¿Cómo funciona el ciclo Otto?

Análisis Funcional del Ciclo Otto

como-funciona-el-ciclo-Otto

Soy Flavio, y en esta oportunidad deseo compartir con ustedes un examen detallado sobre el ciclo Otto, que es intrínseco a los motores de combustión interna a gasolina. Estos motores funcionan mediante la ignición del combustible por una chispa eléctrica, realizando un ciclo termodinámico en el cual, idealmente, el calor se transmite en un volumen constante.

El ciclo Otto es aplicable tanto a motores bi-tiempos como a motores cuatri-tiempos, operando bajo el principio de inhalar una mezcla exacta de aire y combustible. El mecanismo de precisión para el proceso está compuesto por un sistema de pistón/cilindro y está regulado por válvulas de admisión y de escape.

Origen del motor de combustión interna y el ciclo Otto

En 1866, Nikolaus August Otto, un inventor alemán, fabricó un motor de funcionamiento cuatri-tiempos que necesitaba gas para operar. Otto y su colaborador, Eugen Langen, diseñaron esta maquinaria en dos variantes: de dos y de cuatro tiempos. A pesar de que Alphonse Veau de Rochas fue el pionero en este invento y que hubo un litigio por la patente, fue Otto quien prevaleció y cuyo nombre quedó vinculado a este ciclo termodinámico que hoy día sigue vigente en motores de dos y cuatro tiempos.

Elementos del motor que intervienen en el ciclo Otto

El motor de combustión interna cuenta con un cilindro que ejecuta un movimiento ascendente y descendente gracias a la biela, la cual convierte este desplazamiento alternativo en rotativo, haciendo girar al cigüeñal. La fuerza motriz necesaria para este movimiento proviene del ciclo Otto. El cilindro debe tener al menos dos válvulas, una de admisión y otra de escape, que se abren o cierran de acuerdo con la fase en la que el motor se encuentre, controladas por el sistema de distribución del vehículo. Además, la bujía, conectada al sistema eléctrico, es capaz de generar una chispa que incendia la mezcla aire/combustible.

Fases teóricas del ciclo Otto

Las etapas del ciclo Otto se dividen en: Admisión, Compresión, Explosión y Escape. Estas fases describen la secuencia que ocurre dentro del cilindro y que se traduce en el movimiento del motor. Se consideran teóricas porque normalmente se superponen y no suceden de forma aislada.

Los motores regidos por el ciclo Otto pueden ser de dos o cuatro tiempos. El motor de cuatro tiempos, junto con el motor diésel, es el preferido en vehículos automotores por su mayor eficiencia y menor contaminación en comparación con el motor de dos tiempos.

Ciclo Otto en motores de cuatro tiempos

El ciclo de cuatro tiempos consta de seis procesos, aunque solo cuatro son parte del ciclo termodinámico del fluido operante. Los procesos de admisión y el vaciado a presión constante son vitales para la renovación de la carga del fluido.

  • Admisión: Se inicia cuando el pistón está en el punto muerto superior (PMS) y termina al llegar al punto muerto inferior (PMI), succionando la mezcla al cilindro.
  • Compresión: Con ambas válvulas cerradas, el pistón sube, comprimiendo la mezcla. La relación entre el volumen máximo y mínimo en la cámara define la relación de compresión del motor.
  • Exp

    losión: La chispa de la bujía inflama la mezcla comprimida, causando una expansión rápida del gas que empuja al pistón hacia abajo.

  • Escape: Después de la expansión, el pistón asciende nuevamente expulsando los gases quemados fuera del cilindro a través de la válvula de escape.

Estas fases generan el trabajo que se transfiere al cigüeñal y desde allí a los distintos sistemas del vehículo que necesitan potencia mecánica para funcionar.

Ciclo Otto en motores de dos tiempos

El motor de dos tiempos es menos complejo que su contraparte de cuatro tiempos, con una etapa de admisión y escape más simplificada, y realiza un ciclo completo en solo una vuelta del cigüeñal o dos movimientos del pistón. Esto resulta en una mayor potencia específica, pero a la vez, en una mayor emisión de contaminantes y un consumo más elevado de combustible.

La diferencia esencial es que en los motores de dos tiempos, las etapas de admisión y compresión, así como las de explosión y escape, se realizan simultáneamente. Esto es posible mediante el uso de lumbreras en el cilindro que son descubiertas o cubiertas por el propio movimiento del pistón.

El ciclo Otto es una representación idealizada del proceso de combustión interna, que sigue siendo relevante a pesar de los avances tecnológicos y los cambios hacia energías más limpias. Mientras que los motores de gasolina sigan en uso, el ciclo Otto seguirá siendo una piedra angular en la comprensión y diseño de estos sistemas de propulsión.

La transición hacia la electromovilidad es una realidad creciente; sin embargo, la relevancia del ciclo Otto perdura en la enseñanza de la ingeniería automotriz y en la industria de la restauración y mantenimiento de vehículos clásicos.


el ciclo Otto

Conoce y complementa la informacion sobre el ciclo Otto con el siguiente video: