El ciclo diésel es un concepto que se ha vuelto fundamental en el mundo de la automoción y la industria. Es un mecanismo que ha revolucionado la forma en que podemos aprovechar la energía del combustible en motores de alto rendimiento. En este artículo, te explicaremos qué es exactamente el ciclo diésel y cómo funciona, así como sus ventajas y desventajas. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de esta tecnología!
En el artículo anterior hablamos del ciclo de Otto. El ciclo Otto es un ciclo idealizado para el motor de gasolina, mientras que el ciclo diésel es el ciclo idealizado para el motor de encendido por compresión. En el ciclo ideal, el proceso de adición de calor no requiere ningún dispositivo especial como el sistema de encendido. Analicemos el ciclo diésel con más detalle.
Ciclo diésel
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El ciclo diésel también es similar al ciclo Otto, excepto que el proceso de suministro de calor en el ciclo diésel es un proceso de presión constante, mientras que el ciclo Otto es un proceso de presión constante según el diagrama PV y el diagrama TS de volumen constante.
En otras palabras: la combustión se produce en el cilindro sin necesidad de sistema de encendido. Estos motores se denominan motores de encendido por compresión.
En los motores de gasolina reales, el límite superior de la relación de compresión está limitado por la temperatura de autoignición del combustible.
En los motores de encendido por compresión, el aire en el cilindro se comprime mediante compresión mecánica y el combustible se inyecta en el cilindro, que contiene aire altamente comprimido con una temperatura superior a la temperatura de autoignición del combustible inyectado para encender el combustible.
Esto significa que en el circuito diésel el calor se suministra a presión constante. Por esta razón, el ciclo diésel también se conoce como Ciclo de presión constante así como también.
Los cuatro procesos termodinámicos en los motores de encendido por compresión son
- carrera de succión o succión,
- carrera de compresión,
- expansión o golpe de potencia,
- carrera de escape.
Estos cuatro procesos se explican con la ayuda del diagrama PV y el diagrama TS en el ciclo diésel. Esto también es similar al ciclo Otto excepto por el proceso de adición de calor 2 → 3 a presión constante.
0 → 1 y 1 → 0
Cuando el motor está funcionando a toda velocidad, los procesos 0 → 1 y 1 → 0 representan los procesos de admisión y escape del ciclo termodinámico en el diagrama PV, y el efecto de estos dos procesos se considera cancelado.
1 → 2
El proceso 1 → 2 es la compresión isotrópica del aire en el cilindro a medida que el pistón se mueve desde el punto muerto inferior (BDC) hasta el punto muerto superior (TDC).
2 → 3
Durante el proceso 2 → 3 el calor se suministra a presión constante. Se trata de un encendido por compresión y la combustión del combustible inyectado tiene lugar en los cilindros 2 → 3.
3 → 4 y 4 → 1
Estos dos procesos 3 → 4 y 4 → 1 representan expansión isotrópica (el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior) y la liberación de calor a volumen constante, respectivamente.
Termodinámicamente, la eficiencia del ciclo diésel está dada por
Trabajo realizado por el sistema = calor suministrado (QS)- Calor rechazado (QR)
W = QS -QR
Nota: R es la relación de compresión, mientras que la RC es la relación de corte
Consideración de los procesos isotrópicos 1 → 2
Mirando el proceso de presión constante 2 → 3
Mirando el proceso 3 → 4
Ahora podemos derivar la eficiencia del ciclo diésel a partir de todas las ecuaciones anteriores.
La eficiencia del motor diésel es diferente a la del ciclo Otto. Para la relación de compresión dada, el ciclo Otto tiene una mayor eficiencia. De la ecuación de eficiencia del ciclo diésel anterior. El
En el motor diésel, normalmente tenemos que mantener relaciones de compresión más altas para lograr una alta eficiencia en comparación con el motor de gasolina (motor de encendido Spar).
Las relaciones de compresión de los motores diésel suelen estar entre 16 y 20, mientras que este es el caso de los motores de gasolina.
Debido a la retención de relaciones de compresión más altas, la eficiencia del motor diésel es mayor que la de los motores que funcionan con el ciclo Otto.
Diploma
Hemos discutido el proceso de combustión del motor diésel utilizando los diagramas PV y TS, también hemos derivado la ecuación de eficiencia y hemos comparado la eficiencia del motor diésel con la del ciclo Otto. Si tiene alguna idea sobre este tema, háganoslo saber en la sección de comentarios a continuación.
Ciclo Diesel: Una explicación detallada del ciclo de combustión
En el artículo anterior, hemos discutido el ciclo Otto, el cual es un ciclo idealizado para el motor de encendido por chispa, mientras que el ciclo Diesel es el ciclo idealizado para los motores de encendido por compresión. En el ciclo ideal, el proceso de adición de calor no necesita ningún dispositivo especial, como el sistema de encendido. Veamos en detalle el ciclo Diesel.
Ciclo Diesel
El ciclo Diesel es similar al ciclo Otto, excepto que el proceso de adición de calor es un proceso de presión constante en el ciclo Diesel, mientras que en el ciclo Otto es un proceso de volumen constante, según el diagrama P-V y el diagrama T-S.
En otras palabras, la combustión tiene lugar en el cilindro sin necesidad de un sistema de encendido. A estos motores se les llama motores de encendido por compresión.
En los motores de encendido por chispa reales, el límite superior de la relación de compresión está limitado por la temperatura de autoignición del combustible.
En los motores de encendido por compresión, el aire en el cilindro se comprime debido a la compresión mecánica y el combustible se inyecta en el cilindro que contiene aire altamente comprimido a una temperatura más alta que la temperatura de autoignición del combustible inyectado para encender el combustible.
Lo que significa que en el ciclo Diesel, el proceso de adición de calor tiene lugar a presión constante. Por lo tanto, debido a esto, el ciclo Diesel también se conoce como ciclo de presión constante.
Los cuatro procesos termodinámicos en los motores de encendido por compresión son:
- Carrera de succión o admisión
- Carrera de compresión
- Carrera de expansión o potencia
- Carrera de escape
Todos estos cuatro procesos se explican mediante el diagrama P-V y el diagrama T-S en el ciclo Diesel, que es similar al ciclo Otto, excepto por el proceso de adición de calor a presión constante 2 → 3.
Diagrama P-V y diagrama T-S en el ciclo Diesel
0 → 1 y 1 → 0: Cuando el motor funciona a plena carga, el proceso 0 → 1 y 1 → 0 representa el proceso de succión y escape del ciclo termodinámico en el diagrama P-V, y el efecto de estos dos procesos se considera anulado.
1 → 2: El proceso 1 → 2 es la compresión isotrópica del aire en el cilindro mientras el pistón se mueve desde el punto muerto inferior (PMI) hasta el punto muerto superior (PMS).
2 → 3: Durante el proceso 2 → 3, se suministra calor a presión constante. Esta es la ignición por compresión y la combustión del combustible inyectado se produce en el cilindro durante este proceso 2 → 3.
3 → 4 & 4 → 1: Estos dos procesos 3 → 4 y 4 → 1 representan la expansión isotrópica (el pistón se mueve del punto muerto superior al punto muerto inferior) y la rechazo de calor a volumen constante, respectivamente.
Termodinámicamente, la eficiencia del ciclo Diesel se calcula mediante la siguiente fórmula:
Trabajo realizado por el sistema = Calor suministrado (QS) – Calor rechazado (QR)
W = QS – QR
Nota: r es la relación de compresión, mientras que rc es la relación de corte
Teniendo en cuenta los procesos isotrópicos 1 → 2:
Teniendo en cuenta el proceso a presión constante 2 → 3:
Teniendo en cuenta el proceso 3 → 4:
Ahora podemos escribir la eficiencia del ciclo Diesel utilizando todas las ecuaciones anteriores.
La eficiencia del motor Diesel es diferente a la del ciclo Otto. Para una relación de compresión dada, el ciclo Otto tiene más eficiencia. A partir de la ecuación de eficiencia del ciclo Diesel anterior, la eficiencia del ciclo Diesel depende de la relación de corte.
Para el motor Diesel, generalmente debemos mantener relaciones de compresión más altas para obtener una mayor eficiencia en comparación con el motor de ciclo Otto (motor de encendido por chispa). Las relaciones de compresión de los motores Diesel suelen estar entre 16 y 20, mientras que para el motor de ciclo Otto están entre 6 y 10.
Entonces, debido a que se mantienen relaciones de compresión más altas, la eficiencia del motor Diesel es mayor que la de los motores basados en el ciclo Otto.
Conclusión
Hemos discutido el proceso de combustión del motor de ciclo Diesel con los diagramas P-V y T-S, y también hemos obtenido la ecuación para la eficiencia y hemos comparado la eficiencia del ciclo Diesel y del ciclo Otto. Si tienes alguna opinión sobre este tema, déjanos saber en la sección de comentarios.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué es el ciclo Diesel?
- ¿Cuál es la diferencia entre el ciclo Diesel y el ciclo Otto?
- ¿Cuáles son los procesos termodinámicos involucrados en el ciclo Diesel?
- ¿Cómo se calcula la eficiencia del ciclo Diesel?
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