Motor Diesel

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CICLO DIESEL ANGELES PABLO, ROSSANA CALLUPE REATEGUI, JEFFRY HUAITA TORIBIO, ALAN JOSE PORTUGUEZ ARBIETO, CHRISTIAN Ing. GODELIA CANCHARI SILVERIO

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Historia, aplicaciones y ventajas del Motor Diesel.

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CICLO DIESELANGELES PABLO, ROSSANACALLUPE REATEGUI, JEFFRYHUAITA TORIBIO, ALAN JOSEPORTUGUEZ ARBIETO, CHRISTIAN

Ing. GODELIA CANCHARI SILVERIO

El origen del motor diesel guarda relacin con el seor Rudolf Diesel, quien en el ao 1892, invent y luego patent este motor. Su primera aparicin fue en la Feria Internacional de Pars en 1900, y fue presentado como el primer motor para biocombustibles; fue diseado para la combustin de aceite de palma con un 100% de pureza.INTRODUCCIN

TEORA BSICA EN MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

Un motor Trmico es una maquina que convierte la energa trmica , en energa mecnica. Es un tipo de maquina que obtiene energa mecnica directamente de la energa qumica producida por un combustible que arde dentro de una cmara de combustin, la parte principal de un motor.Los motores de combustin interna segn su funcionamiento pueden ser: Rotativos Alternativos ReaccinMotores de Combustin InternaTIPOS DE MOTORESMotor Otto: Es el mas empleado en la actualidad y realiza la transformacin de energa calorfica en mecnica fcilmente utilizable en cuatro fases.Motor Diesel: En teora, el ciclo Diesel difiere del ciclo Otto en que la combustin tiene lugar a volumen constante en lugar de producirse a presin constante.Motor Wanquel: Este utiliza un rotor triangular lobular dentro de una cmara ovalada, en lugar de un pistn y un cilindro

DIAGRAMAS DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

Ciclo ideal de Otto

Ciclo ideal del Diesel Es necesario conocer la terminologa universalmente usada hoy para indicar algunas dimensiones y valores fundamentales:Punto muerto superior (P.M.S.)Punto Muerto Inferior (P.M.I.)Dimetro (en ingles Bore)Carrera (en ingles Stroke)Volumen Total del cilindro (V1)Volumen de la cmara de combustin (V2)Volumen desalojado por el pistn o cilindrada (V1-V2)Relacin Volumtrica de compresin l = V1/V2OBSERVACIONESCONCEPTORudolf Diesel desarroll la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana en 1892.

El aire se comprime hasta una temperatura superior a la temperatura de autoencendido del combustible y la combustin inicia al contacto, cuando el combustible se inyecta dentro de este aire caliente.

Operan en relaciones de 12 y 24

No hay posibilidad de autoencendido, ya que el aire solo se comprime durante el tiempo de compresin

Ciclo ideal se obtiene como un proceso de adicin de calor a presin constantePistn Transmite el movimiento a la bielaBiela Transmite el movimiento al cigeal Cigeal Transforma el movimiento alterno en rotatorio

COMPONENTES DEL MOTOR8Cigeal

Partes y piezas Fundamentales

Amortiguador de vibraciones o Dmper: Absorbe vibraciones torsionales del cigeal.

BandasMedio de transmisin de movimientos por poleas

Soporte del motorSoporta y absorbe vibraciones del motor

TIPOS DE ACCIONAMIENTO DE VLVULAS

Vlvula rbol de Levas

COMPONENTES DEL MOTOR12PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DIESEL

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DIESEL Un motor diesel funciona mediante la ignicin del combustible al ser inyectado en una cmara de combustin que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustin, se produce la combustin sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin de la presin que se produce en el segundo tiempo motor, la compresin.

El combustible se inyecta en la parte superior de la cmara de compresin a gran presin, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presin. Como resultado, la mezcla se quema muy rpidamente. Esta combustin ocasiona que el gas contenido en la cmara se expanda, impulsando el pistn hacia abajo.

La biela transmite este movimiento al cigeal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistn en un movimiento de rotacin.MOTOR DIESEL-Rudolf DieselVentajas1. Bajas emisiones2. Alto par de torsin3. Menor consumo de combustibleDesventajas1. Ruidoso2. Alto costo de mantenimiento3. Mejor en bajas velocidades

PROCESO[ 1 2 ]: Compresin isoentrpica[ 2 3 ]: Adicin de calor a presin constante[ 3 4 ]: Expansin isoentrpica[ 4 1 ]: Rechazo de calor a volumen constante

MOTOR DIESEL

Note que el motor diesel no tiene buja, se toma el aire y lo comprime, y despus inyecta el combustible directamente en la cmara de combustin (inyeccin directa). Es el calor del aire comprimido lo que enciende el combustible en un motor diesel.En esta animacin simplificada, el aparato verde pegado al lado izquierdo del cilindro es un inyector de combustible. MOTOR DIESELMOTOR DIESEL

El inyector debe ser capaz de resistir la temperatura y la presin dentro del cilindro y colocar el combustible en un fino roco. Mantener el roco circulando en el cilindro mucho tiempo, es un problema, as que los motores diesel de alta eficiencia utilizan vlvulas de induccin especiales, cmaras de precombustin u otros dispositivos para mezclar el aire en la cmara de combustin y para que por otra parte mejore el proceso de encendido y combustin.

Un motor diesel siempre inyecta su combustible directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del choque de poder. Esta tcnica mejora la eficiencia del motor diesel con respecto a la del motor de gasolina.Cuando el motor diesel est fro, el proceso de compresin no debe elevar el aire a una temperatura suficientemente alta para encender el combustible. MOTOR DIESELANLISIS DEL CICLOEl ciclo Diesel se ejecuta en un dispositivo de cilindro-mbolo, que forma un sistema cerrado.

La cantidad de calor aadida al fluido de trabajo a presin constante es:

ANLISIS DEL CICLOLa cantidad de calor rechazada por le fluido de trabajo a volumen constante es:

Eficiencia trmica ANLISIS DEL CICLOLa relacin de corte de admisin rc es la relacin de los volmenes del cilindro despus y antes del proceso de combustin

Relacin de calores especficosTiempos de un motor a Diesel

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DIESEL DE 4 TIEMPOS

ADMISIN

Primer Tiempo: Admisin En este primer tiempo el pistn efecta su primera carrera desde el P.M.S. al P.M.I., aspirando aire de la atmsfera debidamente purificado a travs del filtro

Entrada de aire en la cmara de combustin 26

Vlvulas de AdmisinVlvulas de Escape

COMPRESINSegundo Tiempo: Compresin- Inyeccin En este segundo tiempo y con las dos vlvulas completamente cerradas el pistn comprime el aire a gran presin, quedando solo aire alojado en la cmara de combustin.COMPRESINCon todas las vlvulas cerradas, el pistn sube, comprimiendo el aire en el interior del cilindroAumentan la presin y la temperatura del aire.

INYECCINUna vez comprimido el aire, se inyecta el combustible a alta presin en el cilindro.30

TIEMPO DE COMPRESIN / INYECCIN

PresinreaFuerzaTercer Tiempo: Trabajo, explosin o combustin Al final de la compresin con el pistn en el PMS se inyecta el combustible en el interior del cilindro, en una cantidad que es regulada por la bomba de inyeccin.EXPLOSIN

Se produce el encendido al entrar en contacto el combustible con el aire caliente.Se transmite la energa mecnica generada al motor.EXPLOSIN

FUERZA

Calor Generado por la compresin

Reaccin Qumica

AccinMecnicaTermodinmica Calor - Combustin

ESCAPECuarto Tiempo: Escape Durante este cuarto tiempo se abre instantneamente la vlvula de escape, el pistn durante su recorrido ascendente, expulsa a la atmosfera los gases remanentesESCAPEDespus de la combustin, los gases calientes salen del cilindro por las vlvulas de escape.

TRASLAPE VALVULAR

La carrera de escape comienza poco antes de qu el pistn llegue al PMI, en ese instante las vlvulas de escape abren, esto para asegurar qu los gases de la combustin sern expulsados por completo y eficazmente.37La carrera de escape comienza poco antes de qu el pistn llegue al PMI, en ese instante las vlvulas de escape abren, esto para asegurar qu los gases de la combustin sern expulsados por completo y eficazmente.SISTEMAS DE UN MOTOR Un motor diesel tiene cuatro sistemas que son necesarios para sostener el movimiento rotatorio y la vida til del motor estos son:

Sistema de Aire

Sistema de Combustible

Sistema de Refrigeracin

Sistema de Lubricacin38SISTEMAS DE AIRE Las funciones son suministrar el oxgeno a los cilindros para que el combustible pueda quemarse y sacar los gases gastados dejados por la combustin.El sistema de aire tiene un filtro por lo general se localiza donde el aire entra en la tubera y debe ser revisado de vez en cuando para mantener la restriccin a un mnimo, quitar el polvo y otras partculas .

SISTEMAS DE COMBUSTIBLE 1.- Suministro de combustible limpio al resto del sistema donde ser regulado.

2.- Medicin de la cantidad de combustible exacta que ser inyectado en toda las condiciones de velocidad y carga

3.- La sincronizacin de la inyeccin de combustible para que el combustible sea quemado en el perodo ptimo del ciclo.

4.- Inyectar, atomizar, y distribuir el combustible en la cmara de combustin

SISTEMAS DE REFRIGERACINAbsorber el exceso de calor del motor y disiparlo a la atmsfera es el trabajo del sistema de refrigeracin.

El quitar del calor impide :1.- La interrupcin de la pelcula de aceite lubricante que separa partes que rozan 2.-Que se debilite el metal por el calor

Ventilador de enfriamientoAumenta flujo y velocidad del aire que pasa a travs del radiador

RadiadorDispersa el calor del refrigeranteSISTEMAS DE REFRIGERACIN

SISTEMAS DE LUBRICACIN - El aceite lubricante es bombeado a travs de pasajes internos en el bloque por la bomba de aceite de engranaje.- El sistema desempea bsicamente cuatro funciones: Lubricar, Sellar, Limpiar, Enfriar partes en movimiento. - El trabajo que debe realizar el aceite es permitir el deslizamiento entre superficies de metal, para ello debe poseer propiedades para soportar temperaturas extremas y cargas sin fracturarse.

SISTEMA DE DISTRIBUCIN : se encarga de la apertura y cierre de las vlvulas SISTEMA DE REFRIGERACIN: evita el sobrecalentamiento de los componentes SISTEMA DE LUBRICACIN: reduce el rozamiento, limpia los componentesSISTEMA DE COMBUSTIBLE: se encarga de la admisin de combustible

RESUMEN DE LOS PRINCIPALES SISTEMAS AUXILIARES44

FORMACIN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTESLa combustin en los motores Disel se caracteriza por una alta concentracin de gotculas de combustible (baja vaporizacin del combustible).

Principales contaminantes:Partculas (PM)Hidrocarburos sin quemar (HC)Monxido de carbono, (CO)xidos de nitrgeno (Nox )

45BIOCOMBUSTIBLESBIOETANOL O BIOALCOHOLAlcohol producido por fermentacin de productos azucarados (remolacha y la caa de azcar). Tambin puede obtenerse de los granos de cereales (trigo, la cebada y el maz), previa hidrlisis o transformacin en azcares fermentables.El bioetanol se utiliza en vehculos como sustitutivo de la gasolina, bien como nico combustible o en mezclas que, por razones de miscibilidad entre ambos productos, no deben sobrepasar el 5-10% en volumen de etanol en climas fros y templados, pudiendo llegar a un 20% en zonas ms clidas. El empleo del etanol como nico combustible debe realizarse en motores especficamente diseados para el biocombustible. Sin embargo, el uso de mezclas no requiere cambios significativos en los vehculos, si bien, en estos casos el alcohol debe ser deshidratado a fin de eliminar los efectos indeseables sobre la mezcla producidos por el agua.

BIOGAS

Gas que se genera mediante una fermentacin anaerbica (ausencia de oxgeno) de desechos orgnicos de origen animal y/o vegetal, y bajo ciertas condiciones de temperatura, humedad y acidez.La composicin promedio del biogs es 50%-75% en volumen Metano (CH4), 25-45% Dixido de Carbono (CO2), 2%-7% Agua (H2O), Nitrgeno (N2), Oxgeno (O2), cido Sulfhdrico (H2S), e Hidrgeno (H2) < 1%El contenido energtico del biogs depende directamente del contenido de metano en el biogs, el que vara entre un 50% y un 75%. Un metro cbico de metano tiene un contenido energtico de 9,94 kWh. Si el contenido de metano en el biogs es por ejemplo de 70% entonces el contenido energtico total aprovechable de un metro cbico de biogs alcanza a 6,8 kWh.El proceso de fermentacin de los residuos orgnicos, generalmente, ocurre al interior de un Biodigestor y la velocidad de transformacin de la materia orgnica est en funcin de los sustratos utilizados, temperatura de descomposicin y del tiempo de residencia del residuo orgnico en el digestor.

47BIOCOMBUSTIBLESBIODISEL

Combinacin de aceite, normalmente vegetal, con un alcohol ligero, normalmente metanol. La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, pues es la planta con mayor rendimiento de aceite por hectrea, aunque tambin se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso, la materia prima es muy barata y adems se reciclan.En Espaa, y ante la imposibilidad de controlar si los vehculos que lo reposten en las EESS estn o no preparados para la utilizacin de Biodisel 100% puro, se comercializa una mezcla Bionor MX-15 (12% Biodisel +88% Gasleo.

DIFERENCIAS: Diesel vs. GasolinaUn motor a gasolina succiona una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende la mezcla con una chispa. Un motor diesel slo succiona aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. El calor del aire comprimido enciende el combustible espontneamente

Un motor diesel utiliza mucha ms compresin que un motor a gasolina. Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresin se traduce en mejor eficiencia.

DIFERENCIAS: Diesel vs. GasolinaLos motores diesel utilizan inyeccin de combustible directa, en la cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro.

Los motores a gasolina generalmente utilizan carburacin en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al cilindro, o inyeccin de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la vlvula de succin (fuera del cilindro). DIFERENCIAS: Diesel vs. GasolinaLa eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%.

Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresin de estos motores es de 14 a 1, son por lo general ms pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles ms baratos.

DIESEL vs. GASOLINADiselGasolinaAdmisinAireAire y combustibleCombustinAutoignicin provocada por la alta presin y temperatura en el interior del cilindroEncendido por bujasCombustibleDebe ser de vaporizacin fcil y favorecer la autoignicin (cetanaje alto)Debe ser resistente a la autoignicin (octanaje algo)Relacin de compresinLa mxima posible (15 a 24)Limitada por las caractersticas del combustible (9 a 12)Eficiencia~35%Menor de 30%TurbocompresinSiempre que sea posible. Aumenta la eficiencia y mejora la combustinSolucin poco frecuente, pero cada vez ms popular52DIESEL vs. GASOLINADiselGasolinaConsumoMenorMayorPrecioNormalmente menor, pero depende de los impuestos con que se grave en cada pasMayorPesoMs pesadoMs ligero y compactoArranqueCuasi-inmediatoInmediatoNivel de vibracin y ruidoAltoBajoVelocidad del motorLimitada por las caractersticas del combustible y del cicloAlta53Muchas Gracias