Motor diésel

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Corte de un motor diésel moderno fabricado por Mercedes-Benz, mostrando su interior

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna cuyo principio de funcionamiento es la autoignición del combustible, debido a altas temperaturas derivadas de la alta relación de compresión que tiene, según el principio del ciclo diésel. Puede utilizar como combustible el diésel o aceites pesados derivados del petróleo, como también aceites vegetales como el aceite de girasol, ya que, de hecho, el primer combustible utilizado en este motor fue el aceite de cacahuate.[1]​ Además es muy eficiente en términos termodinámicos; los mejores y más desarrollados llegan a alcanzar un valor de entre 50 y 60 % de eficacia térmica, sobre todo en motores de bajas rpm y alto desplazamiento, que representa un valor muy elevado en relación con la casi totalidad de los motores de explosión. Así, es uno de los motores más usados desde su creación en diversas aplicaciones.

Historia[editar]

Un antiguo motor diésel estacionario de un único cilindro

Fue inventado en 1893 por el ingeniero alemán Rudolf Diesel, empleado de la firma MAN SE, que por aquellos años ya estaba en la producción de motores y vehículos de carga de rango pesado.

Rudolf Diesel estudiaba los motores de alto rendimiento térmico, con el uso de combustibles alternativos en los motores de combustión interna para reemplazar a los viejos motores de vapor que eran poco eficientes, muy pesados y costosos. Su invento le costó muy caro, ya que sufrió un accidente que les provocó lesiones a él y a sus colaboradores, incluso casi le costó la vida a causa de la explosión de uno de sus motores experimentales.

Durante años, Rudolf Diesel trabajó para poder utilizar otros combustibles diferentes a la gasolina, basados en principios de los motores de compresión sin ignición por bujía, cuyos orígenes se remontan a la máquina de vapor y que poseen una mayor prestación. Así fue como en 1897, MAN SE produjo el primer motor conforme a los estudios de Rudolf Diesel, encontrando para su funcionamiento un combustible poco volátil, que por aquellos años era muy utilizado, el llamado aceite liviano, más conocido como fueloil, que se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle.

Partes[editar]

Bomba inyectora en línea
Bomba inyectora rotativa

El motor diésel de cuatro tiempos está formado básicamente por las siguientes mismas piezas que un motor de gasolina, algunas de las cuales son:

Mientras que los siguientes son elementos que, si bien la mayoría, excepto bujías de precalentamiento y toberas, son componentes comunes con los motores de gasolina, pueden ser de diseño y prestaciones diferentes:

Principio de funcionamiento[editar]

Ciclo diésel de 4 tiempos

Un motor diésel funciona mediante la ignición o encendido del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara de combustión o precámara, en el caso de inyección indirecta, que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Este proceso es lo que se llama la "autoinflamación".

La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la temperatura que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy pequeños que tiene el inyector, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura, de 700 a 900 °C (1292 a 1652 °F) y también a alta presión. Como resultado, la mezcla se inflama muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia fuera.

Esta expansión, a diferencia del motor de gasolina, es adiabática, generando un movimiento rectilíneo a través de la carrera del pistón. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo alternativo (de va y viene, ida y vuelta) del pistón en un movimiento de rotación.

Para que se produzca la autoinflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación espontánea del diésel. En frío es necesario precalentar el diésel o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando de 220 a 350 °C (428 a 662 °F) y que recibe la denominación de diésel.

Operación en buques[editar]

Así empieza en los buques: antes de la puesta en marcha de un motor diésel principal es necesaria una inspección de los circuitos de refrigeración y lubricación y controlar sus niveles. Antes de su puesta en marcha, se debe poner en funcionamiento un generador eléctrico. Limpiar los filtros de toma de agua de mar, de combustible y de aceite. Se debe hacer funcionar el virador con los grifos abiertos para purgar los cilindros y verificar el nivel de agua de las camisas. Debe precalentarse el combustible en caso de que este sea viscoso, debido a que hay motores donde esto no es necesario porque el fueloil circula permanentemente con un sistema de calentamiento constante, que puede incluir desde precalentadores hasta recubrimiento calefaccionado de las tuberías de alta presión de inyección. Y una vez que se han eliminado todos los bloqueos, poner en funcionamiento el motor acorde a lo indicado por el puente de mando, el cual indicará mediante el telégrafo cuál es la velocidad deseada.

Ventajas y desventajas[editar]

Ventajas[editar]

  • Menor consumo de combustible en comparación con un motor homólogo de ciclo Otto, además de un mayor rendimiento térmico.
  • Mayor par motor que un motor homólogo de ciclo Otto.
  • Mayor fiabilidad mecánica, con un régimen de giro menor y una construcción más robusta.
  • Permite usar combustibles vegetales.
  • Permiten un uso con mayor carga que un motor Otto homólogo con el mismo nivel de estrés mecánico.

Desventajas[editar]

  • Mayor costo de fabricación.
  • Complejidad en el tratamiento de emisiones.
  • Mayor sonoridad en ciertos motores de tecnología de inyección antigua

Durante los años 2010 han surgido muchas voces críticas contra el motor diésel, ya que se le considera culpable del incremento de partículas y contaminantes por óxidos de nitrógeno en las ciudades. A esto se le suma que la ventaja de combustible más barato ya no es tal, al igualarse los precios de la gasolina y el diésel, aunque los motores diésel consumen menos combustible a igual cilindrada por trabajar con exceso de aire, respecto a un motor de gasolina. El 16 de enero de 2017, la ciudad de Oslo prohibió expresamente la circulación de coches diésel en el centro para reducir la contaminación.[2]​ Poco después el Ayuntamiento de París aprobó mediante votación, la prohibición de la circulación de vehículos diésel a partir de 2020.[3]​ A estas ciudades se les han sumado Múnich y Madrid, que ha propuesto como fecha del fin del diésel el año 2025. Muchas de estas medidas por parte de los gobiernos son consideradas exageradas y prematuras por parte de las empresas ya que los mayores culpables son los diésel, anteriores a la normativa Euro V, mientras que los Euro V y VI son igual de limpios que los motores de gasolina o incluso más, por lo que los fabricantes no consideran que tengan sentido estas medidas, además de complicar el desarrollo de futuros motores diésel mucho más limpios y eficientes.

Los últimos avances en torno a los motores diésel es la utilización de última tecnología de Bosch, en la que se asegura que estos, sin la necesidad de instaurar componentes adicionales, podrían reducir las emisiones hasta conseguir que emitan solamente 13 g (0,5 onzas) de NOx en los ciclos RDE estándar.

Fabricantes como Mercedes-Benz desarrollaron motores diésel con 0 gramos de NOx emitidos al medio ambiente, demostrando que el diésel actual puede ser extremadamente limpio; además, recientes estudios demuestran que los motores diésel EURO 6 son más limpios que diversos motores de gasolina de inyección directa.

Aplicaciones[editar]

Sección de un diésel de dos tiempos, con las válvulas de escape y el compresor mecánico para las lumbreras de admisión

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Del aceite de cacahuete al biodiesel de última generación, doi 10.18567/sebbmdiv_RPC.2015.02.1
  2. «Oslo prohíbe temporalmente los diésel por la contaminación». El Mundo (Madrid, España). AFP. 16 de enero de 2017. Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2017. Consultado el 4 de septiembre de 2017. 
  3. Cano, Vicente (20 de octubre de 2015). «¿Es el fin del diésel?». Auto Bild (España: Axel Springer SE). Archivado desde el original el 21 de octubre de 2015. Consultado el 4 de septiembre de 2017. 

Enlaces externos[editar]