La termodinámica y sus ciclos

Por lo que hemos visto hasta ahora nuestros motores son, en el fondo, motores que se alimentan de gas. El combustible líquido que llevamos en los depósitos de los vehículos resulta finamente pulverizado por el inyector (nos referimos ahora al caso del motor Diesel) de forma que entra en la cámara de combustión a una muy alta presión, pero muy fraccionado, de modo que se conduce como si fuera un gas.

También en el motor de explosión la gasolina se pulveriza en el carburador y entra mezclada con el aire, formando una niebla que puede perfectamente interpretarse como un gas. Estos motores son, pues, en lo fundamental, como los motores de gas a que hemos hecho referencia y que se inventaron y utilizaron en la segunda mitad del pasado siglo.

Cuando describimos el ciclo de cuatro tiempos, ya tuvimos ocasión de darnos cuenta cómo son tratados los gases en el interior de la cámara de combustión. El aire, en el caso Diesel, es admitido a temperatura ambiente y presión atmosférica; luego es comprimido (reducción de volumen) y con ello aumenta su presión y su temperatura. Por otra parte, en el momento de la inyección del gasóleo aumentan las presiones y la temperatura hasta alcanzar elevados valores que luego se rebajan extraordinariamente en el momento del escape, al ponerse la cámara de combustión en contacto con el exterior.

A poco que meditemos nos daremos cuenta de que hay un foco altamente caliente cuando se produce la combustión que contrasta con el foco frío del escape, tal como requieren las leyes de la Termodinámica y el principio enunciado por Camot. Y también vemos que para ello el gas está permanentemente sometido a constantes variaciones de presiones y de volúmenes de los que se deducen variaciones en las temperaturas.

Para estudiar más cómodamente estas variaciones y la forma cómo se producen se acude a representarlas en un plano semejante al que vemos dibujado. Aquí, cualquier tipo de variación en el volumen del gas la podemos representar por la línea horizontal en el sentido de que el volumen es tanto más grande cuanto más a la derecha se encuentre el punto que lo representa.

En iguales condiciones también podremos representar las presiones a que el gas se encuentra sometido, pero esta vez por medio de la línea vertical, tal como se indica en el dibujo. Por supuesto, aquí la presión es tanto más elevada cuanto más hacia arriba se encuentre el punto que tratemos de representar.

Este tipo de representación se llama diagrama y se suele llamar de Clapeyron por ser este ingeniero francés quien lo llegó a crear. Pero pueden existir también otros tipos de representaciones en los que se tengan en cuenta las temperaturas en la línea vertical y la cantidad de energía calorífica dividida por la temperatura absoluta en la parte de la línea horizontal. Nosotros vamos a referirnos al diagrama de Clapeyron para ver qué es lo que ocurre en el interior de un motor con la corriente de gases que atraviesan sus cámaras de combustión.