Ciclo Diesel

Ciclo Diesel, ventajas y desventajas, historia, tiempos, biodiesel, etc.

1. Ciclo Diesel

2. ¿Qué es el Ciclo Diesel?
Es el ciclo de un tipo de
motor de combustión
interna, en el cual el
quemado del combustible
es accionado por el calor
generado en la primera
compresión de aire en la
cavidad del pistón, en la
cual entonces se inyecta el
combustible.

3. Historia

4. Partes del Motor Diesel

5. Ciclo Diesel Teórico
El ciclo Diesel de cuatro tiempos consta de las siguientes fases:

6. 1. Admisión
•En este primer tiempo el pistón
efectúa su primera carrera o
desplazamiento desde el PMS al PMI,
aspirando sólo aire de la atmósfera.
•El aire pasa por el colector y la
válvula de admisión, que se ha
abierto instantáneamente,
permaneciendo abierta,
a fin de llenar todo el
volumen del cilindro.
•La muñequilla del
cigüeñal gira 180º.
•Al llegar al PMI se
supone que la válvula
de admisión se cierra
instantáneamente.

7. La admisión puede ser representada por una isóbara
pues se supone que el aire ingresa sin rozamiento por
los conductos de admisión, por lo que se puede
considerar a la presión constante e igual a la presión
atmosférica.

8. 2. Compresión
•En este segundo tiempo todas las
válvulas están cerradas y el pistón
se mueve hacia arriba en el
cilindro comprimiendo el aire.
•A medida que se que
comprimen las
moléculas de aire,
aumenta la
temperatura
considerablemente por
encima de los 600°C.
•La muñequilla del
cigüeñal gira otros 180º
y completa la primera
vuelta del árbol motor.

9. Durante esta carrera el aire es comprimido hasta ocupar
el volumen correspondiente a la cámara de combustión
y alcanza presiones elevadas. Se supone que por hacerse
muy rápidamente no hay que considerar pérdidas de
calor, por lo que esta transformación puede considerarse
adiabática.

10. 3. Combustión:
•Al final de la compresión con el pistón en
el PMS se inyecta el combustible en el
interior del cilindro con la bomba de
inyección a una presión elevada.
•El combustible, debido a
la alta presión de
inyección sale
pulverizado, se inflama en
contacto con el aire
caliente, produciéndose
la combustión del mismo.
•Durante este tiempo el
pistón efectúa su tercer
recorrido y la muñequilla
del cigüeñal gira otros
180º.

11. Durante el tiempo que dura la inyección, el pistón inicia su
descenso, pero la presión del interior del cilindro se supone
que se mantiene constante, debido a que el combustible que
entra se quema progresivamente a medida que entra en el
cilindro, compensando el aumento de volumen que genera el
desplazamiento del pistón. Esto se conoce como retraso de
combustión.

12. 4. Expansión:
•Sólo en esta carrera se
produce trabajo, debido a la
fuerza de la combustión que
empuja el pistón y la biela
hacia abajo, lo que hace girar
el cigüeñal, así la energía
térmica  se convierte en
energía mecánica. 

13. Al terminar la inyección se produce una expansión
adiabática hasta el volumen específico que tenía al inicio
de la compresión, pues se supone que se realiza sin
intercambio de calor con el medio exterior. La presión
interna desciende a medida que el cilindro aumenta de
volumen.

14. 5. Escape:
•Durante este cuarto tiempo, el
pistón que se encuentra en el PMI
es empujado por el cigüeñal hacia
arriba forzando la salida de los
gases quemados a la atmósfera por
las válvulas de escape abiertas.
•La muñequilla del
cigüeñal efectúa otro
giro de 180º,
completando las dos
vueltas del árbol motor
que corresponde al ciclo
completo de trabajo.

15. •En el punto 4 se abre la válvula de escape y los gases quemados salen
tan rápidamente al exterior, que el pistón no se mueve, por lo que se
considera un proceso a volumen constante. La presión en el cilindro
baja hasta la presión atmosférica y una cantidad de calor no
transformado en trabajo es cedido a la atmósfera.
•El recorrido del pistón de 1 a 0 se realiza a presión constante, pues se
desprecia el rozamiento de los gases quemados al circular por los
conductos de escape. Al llegar a 0 se cierra la válvula de escape y se
abre la de admisión para iniciar un nuevo ciclo.

16. Diferencias entre el Ciclo Diesel Real y
el Teórico
•En la práctica la presión varía
durante la combustión, mientras
que en el ciclo teórico se
mantiene constante.
•En realidad, una parte de la
combustión se lleva a cabo a
volumen constante, y otra parte,
a presión constante.
•Tan solo los motores muy lentos
desarrollan aproximadamente el
proceso teórico.

17. Diferencias entre los Ciclo Diesel y Otto
Ciclo Otto Ciclo Diesel
Llamado también
ciclo de encendido
por chispa, este el
proceso se realiza a
volumen constante.
Se le conoce como
ciclo de encendido
por compresión y se
realiza a presión
constante.
La eficiencia es mayor,
cuanto más elevado
sea la relación de
compresión.
La eficiencia es
siempre menor a la de
un ciclo Otto para la
misma relación de
compresión, si este es
mayor que la unidad.

18. Ciclo Otto Ciclo Diesel
En la Admisión
Se succiona una mezcla
de aire combustible en la
cámara de combustión.
Solamente se succiona
aire puro.
En la Compresión
El pistón comprime la
mezcla aire -combustible.
El pistón comprime el aire
para aumentar la presión y
temperatura.
En la Combustión
La bujía eléctrica
enciende la mezcla
comprimida.
El combustible al
mezclarse con el aire
caliente se enciende
debido al calor generado
a alta presión.
En el Escape
No hay diferencia, en ambos casos el pistón fuerza a los
gases de escape a salir del cilindro por la válvula de
escape.

19. Diferencia entre un Motor a Gasolina y
un Motor Diesel
Motores a Gasolina Motores Diesel
Su costo es más barato. Su costo es más elevado.
Aprovechan del 22 al 24%
de la energía
Son más eficientes, el
aprovechamiento de
energía puede superar el
35%.
No requieren gran cantidad
de aire.
Requieren mayor cantidad
de aire, pues la combustión
es mejor cuanto mayor es el
exceso de aire carburante.
El combustible usado es la
gasolina , el cual es muy
contaminante.
El combustible requerido es
el gasóleo, el cual es menos
contaminante.
Consumen más
combustible.
Consumen menos
combustible (aprox. 30%
menos)

20. Motores a Gasolina Motores Diesel
Son mejores en trayectos
cortos.
Son mejores en trayectos
largos.
El arranque es rápido
Demoran al arrancar, pues
necesitan calentarse.
No son muy ruidosos.
Son más ruidosos y con
mayores vibraciones.
Ofrecen una conducción más
deportiva.
Ofrecen una conducción fácil
y suave, a pesar de las
vibraciones en el volante y
pedales, y el ruido.
Suelen alcanzar velocidades
máximas más elevadas y
mejores aceleraciones.
No ofrecen aceleraciones de
escándalo ni sensaciones de
fuerza y potencia. Pero facilitan
los adelantamientos .
Su equipamiento es más ligero
y sencillo.
Su equipamiento es más
pesado y más complejo.
Su mantenimiento es más caro
debido a que necesitan más
aceite.
Su mantenimiento es más
barato, pero las reparaciones
son más caros.

21. Diferencia entre los Motores Diesel y a
Gas
Motores Diesel Motores a Gas
Consumen menos
combustible y su potencia es
mayor.
Consumen mayor combustible
y ofrecen menos potencia.
Su costo es mayor debido a su
diseño robusto y pesado.
Su costo es menor, pues es
más ligero y menos complejo.
Tiene mayor durabilidad
debido a su resistencia.
Tiene menor durabilidad.
Su mantenimiento a corto
plazo es más caro, pues
debido al tamaño de sus
piezas se requiere más aceite.
Su mantenimiento a corto
plazo es más barato.
No requieren trabajar a altas
revoluciones para producir su
máxima potencia.
Producen su máxima potencia
a altas revoluciones.
Demoran en arrancar a bajas
temperaturas.
Arrancan a cualquier
temperatura.

22. Ventajas y Desventajas de los Motores
Diesel

23. Aplicaciones
Maquinaria
agrícola (tractores
cosechadoras.
Propulsión
ferroviaria
Propulsión
marina
Propulsión
aérea
Automóviles y
Camiones
Vehículos de
propulsión a
Oruga
Accionamiento
industrial
(bombas,
ompresores,etc.)
Grupos
generadores de
energía eléctrica.

24. Combustible Diesel
•El combustible Diesel es el gasóleo, el cual es
una mezcla compleja de hidrocarburos
compuesto principalmente de parafinas y
aromáticos, es un líquido de color blancuzco
o verdoso y es menos denso que el agua.
•Cuando es obtenido de la destilación del
petróleo se denomina diesel y cuando es
obtenido a partir de aceites vegetales se
denomina biodiesel.
•La calidad del diesel se expresa mediante el
índice de cetano.
•Al combustible Diesel se le adiciona
realzadores de cetano e inhibidores de humo
que impiden la formación de hollín durante la
combustión.

25. ¿Por qué ha subido el precio del
Diesel?
En un principio el Diesel se obtenía como
segundo producto del refinamiento de la
gasolina y aunque el proceso posterior es
complejo era bastante rentable. Y como
tenía una menor demanda, para no ser
desechado se vendía a precios bajos.
Pero hoy en día la demanda de Diesel es
más alta y las refinerías se afanan en
mejorar y perfeccionar esos complicados
y costosos procesos para convertir la
mayor parte del petróleo en Diesel,
aumentando su costo de producción y
por ende su precio de venta.

26. El Biodiesel
Es un biocombustible sintético
líquido que se obtiene a partir
de lípidos naturales (aceites
vegetales o grasas animales,
nuevos o usados) mediante
procesos industriales de
esterificación y
transesterificación, y que se
aplica en la preparación de
sustitutos totales o parciales
del combustible Diesel.

27. Materias Primas
•Aceites vegetales, aceites vegetales
como el aceite de girasol, palma,
soya.
•También se pueden utilizar aceites
usados (aceites de fritura), en cuyo
caso la materia prima es muy barata
y, se recicla lo que en otro caso
serían residuos.

28. Síntesis del Biodiesel

29. Ventajas y Desventajas del Biodiesel
Ventajas Desventajas
Posee características
fisicoquímicas similares a las
del gasóleo y gracias a esto
su utilización no requiere
mayores cambios en los
motores.
A bajas temperaturas
puede empezar a solidificar
y formar cristales, que
pueden obstruir los
conductos del combustible.
Tiene una combustión más
completa, reduciendo las
emisiones de SO
2
y CO.
Produce menos humo
visible y olores menos
nocivos.
Puede degradar ciertos
materiales, tales como el
caucho natural, por eso
puede ser necesario
cambiar algunas
mangueras del motor antes
de usar biodiesel .
Se puede producir a partir
de insumos locales,
reduciendo la
dependencia al petróleo.
Su costo puede ser más
elevado que el del Diesel.
Es altamente
biodegradable en el agua.

30. Mantenimiento de Motores Diesel