Motor de mayor eficiencia térmica
¿Qué eficiencia tienen los motores? Los motores de combustión son asombrosamente ineficientes. La mayoría de los motores diésel ni siquiera tienen una eficiencia térmica del 50%. De cada litro de gasóleo quemado por un motor de combustión, menos de la mitad de la energía generada se convierte en energía mecánica. Es decir, de la energía producida por el motor diesel de una camioneta, por ejemplo, menos de la mitad de la energía producida realmente empuja la camioneta por la carretera.
Aunque pueda parecer que un vehículo que sólo convierte en energía mecánica el 50% de la energía térmica que produce durante la combustión es extraordinariamente ineficiente, muchos vehículos que circulan por la carretera desperdician en realidad cerca del 80% de la energía producida durante la combustión del combustible. Los motores de gasolina a menudo expulsan más del 80% de la energía producida por el tubo de escape o pierden esa energía en el entorno del motor.
“Los motores de combustión interna producen trabajo mecánico (potencia) quemando combustible. Durante el proceso de combustión, el combustible se oxida (se quema). Este proceso termodinámico libera calor que se transforma en parte en energía mecánica”, según X-Engineer.org. Pero, gran parte de la energía producida se pierde. Una gran parte de la energía producida por un motor de combustión se desperdicia.
Eficiencia del ciclo diésel frente al ciclo otto
En el caso de un motor térmico, el rendimiento térmico es la relación entre la producción de trabajo neto y la entrada de calor; en el caso de una bomba de calor, el rendimiento térmico (conocido como coeficiente de rendimiento) es la relación entre la producción de calor neto (para calefacción), o el calor neto eliminado (para refrigeración) y la entrada de energía (trabajo externo). El rendimiento de un motor térmico es fraccionario, ya que la producción es siempre inferior a la entrada, mientras que el coeficiente de rendimiento de una bomba de calor es superior a 1. Estos valores están restringidos además por el teorema de Carnot.
Cuando se expresa en porcentaje, el rendimiento térmico debe estar entre el 0% y el 100%. La eficiencia debe ser inferior al 100% porque hay ineficiencias como la fricción y la pérdida de calor que convierten la energía en formas alternativas. Por ejemplo, un motor de gasolina típico funciona con un 25% de eficiencia, y una gran central eléctrica de carbón alcanza un máximo del 46%. Los avances en la normativa de la Fórmula 1 han llevado a los equipos a desarrollar unidades de potencia muy eficientes que alcanzan un máximo del 45-50% de eficiencia térmica. El motor diésel más grande del mundo alcanza un máximo del 51,7%. En una central de ciclo combinado, el rendimiento térmico se acerca al 60%[2].
Eficiencia energética del motor de combustión
En el caso de un motor térmico, el rendimiento térmico es la relación entre la producción de trabajo neto y la entrada de calor; en el caso de una bomba de calor, el rendimiento térmico (conocido como coeficiente de rendimiento) es la relación entre la producción de calor neto (para calefacción), o el calor neto eliminado (para refrigeración) y la entrada de energía (trabajo externo). El rendimiento de un motor térmico es fraccionario, ya que la producción es siempre inferior a la entrada, mientras que el coeficiente de rendimiento de una bomba de calor es superior a 1. Estos valores están restringidos además por el teorema de Carnot.
Si se expresa en porcentaje, el rendimiento térmico debe estar entre el 0% y el 100%. La eficiencia debe ser inferior al 100% porque hay ineficiencias como la fricción y la pérdida de calor que convierten la energía en formas alternativas. Por ejemplo, un motor de gasolina típico funciona con una eficiencia del 25% aproximadamente, y una gran central eléctrica de carbón alcanza un máximo del 46%, mientras que los avances en el reglamento de la Fórmula 1 han llevado a los equipos a desarrollar unidades de potencia muy eficientes que alcanzan un máximo del 45-50% de eficiencia térmica. El motor diésel más grande del mundo alcanza un máximo del 51,7%. En una central de ciclo combinado, el rendimiento térmico se acerca al 60%[2].
Derivación de la eficiencia del ciclo diesel
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El rendimiento de los motores térmicos es la relación entre la energía total contenida en el combustible y la cantidad de energía utilizada para realizar un trabajo útil. Hay dos clasificaciones de motores térmicos-
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