El concepto ciclo termodinámico hace referencia a un proceso que se basa en la obtención de fuerza empleando dos sistemas. El primero de ellos consiste en usar dos fuentes de calor que tienen temperaturas diferentes. El segundo se produce al aplicar una fuerza para que el calor pase de una fuente que tiene una temperatura baja a otra que tiene una temperatura alta. Estos procesos se usan para generar movimiento. De hecho, están presentes en elementos como la activación de turbinas para crear energía eléctrica.
Tipos de ciclos termodinámicos
Actualmente, podemos encontrar hasta 4 tipos de ciclos termodinámicos. Uno de ellos parte de un fundamento teórico diseñado para comprobar la eficiencia térmica de las máquinas, recibe el nombre de ciclo de Carnot porque se realiza con una máquina de Carnot conectada a dos fuentes de diferentes temperaturas que usan el gas como fuerza.
Por otro lado, se encuentra el ciclo de Rankine orgánico que vaticina el funcionamiento de las turbinas de vapor mezclando dos fluidos de diferentes compuestos y temperaturas. Otro tipo es el ciclo diésel que se usa en los motores térmicos de los coches y es el responsable de que se consuma el combustible. Finalmente, aparece el ciclo Stirling que es reversible y que emplea la energía mecánica para generar cambios de temperatura en los fluidos de un circuito cerrado.
¿Cómo funciona el ciclo termodinámico?
El ciclo termodinámico funciona con base en los cambios de estado que atraviesa un fluido. Entre esos estados se encuentran los de compresión, expansión, evaporación, calentamiento, enfriamiento y condensación. Una vez que termina el ciclo, ese fluido vuelve a su estado original.
Para que se produzcan esos cambios de estado es necesario contar con una gran densidad de energía y con el factor de que haya pocas diferencias de temperatura. Generalmente, los ciclos mecánicos tienen lugar en artefactos como las máquinas motrices y las máquinas generatrices.
Un ejemplo de máquinas motrices serían las centrales térmicas de vapor en las que la energía térmica se convierte en mecánica. Mientras que el ejemplo de las máquinas generatrices se centraría en las instalaciones frigoríficas de compresión. En esos artefactos la energía mecánica se convierte en energía térmica siguiendo el ciclo termodinámico.
¿Qué es un ciclo termodinámico cerrado?
Los ciclos termodinámicos cerrados son aquellos procesos en los que se produce un intercambio de calor o trabajo con el entorno. Pero en ningún momento tiene lugar un intercambio de masa.
En este sentido también destaca el hecho de que hay cuatro tipos de ciclos termodinámicos de sistemas cerrados. Uno de ellos son los isocóricos en los que no se produce un cambio de volumen, otro los isobáricos en los que la presión no cambia.
Por su parte, en los isotérmicos, no se produce un cambio de temperatura y finalmente quedan los adiabáticos en los que los niveles de masa y calor se mantienen en los mismos valores.
¿Cómo calcular la eficiencia de un ciclo termodinámico?
La fórmula general para calcular la eficiencia de un ciclo termodinámico se basa en dividir la cantidad de productos que se someten a ese proceso cuando se introducen en una estación de trabajo, entre el tiempo que dura ese mismo proceso.
