El Ciclo Diesel Con Aire Normal

EL CICLO DIESEL CON AIRE NORMAL

El ciclo Diesel es el ciclo ideal para las máquinas reciprocantes de encendido por compresión. En los motores de encendido por compresión, el aire se comprime hasta una temperatura superior a la temperatura de autoencendido del combustible, y la combustión se inicia cuando el combustible se inyecta dentro de este aire caliente. En consecuencia, en estos motores no existe bujía sino un inyector de combustible. Usando relaciones de compresión en la región de 14:1 a 24:1 y al usar combustible diesel en lugar de gasolina, la temperatura del aire dentro del cilindro excederá la temperatura de ignición al final del tiempo de compresión. Si el combustible estuviese premezclado con el aire, como en el motor de ignición por chispa, la combustión comenzaría en toda la mezcla cuando se alcanzara la temperatura de ignición; por consiguiente, no tendríamos control sobre el instante y duración del proceso de combustión. Para evitar esta dificultad, el combustible se inyecta en el cilindro en una operación independiente; la inyección comienza cuando el pistón está cerca de la posición del punto muerto superior. Por consiguiente, el motor de ignición por compresión difiere del motor con ignición por chispa principalmente en el método para lograr la combustión y en el ajuste de la sincronización del proceso de combustión. El resto del ciclo de 4 tiempos con ignición por compresión es similar al ciclo de ignición por chispa. La Figura 3.13 muestra un diagrama PV característico de un motor de ignición por compresión. El motor de ignición por compresión, tiene un diagrama PV muy similar al de un motor de ignición por chispa.

Fig. 3.13. Diagrama PV de un motor de ignición por compresión. El ciclo teórico Diesel de un motor reciprocante se muestra en la Figura 3.14 en diagramas PV y Ts. Igual que el ciclo Otto, está compuesto de cuatro procesos internamente reversibles. La única diferencia entre ambos ciclos es que el ciclo Diesel modela la combustión como un proceso que ocurre a presión constante, mientras que el ciclo de Otto supone que se suministra calor a volumen constante. Un ciclo con aire normal y la aplicación de calores específicos constantes posibilitan la realización de un análisis útil del motor Diesel.

Fig. 3.14 Diagramas Pv y Ts del ciclo Diesel con aire normal. La entrada y salida de calor del ciclo están dadas por 

Luego, el rendimiento térmico se puede escribir como

La ecuación anterior se puede transformar si se introduce el concepto de relación de corte r c, la cual se define como V3/V2. Sabiendo que la relación de compresión r se define como V1/V2, se puede demostrar que la ecuación anterior, que contiene temperaturas, puede expresarse en términos de volúmenes de la siguiente manera:

Esta ecuación indica que el ciclo Diesel teórico es fundamentalmente función de la relación de compresión r, la relación de corte r c y del cociente de los calores específicos k.