Macanica

El motor Diesel
La rápida compresión de un medio origina un aumento de su energía interna y de su temperatura. En 1892 el alemán Diesel propuso la compresión del aire solo hasta alcanzar una temperatura suficientemente elevada para llegar al encendido del combustible al inyectar éste el final de la carrera de compresión. Propuso coordinar el caudal en masa inyectado con el movimiento del pistónpara que el calor de combustión se liberase a una temperatura máxima constante. Así, el proceso original se diseñó para que se aproximara al ciclo motor de Carnot tanto como fuera posible. Sin embargo por limitaciones económica y de otra índole, se ha llegado a un proceso de combustión aproximadamente a presión constante para los grandes motores Diesel de baja velocidad. El motor moderno Dieseldel alta velocidad tiene un proceso de combustión comprendido entre el del motor de Otto y el motor diesel de baja velocidad. El proceso puede suponerse como una combustión a volumen constante hasta que llega a una presión límite, y luego como una combustión a presión constante hasta el final del proceso (este motor se conoce como motor Dual o Diesel de presión limitada).
Las principalesdiferencias entre los motores de Otto y de Diesel son:
a- El combustible se mezcla con aire al final de la compresión en el Diesel y durante la admisión en el motor de Otto.
b- En el Diesel se emplea una mayor compresión que en el motor de Otto.
c- El motor de Otto necesita una fuente de encendido; el motor Diesel, no.

Análisis del ciclo normal de aire
El análisis preciso de los procesos de losmotores de combustión es un problema muy complejo, razón por la cual se han introducido hipótesis simplificativas, que conducen al análisis del ciclo normal de aire. Este análisis implica que el medio es aire y que durante el ciclo no tienen lugar reacciones químicas. El calor se transfiere desde el aire a un medio más frío, durante el ciclo. Se supone además que las pérdidas debidas a latransferencia de calor desde el aparato hacia la atmósfera son nulas.

Ciclos de Motores de Pistón
Ciclo de Otto
El aire se comprime adiabática y reversiblemente de A a B. Durante el proceso de calentamiento a volumen constante de B a C se añade calor al aire. La expansión adiabática reversible tiene lugar de C a D, y el aire se enfría de D a A, retornando a sus condiciones iniciales.

Figura 1El ciclo de Brayton
El motor de Brayton requiere dos cilindros, uno para la compresión y otro para la expansión. El aire o la mezcla combustible se introduce en el compresor de E a A, se comprime adiabáticamente y reversiblemente de A a B y se descarga de B a F. El aire o la mezcla combustible comprimidos se introducen en el cilindro de expansión y tiene lugar la combustión a presión constanteaumentando el volumen de Vb a Vc. La expansión adiabática reversible completa de C a D se realiza en el mismo cilindro, y los productos se expulsan de D a E. En el análisis del ciclo normal de aire se considera únicamente el ciclo ABCDA, es decir se utiliza un solo cilindro, añadiendo y extrayendo calor del aire al cilindro.

Figura 2


Ciclo Diesel
Combustión a presión constante
El airese comprime adiabáticamente de A a B en el ciclo Diesel normal de aire. El calor se añade a presión constante de B a C. De C a D tiene lugar la expansión adiabática y reversible, se extrae parte del calor de D a A, con lo que el aire queda en las condiciones iniciales. El rendimiento del ciclo Diesel normal de aire depende de la relación de compresión, que determina TB para una TA, y el calorañadido, que determina Tc y TD. Esto aumenta la relación de expansión efectiva y el rendimiento. El calor añadido en la parte final del proceso a presión constante, de B a C, se añade a las temperaturas más altas. No obstante, disminuye de B a C, ya que la relación de expansión efectiva es mínima en el punto C.

Figura 3


Ciclo Diesel a presión limitada o Ciclo Dual
En este ciclo el aire...