MOTORES DIESEL Y CONTAMINACIÓN Descripción preliminar Partes fundamentales de los motores diesel Acciones escenciales en el interior de un motor diesel Diferencias entre los motores diesel y de explosión Algunas aplicaciones de los motores diesel Contaminación de los motores diesel Referencias Volver a página principal DESCRIPCIÓN PRELIMINAR El motor diesel es una máquina productora de fuerza al quemar un combustible en un volumen de aire, el cual se ha comprimido previamente a una presión elevada mediante el movimiento de un émbolo. Por ser un máquina que produce una fuerza se denomina motor, y como en su interior tiene lugar una combustión, son conocidos como motores de combustión interna. La máquinas de vapor, al emplear un vapor que es producido en calderas exteriores al motor, serán por lo tanto motores de combustión externa. Nueva generación de motores diesel. Volver a menú Partes Fundamentales: Para la compresión del aire que se pondra en contacto con el combustible y producirá una potencia, cada motor diesel deberá constar de ciertas partes fundamentales. Debe tener una pieza cilindrica hueca o cilindro, en el interior del cual se deslizará un movimiento de vaivén una pieza llamada émbolo y que se adapta perfectamente a las paredes internas del cilindro. El movimiento del émbolo realiza carreras. Este émbolo debe estar conectado a un mecanismo que controle su deslizamiento. Para este propósito el motor tiene un árbol o eje que gira en unas guías circulares o cojinetes. Este eje tiene una parte doblemente acodada o manivela articulada a otra pieza recta o biela, la cual a su vez se articula el émbolo. La manivela es un mecanismo también utilizado en otras máquinarias y que tiene por objeto transformar un movimiento rectilinio de vaivén en movimiento circular. O sea, que el émbolo produce la rotación del eje por intermedio de la biela y la manivela. Este eje puede constar de una o más manivelas según sea el número de cilindros a que atiende, y se denomina así, por su forma cigueñal. Son además necesarias otras partes fundamentales. Son precisas unas valvulas o lumbreras para permitir la entrada del aire en el interior del cilindro y también para la expulsión de los gases quemados una vez que han realizado su trabajo. También es necesario un pulverizador o inyector de combustible para suministrar el combustible en forma de chorro muy dividido antes de quemarse. El pulverizador trabaja de un modo semejante a los pulverizadores que se emplean en el riego de jardines. Para conseguir que el combustible entre a presión se utiliza una bomba llamada bombs inyectora de combustible. Cabe consignar que las partes mencionadas anteriormente son las más esenciales de un motor diesel. Volver a menú Acciones esenciales en el interior de un motor Diesel Primera: debe ser previamente inyectado aire en el interior del cilindro, ya que ningún combustible se quemaría sin un comburente. Segundo: Una vez en el interior del cilindro, el aire debe ser reducido de volumen mediante compresión y a una presión elevada. Existen dos razones para la compresión del aire; una es que esta compresión antes de que entre el combustible produce mayor potencia que si no fuese comprimido. La otra razón es que cuando el aire o un gas cualquiera es comprimido se eleva su temperatura, o sea, a mayor presión mayor temperatura. En un motor diesel el aire es comprimido hasta alcanzar la temperatura del hierro al rojo, tan alta que produce el encendido automático del combustible que a continuación penetra pulverizado en el interior del cilindro. Tercero: El combustible debe ser alimentado al cilindro en forma de un chorrito pulverizado e inyectado después que el aire ha sido comprimido y por tanto calentado a elevada temperatura. Entrará el combustible pulverizado para que se forme una nube de gotitas que se extenderá en el seno del aire, necesaria para un rápida y completa combustión . Cuarto: La combustión sucede inmediatamente después de ser inyectado el combustible dentro del cilindro, generando una gran cantidad de calor. Y la mezcla gaseosa encontrándose a elevada temperatura se dilatará o expansionara, dando como resultado la impulsión del émbolo, y la fuerza producida se transmitira al árbol cigueñal por intermedio de la biela y manivela. El árbol girará produciendose un potencial para cuya aplicación se ha puesto en marcha el motor. Quinto y último: Cuando el émbolo ha terminado su carrera impulsada y los gases en cilindro han perdido su presión, es necesario librarse de los gases mediante una acción de expulsión o escape. Volver a menú Diferencias entre los motores diesel y los motores de explosión Antes de estudiar las diferencias consideraremos las semejanzas. Ambos tipos de motores (diesel y de explosión) utilizan combustibles líquidos. En ciertos casos especiales pueden también emplear el mismo combustible, ya que motores de explosión han sido diseñados para usar queroseno o gasoil como los motores diesel. La gasolina usada casi generalmente en los motores de explosión, así como el queroseno, gasoil y fueloil se extraen del petróleo natural y se distinguen principalmente por su diferente volatilidad . Ambos tipos de motores son de combustión interna, esto es, queman el combustible en el interior de sus cilindros. Diferencias : Primera: El motor diesel carece de sistema auxiliar de encendido, como asimismo de bujías para producir la chispa encendedora , sistema que es alimentado por electricidad a alta tensión, mediante un delco, y una batería de acumuladores, o bien el sistema de magneto. Nada de esto precisa en un motor diesel, porque el combustible se inflama simplemente al ponerse en contacto con el aire muy caliente que ha sido intensamente comprimido en el cilindro. Segunda: El motor diesel empieza por alimentar en su cilindro solamente aire, que es comprimido antes de penetrar el combustible dentro del cilindro, mientras que en el motor de explosión se realiza una mezcla de gasolina y aire en el exterior del cilindro, en el carburador, antes de introducirse en el cilindro por la válvula de admisión en el tiempo de aspiración. Tercera: Los motores diesel aplican una mayor compresión que los motores de explosión. Cuarta: Los motores diesel emplean combustibles líquidos menos volátiles que la gasolina, y estos combustibles, más pesados generalmente, son más baratos que la gasolina. Quinta : Los motores diesel utilizan bombas inyectoras para el combustible y pulverizador, para que su introducción se realice en forma de pequeñas partículas . En los de explosión la mezcla combustible-aire se efectúa en el carburador. Sexta: Los motores diesel, debido a tener que trabajar a mayores presiones, son más pesados que los de explosión del mismo tamaño, por lo que sus elementos tiene que ser más robustos, de mayores dimensiones y por la tanto más pesados. Volver a menú Algunas aplicaciones de los motores diesel: Camiones, Autobuses, tractores, excabadoras , plantas de construcción de maquinaria y equipos mineros: Los motores diesel tiene todas estas aplicaciones. La razón principal es el ahorro de combustible, ya que estos motores gastan menos combustible y a un precio más económico que los combustibles utilizados en los motores de explosión. Intalaciones Fijas de fuerza: se utilizan en elavadoras de agua, servicios ferroviarios, intalaciones de fuerza en minas, perforación de pozos petrolíferos e intalaciones provisionales de emergencia. Usos navales: Los motores diesel son muy utilizados en servicios marítimos de varias clases, tales como propusión de barcos de pasajeros, lanchas rápidas a motor, transbordadores, remolcadores, barcos de guerra y rompehielos. Las principales razones para emplear estos motores es como siempre el bajo costo de sus combustibles en comparación con el vapor. Volver a menú Contaminación de los motores diesel El principal agente contaminante que emite un motor diesel corresponde al material particulado, el cual es de bajo micronaje, con diámetros promedio del orden de dos micras, siendo así perfectamente respirable. Además su composición mayoritaria es de hidrocarburos policíclicos aromáticos de alto poder cancerígeno, asociados a partículas de carbón por estar absorbidos a éstos Composición de los gases de escape y la razón de estos contaminantes: Los productos normales de una combustión completa, como la que debería desarrollarse en el interior de un motor diesel, son el bióxido de carbono CO2 y el agua H2O. Sin embargo, existen una serie de productos contaminantes que se emiten debido a la combustión incompleta y a efectos secundarios. Productos de la combustión incompleta. Los productos son: -Hidrocarburos no quemados: Parafinas, olefinas, materias arómaticas. -Hidrocarburos parcialmente quemados: aldehidos, cetonas , ácidos carbónicos, monóxido de carbono. -Productos térmicos de craqueo y productos resultantes: Acetileno, etileno, hidrógeno, hollín, hidrogenos de carbono policiclicos. Productos secundarios de la combustión: -Del nitrógeno del aire : óxidos azoicos. -De los aditivos del combustible: Oxidos de plomo, haluros de plomo . -De las impurezas del combustible: óxidos de azufre. Oxidantes: Mediante la reacción secundaria fotoquímica se forman, bajo la acción de la luz solar y a partir de los componentes de los gases de escape, los llamados oxidantes: próxidos orgánicos, ozono, nitratos de peroxiacilo. Volver a menú Referencias-Motores diesel y de gas de alta compresión.- Edgar J. Kates Editorial Reverté - Captación y medición de particulas en un motor diesel.- Osses Mauricio Tesis 1992. Universidad de Chile . Departamento de Ingenieria Civil Mecanica Volver a menú