Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos. 1 Motores Diesel. Alumnos: Germán Gutiérrez,...
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Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos. 1 Motores Diesel. Motores Diesel. Alumnos: Germán Gutiérrez, Luciano Giagante, Diego Buttori y Nicolás Di Ruscio.
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Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos.
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Motores Diesel.Motores Diesel.
Alumnos: Germán Gutiérrez, Luciano Giagante, Diego Buttori y Nicolás Di Ruscio.
Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos.
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Historia.Historia.
Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892.
Fue presentado en la feria internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible", aceite puro de palma o de coco.
Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos.
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Descripción.Descripción.
Es un motor térmico de combustión interna alternativo en el cual el encendido del combustible se logra por la temperatura elevada de la compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diesel.
CURIOSIDADES TECNOLÓGICAS...
Poyecto Hidrógeno Solmi para reducir el consumo de combustible mejorando la combustión.
Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos.
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Partes constitutivas principales.Partes constitutivas principales.
Aro de pistón Pistón Conductos Bloque Árbol de levas Inyectores Culata Válvulas
Bomba de transferencia Cigüeñal Cárter Toberas Volante Bomba inyectora Bujías de Precalentamiento
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Funcionamiento.Funcionamiento.
La compresión eleva la temperatura del aire en el pistón.
El combustible se inyecta en la parte superior a gran presión desde unos orificios muy pequeños del inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión (entre 700 y 900 °C)
La mezcla se inflama, ocasionando que el gas se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.
Esta expansión se hace a presión constante.La biela transmite este movimiento al cigüeñal,
originando un movimiento de rotación.
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Admisión.Admisión.
La válvula de admisión se abre e ingresa aire fresco al cilindro.
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Compresión.Compresión.
El pistón sube comprimiendo el aire y elevando su temperatura.
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Inyección.Inyección.
El inyector ingresa combustible atomizado en la parte superior del cilindro, el cual se enciende por la alta temperatura.
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Exposión y Expansión.Exposión y Expansión.
Los gases producidos por la combustión se expanden impulsando el cilindro.
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Escape.Escape.
La válvula de escape se abre y los gases se eliminan.
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Detalle de las Válvulas.Detalle de las Válvulas.
Las válvulas son comandadas por un doble árbol de levas situado “a la cabeza”, accionadas por el eje del motor a través de una cadena, correa o engranajes.
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Animaciones.Animaciones.
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Animaciones.Animaciones.
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Animaciones.Animaciones.
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Ventajas y Desventajas.Ventajas y Desventajas.
La principal ventaja de los motores diésel es su bajo consumo de combustible.
Sin bujía de encendido. Inyección directa o indirecta, no se premezcla.Un motor a nafta comprime de 8:1 a 12:1, mientras un motor
diesel comprime entre 14:1 y 25:1. Alta compresión implica mayor eficiencia.
Las desventajas iniciales son el precio, costos de mantenimiento y prestaciones, las que se mejoran con la inyección electrónica y el turbocompresor.
El gasoil se evapora más lento que la nafta porque es más pesado.
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Ventajas y Desventajas.Ventajas y Desventajas.
Contiene más átomos de carbono en cadenas más largas que la gasolina o nafta (la nafta típica es C9H20, mientras el diesel es C14H30).
Se refina más fácilmente y es más barato. El gasoil tiene una densidad de energía más alta que la nafta. En
promedio, un litro de gasoil tiene 37x106 Joules y uno de nafta 32x106 Joules.
La pre-cámara mejora las prestaciones pero incrementa el consumo.
Actualmente se emplea el sistema common-rail en los vehículos pequeños, con el cual se reduce el consumo de combustible, mejores prestaciones, menor ruido y una menor emisión de gases contaminantes.
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Aplicaciones.Aplicaciones.
Maquinaria agrícola 2T (pequeña) y 4T (tractores, cosechadoras).
Propulsión ferroviaria 2T.Propulsión marina 4T hasta una cierta potencia, más grandes 2T.Vehículos de propulsión a oruga.Automóviles y camiones (4T).Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y
de emergencia).Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc.,
especialmente de emergencia).Propulsión aérea.
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Sobrealimentacion en un Motor DieselSobrealimentacion en un Motor DieselTurbocompresor.Turbocompresor.
•El turbocompresor se compone esencialmente por una turbina y un compresor, montados en el mismo eje.•La turbina recibe el movimiento de los gases de escape, que se encuentran a elevada temperatura, y que la ponen en rotación.•Al mismo tiempo la rueda del compresor comprime el aire que va a ser introducido en la admisión y posteriormente en los cilindros.•La cantidad y la presión del aire que entra es proporcional a la velocidad de rotación.
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Ventajas del Turbocompresor.Ventajas del Turbocompresor.
Incremento notable de la potencia y el par motor, que puede llegar a un 35% más que el mismo motor en versión atmosférica.Su rendimiento volumétrico es mayor, con lo que las combustiones son más completas, dando como resultado un consumo mucho más bajo a igualdad de potencia.La combustión es mucho más eficaz y limpia, con lo que se reducen los gases contaminantes.
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Otras caracteristicas.Otras caracteristicas.
•Las ruedas de la turbina y del compresor van montadas en un eje común, y de esta manera, se aprovechan los gases de escape para comprimir el aire aspirado que entra a través del filtro de aire, y con un poco más de combustible (más caudal) se consiguen potencias superiores en los motores.
•El régimen de giro o r.p.m. de las turbinas del turbo generalmente superan las 100.000 vueltas minuto, y por tanto, es muy importante no descuidar el sistema de engrase del motor.
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Clases de Turbocompresores.Clases de Turbocompresores.
"biturbo" dos turbocompresores de distinto tamaño.
"biturbo en paralelo" o "twin turbo" dos turbocompresores pequeños de idéntico tamaño.
"turbocompresor asimétrico" un solo turbocompresor pequeño en una bancada, dejando la otra libre.
"biturbo secuencial" se compone de dos turbocompresores idénticos. Primero actua uno y luego el otro. Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-7.
"turbocompresor de geometría variable" (VTG) posee alabes en la entrada para regular el caudal y la velocidad.
TurbocompresorTurbocompresor
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TurbocompresorTurbocompresordede
GeometriaGeometriaVVariable.ariable.
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Intercooler.Intercooler.
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Es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador de un motor de combustión interna.
Los gases al comprimirse adiabáticamente (sin cesión de calor al entorno) se calientan. En el caso del turbo los gases salen a un temperatura de unos 90-120°C. Este calentamiento es indeseado, porque los gases al calentarse pierden densidad.
El intercooler rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60°C, con lo que la ganancia de potencia gracias al intercooler está en torno al 10-15%, respecto a un motor solamente sobrealimentado (sin intercooler).
TurbocompresorTurbocompresorconcon
Intercooler.Intercooler.
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En los motores diésel se ha sustituido a la bomba inyectora, con inyectores mecánicos, por una bomba de alta presión con inyectores electrohidráulicos.
Ademas, se ha reemplazado el sistema de leva - cremallera y se ha optado por un sistema electrónico.
En lugar de levas se utiliza un solenoide el cual moverá la aguja del inyector.
En los motores diésel siempre se trabaja con exceso de aire (entre 20 a 1 y 50 a 1) ya que no hay mariposa y la potencia se regula regulando el caudal.
InyecciInyeccióón Electrn Electróónica.nica.
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Vistas de Inyectores.Vistas de Inyectores.
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Vistas de InyectoresVistas de Inyectores..
El Biodiesel como combustible.El Biodiesel como combustible.
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•El biodiesel es un combustible ecológico que presenta una serie de ventajas y de desventajas tanto para el medio ambiente como para el vehículo que lo utilice.
•En cuanto al motor en el cual se va a utilizar 100% de BIODIESEL (B100), no requiere ninguna modificación.
•El alto poder solvente del BIODIESEL, con el uso reiterado, diluye las gomas de los conductos ocasionando trastornos.
•Por su alto poder solvente y detergente, el BIODIESEL removerá toda la basura y a veces algo de pintura de los tanques y conductos,"obligando en un principio" a limpiezas periódicas de los filtros de combustible.
VentajasVentajas
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- La energía específica es un 5% menor que la del gasoil, pero la diferencia se compensa con una elevada lubricidad.
- Se genera un incremento en la actividad agrícola e industrial. - Los motores Diesel no requieren modificaciones y son menos ruidosos. - Alarga la vida del motor. - Independiza a los países agro productores del abastecimiento de combustibles fósiles. - La Infraestructura de distribución y venta ya existe. - Es más seguro su transporte y almacenamiento por su elevado punto de ebullicion. - Constituye una fuente de energía renovable y limpia. - Alta biodegradabilidad. - La materia prima es renovable y/o reutilizable: sostenibilidad. - Reduce el riesgo de explosiones.
DesventajasDesventajas
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La viabilidad de la propuesta del biodiesel no tiene un futuro claro. Los aceites de origen vegetal tradicionalmente usados para la
producción del biodiesel como son la colza, soja, palma o girasol, son un recurso limitado y controlado por unos pocos países a través de grandes corporaciones perpetuando el modelo de monopolio actual con las fuentes de energía fósiles.
Como se recoge en las últimas reflexiones de la FAO. La utilización de aceites de uso alimentario para la producción de energía está creando un aumento de precios. Las principales víctimas de esta situación son los países en vías de desarrollo.
A bajas temperaturas puede llegar a solidificarse y producir obstrucciones en los conductos.
El motor diesel como generador.El motor diesel como generador.
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¿¿Por que un generador diesel?Por que un generador diesel?
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Es más duradero que otro tipo de combustible (gas natural, propano o gasolina).
Menor costo de adquisición comparado con uno a gas natural.
El mantenimiento es más bajo que uno a gasolina o gas natural.
Es mas seguro.
El diesel no es altamente inflamable ya que debe ser comprimido para poder encenderse.
Son más confiables ya que funcionan con ignición a compresión y los generadores a gas natural con ignición a chispa.
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Índice de Cetano.Índice de Cetano.
Cetanaje o Índice de cetano: Indica la mayor o menor capacidad de autoignición del combustible ( menor lapso hasta la autoignición)
• 15: Baja capacidad de autoignición: isocetano• 100: Alta capacidad de autoignición: cetano• Menor índice de cetano requerido: 51Contenido de azufre: Menos de 50 ppm combustible de bajo
contenido en azufre• Eliminación de las emisiones de dióxido de azufre (SO2)• Reducción de las emisiones de PM • Menos de 10 pmm: Combustible sin azufre (a partir de 2009)
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Eficiencia energética: comparación.
Relación de compresión
Ren
dim
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o te
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l mot
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Motores Diésel
Motores de
gasolina
resV
Vmax
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Motor D
iesel 3DM
otor Diesel 3D
Corte d
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Motor D
ieselC
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otor Diesel
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Motor D
iesel V8.
Motor D
iesel V8.
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Partes d
el Motor D
iesel.P
artes del M
otor Diesel.
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Proyecto HidrProyecto Hidróógeno SOLMI.geno SOLMI.
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Utiliza agua en los motores de combustión para aumentar su potencia, usada intensamente hasta la Segunda Guerra Mundial por la aviación militar.
No se modifica el motor, sino que se agregan cortes de agua en distintas proporciones tanto en nafta, diesel o biodiesel
Al ingresar al motor, la molecula de agua puede disociarse debido a la temperatura de la combustión y la compresión y podría generar un aporte adicional de combustible y comburente (hidrógeno y oxígeno).
Asi logramos mayor eficiencia energética y reducción en el consumo de combustibles fósiles.
