Máquinas térmicas

IES PEDRO SIMÓN ABRIL (ALCARAZ)
Motores térmicos.
Circuitos frigoríficos
Tecnología Industrial II
Bachillerato de Ciencias y Tecnología

6.1. Ciclos termodinámicos. Ciclo de Carnot
Proceso termodinámico reversible: cuando un leve cambio en el ambiente hace que el
proceso recorra su trayectoria inversa. En un proceso reversible:
a) en cualquier momento se puede invertir el sentido de la transformación, mediante
una variación infinitamente pequeña de los parámetros que la definen.
b) si la transformación es reversible, lo será del estado A al B y del B al A.
Proceso termodinámico irreversible: no es posible invertir su trayectoria. La mayor parte de
los procesos que tienen lugar en la naturaleza son irreversibles.
Unidad 6. Máquinas térmicas
Cuando en un ciclo termodinámico el estado inicial y el final coinciden, decimos que el ciclo es
cerrado. En caso contrario decimos que es abierto.
A. Procesos reversibles/irreversibles
El trabajo efectuado por un sistema no sólo
depende del estado inicial y final, sino del
camino recorrido.

B. Motor térmico/Máquina frigorífica
(continuación)
Motor térmico: Según Carnot, para que un sistema realice un
determinado trabajo será necesario disponer como mínimo de dos focos
caloríficos a distinta temperatura, así el calor se intercambia de forma
natural en el sentido de las temperaturas crecientes, es decir, del foco de
calor que está a más temperatura, (foco caliente), al foco de calor que se
encuentra a menos temperatura, (foco frío). El sistema donde se realiza
este proceso recibe el nombre de motor térmico, y su rendimiento
viene expresado por la ecuación siguiente:
1
2
1
1
21
1 Q
Q
Q
QQ
Q
W
−=
−
==η
Máquina frigorífica: Absorbe una cantidad de calor Q2 de un foco
frío y ceden calor Q1 a un foco caliente. Para ello requiera recibir trabajo.
Para estas máquinas se define la eficiencia o coeficiente de efecto
frigorífico (COP) como la relación entre el calor absorbido del foco frío
y el trabajo necesario para ello:
21
22
QQ
Q
W
Q
−
==ε

C. Ciclo de Carnot
(continuación)
Es un ciclo teórico e ideal, con el que se podría obtener el máximo rendimiento de una
máquina térmica, no se puede ejecutar físicamente por ninguna máquina térmica. Fue
desarrollado por Carnot en 1842. Es un proceso cíclico simple compuesto por dos
transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas y que tiene lugar reversiblemente, es decir se
puede realizar tanto en el sentido de las agujas del reloj como en sentido contrario y que, además, esta
inversión se puede realizar en cualquier punto. El ciclo de Carnot tiene lugar describiendo la curva
cerrada que aparece representada en los diagramas P-V y T-S de la figura.
A B
D C
Expansión isoterma
Expansión adiabática
Compresión isoterma
Compresión adiabática

C. Ciclo de Carnot
(continuación)
El proceso termodinámico que realiza el fluido en el Ciclo de Carnot es el siguiente:
1-2: Expansión Isoterma: El fluido toma un calor (Q1) desde el foco caliente (T1), y realiza
trabajo sobre el exterior, aumentando su volumen desde V1 a V2. Al no haber variación de
temperatura, no hay variación de energía interna, por lo que el calor absorbido es igual al trabajo
realizado en la expansión. El valor de este calor es:
∆U=0 W1=Q1=nRT1lnV2/V1
2-3: Expansión Adiabática: El fluido realiza trabajo aumentando su volumen desde V2 a V3, a
expensas de su energía interna, disminuyendo su temperatura desde T1 a T2. La relación entre la
temperatura inicial y final y el volumen final e inicial es, según se vio en el estudio de las
transformaciones adiabáticas:
T1 V2
γ-1
= T2 V3
γ-1
ΔU = -W W= p2V2 – p3V3
γ-1
3-4:Compresión Isoterma: El fluido cede un calor Q2 al foco frío T2, y recibe trabajo
disminuyendo su volumen desde V3 aV4. Una vez más, al tratarse de una transformación sin
variación de energía interna, el calor es igual al trabajo pero, en esta ocasión, al tratarse de calor
cedido, la expresión que indica su valor tendrá signo negativo:
Q2=W2= nRT2lnV3/V4

(continuación)
4-1: Compresión Adiabática: el fluido recibe trabajo disminuyendo su volumen desde V4 a V1, lo
que provoca que aumente su energía interna, aumentando consecuentemente su temperatura desde T2
a T1. Nuevamente podemos obtener una relación entre temperaturas y volúmenes:
T2V4γ-1
= T1V1γ-1
De aquí se obtiene que:
Pero como tenemos un ciclo y la entropía es función de estado (sólo depende del estado inicial y final);
en el ciclo completo ΔS=0 (en los sistemas reversibles la entropía permanece constante)
ΔS=0 => ΔSAB+ ΔSBC+ΔSCD+ΔSDA=Q1/T1+0-Q2/T2+0=0 =>Q1/T1 = Q2/T2
Lo que hace que Q1 y Q2 sean proporcionales a T1 y T2 y podamos expresar el rendimiento del ciclo de
Carnot como:
Otra manera de explicarlo sería según el diagrama entrópico:
-Q1 se absorbe de A a B, luego sería el área por debajo de la recta A-B: Q1=T1.(S2-S1)
-Q2 se desprende de C a D, luego sería el área por debajo de la recta C-D: Q2 =T2.(S2-S1)
Luego:
El rendimiento de la máquina de Carnot es el mayor rendimiento posible que puede
obtener una máquina térmica que funcione entre dos focos a temperaturas T1 y T2.
1
2
1
1
21
1 Q
Q
Q
QQ
Q
W
−=
−
==η
Es 0 porque como DS=Q/T y como en
una adiabática Q=0 , entonces DS=0
El signo – se debe a que
el calor sale del sistema
1
2
1
1
21
1 T
T
T
TT
Q
W
−=
−
==η
1
2
1
1
21
)12.(1
)12.(2)12.(1
1 T
T
T
TT
SST
SSTSST
Q
W
−=
−
=
−
−−−
==η

6.2. Motores térmicos. Clasificación
Motor térmico: máquina que tiene como misión transformar la energía térmica en
energía mecánica que sea directamente utilizable para producir trabajo.
Las fuentes de energía térmica pueden ser muy diversas (p.e. nuclear o solar), pero la procedente de
la combustión de los combustibles, es la más importante. Los motores que utilizan este tipo de
energía se denominan motores de combustión.
Clasificación de los motores
a) En función del lugar en el que se produzca la combustión:
a.1.) Motores de combustión externa: el calor que se desprende al quemarse el combustible, se transmite a un
fluido intermedio, el cual produce energía mecánica a través de una máquina alternativa o rotativa. Ejemplos:
máquinas de vapor o turbinas de vapor.
a.2.) Motores de combustión interna: la combustión tiene lugar en una cámara interna del propio motor y los gases
generados causan directamente, por expansión, el movimiento de los mecanismos del motor. Ejemplos: motores de
explosión (diesel y gasolina), turbohélices,…
Los motores de combustión interna son más ligeros y de menores dimensiones, pero presentan como
inconveniente el precio del combustible que han de utilizar.
En los motores de combustión externa, el hecho de tener que utilizar un fluido intermedio para la transmisión del
calor, limita la temperatura máxima que se puede alcanzar a unos 600ºC. A partir de esta temperatura las
propiedades de los materiales empeoran notablemente. En los motores de combustión interna el calor no
atraviesa las paredes del motor, combustión aproximadamente adiabática, con lo que se pueden alcanzar
mayores temperaturas.

6.2. Motores térmicos. Clasificación
(Continuación)
b) En función de la forma en que se obtenga la energía mecánica:
b.1.) Motores alternativos: el fluido de trabajo actúa sobre los pistones dotados de movimiento
alternativo de subida y bajada.
b.2.) Motores rotativos: el fluido actúa sobre pistones rotantes o sobre turbinas.
b.3.).Motores de chorro: el fluido es el encargado de producir el empuje por el principio de acción-
reacción.
6.3. Máquinas de combustión externa (MCE).
Máquinas motrices de vapor.
Uno de los primeros ingenios capaces de transformar la
energía térmica fue la máquina motriz de vapor. En su
versión alternativa han sido durante muchos tiempo los
únicos motores térmicos disponibles y ha desempeñado
un papel fundamental en la Revolución Industrial. Hoy
en día, en su variante de turbina, siguen siendo muy
empleadas en las centrales térmicas y nucleares.

6.3. Máquinas de combustión externa.
Máquinas motrices de vapor. (Continuación)
A) Motores de Combustión Externa Alternativos. El
ejemplo más conocido es la máquina de vapor, cuyo funcionamiento
es el siguiente:
1. El agua que proviene de la bomba entra en la caldera en fase líquida, a alta
presión y temperatura próxima a la del ambiente.
2. En la caldera el agua absorbe el calor que procede de la combustión y eleva su
temperatura hasta la ebullición. Este vapor seguirá aumentado su tempera hasta
convertirse en vapor saturado a elevada presión.
3. El vapor saturado, entra en el cilindro donde la energía térmica se
transforma en energía mecánica.
El cilindro cuenta con un émbolo o pistón en su
interior , que lo divide en dos partes (una para la
entrada del vapor y otra para la salida del mismo). El
cilindro se mueve de forma alternativa gracias al
vapor procedente de la caldera, transformando el
movimiento lineal en rotatorio a través de un sistema
biela-manivela-volante de inercia. Por encima del
cilindro se desplaza en dirección horizontal, un
distribuidor, que también está unido al volante, y
cuyo movimiento es opuesto al émbolo. De este
modo, y gracias a una válvula de corredera, cuando la
zona izquierda del cilindro está comunicada con la
caldera, la derecha lo está con el condensador y
viceversa. El movimiento sería alternativo continuo.

4. Finalmente cuando el vapor pierde su energía, pasa al condensador, donde se reduce su temperatura y se torna
líquido. Este vapor licuado pasará de nuevo a la bomba, donde se elevará su presión antes de entrar de nuevo en la
caldera y reiniciar el ciclo. Si el ciclo no fuera cerrado, el vapor pasaría a la atmósfera, con lo que no se necesitaría
condensador, pero sí un gran depósito de agua.
B) Motores de Combustión Externa
Rotativos. El funcionamiento de este motor es
básicamente idéntico al del motor alternativo. La
diferencia está en que el movimiento obtenido en este
caso a partir del vapor es rotativo, sin que se necesiten
elementos mecánicos para transformar el movimiento
como ocurría en la máquina alternativa. Para
conseguirlo, el vapor generado en la caldera se
conduce mediante unas toberas hasta una turbina,
donde incide sobre sus álabes, haciéndola girar como
se observa en la figura 1.

El esquema de funcionamiento de este motor es el que se muestra en la figura 2. El agua entra en
estado líquido en la caldera (foco caliente) y sale como vapor. El vapor se expande en la turbina,
realizando trabajo que se traduce en la rotación de la misma. Una vez traspasada la turbina, el vapor
llega al condensador, donde se pone en contacto con el foco frío y vuelve al estado líquido y, por último,
mediante una bomba se aumenta la presión del líquido, haciéndolo pasar nuevamente por la caldera
para repetir el ciclo.
En este esquema aparecen unos elementos
opcionales, que son empleados para
aumentar el rendimiento de la instalación:
- Sobrecalentador: permite aumentar la
energía interna, aumentado su temperatura
sin incrementar su presión. Esta energía
interna se traducirá en una mayor energía
cinética al pasar por las toberas.
- Economizador: en su camino desde la
turbina hacia el condensador, el vapor se
pone en contacto con la tubería por la que
fluye el agua líquida para calentar en parte el
agua antes de entrar a la caldera,
aprovechando de esta forma parte de la
energía que se pierde en el condensador.

6.4. Motores de combustión interna
MCI
En estos motores la combustión del combustible tiene lugar en el interior del propio órgano
motriz (en el cilindro, si la máquina es alternativa, o en los rodetes si es rotativa).
Aprovechan más eficazmente el calor que se genera por la combustión, aunque también se pierde energía por los gases
de escape y en el circuito de refrigeración. La instalación de los turbocompresores y el uso del agua de refrigeración en los
sistemas de calefacción y agua caliente, es una forma de reutilizar la energía, que de otra forma se perdería.
A) Motores Combustión Interna Rotativos: uno de los ejemplos más representativos es la
turbina de gas.
Órganos principales de la turbina de gas
-Compresor. Constituido por dos elementos principales: el rotor y el difusor.
El aire entrante es acelerado por el rotor, y el difusor transforma la energía
cinética adquirida en energía de presión. El rotor puede ser centrífugo o radial.
Dependiendo de las aplicaciones se emplea uno u otro.
-Cámara de combustión. Tiene forma tubular: por un lado entra el aire
proveniente del compresor, y por el otro salen los productos de la combustión. En
su interior se encuentran los inyectores de combustible. Estas cámaras están
diseñadas de forma que no todo el aire pase por el quemador, sino que se
produzcan distintas corrientes. La corriente primaria es la que interviene
directamente en la combustión, y el resto se mezcla con ella a la salida del
quemador para disminuir la temperatura hasta un valor que no dañe a los álabes
de la turbina.
-Turbina. Formada por el distribuidor y el rotor. El distribuidor disminuye la
presión de los gases calientes aumentando su velocidad, Esta velocidad se
transforma en energía mecánica en el rotor.

Aplicaciones
Una de las principales aplicaciones de la turbina de gas de ciclo abierto son las plantas de generación
de energía eléctrica. En estas plantas se introducen todas las modificaciones mencionadas al principio
para mejorar el rendimiento térmico, pues el peso o el volumen de la instalación no son factores
determinantes.
También pueden utilizarse como unidad motriz terrestre, marítima, y en helicópteros aunque su
aplicación más destacada es, sin duda, la propulsión de aviones.
Estos motores pueden presentar algunas variantes. Las más importantes son:
1.Turborreactor. La turbina sólo se emplea para obtener el trabajo necesario para mover el compresor y los
sistemas auxiliares. Los gases a su salida son acelerados con una tobera, obteniéndose el empuje deseado
en el avión.
2. Estatorreactor. Está diseñado para velocidades de vuelo supersónicas. No se necesita rotor en el
compresor, pues con la compresión obtenida en el difusor es suficiente.
3. Turbohélices. A diferencia del turborreactor, la turbina está diseñada para obtener la máxima energía
mecánica posible, que se emplea en mover una hélice
(Continuación)

B) Motores Combustión Interna Alternativos (MCIA): transforma la energía térmica en
mecánica mediante uno o varios pistones, deslizándose con movimiento lineal por otros tantos
cilindros.
Las partes fundamentales de un MCIA son:
-La parte estructural fundamental del motor la forman la bancada y el bloque sobre los que van montados los demás
elementos del motor. -El cilindro es el recipiente por el cual se desliza el pistón en
movimiento alternativo. El pistón tiene forma de vaso invertido y
está, unido a la biela mediante un bulón. Para conseguir el cierre
hermético entre el cilindro y el pistón, éste está provisto de dos o tres
segmentos (o aros), colocados en unas ranuras en su parte
superior. Denominamos:
•Punto muerto superior (PMS): punto más alto que alcanza el
pistón en su movimiento
•Punto muerto inferior (PMI): punto más bajo que alcanza el
pistón en su movimiento.
•Cilindrada: volumen barrido por el pistón. Es la diferencia
entre el volumen libre del cilindro en el PMS y el PMI.
•Carrera: recorrido que realiza el pistón, es decir a la distancia
entre el PMS y el PMI.
•Relación de compresión: razón entre el volumen libre del
cilindro en el PMS y el PMI.
Volumen del cilindro=superficie transversal x carrera
Cilindrada= Volumen del cilindro x nº de cilindros
(Continuación)

La biela transmite el movimiento del pistón a la manivela del
cigüeñal, el cual está soportado por cojinetes, transformando el
movimiento lineal en rotativo.
-Sobre la parte superior del bloque va montada la culata, que cierra
los cilindros. El espacio que queda entre el pistón y la culata es la
cámara de combustión, el lugar donde se produce la mezcla de
combustible (gasolina o gasóleo) y comburente (aire).
-La entrada del fluido de trabajo (gasolina por ejemplo) y la salida de
los gases de combustión se realizan a través de las válvulas de
admisión y escape respectivamente. Estas válvulas están situadas
en la culata, directamente sobre el cilindro, y su movimiento de
apertura y cierre está controlado por unos dispositivos mecánicos
sincronizados.
La distribución se encomienda al árbol de levas, que es conducido
por el cigüeñal mediante algún sistema de transmisión (cadena,
correa o engranajes). El giro de las levas se transforma en
movimiento lineal de los taqués o empujadores, los cuales actúan
sobre el balancín, que es el que abre la válvula. Cuando la leva ha
pasado, la fuerza de un muelle hace cerrar la válvula ajustándola
sobre su asiento.
(Continuación)

Dentro de este grupo de motores, podemos distinguir entre los MCIA de encendido provocado
(MEP) (OTTO o gasolina) de 4T o 2T y MCIA de encendido por compresión (MEC)
(DIESEL) de 4T o 2T.
6.5. Motores de combustión interna de
encendido provocado (MEP)
•Motores de encendido provocado de cuatro tiempos (MEP)
Son los motores de gasolina aunque también pueden funcionar por otros combustibles como
alcohol, butano, hidrógeno, etc.
Desde el punto de vista termodinámico, en el funcionamiento de los motores de encendido
por chispa se utiliza un ciclo termodinámico teórico llamado ciclo OTTO.
Funcionamiento
• Básicamente el MEP se basa en un mecanismo cilindro-pistón que provoca un movimiento
alternativo. En la parte superior del cilindro en donde se encuentran las válvulas en número
de dos, tres, cuatro (comúnmente conocidos como 16V siempre que tenga cuatro cilindros) e
incluso cinco (vehículos de grandes prestaciones), y las bujías en número de una
normalmente aunque a veces dos (ej.: Alfa Romeo Twin Spark). En este tipo de motores
en cada tiempo el cigüeñal da media vuelta.

↓ a) Carrera de admisión: el cilindro desciende desde el PMS
(punto muerto superior) al PMI(punto muerto inferior) y se abre
la válvula de admisión dejando entrar una mezcla aire-
combustible
b) Carrera de compresión: el cilindro comienza a subir del
PMI al PMS comprimiendo la mezcla aire-combustible. Las
válvulas están cerradas.
↓ c) Explosión-expansión : la chispa de la
bujía inflama la mezcla, y por la presión de los
gases de la combustión el pistón es obligado a
desplazarse hacia el PMI efectuando su
tercera carrera, que será la única útil o de
trabajo mecánico (este se almacena en
forma de energía mecánica en el volante de
inercia).
d) Escape: de nuevo comienza el
pistón a subir abriéndose la
válvula de escape y cerrándose
cuando el pistón llega arriba e
iniciándose un nuevo ciclo.
encendido provocado (MEP) (Continuación)

El ciclo termodinámico aplicable a los MEP (tanto de 2T como de 4T) se denomina CICLO OTTO
V
S
P
T
Q1
Q2
Wexp
Wcomp
1
42
3
1
2
3
4
• 1→2 Compresión adiabática reversible, Q = 0 (carrera de
compresión)
• 2→3 Aporte de calor a volumen constante
• 3→4 Expansión adiabática reversible
• 4→1 Enfriamiento a volumen constante
Sus rendimientos reales oscilan alrededor del 30% ( 25-30%) puesto
que, la adiabática sobre todo, no es real pues existen pérdidas.
El rendimiento del ciclo sería:
Donde
r = relación volumétrica de compresión (r = V1/V2)
V1 = volumen total del cilindro
V2 = volumen de la cámara de combustión
γ = coeficiente adiabático
1
1
1 −
−= γ
η
r
Aplicaciones de los MEP 4T
•Automoción
•Motores de hélice de aviación (solo pequeños aviones)
•Propulsión marina (lanchas rápidas)
•Grupos electrógenos pequeños, motobombas, cortacésped, etc.

Motores de encendido provocado de dos
tiempos (MEP-2T)
En el ciclo de dos tiempos se realiza el ciclo completo en
dos carreras de pistón. Son motores mucho más
simples que los de cuatro tiempos pues no
poseen válvulas ni distribución. La entrada y
salida de los gases se realiza a través de unos orificios
laterales, llamados lumbreras, que quedan taponados
o descubiertos por el propio pistón a lo largo de su
recorrido por el interior del cilindro. La lumbrera de
admisión (A) comunica el carburador con el cárter, y
la lumbrera de escape (B) comunica el cilindro con
el tubo de escape. La lumbrera de carga (C) permite
que la mezcla situada en la parte inferior del motor
pase al interior del cilindro para ser comprimida y
quemada.

Ciclo OTTO de dos tiempos (2T)
El ciclo es igual y la diferencia es que tiene aproximadamente un poco menos del doble de potencia por
giro del cigüeñal, por el contrario el rendimiento es ligeramente menor porque se expulsa parte del
combustible sin quemar y además en el cilindro en la fase de compresión junto con la mezcla fresca queda
algo de gas quemado no desalojado.
Aplicaciones
Las aplicaciones de los motores MEP de dos tiempos son en donde se requiere poco peso y no importa
mucho la pérdida

encendido por compresión(MEP)
Son los motores que usan como combustible el gasóleo y se ajustan al ciclo termodinámico que describe el ciclo Diesel.
Motores de encendido por compresión (MEC-4T)
El rendimiento del ciclo de Otto que sirve de base al funcionamiento de los motores de explosión viene limitado por la
relación de compresión a la cual se produce la autoignición; sin embargo, si se comprime solamente aire y tras la compresión
se introduce un combustible adecuado, se pueden obtener rendimientos más altos. Éste es el fundamento de los motores
Diesel, en los que si la compresión es elevada se produce una autoignición, teniendo lugar en vez de la explosión una
combustión progresiva. Esta autoignición puede producirse directamente en la cámara de combustión (inyección directa, ej.:
Audi A4-TDI) ó en una precámara (inyección indirecta). Sintetizando las diferencias:
•El combustible se inyecta y es gasóleo.
•Por la válvula de admisión solo entra aire (por eso es más fácil poner turbo que en gasolina)
•El combustible se autoinflama.
Ciclo Diesel de cuatro tiempos (MEC-4T)
• 1→2 Compresión adiabática reversible
• 2→3 Expansión isobárica (inyección lenta de combustible)
• 3→4 Expansión adiabática reversible
• 3→4 Enfriamiento a volumen constante
P
V
T
SWcom
p
Wexp
Q1
Q2
1
2 3
4
1
2
3
4

encendido por compresión(MEP)
El rendimiento del ciclo Diesel sería:
Donde: r = relación de compresión (V1/V2)
rc = relación de combustión (V3/V2)
γ= coeficiente adiabático
Es de notar que si el MEP y MEC tuviesen la misma relación de compresión, el ηMEP sería mayor que el
del ηMec , pero como no es así, porque en el MEP la relación de compresión se encuentra limitada por el
peligro de autoinflamación, en la realidad el ηMec > ηMep.
)1(
11
1 1
−
−
−= −
rc
rc
r γ
η
γ
γ
Motores de encendido por compresión de dos tiempos (MEC-2T)
Se pueden establecer las mismas diferencias que con respecto al motor de gasolina. Sin embargo una
diferencia fundamental es que al inyectar el combustible cuando yo deseo no pierdo tanto combustible.
Por otra parte es más fácil la turboalimentación por lo que a este tipo de motores les espera un gran
futuro, fundamentalmente en automoción con motores Diesel de 2T turboalimentados. Hoy en día se
aplican sobre todo en motores de barcos llegando a un rendimiento del 46% (el mayor de un motor de
combustión interna).

6.7. Sobrealimentación de los MCI
Para conseguirlo se intercala en el circuito de entrada un compresor,
accionado por una turbina movida por los gases de escape: este dispositivo
recibe el nombre de turbo-compresor.
Como los gases se calientan a la salida del compresor, y este aumento de
temperatura no resulta conveniente para incrementar la potencia, se suele
instalar a la salida del compresor un intercambiador de calor, que tiene
como misión enfriar los gases antes de que penetren en el motor.
Este dispositivo se designa con el término inglés “ Turbo Intercooler”.
Recapitulando, un sistema de sobrealimentación consta
de:
-Turbina: Recoge energía de los gases de escape disminuyendo la presión de
estos y obtiene energía cinética de rotación en el eje.
-Compresor: Usa energía cinética (que le cede la turbina) y la emplea en
aumentar la presión de los gases en la admisión.
-Intercooler: Radiador que cede calor de los gases de admisión al exterior para
aumentar su densidad (al estar más fríos) y aumentar por tanto la cantidad de
gases de admisión que entran
Incrementa la potencia de los MCI, aumentando la cantidad de mezcla combustible
admitida en el cilindro. Se consigue aumentando la presión de aire o la de la mezcla que
entra al cilindro

6.7. Sobrealimentación de los MCI
En resumen la potencia de un motor se puede incrementar:
• Aumentando el número de vueltas que da el motor: el inconveniente es que se complica
el sincronismo o gestión del motor y se empeoran otros factores.
• Mejorando el rendimiento. Con los sistemas de inyección se elimina la resistencia de los
conductos del carburador, a la vez que dosificamos el combustible al punto justo y en el momento
preciso. Al aumentar la relación de compresión se mejora el rendimiento, pero se requieren
combustibles de mayor octanaje.
• Aumentando la cilindrada, es decir, aumentando el número de cilindros del motor o la
cilindrada de cada uno de ellos.
• Aumentando la densidad del aire. Comprimiendo aire de forma que entre más cantidad en
el mismo volumen: Sobrealimentación

6.8. Balance Energético en los MCI
De toda la energía introducida al motor con el combustible, sólo una parte se
transforma en energía mecánica, perdiéndose el resto por diversos caminos.
En general podemos decir que en un motor cualquiera se cumple:
Poder calorífico del combustible = trabajo realizado + pérdidas
Pérdidas = pérdidas por el agua de refrigeración + pérdidas por gases de escape + pérdidas por
radiación calorífica.
Diagrama de Sankey

6.9. Máquina frigorífica de Carnot
Una máquina frigorífica es un motor térmico funcionando a la inversa, es decir, el fluido toma
calor del foco frío y lo cede al caliente. Puesto que la transferencia de energía térmica se produce
en sentido contrario al que tienen lugar de forma espontánea en la naturaleza, según el segundo
principio de la Termodinámica, esto sólo puede realizarse consumiendo trabajo.
Recinto a Tf
Ambiente a Tc
Máquina frigorífica
Tf<Tc W
Qf
Qc
Diagrama energético funcional Elementos básicos
21
22
QQ
Q
W
Q
COP
−
==Eficiencia o Coeficiente de Operación
(COP)
Ciclo de Carnot

6.10. Bomba de calor
Se denimina Bomba de Calor a una máquina frigorífica cuyo objetivo no consiste en enfriar
un determinado recinto sino calentarlo. Se trata por tanto de una máquina frigorífica, con la
diferencia de que ahora nos interesa el calor expulsando en el condensador (Qc o Q1).
Eficiencia o Coeficiente de Operación
(COP) 21
11
QQ
Q
W
Q
COP
−
==

Máquinas térmicas

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