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TERMODINAMICA TECNICA II MEC 2249
TRABAJO PRACTICO FUERA DE AULA No. 2
CICLOS DE POTENCIA DE GAS I
ORDEN: El estudiante debe resolver cada uno de los siguientes problemas, partiendo de los conceptos
fundamentales, expuestos en los textos de la asignatura, debe emplear bastante creatividad para elaborar la
solución y presentar el informe técnico, cuando juzgue necesario puede utilizar software (Exel, MathLab,
MathCad, u otros).
En el caso del problema 5, debe consultar artículos técnicos publicados en revistas científico/técnicas en los
últimos años, en un ensayo científico/técnico tiene especial importancia la capacidad de síntesis y opinión
vertida por el estudiante con relación a la literatura técnica leída. Este ensayo debe ser presentado en un
documento separado del resto de los problemas y debe ser redactado usando la norma internacional APA
(http://docentes.uto.edu.bo/eriverac/wp-content/uploads/Normas_APA_Sexta_Edición.pdf)
NOTA: el estudiante debe resolver necesariamente los 5 problemas, no se aceptarán trabajos incompletos.
1. Un ciclo de aire estándar con calores específicos constantes se lleva a cabo en un sistema cerrado de
cilindro-émbolo, y está compuesto de los siguientes cuatro procesos:
1-2 Compresión isentrópica con una relación de compresión, r = V1/V2
2-3 Adición de calor a volumen constante
3-4 Expansión isentrópica con una relación de expansión re = V4/V3
4-1 Rechazo de calor a presión constante con una relación de volúmenes, r p = V4/V1
a) Trace los diagramas P-v y T-s para este ciclo.
b) Obtenga una expresión para la eficiencia térmica del ciclo como función de k, r y rp.
c) Evalúe el límite de la eficiencia cuando rp tiende a la unidad.
2. Estudie los efectos de la relación de compresión sobre la producción neta de trabajo y la eficiencia
térmica del ciclo de Otto para una temperatura máxima de ciclo de 2.000 K. Tome el fluido de trabajo
como aire que está a 100 kPa y 300 K al inicio del proceso de compresión, y suponga calores específicos
variables. Varíe la relación de compresión de 6 a 15 con incrementos de 1. Tabule y grafique sus
resultados contra la relación de compresión.
3. Diseñe un ciclo de potencia de aire estándar en sistema cerrado compuesto de tres procesos y que
tenga una eficiencia térmica mínima de 20%. Los procesos pueden ser isotérmicos, isobáricos,
isocóricos, isentrópicos, politrópicos o de presión como función lineal del volumen; sin embargo, no se
pueden usar los ciclos Otto, Diésel, Ericsson ni Stirling. Prepare un reporte de ingeniería describiendo
su diseño, mostrando los diagramas P-v y T-s y cálculos de muestra.
4. El peso de un motor diésel es directamente proporcional a la relación de compresión (W = kr), porque
se debe usar más metal para robustecer el motor para las presiones más altas. Examine el trabajo neto
específico que produce un motor diésel por unidad de peso al variar la relación de presión y
permanecer fijo el suministro específico de calor. Haga esto para varios suministros de calor y
constantes de proporcionalidad k. ¿Hay algunas combinaciones óptimas de k y suministros específicos
de calor?
5. Escriba un ensayo sobre los desarrollos más recientes a cerca de los motores de dos tiempos, y
averigüe cuándo se podrían ver en el mercado automóviles accionados por motores de dos tiempos.
¿Por qué los principales fabricantes de automóviles tienen nuevamente interés en motores de dos
tiempos?
FECHA DE ENTREGA: SEGÚN CRONOGRAMA.