2 - Funcionamiento

2.2 - Ejemplos específicos

2.2.1 - Termodinámica de los motores térmicos

2.2.1.7 - Combustión

La combustión puede tener lugar de dos maneras diferentes:

- de manera cíclica en motores de pistón alternativo, después de cada recambio de la carga del combustible;

- continuamente en motores de turbina de gas.

La combustión cíclica es la que presenta más dificultades para el ingeniero ya que tiene que ocurrir en tiempo record. Por lo tanto, el ciclo en un motor de cuatro tiempos a 6000 RPM ocurrirá en: 1/(6000/2/60) = 1/50 = 0,02 segundos.

Sin embargo, este ciclo incluye fases de succión, compresión, extensión y  descarga, y como la combustión sólo puede ocurrir durante la fase de extensión, como máximo, podrá durar: 0,02/ 4 = 0,005 segundos.

En un motor de dos tiempos estos tiempos se reducirán a un tercio de los anteriormente citados.

En los motores de condicionamiento homogéneo y de ignición controlada, la fase de inflamación es prácticamente constante en tiempo y sólo  depende de la composición de la mezcla, mientras que la transmisión de calor estará principalmente determinada por la forma de la cámara de combustión y de la posición del punto de ignición.

La velocidad de combustión está determinada por el proceso de difusión en el borde de llama, de la intensidad de las turbulencias y de los cambios de temperatura en la parte de la mezcla que todavía no se ha quemado.

La duración de la ignición es constante y tiene que ocurrir antes de la fase de extensión. Hace falta prever un dispositivo que permita ajustar el momento de la ignición de modo que la energía almacenada en el combustible sea máxima cuando se convierta en energía cinética, durante la fase de la extensión.

En los motores de condicionamiento heterogéneo, la auto-ignición tiene lugar antes del fin de la compresión. El combustible se inyecta en el aire altamente comprimido y calentado a una temperatura entre 700º y 900º Celsius.

La combustión se desarrolla en dos fases, demostrando que es una combustión según el ciclo de Sabathé:

- una fase en la que el combustible, inyectado antes de la ignición, se quema: éste es el aporte de calor isócoro según el ciclo de A. Beau de Rochas;

- una fase durante la cual el combustible inyectado después del comienzo de la combustión se quema: éste es el aporte del calor isobárico según el ciclo de R. Diesel.

El requisito principal de la combustión en turbina de gas o en motores de combustión externa es la estabilidad y la regularidad.

2.2.1.8 - Eficacia termodinámica

El rendimiento termodinámico de un motor térmico depende de las pérdidas de temperatura, y es igual a:

η = (θ′ - θ′′) / θ′′

en donde	η	es el rendimiento,
	θ′	la cantidad de calor aportado y
	θ′′	la cantidad de calor perdido.

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