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Ciclo Diesel

En el ciclo Diesel la máquina térmica presenta un encendido por compresión. El combustible se esparce dentro del cilindro a una presión alta $ P_{2}$ cuando la compresión se completa, y hay ignición sin la necesidad de una chispa. Un ciclo idealizado de la máquina Diesel se muestra en la figura (33)

Figure 33: Ciclo ideal Diesel.
Image 3_6_1_CicloIdealDiesel

La eficiencia térmica de esta máquina está dada por

$\displaystyle \eta_{\text{Diesel}}$ $\displaystyle =1+\frac{Q_{L}}{Q_{H}}=1+\frac{C_{v}\left( T_{1}-T_{4}\right) }{C_{p}\left( T_{3}-T_{2}\right) }$    
  $\displaystyle =1-\frac{T_{1}\left( T_{4}/T_{1}-1\right) }{\gamma T_{2}\left( T_{3}/T2-1\right) }%
$ (156)

Ahora se define una nueva cantidad, la relación de corte de admisión $ r_{c}$ como la relación de los volúmenes del cilindro después y antes del proceso de combustión

$\displaystyle r_{c}=\frac{V_{3}}{V_{2}}%
$ (157)

Con esta definición y las relaciones de gas ideal isentrópicas para los procesos $ 1-2$ y $ 3-4$, la relación del eficiencia térmica se puede escribir como

$\displaystyle \eta_{\text{Diesel}}=1-\frac{1}{r^{\left( \gamma-1\right) }}\left[ \frac{r_{c}^{\left( \gamma-1\right) }}{\gamma\left( r_{c}-1\right) }\right]%
$ (158)

Se puede notar que la eficiencia del ciclo Diesel difiere de la eficiencia del ciclo Otto por la cantidad entre paréntesis cuadrados. Esta cantidad siempre es mayor que 1, por tanto

$\displaystyle \eta_{\text{Otto}}>\eta_{\text{Diesel}}%
$ (159)

cuando ambos ciclos operan en la misma relación de compresión. También cuando la relación de corte disminuye la eficiencia del ciclo Diesel aumenta. En el caso límite cuando $ r_{c}$ tiende a la unidad, la cantidad entre paréntesis cuadrado es la unidad y las eficiencias de los ciclos Otto y Diesel son iguales. Recuerde, sin embargo, que las máquinas Diesel operan a relaciones de compresión más altas, por lo que suelen ser más eficientes que las máquinas encendidas por chispa (gasolina). Las máquinas Diesel también queman el combustible de manera más completa, porque suelen operar a menores revoluciones por minuto que las máquinas de encendido por chispa. Las eficiencias térmicas de los motores Diesel van de 35 a 40% mientras que los motores con encendido de chipa varían entre 25 y 30%.


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Oscar Jaramillo 2007-05-03