Calculadora del Ciclo de Otto (Rendimiento de un Motor de Gasolina, Temperaturas y Presión Media Efectiva)

Rendimiento, temperatura y presión máximas, trabajo neto y presión media efectiva del ciclo de Otto ideal de aire, a partir de la relación de compresión, el estado de admisión y el calor aportado.

Qué hace esta herramienta

El ciclo de Otto es el modelo de manual del motor de gasolina: se comprime el aire, se aporta calor a volumen constante, se expande, se cede calor a volumen constante. Su rendimiento 1 − r^(1−γ) depende solo de la relación de compresión y del gas, y sube deprisa al principio y luego se aplana, por lo que pasar de 8 a 12 rinde mucho más que de 12 a 16. Los motores reales quedan muy por debajo por las pérdidas de calor, el rozamiento, la combustión incompleta y un fluido que no es un gas ideal de calor específico constante, así que use el resultado para comparar diseños, no para predecir consumos.

Fórmula

η = 1 − r^(1−γ) · T₂ = T₁ r^(γ−1) · T₃ = T₂ + q_in ÷ c_v · T₄ = T₃ ÷ r^(γ−1) · w = η q_in · mep = w ÷ (v₁ − v₂)

Variables

Símbolo	Significado	Unidad
`rc`	Relación de compresión	—
`t1`	Temperatura al inicio de la compresión	°C
`p1`	Presión al inicio de la compresión	kPa
`qi`	Calor aportado por kg de aire	kJ/kg
`ga`	Cociente de capacidades térmicas γ	—
`EF`	Rendimiento térmico	%
`T2`	Temperatura tras la compresión	°C
`T3`	Temperatura máxima	°C
`T4`	Temperatura al final de la expansión	°C
`W`	Trabajo neto por kg de aire	kJ/kg
`MEP`	Presión media efectiva	kPa
`P3`	Presión máxima	bar

Ejemplo resuelto

Relación de compresión9
Temperatura al inicio de la compresión27 °C
Presión al inicio de la compresión100 kPa
Calor aportado por kg de aire1500 kJ/kg
Cociente de capacidades térmicas γ1,4

Rendimiento térmico58,48 %
Temperatura tras la compresión450 °C
Temperatura máxima2540 °C
Temperatura al final de la expansión895 °C
Trabajo neto por kg de aire877 kJ/kg
Presión media efectiva1146 kPa
Presión máxima84,4 bar

Limitaciones

La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.
El resultado es una estimación basada solo en los valores introducidos. Las situaciones reales suelen incluir factores que esta calculadora desconoce.