menu
... Ciclo Diesel teórico ...
Ciclo Diesel teórico
Bookmark and Share

Ciclo Diesel teórico

Es el ciclo teórico de los motores de encendido por compresión.

La diferencia fundamental entre los ciclos Otto y Diesel se encuentra en la fase de introducción del calor. En el ciclo Otto, el calor se introduce a volumen constante, mientras que en el ciclo Diesel se efectúa a presión constante. Otra diferencia entre ambos ciclos estriba en los valores de la relación de compresión, la cual varía de 12 a 22 para los motores Diesel, mientras que oscila tan sólo entre 6 y 10 para los motores Otto.

 
 


  

Como se ve en la figura, el ciclo Diesel ideal está formado por cuatro líneas térmicas que representa: la compresión adiabática (1-2); la introducción del calor a presión constante (2-3); la expansión adiabática (3-4); la expulsión del calor a volumen constante (4-1). Durante la transformación 2-3 de introducción del calor Q1 a presión constante, el pistón entra en funcionamiento, y por tanto, el fluido produce el trabajo:

 

Por consiguiente, la ecuación de la energía sin flujo se convierte en

 
 

 

y la entalpía h del fluido está dada por la expresión
   
la ecuación se transforma en  

Por ser el fluido un gas perfecto, podemos emplear, para su variación de entalpía a presión constante, la expresión

 
 


  

Luego, el calor introducido tendrá el siguiente valor:

 
 


  

Hay que hacer resaltar que en una transformación con introducción de calor a presión constante varía el valor de la entalpía  del fluido activo, mientras que en caso de la transformación a volumen constante varía el de la energía interna del fluido. Como la sustracción del calor Q2 se realiza como en el ciclo Otto, podemos escribir:

Q2=U4-U1

y como el fluido es un gas perfecto y el ciclo es ideal:

Q2=Cv(T4-T1).

Por tanto, el rendimiento térmico ideal del ciclo Diesel teórico vale:

he= (calor suministrado – calor sustraído)/ calor suministrado

 
  expresión del todo análoga a la encontrada para el rendimiento ideal del ciclo teórico Otto.

Para la transformación 2-3 de combustión a presión constante tenemos:

 
 


  

Para las transformaciones adiabáticas 1-2 de compresión y 3-4 de expansión se tiene, respectivamente:

 
 


  

 
 


de donde: 

y como son V4=V1  y T3/T2=V3/V2  , se puede escribir:

 

Sustituyendo esta expresión en la del rendimiento térmico ideal, resulta:

 
 


  

indicando con t’ la relación entre los volúmenes V3 y V2 al final y al comienzo, respectivamente, de la fase de combustión a presión constante, a la cual daremos el nombre de “relación de combustión a presión constante”, y recordando que

 
 


  

obtenemos, finalmente, la expresión del rendimiento térmico ideal del ciclo teórico Diesel:


  En esta expresión vemos que he es, para el ciclo Diesel, función de la relación de compresión, de la relación de combustión a presión constante y la relación k entre los calores específicos.

Las expresiones de los rendimientos térmicos de los ciclos Otto y Diesel difieren solamente por el término entre paréntesis, que siempre es mayor que 1, y, por ello, aparece claro que a igualdad de relación de compresión he es mayor para el ciclo Otto que para el ciclo Diesel. Reduciendo t’, es decir, el calor introducido a presión constante, el rendimiento he del ciclo Diesel se aproxima al del ciclo Otto, con el cual coincide para t’=1.

Bookmark and Share
Inicio | CA | EN | FR