El motor de encendido por compresión es un motor de combustión que funciona siguiendo el ciclo diesel. Esta clasificación se refiere a la forma en que se inicia la combustión del combustible dentro del pistón.
En el motor de compresión, lo que entra en la cámara de combustión inicialmente es sólo aire. El gasóleo se inyecta más o menos cerca del punto muerto superior. El combustible entra en estado líquido, pero es denso. El denso combustible debe vaporizarse, mezclarse con el aire y alcanzar las condiciones de presión y temperatura apropiadas para inflamarse.
El tiempo que lleva este proceso es el retraso de autoencendido y limita la velocidad a la que puede girar el motor y, por tanto, su potencia máxima. La carga varía modificando la cantidad de gasóleo inyectado. Siempre entra la máxima cantidad que el motor admite en determinadas condiciones.
La alta temperatura de combustión en las zonas donde la mezcla es más rica provoca la asociación del oxígeno y el nitrógeno del aire dando lugar a emisiones altas de NOx. El hollín y los hidrocarburos que no han sido quemados se forman también en esas zonas y constituyen otra fuente de emisiones contaminantes.
Funcionamiento de un motor de encendido por compresión
El motor de encendido por compresión comienza cuando una válvula de admisión permite la entrada de aire en el cilindro. A continuación, el pistón o émbolo comprime el aire, y al alcanzar su máxima compresión, se introduce el carburante mediante un inyector o atomizador.
Debido al aumento de la presión y la temperatura en el interior del cilindro, el combustible se enciende de forma espontánea, generando una combustión. Este proceso libera una gran cantidad de energía, empujando el pistón y produciendo trabajo mecánico. Una vez concluida la combustión, el pistón comienza a expulsar los gases a través de la válvula de escape.
Finalmente, el cilindro se expande nuevamente para crear espacio, permitiendo la entrada de aire fresco para reiniciar el ciclo.
Diferencia con un motor de encendido por chispa
El funcionamiento del motor de encendido por compresión o motor diesel es muy similar a un motor de gasolina de cuatro tiempos.
En el caso del motor de gasolina o motor Otto el encendido se realiza mediante una chispa provocada por una bujía. Por este motivo, también se le llama motor de encendido por chispa.
La característica más relevante del ciclo diesel es que al quemar el combustible, la expansión de los gases es a presión constante. Esto se consigue con la adición de más combustible mientras la combustión se está realizando. Cuando el pistón es empujado por la expansión de los gases, se sigue inyectando combustible hasta la mitad del recorrido.
Combustibles utilizados
Los motores de encendido por compresión pueden utilizar diversos tipos de combustibles, que deben cumplir con la característica fundamental de inflamar espontáneamente bajo altas presiones.
Entre los combustibles más comunes se encuentran:
- Gasóleo o fueloil: El gasóleo (también conocido como diésel) es el combustible más utilizado en estos motores. Se trata de un carburante derivado del petróleo, compuesto por hidrocarburos pesados. Su principal ventaja es que tiene una alta densidad energética y una mayor eficiencia térmica en comparación con la gasolina. Además, es relativamente económico y se produce en grandes cantidades, lo que lo convierte en una opción muy popular.
- Aceites tratados (Biodiésel): El biodiésel es un combustible renovable que se produce a partir de aceites vegetales o grasas animales mediante un proceso de transesterificación. Al ser más ecológico que el gasóleo convencional, ya que produce menos emisiones de dióxido de carbono, el biodiésel se está utilizando cada vez más como alternativa al diésel tradicional. Su uso en motores de encendido por compresión se ha incrementado en los últimos años debido a su bajo impacto ambiental.
- Polvo de carbón: Aunque menos común en aplicaciones actuales, el polvo de carbón fue utilizado históricamente en motores de encendido por compresión. Este combustible sólido requiere un proceso especial de pulverización para ser utilizado eficazmente en los motores. Aunque su uso ha disminuido debido a la mayor disponibilidad de combustibles líquidos más eficientes y menos contaminantes, todavía se emplea en algunas industrias pesadas y en centrales térmicas.
Características generales de los combustibles utilizados
Los combustibles empleados en motores de encendido por compresión deben tener la capacidad de inflamarse de manera espontánea cuando se someten a grandes presiones, lo cual es la base del funcionamiento de este tipo de motores. La mezcla de aire y combustible debe ser capaz de resistir las altas temperaturas generadas por la compresión, lo que permite que la combustión se inicie sin la necesidad de una chispa externa, como ocurre en los motores de encendido por chispa.
Además de la capacidad de inflamación espontánea, los combustibles utilizados deben ser estables a las altas presiones y temperaturas generadas durante el ciclo de compresión y combustión. Esto garantiza un funcionamiento eficiente y seguro del motor, maximizando el rendimiento y minimizando el desgaste del sistema.