Ciclo Diesel El ciclo de diesel diesel es un motor de encendido por compresión compresión (en (en lugar de encendido por chispa). chispa). El combustib combustible le atomizado atomizado se inyecta inyecta en el cilindro en p2 (alta presión) cuando la compresión se completa, y hay encendido sin una chispa. Es una idealización del diagrama del indicador de un motor Diesel, en el que se omiten las fases de renovación de la carga., y se asume que el uid uido o term termod odin in!m !mico ico que que evol evoluc ucio iona na es un gas gas perf perfec ecto to,, en general aire. "dem!s, se acepta que todos los procesos son ideales y reversibles, y que se realizan sobre el mismo uido. En el motor diesel, el aire se comprime adiab!ticamente con una propor proporció ción n de compr compresi esión ón t#pica t#pica entre entre $% y 2&. Esta Esta compr compresi esión, ón, elev eleva a la tempe empera rattura ura al valo valorr de ence encen ndido dido de la mezcl ezcla a de combustible que se forma, inyectando gasoil una vez que el aire est! comprimido. El cicl ciclo o est est!nda !ndarr de air aire idea ideal, l, se orga organi niz za como como un pro proceso ceso adiab!tico reversible, seguido de un proceso de combustión a presión consta constante nte,, luego luego una una e'pan e'pansió sión n adiab! adiab!tic tica a para para una descar descarga ga de potencia, y nalmente una e'pulsión de humo siso volumtrica. "l nal de la e'pulsión de humos, se toma una nueva carga de aire. *a diferencia diferencia fundamental fundamental entre el ciclo Diesel y el ciclo +tto est! en la fase de aportación de calor. En el ciclo +tto el calor era introducido a volumen constante, y en el ciclo Diesel es introducido a presión constante.
1-*Procesos por los que atraviesa la sustancia proces eso o de comp comprresió esión n adia adiab! b!ti tica ca *-Co *-Comp mpre resi sión ón:: Es un proc reversible (isentrópica), es decir sin intercambio de calor con el e'terior. omprime el aire contenido en el cilindro. Ello eleva el estado estado termodin termodin!mico !mico del uido, uido, aumentand aumentando o su presión, presión, su temperatura y disminuyendo su volumen espec#co, en virtud del del efec efecto to adia adiab! b!ti tico co.. En la idea ideali liza zaci ción ón,, el proc proces eso o vien viene e gobernado por la ecuación de la isoentrópica - cdot v/0 1 cte , con 0 #ndice de politropicidad isoentrópico 1 pv. En la prim primer era a fase fase el aire aire puro puro ante anteri rior orme ment nte e aspi aspira rado do se compri comprime me y adquie adquiere re una temper temperatu atura ra sucie suciente nte como como para para provocar el autoencendido del combustible inyectado.
*-Combus *-Combustión tión:: En esta idealización, el aporte de calor 3p se simplica por un proceso isóbaro (a presión constante). En la
segunda fase y al principio de la e'pansión, la combustión se realiza a presión constante, mientras el volumen aumenta.
*-Explosión/Expansión: 4e simplica por una e'pansión isentrópica (adiab!tica) del uido termodin!mico, hasta el volumen espec#co que se ten#a al inicio de la compresión. En la realidad, la e'pansión se produce a consecuencia del elevado estado termodin!mico de los gases tras la combustión, en la etapa de e'pansión, se produce un traba5o. En la tercera fase la e'pansión se efect6a sin intercambio de calor con las paredes del cilindro.
*-Última etapa, proceso 4-1: Esta etapa es un proceso isocórico (escape) es decir a volumen constante. Desde presión nal de e'pansión hasta la presión inicial compresión. *a apertura instant!nea del escape produce descenso muy r!pido de la presión, mientras el pistón mantiene en el punto muerto (volumen constante).
la de un se
- Dispositivos que constitu!en el ciclo En los ciclos de gas, el uido de traba5o permanece en fase gaseosa a travs de todo el ciclo, mientras que en los ciclos de vapor el uido de traba5o est! en fase de vapor en una parte del ciclo y en fase l#quida durante otra parte. *os principales componentes de un motor disel son7 Embolo: es una pieza de metal cil#ndrica que se mueve de arriba hacia aba5o, dentro del cilindro. Cilin"ro: cilindro en el cual se mueve el mbolo 8n motor puede tener de $ a 29 cilindros. En motores multi:cilindros estos est!n colocados en una de tres #ormas: en l#nea, en ; u opuestos. $e%mentos "el &mbolo: proveen un sello movible entre los bordes e'teriores e interior del cilindro. C'mara "e combustión: esta es el !rea donde la compresión y la combustión tienen lugar. ('lvulas: las v!lvulas de succión y descarga se abren en el instante en que la mezcla entra y cuando sale. *as v!lvulas est!n cerradas durante la compresión y la combustión. )n!ector "e combustible: debe ser capaz de resistir la temperatura y la presión dentro del cilindro y colocar el combustible en un no roc#o. Conector: conecta el mbolo a la polea. -uede rotar y moverse para que la polea ruede. Polea: hace que el movimiento de arriba deba5o de mbolo se transforme en un movimiento circular.
*a mayor#a de los motores disel utilizan un tapón de luz que consiste en un alambre calentado elctricamente. uando el motor disel est! fr#o, el proceso de compresión no eleva el aire a una temperatura sucientemente alta para encender el combustible. -or la tanto, el tapón ayuda a encender el combustible cuando el motor est! fr#o.
*-otores "e combustión interna: Es un con5unto de elementos, piezas y componentes debidamente sincronizados, que realizan la quema del combustible en una cavidad formada entre la cabeza del mbolo y la culata, transformando la energ#a potencial calor#ca de los combustibles en energ#a mec!nica (energ#a de movimiento). C+PE$+E$: es una m!quina de uido que est! construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de uidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. -ara producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de traba5o deseado.
.)0$ DE (P+: En la turbina se transforma la energ#a interna del vapor en energ#a mec!nica que, t#picamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodin!mico que e'presa que cuando el vapor se e'pande disminuye su temperatura y se reduce su energ#a interna.
2-umento "e e3ciencia t&rmica "el ciclo "iesel
El rendimiento de este ciclo Diesel lo podemos hallar como el traba5o realizado dividido por el calor absorbido
;emos que el rendimiento es mucho mayor que para un ciclo +tto que, para valores t#picos de motores de e'plosión, rondaba el %&<. *a causa principal de la diferencia es la mucha mayor relación de compresión en el motor disel.
El rendimiento de este ciclo Diesel es, por supuesto, inferior al de un ciclo de arnot que operara entre las temperaturas =" y =7
4-* ue "esea lo%rar con este ciclo El me5or rendimiento trmico, gracias al elevado grado de compresión y al favorable proceso qu#mico de combustión se efect6a con un e'ceso de aire, apro'imadamente entre un >&< a ?&< de aire adicional respecto a la dosicación teórica. 4u consumo espec#co es m!s reducido con respecto al de los motores a gasolina y con la utilización de un combustible m!s barato que la gasolina, adem!s el poder calor#co de este combustible es mucho m!s elevado. En peso, el consumo espec#co de un motor disel es menor que el del motor a gasolina, cuando traba5a a @ de carga normal el consumo de este motor llega a ser la mitad del de un motor a gasolina. 8na venta5a que tiene el motor disel es la facilidad que tiene para su puesta en marcha a ba5as temperaturas. 4us gases de escape son menos tó'icos7 monó'ido de carbono m!'imo en aceleración &,$<, en lugar de >< para un motor a gasolina el cual tiene m!s del %< en ralent#. -or 6ltimo, el peligro de incendio es pr!cticamente nulo, pues el gas:oil es menos vol!til que la gasolina y sus vapores necesitan de una atmósfera de 9&A para que una fuente de calor pueda encenderlos, mientras que los vapores de la gasolina sólo necesitan una atmósfera de 2&Bc
5-Dia%rama "e #ases 4e presenta en la gura (a) el diagrama - C ; y en la gura (b) el diagrama =:s, para el ciclo de Diesel de aire est!ndar ideal. "l estado $, el pistón inicia una compresión isentrópica del aire de combustión y contin6a hasta el estado 2. En el estado 2 el combustible se inyecta en el aire. uando se emplea una relación de compresión sucientemente alta, la temperatura del aire comprimido es lo bastante elevada como para que el combustible se encienda sin necesidad de una fuente de encendido e'terior. 4e considera que el proceso de ignición tiene lugar con una rapidez tal que la energ#a aadida al cilindro es suciente para
mantener la presión en el cilindro constante en tanto que el pistón se mueve alcanzando el estado >. 4e supone que el proceso de combustión termina en este punto y la e'pansión contin6a como un proceso isentrópico hasta el punto ?. 4e abre la ;!lvula de escape la presión cae hasta las condiciones iniciales del estado $ a volumen constante.
6-* Des"e el punto "e vista in"ustrial "on"e son utili7a"os estos ciclos *os generadores diesel est!n diseados para satisfacer las necesidades de pequeas y medianas empresas, aparte del uso pesado en industrias. 8n generador es un producto revolucionario que pone energ#a de reserva limpia y asequible al alcance de millones de negocios, hogares y pequeas empresas. educir el costo de energ#a de reserva y hacer generadores f!ciles de instalar se est! convirtiendo en la norma en estos d#as. El Diesel se utiliza en la mayor#a de los sectores industriales de forma abrumadora, ya que proporciona m!s energ#a por unidad de combustible y su ba5a volatilidad hace que sea m!s seguro de mane5ar. 8na perspectiva muy emocionante de diesel sobre la gasolina es la posibilidad de eliminar el consumo de petróleo por completo. *a mayor#a de los motores diesel pueden ser inducidos a la quema de aceite vegetal en lugar de la quema de diesel y todos ellos pueden quemar distintas formas procesadas de aceite vegetal sin prdidas en la vida o la eciencia.
8-* antenimiento "e un motor con ciclo "iesel
*os motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento o desgaste entre las piezas móviles. El aceite, situado en el c!rter, o tapa inferior del motor, salpica directamente las piezas o es impulsado por una bomba a los diferentes puntos. "dem!s, los motores tambin necesitan refrigeración. En el momento de la e'plosión, la temperatura del cilindro es mucho mayor que el punto de fusión del hierro. 4i no se refrigeraran, se calentar#an tanto que los pistones se bloquear#an. -or este motivo los cilindros est!n dotados de camisas por las que se hace circular agua mediante una bomba impulsada por el cigFeal. En invierno, el agua suele mezclarse con un anticongelante adecuado, como etanol, metanol o etilenglicol. -ara que el agua no hierva, el sistema de refrigeración est! dotado de un radiador que tiene diversas formas, pero siempre cumple la misma función7 permitir que el agua pase por una gran supercie de tubos que son refrigerados por el aire de la atmósfera con ayuda de un ventilador.
