CICLO DIESELRogelio Castillo; 6-717-710; rogelio.castillo1293@gmail.comEdmundo Morales; 7-708-2040; edmundo.morales93@gmail.comLuis Urcia; 20-14-2018; luis11.urcia@gmail.com

Universidad Tecnolgica de Panam, Sede Regional de Azuero, Facultad de Ingeniera ElctricaPalabras Claves: Disel, termodinmica, eficiencia trmica, calores.RESUMENEn la historia de la Humanidad el hombre siempre ha buscado una manera ms rpida, fcil y cmoda para desempear diversas tareas a las cuales tenan que enfrentarse cotidianamente. Muchas de las tareas que se realizaban, fueron tornndose ms complejas con el pasar de los aos, ya que requeran el transporte de equipo, alimentos, materia prima, entre otros. Por lo que se fue explorando en la utilizacin de combustibles fsiles para impulsar diversos medios de transporte. Con ello se fue modelando un tipo de combustible que pudiera tener un alto rendimiento trmico, dicho combustible fue el disel. Con el estudio ms profundo de esta sustancia, se pudo llegar a lo que hoy en da se conoce con el nombre de ciclo disel. En nuestro estudio en la rama de la termodinmica, hemos llegado a comprender de cierta forma a modelar un escenario para la demostracin del funcionamiento de un ciclo disel y con ello llevar a cabo conclusiones de su impacto en el mundo industrializado.

Key words: Diesel, thermodynamic, thermal efficiency, heats. ABSTRACTIn the history of the Humanity the man always has looked for a more rapid, easy and comfortable way to recover diverse tasks which they had to face daily. Many of the tasks that were realized, were becoming more complex with to happen of the years, since they were needing the transport of equipment, food, raw material, between others. For what was explored in the utilization of fossil fuels to stimulate diverse means of transport. With it there was modelling itself a type of fuel that could have the high thermal, above mentioned combustible performance was the diesel. With the deepest study of this substance, it was possible to come to what nowadays is known by the name of diesel cycle. In our study in the branch of the thermodynamic one, we have managed to understand of certain form to shape a scene for the demonstration of the functioning of a diesel cycle and with it to carry out conclusions of his impact in the industrialized world.

INTRODUCCINLos ciclos de potencia de gas o dispositivos cclicos generadores de potencia revisten de gran importancia en el estudio de la termodinmica ya que varios sistemas y maquinas se basan en su funcionamiento.Los modernos motores automotrices, camiones, barcos, turbinas de gas son ejemplo de aplicaciones extremadamente tiles de estos procesos.Los motores endotrmicos son mquinas motrices cclicas en las que la energa interna que posee un fluido (vapor, gas) se transforma parcialmente en energa mecnica, dicho fluido es el medio al que se le proporciona o sustrae en adecuados puntos del ciclo operativo.En este trabajo se har un breve anlisis de los ciclos que rigen a los motores, tale es el caso del Ciclo DieselLa historia de este motor comienza en el ao 1.897, cuando Rudolf Diesel crea el primer motor de combustin funcional, siendo otorgado el apellido del creador al motor como reconocimiento.Dicho motor nunca fue adaptado por los vehculos de la poca, ya que requera para la inyeccin del combustible de un compresor de aire muy voluminoso, lo que impeda su instalacin sobre el vehculo.Es en los aos 20 cuando dicho problema es resuelto por Robert Bosch, que perfeccion la bomba de inyeccin, permitiendo el uso del motor Diesel en diversos vehculos, sobre todo en los de uso industrial o de transporte medio-pesado.En la dcada de los aos 30, comienza a ser aplicado con fines militares, sobre todo en los carros de combate alemanes. Tras la guerra, la evolucin sufrida por el motor Diesel se aplic sobre todo a los vehculos pesados, agrcolas y a los trenes,Un ciclo Disel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en un motor disel. En un motor de esta clase, a diferencia de lo que ocurre en unmotor de gasolinala combustin no se produce por la ignicin de una chispa en el interior de la cmara. En su lugar, aprovechando las propiedades qumicas del gasleo, el aire es comprimido hasta una temperatura superior a la de auto ignicin del gasleo y el combustible es inyectado a presin en este aire caliente, producindose la combustin de la mezcla.Puesto que slo se comprime aire, la relacin de compresin (cociente entre el volumen en el punto ms bajo y el ms alto del pistn) puede ser mucho ms alta que la de un motor de gasolina (que tiene un lmite, por ser indeseable la auto ignicin de la mezcla). La relacin de compresin de un motor disel puede oscilar entre 12 y 24, mientras que el de gasolina puede rondar un valor de 8.Un motor disel puede modelarse con el ciclo ideal formado por seis pasos reversibles.

ESTADO DEL ARTEFundamentos Terico-PrcticosEl Ciclo del disel, es un Ciclo de un tipo de motor decombustininterna, en el cual el quemado del combustible es accionado por elcalorgenerado en la primera compresin de aire en la cavidad del pistn, en la cual entonces se inyecta el combustible.El ciclo de motor Disellento (en contraposicin al ciclo rpido, ms aproximado a la realidad) ideal de cuatro tiempos es una idealizacin del diagrama del indicador de un motor Disel, en el que se omiten las fases derenovacin de la carga., y se asume que el fluido termodinmico que evoluciona es un gas perfecto, en general aire. Adems, se acepta que todos los procesos son ideales y reversibles, que se realizan sobre el mismo fluido.Rudolf Disel desarrollo la idea del motor Disel y obtuvo la patente Alemana en 1892Tiene muchas similitudes con elciclo Ottoo de gasolina. Al igual que los motores degasolina, los de gasleo tambin pueden funcionar en ciclos de dos y cuatro tiempos.No todos los motores disel son iguales. Al principio, la inmensa mayora funcionaba con bombas mecnicas muy complicadas y contaban con pre cmara de inyeccin. Ahora, la norma imperante es la inyeccin directa de combustible mediante conducto comn y controlado electrnicamente.

Los procesos sealados se consideran reversibles y la sustancia de trabajo es un gas ideal. Proceso 1-2 Compresin adiabtica (entropa constante). Se proporciona trabajo al sistema. Proceso 2-3 Transmisin de calor al sistema a presin constante. En este proceso vara el volumen del sistema, ya que se inyecta combustible. Proceso 3-4 Expansin adiabtica (entropa constate). El sistema entrega trabajo. Proceso 4-1 Transmisin de calor del sistema al medio ambiente a volumen constate, esto ocurre cuando se abre la vlvula de escape).La eficiencia trmica de un ciclo Disel ideal bajo las suposiciones de aire estndar frio se vuelveNter, Disel = 1-La relacin de la eficiencia trmica se reduce a:Nter, Disel=1-[Siendor=V1/V2la razn de compresin yrc=V3/V2la relacin de combustin y k=1.4

El Disel es un Motor Trmico: convierte calor en trabajo. Los procesos isotrpicos son impermeables al calor: el calor fluye en el circuito a travs de la izquierda el proceso isobrico expansin y parte de ella fluye de nuevo a travs del proceso de despresurizacin de la derecha, y el calor que queda hace el trabajo. El trabajo dentro est realizado por el pistn que comprime el fluido de trabajo Calor es realizado por la combustin del combustible El trabajo se lleva a cabo a cabo por el fluido de trabajo en la expansin al pistn El calor se realiza a cabo por el aire de ventilacinFases del ciclo Disel vista desde un Motor

Comparacin con otros CiclosLa eficiencia de los motores disel, 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 disel 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 disel 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.

Un motor disel 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 disel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresin se traduce en mejor eficiencia.

En el motor de Disel se suministra aire en lugar de la mezcla aire combustible. El motor de Disel no utiliza bujas, incendindose el combustible por la elevacin de temperatura ocasionada por una alta compresin. El suministro de calor se efecta a presin constante y no a volumen constante como en el ciclo de Otto.AvancesLos motores disel, relegados durante mucho tiempo a camiones y barcos, estn ahora despertando un mayor inters por su eficiencia en el consumo de combustible y por su menor emisin de dixido de carbono, en comparacin con los motores de gasolina.

.Los motores disel de ltima generacin ya no contaminan tanto como los anteriores. A ello ha contribuido el endurecimiento de la legislacin sobre emisiones contaminantes adoptada en los ltimos aos en pases como Estados Unidos.Y dentro de la gama de humos invisibles, los motores disel modernos emiten, en realidad, menos dixido de carbono que los motores de gasolina.

METODOLOGA DE LA INVESTIGACINPodemos destacar que este artculo lleva una investigacin documental, a que es apoyada en teora ya existente, y est dirigido a un pblico amplio que es el de conocedores de los motores Disel.En esta investigacin podemos determinar unos parmetros para obtener una mejor eficiencia en la utilizacin de un motor Disel como lo son: El constante mantenimiento, esto incluye cambio de piezas en su debido momento Utilizar los mejores aditivos del mercado. Revisar siempre la temperatura de trabajo evitando as cualquier desperfecto.Herramientas utilizadas Microsoft Excel Microsoft Word Plataforma de Google Drive

DESARROLLO DEL TEMAEstudio de efecto del ciclo disel usando como fluido el aire.Planteamiento de un problemaUn ciclo disel de aire estndar tiene una relacin de compresin de 16 y una de corte de 2. Al principio del proceso de compresin, el aire est a 95 kPa y 27 C. Tome en cuenta la variacin de los calores especficos con la temperatura y determine. La temperatura despus del proceso de adicin de calor, la eficiencia trmica, el trabajo neto, estudie y grafique el efecto sobre la eficiencia trmica y trabajo neto si variamos el calor de salida entre (200 y 600 kJ/kg).Datos T1=27+273= 300K P1=95 kPaResolucin del Problema Estado 1 a 2 T1=300 K; u1=214.07kJ/kg; VR1=621.2VR2/VR1=V1/V2VR2= (V2/V1) VR1VR2= (1/16) (621.2)VR2= 38.8 T2=862.4 K h2=890.89 KJ/Kg Estado 2 a 3(P2)(V2)/T2 = (P3) (V3)/T3T3 = (V3/V2) (T2)T3=2(862.4 K)T3=1724.8 K h3= 1910.6 kJ/k VR3= 4.546Qent= h3-h2Qent=1919.6-890.89Qent=1019.71 kJ/kg Estado 3 a 4(VR4/VR3)= (V4/V3)(V4/V3)(VR3)=VR4VR4= [V4/(2)(V2)](VR3)VR4= (16/2)(4.546)VR4=36.368 u4= 659.5 kJ/kg Estado 4 a 1Qsal=u4-u1Qsal=659.5-214.07Qsal=445.43kJ/kgnth=1-(Qsal/Qent)nth=1-(445.44/1019.71)nth=56.32%Wnet=Qent-QsalWnet=1019.71-445.43kJ/kgWnet= 574.28 kJ/kgAnlisis y discusin de resultados1) Al establecer nuestra ecuacin VR2/VR1=V1/V2 podemos buscar con datos termodinmicas de aire la entalpia y la temperatura del estado 2.2) Nos basamos en los siguientes conceptos que en el estado 1 y 2 existe una compresin isotrpica, el estado 2 y 3 las presiones son constantes porque hay una adicin de calor y en el estado 3 y 4 la expansin es isotrpica. Estos son conceptos son claves para la resolucin de esta situacin.3) Entre mayor sea el calor que sale menor va a ser el trabajo neto que sale y a su vez habra una eficiencia mayor.Para estudiar el efecto que produce la Qsal en el cambio de eficiencia, tomamos como constante la Qent y tomamos como referencia la siguiente ecuacin:nth=1-(Qsal/Qent)

Qsalnth

2000.804

3000.706

4000.608

5000.51

6000.412

Para el estudio del trabajo neto depende de los calores que entra y sale se toma como constante Qent y como referencia esta ecuacin:Wnet=Qent-Qsal

QsalWneto

200819.7

300719.7

400619.7

500519.7

600419.7

CONCLUSIONES

En el presente artculo, basndonos en la investigacin realizada se pudo concluir que: Es importante notar cmo, en el ciclo Diesel, no se deben confundir nunca los cuatro tiempos del motor con el ciclo termodinmico que lo idealiza, que solo se refiere a dos de los tiempos: la carrera de compresin y la de expansin; el proceso derenovacin cae fuera de los procesos del ciclo Diesel, y ni tan siquiera es un proceso termodinmico en el sentido estricto. Para efectos de estudio se acepta que todos los procesos dentro de este ciclo son ideales y reversibles, y que se realizan sobre el mismo fluido. Aunque todo ello lleva a un modelo muy aproximado del comportamiento real del motor, permite al menos extraer una serie de conclusiones cualitativas con respecto a este tipo de motores. Son muy eficientes ya que se producen reacciones de combustin completas, es decir, casi todo el combustible se quema o reacciona por accin de la auto ignicin, recordemos que para su uso en estos motores no se usan bujas o chispas, sino que debido a las altas temperaturas y presiones que se alcanzan dentro de la cmara de combustin el combustible sufre de una reaccin exotrmica liberando mucho calor, esto expandir los gases y mover al pistn. Hoy en da los motores disel consumen aproximadamente un 30% menos que lo motores de inyeccin de gasolina y alrededor de un 25% menos que los motores de gasolina por inyeccin directa.

Referencias Bibliogrficas Libro de Texto: Termodinmica, Yunes A. Cengel, Michael A. Boles; Sptima Edicin; Editorial The McGraw-Hill. Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Diesel http://dcb.fic.unam.mx/users/rigelgl/Web_PTE/Recursos http://noticiasdelaciencia.com/not/1830/los-ultimos-avances-en-motores-diesel http://www.angelfire.com/planet/motorinfo/motor_diesel.html laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Diesel eribera_bo.tripod.com/ciclo_diesel.html hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/diesel.html