UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

TERMODINÁMICACICLO

DIESEL

INTRODUCCIÓN

Ideado por Rudolf Diesel en 1982. Un ciclo Diésel ideal es un modelo

simplificado de lo que ocurre en un motor diésel. En un motor de esta clase la combustión no se produce por la ignición de una chispa en el interior de la cámara. En su lugar, el aire es comprimido hasta una temperatura superior a la de autoignición del diesel y el combustible es inyectado a presión en este aire caliente, produciéndose la combustión de la mezcla.

PARTES DE CICLO

1-2.- Compresión del aire El pistón sube comprimiendo

el aire. Dada la velocidad del proceso se supone que el aire no tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática  1→2.

PARTES DEL CICLO

Combustión (2-3) Un poco antes de que el pistón

llegue a su punto más alto y continuando hasta un poco después de que empiece a bajar, el inyector introduce el combustible en la cámara. Al ser de mayor duración que la combustión en el ciclo Otto, este paso se modela como una adición de calor a presión constante. Éste es el único paso en el que el ciclo Diesel se diferencia del Otto.

PARTES DEL CICLO

Expansión (3-4) La alta temperatura

del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática reversible.

PARTES DEL CICLO Escape (4-1)

Se abre la válvula de escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en la siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer que es el mismo aire, que se ha enfriado

CICLO

ANÁLISIS DEL CICLO

El balance de energía para cualquiera de las partes del ciclo es:

(q entrada – q salida) + (w entrada – wsálida) = du Mientras que el balance de masa por

suponerse un sistema cerrado es:

m entrada = m salida

ANÁLISIS DEL CICLO: CALORES

El calor añadido a presión constante se puede calcular mediante:

2323

23232

23

TTChhq

uuvvPq

uuwq

pen

en

salben

ANÁLISIS DEL CICLO: CALORES

La cantidad de calor rechazada por el fluido de trabajo a volumen constante se puede calcular mediante.

1414

41

TTCuuq

uuq

vsal

sal

ANÁLISIS DEL CICLO: EFICIENCIA

Entonces la eficiencia de un ciclo Diesel ideal bajo la suposición de aire frío estándar es:

23

1411TTkTT

q

q

en

saldiesel

ANÁLISIS DEL CICLO: RC

Para este ciclo definimos una nueva cantidad que es la rc . Que se lee como relación de corte de admisión. Y es la relación entre el volumen del cilindro antes y después de la combustión.

2

3

2

3c v

vVV

r

1

11

11 1

c

kc

kc

diesel rkr

r

Entonces la eficiencia en función de la rc también puede expresarse como:

DETALLES DEL CICLO Los motores diesel suelen ser motores lentos con

velocidades de cigüeñal 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 compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia.

Los motores Diesel operan con relaciones de compresión mucho más altas, por lo que suelen ser más eficientes que los de encendido por chispa.

DETALLES DEL CICLO

Las temperaturas alcanzadas durante la compresión llegan a los 600 °C.

Las presiones manejadas rondan los 45 bares.

Las eficiencias térmicas de los motores Diesel rondan los 35 a 40%.

Es la opción más indicada para aplicaciones que requieren cantidades grandes de potencia.

¡GRACIAS!