Decimos que un proceso de mecanizado es cíclico si comprende una serie de transformaciones de la pieza que se repiten en el mismo orden al transcurrir un período de tiempo determinado. Por ejemplo, el proceso de Carnot, al que ya hemos hecho referencia en otras entradas, viene descrito por una determinada masa de gas contenida en un cilindro provisto de un émbolo y su vástago que experimenta una serie de transformaciones reversibles intercambiando calor con dos focos de distinta temperatura.
Cada uno de los puntos del proceso se puede representar en plano PV o TS, refiriéndose siempre al estado que en un instante determinado tiene toda la masa de gas contenida en el cilindro. En el ciclo el sentido de rotación es el de las agujas del reloj y se obtiene un trabajo igual a la diferencia entre el calor absorbido del foco caliente y el devuelto al foco frío.
Si el ciclo fuese recorrido en sentido inverso, se debería aportar una determinada cantidad de trabajo con objeto de poder absorber una serie de energía del foco frío y cederlas al foco caliente, que además recibiría el calor equivalente al trabajo aportado. Este ciclo inverso se denomina ciclo frigorífico y resulta de gran interés en procesos de mecanizado térmico.
PROCESOS DE TORNEADO CÍCLICOS CON Y SIN CIRCULACIÓN
Los procesos cíclicos no sólo se refieren a sistemas cerrados en los que no existe circulación del fluido, como en el ejemplo anterior, sino que también pueden realizarse ciclos cerrados en sistemas con circulación e incluso pueden realizarse ciclos, tales como los que se refieren a motores de explosión y de combustión, en que los límites del sistema se comunican con el exterior mediante la apertura de una válvula en ciertos momentos, cambiando así en cada ciclo el fluido de trabajo. Como ejemplo de proceso cíclico con circulación podemos considerar también la realización de un ciclo de Carnot mediante un sistema cerrado en su conjunto, pero constituido por una serie de sistemas abiertos tales que la salida de cada uno coincide con la entrada del siguiente. La unidad de fluido que circula en régimen estacionario a través del sistema representado, recibe el calor en la caldera, se expansiona en la turbina produciendo un trabajo axial, cede el calor en el enfriador y se aumenta su presión en el compresor mediante la aportación de trabajo hasta la presión de entrada en caldera, repitiéndose seguidamente el ciclo una y otra vez.
La caldera es un sistema abierto con su entrada 1 y su salida 2. Esta última a su vez es la entrada en la turbina cuya salida es 3, y así análogamente en el condensador y compresor. A cada uno de los 4 sistemas considerados puede aplicárseles la ecuación correspondiente, suponiendo a efectos simplificadores que no se producen rozamientos. Al sumar las cuatro ecuaciones sólo figuran en el resultado los trabajos así como el primer sumando de los segundos miembros. La integral de la temperatura sobre el arco definido por la entropía representa la suma algébrica de calores absorbidos o cedidos, y como en nuestro ejemplo existen trabajos y calores nulos, ya que la turbina y el compresor realizan trabajo y además están térmicamente aisladas, resulta en definitiva una igualdad entre el trabajo y el calor.