Ciclo Otto es el proceso termodinámico que se emplea en los motores de combustión interna de encendido por chispa eléctrica.
El motivo de este nombre está en que toda la energía generada por el motor tiene su origen en la cámara interna destinada para ello.
Este ciclo fue inventado por el ingeniero alemán Nikolaus Otto y se lleva usando desde 1876, algo más de 145 años.
Dentro del ciclo Otto, podemos encontrar dos tipos de motores: los motores de 4 tiempos y los de 2 tiempos. Esta diferencia se basa en el número de vueltas que da el cigüeñal; pero no te preocupes, en las siguientes líneas, te lo explicamos en detalle.
Como ya te adelantamos, también están los motores de ciclo Otto de 2 tiempos. Veamos en qué se diferencian de los de 4 tiempos.
Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que, cada vez que el pistón viaja dentro del cilindro, el cigüeñal se mueve 180º.
En los motores de 4 tiempos, el pistón hace cuatro recorridos completos, por lo que el cigüeñal dará dos vueltas completas.
Sin embargo, en el motor de 2 tiempos, el proceso cambia significativamente; y es que el proceso se reduce a dos fases, en vez de cuatro.
En este tipo de motores, los procesos de admisión y compresión se hacen juntos; y los de combustión y escape, también. Esto hace que el número de recorridos del pistón dentro del cilindro se reduzca a la mitad, y que el cigüeñal dé solo una vuelta, en lugar de dos.
Los motores de dos tiempos, son los utilizados en pequeñas motos o motores de fuera borda.
Ya sabes que, el ciclo Otto, es el proceso por el que funcionan los motores de combustión interna; esto se debe a que producen gran potencia con una buena eficiencia.
Para que un motor de Ciclo Otto funcione a pleno rendimiento, es necesario que haya una relación equilibrada entre el aire y el combustible que le entra al motor.
Esta relación recibe el nombre de factor lambda y, su proporción estequiométrica, la que se considera más precisa, es de 14.7 partes de aire por 1 de combustible.
Este es el motivo por el que, a medida que ascendemos en nuestro avión, debemos ir recortando la mezcla.
La fórmula que explica el funcionamiento de los motores de ciclo Otto, es la que te presentamos a continuación:
𝞢 Trabajo = T 1-2 + T 3-4 = (U2-U1) + (U4-U3) = +4 -5 =-1
Es importante tener en cuenta que, el único proceso en el que se genera trabajo, es en el de explosión; los otros pasos restan energía. Esto se constata en la fórmula del trabajo generado, en la que cada signo menos, nos indica una pérdida de energía.
Otro factor a tener en cuenta es que, cuanto mayor es la compresión de un motor, mayor es la potencia generada. La relación de compresión es la reducción del volumen dentro del cilindro, desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior.
Y sí, sabemos lo que estás pensando. Es un poco confuso. Pero comparemos con algo más sencillo:
Imagina que coges una jeringa y la llenas de aire hasta la marca número 10. Si le cierras la entrada y aplicas fuerza en el émbolo hasta llegar a la marca número 1, habrás conseguido una relación de compresión de 10. Más sencillo así, ¿verdad?
El ciclo Atkinson se está haciendo muy popular en la construcción de vehículos híbridos, ya que ofrece una alta eficiencia y un bajo consumo de combustible.
Las diferencias principales entre el ciclo Otto y el Atkinson son que, en el Atkinson, la válvula de admisión se cierra más tarde, reduciendo la compresión.
Además, una vez se ha completado el ciclo en el interior del cilindro, la presión es igual a la presión atmosférica; mientras que, en los motores de ciclo Otto, esta presión es muy superior.
En general, podemos decir que los motores Atkinson tienen un menor gasto de combustible, a la vez que una vida útil más larga, debido a su menor compresión. Eso sí, generan bastante menos potencia que uno de ciclo Otto.
Nicolaus Otto nació en Colonia, el 10 de junio de 1832. Este alemán ha pasado a la historia por ser uno de los ingenieros más importantes para el desarrollo de la humanidad, y es que, en 1872, materializó por primera vez un motor de cuatro tiempos.
Pese a no tener unos sólidos estudios, Otto empezó a destacar en 1864 cuando, junto a Eugen Langen, fundó la primera fábrica de motores del mundo, la NA Otto & Cie.
En cuanto al plano personal, Nicolaus Otto fue el padre de Gustav Otto, cofundador de la firma BMW, junto con Karl Rapp, en 1917.
Como suele pasar con los grandes avances, a veces, hay discrepancias acerca de la autoría y, como no podía ser de otra forma, con los motores de Ciclo Otto pasa lo mismo. Y es que, a veces, no es tan fácil definir al autor en una sola persona; a veces, un avance es el resultado de varios hitos de personas diferentes.
