Técnicas del automóvil motores

CAPITULO 1 Motores de combustión interna: Termodinámica. Ciclos de funcionamiento 1.1 TERMODINAMICA La Termodinámica es la rama de la Física que estudia los procesos de cambio de energía en los que interviene el calor, y trata de los efectos mecánicos debidos al mismo. Dicho de otra forma, la Termodinámica es la ciencia que define las transformaciones del calor y del trabajo mecánico y estudia las leyes a las que obedecen los gases en el transcurso de sus evoluciones. Así pues, la Termodinámica relaciona los términos energía, trabajo y calor. En Física se define la energía como la capacidad para realizar un trabajo, el cual se produce cuando se efectúa el desplazamiento de un cuerpo por la aplicación de una fuerza. La energía potencial que posee un cuerpo situado a cierta altura (debida a la gravedad), se transforma en energía cinética cuando está cayendo y, en el transcurso de esta acción, se realiza un trabajo mecánico. Dicho trabajo se mide en kilográmetros (Kgm). Un Kgm equivale a la energía nece­ saria para levantar un cuerpo de un kilogramo a la altura de un metro. El calor es una manifestación de la energía en los procesos en que existe transferencia de ésta. Un cuerpo no almacena calor, sino energía y lo que transmite a otro es calor, es decir, cede parte de esa energía en calor, que se transmite por cualquiera de las formas convencionales, como la radiación o la convección. El calor específico caracteriza la aptitud de los cuerpos para retener el calor y es, por definición, la cantidad de calor que es preciso aportar a un kilogramo de masa del cuerpo en cuestión para elevar su temperatura en un grado centígrado. La cantidad de calor se mide en kilocalorías (Kcal), siendo esta unidad la cantidad de calor necesaria para calentar un Kg de agua desde 14,5 °C a 15,5 “C. De ello resulta que el calor específico del agua es igual a la unidad y es, por tanto, el de valor más alto de todos los cuerpos. El hierro posee un calor específico de 0,114, lo que supone un aporte de calor de alrededor de nueve veces menos que el agua para elevar su temperatura en un grado centígrado. El poder calorífico de los cuerpos es la capacidad que éstos poseen de producir calor cuando se queman. Así, la combustión de un kilogramo de combustible genera una cierta cantidad de calor. El poder calorífico de las gasolinas es de aproximadamente 11.000 Kcal/Kg, lo que supo­ ne que un litro de gasolina (densidad 0,73) aporta en la combustión aproximadamente 8.000 Kcal. El poder calorífico del gasóleo es de 10.800 Kcal/Kg, por lo que la combustión de un litro de gasóleo (densidad 0,85) aporta alrededor de 9.200 Kcal. Los motores térmicos transforman la energía calorífica de los combustibles en energía mecánica, que es recogida en el árbol motor. Esta transformación se obtiene por los sucesivos cambios de estado (vaporización), de volumen (compresión) y de temperatura (combustión).