Ciclo Diesel

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

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  • 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