hombre.
7. REFERENCIAS
● Zapata, F. (2019, junio 11). Ciclo Brayton: proceso, eficiencia, aplicaciones, ejercicios.
Lifeder. Extraído de: https://www.lifeder.com/ciclo-brayton/
● Ciclos de vapor y Ciclos de Gas. (s/f). Blogspot.com. Recuperado el 11 de enero de 2023,
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● CICLO BRAYTON - Álvaro García naranjo. (s/f). Google.com. Recuperado el 11 de enero
de 2023, Extraído https://sites.google.com/site/alvarogarcianaranjo/maquinas-
termicas/ciclo-brayton
● Fernández, I. J. F. (s/f). TURBINAS A GAS. Edu.ar. Recuperado el 11 de enero de 2023,
Extraído de http://www.edutecne.utn.edu.ar/maquinas_termicas/03-turbina_a_gas.pdf
● PROYECTO MOTOR STIRLING. (s.f.). Junta de Andalucía - Portal
oficial. Extraído de https://goo.su/TLGf6q5