Este documento describe los cuatro ciclos termodinámicos más importantes: el ciclo de Carnot, el ciclo de Ericsson, el ciclo de Rankine y el ciclo de Stirling. Explica que los ciclos termodinámicos son procesos cíclicos en los que un sistema experimenta una serie de transformaciones y vuelve a su estado inicial, y que son el principio de funcionamiento de cualquier máquina térmica. Luego procede a detallar las características y etapas de cada uno de los cuatro ciclos mencionados

1. Mª Dolores Moreno Domínguez
CICLOS
TERMODINÁMICOS

2. Los ciclos
termodinámicos son aquellos
procesos en los que un
sistema sufre una serie de
transformaciones
termodinámicas partiendo de
un estado inicial tras los
cuales llega a un estado final
que es igual al inicial.
Su funcionamiento
cíclico es el principio de
cualquier máquina térmica.

3. Los cuatro ciclos termodinámicos más importantes
son: Carnot, Ericsson, Stirling, Rankine.

4. CICLO CARNOT
El ciclo Carnot se
considera el ciclo básico en
termodinámica para todos los
motores térmicos. Para ello:
Suministra al motor energía
en forma de calor a
temperatura elevada.
La acción del calor permite
realizar un trabajo mecánico
al motor.
El motor cede calor al foco
de temperatura inferior.

5. Este ciclo consta de cuatro etapas
correspondientes con las transformaciones
termodinámicas básicas.

6. EXPANCIÓN ISOTÉRMICA
En este proceso inicialmente la
temperatura del gas se mantiene
constante permaneciendo en
equilibrio en el interior del
cilindro. Al producirse la
expansión isotérmica entre 1 y 2
el sistema realiza un trabajo W
positivo, debido a que aumenta
el volumen, comunicando
energía al entorno.

7. EXPANCIÓN ADIABÁTICA
Debido a que el proceso es
adiabático no hay
transferencia de calor. El gas
realiza un trabajo llegando a
elevar el embolo, para que el
cilindro debe de estar
aislado térmicamente.

8. COMPRESIÓN ISOTÉRMICA
En esta etapa es el pistón
el que realiza el trabajo.
Este es un trabajo de
compresión (negativo),
por lo que se recibe
energía del entorno en
forma de trabajo y se
cede una energía
equivalente en forma de
calor.

9. COMPRESIÓN ADIABÁTICA
Es la última etapa y en ella se
alcanzan los mismos valores del
principio pero sin transferencia de
calor con el exterior.

10. CICLO ERICSSON
El ciclo Ericsson es reversible al
igual que el ciclo Carnot por lo que se
obtiene el rendimiento máximo de la
máquina. El fluido evoluciona realizando
dos transformaciones isotermas y dos
isobáricas.

11. CICLO RANKINE
El ciclo Rankine utiliza vapor y
consiste en calentar agua en una
caldera hasta evaporarla y elevar
la presión del vapor, éste se hace
incidir sobre la turbina, donde
pierde presión produciendo
energía cinética.
El fluido se licúa en el
condensador y lo introduce en
una bomba que de nuevo aumenta
la presión para ser introducido en
la caldera.

12. Para optimizar el
aprovechamiento del
combustible, se somete al
fluido a ciertos procesos:
• Precalentamiento
del agua
comprimida, con
esto no se aumenta
el área del diagrama,
pero se reduce el
calor que hay que
introducir al ciclo.
• Recalentamiento del
vapor que ha pasado
por la turbina.

13. Uno de los principales motores utilizados
en este ciclo es el motor Stirling.
CICLO STIRLING
En este ciclo
termodinámico el
fluido evoluciona
realizando dos
transformaciones
isotérmicas y dos
transformaciones
isocóricas

14. 1. Calentamiento isócoro (volumen constante).
La fuente de calor cede energía térmica y la
temperatura y la presión del gas aumentan.
FASES ELEMENTALES EN LAS
SE TRANSFORMA EL GAS

15. 2. Una expansión isoterma (temperatura constante).
En esta fase el volumen aumenta mientras que la
presión disminuye lo que provoca que se produzca
energía motora.

16. 3. Enfriamiento isócoro (volumen constante).
Durante esta fase la temperatura y la presión
disminuyen.

17. 4. Compresión isotérmica (temperatura constante).
En esta fase tenemos que proporcionar energía
mecánica al gas debido a que la presión aumenta a
medida que su volumen disminuye.