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El cometido de cualquier motor es el de producir trabajo mecánico a
partir del combustible suministrado. Los motores diesel lo
hacen de forma muy eficaz y segura quemando
petróleo o gasoil que es menos peligroso, volátil que
la gasolina.
En un motor diesel
el combustible entra en el cilindro a presión cuando el aire ya ha
sido comprimido y por tanto está muy caliente a unos 600ºc. El
combustible se inflama inmediatamente expandiéndose bruscamente y
aumentando la presión lo cual desplaza el pistón.
Rudolf Diesel
(1858-1913), recibió su educación en la Universidad de Munich, en
donde comenzó sus investigaciones sobre la posibilidad de hacer un
motor según el ciclo termodinámico de Carnot que obtuviera el máximo
rendimiento energético. Con el paso del tiempo llegó a la conclusión
de que no era factible llevar a la práctica el ciclo de Carnot, pero
tuvo éxito al inventar el motor de autoencendido (sin bujías).
En 1.893 obtuvo
su patente y después de algunas dificultades financieras construyó
un motor que explotó al producirse la primera inyección de
combustible. Rudolf se salvó milagrosamente de la muerte. Tras
cuatro años de experimentos consiguió fabricar un motor para ser
comercializado. Durante una tormenta en 1.913 cae trágicamente al
mar desde un barco que cruzaba el Canal de la Mancha, desapareciendo
para siempre.
La principal
ventaja del motor Diesel es su alto rendimiento de combustible,
frente a otros motores como son el de gasolina o las turbinas de
gas. En los 100 años que han trascurrido desde su invención, se han
producido impresionantes avances tecnológicos haciéndolo más
económico, ecológico, más potente, seguro, duradero, ligero y
silencioso. Además, este tipo de motor ha demostrado ser capaz de
funcionar con una gran variedad de combustibles, como los bio-diesel,
haciéndolo sumamente versátil.
Se empezaron a
utilizar en centrales eléctricas y fábricas ya que el enorme peso de
las primeras versiones no permitía que fuera utilizado en barcos,
coches o trenes. Hoy resulta imposible imaginar barcos y coches sin
motores diesel.
La primera
aplicación en propulsión marina tuvo lugar en Francia, en la barcaza
"Petit Pierre" allá por el año 1903 con una potencia total de 30 CVs.
Poco después llegó la locomotora diesel construida por Maschinenfabrik Esslingen la cual demostró su alta eficiencia. Los
motores ya llegaban a 1.000 CVs, impulsando el convoy a 50 Km/hora.
Cualquier motor
diesel comprime el aire inyectado en el interior del cilindro antes
de la inyección del combustible que penetra en el cilindro
pulverizado a muchísima presión (más de 1.000 atmósferas). Como el
aire está muy caliente, la mezcla gaseosa se inflama inmediatamente
lo cual genera una gran cantidad de calor y de gases expandidos por
la alta temperatura. Este aumento de la presión es la que empuja el
pistón que transmite la fuerza mecánica al cigüeñal a través de la
biela.
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En que
se parece y se diferencia
un motor
diesel de uno de gasolina
Los dos motores son
de combustión interna y utilizan combustibles muy parecidos. De
hecho hay motores de 4 tiempos que queman gasoil de la misma manera
que podríamos diseñar un motor diesel que quemara gasolina.
Pero el motor
diesel carece de un sistema auxiliar de encendido, es decir de
bujías, bobinas, delcos, distribuidores, encendidos electrónicos etc,
ya que el combustible se inflama de forma natural al ser inyectado
en un cilindro lleno de aire a muy alta temperatura como
consecuencia de haber sido comprimido. Esta es realmente la
diferencia básica que define a un motor diesel respecto a los demás.
Los motores diesel
trabajan con una compresión muy elevada y por esta razón son
capaces de poder quemar combustibles menos volátiles como por
ejemplo el petróleo o el aceite de palma (bio-diesel).
Los motores de 2 y
4 tiempos clásicos tenían carburadores en los que se mezclaba el
aire y la gasolina pulverizada la cual pasaba al cilindro ya
mezclada. Tenían válvulas de admisión y escape o transfers en el
caso de los 2 tiempos y por tanto contrastes muy significativas
respecto a los motores diesel. Pero 2 y 4 tiempos no define ninguna
diferenciación frente a los diesel ya que es posible encontrar
diesel que trabajen en 2 tiempos o también en 4 tiempos.
De hecho las
fronteras nunca fueron totalmente nítidas. Por ejemplo el motor
diesel tipo Hesselmann trabaja con una relación de
compresión 9, mucho más baja que en los otros motores diesel, por lo
que el calentamiento de la compresión no es capaz de inflamar el
combustible, y por ello se recurre a la chispa de una bujía
corriente alimentada con todo un sistema de encendido tradicional.
Es un motor mixto entre el diesel y el de explosión precursor de los
actuales motores de inyección de 4 tiempos.
Ahora los motores
de 4 y 2 tiempos de gasolina también tienen inyectores de alta
presión que introducen la mezcla con el aire ya comprimido en el
cilindro. Las diferencias son mucho más difusas… La mayoría de los
actuales motores de gasolina ya no tienen carburadores, hay motores
de 2 tiempos que inyectan el combustible directamente en el cilindro
como lo hacen de toda la vida los diesel. La diferencias son más
sutiles y las prestaciones y rendimientos más parecidos. Los diesel
ya no son motores de vibraciones espantosas, con bloques sumamente
pesados. Los motores de 2 tiempos ya no contaminan más que los de 4
tiempos. La tecnología ha puesto las definiciones totalmente “patas
arriba”.
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La mayoría de
los motores marinos son diesel tanto para la náutica de recreo como
en propulsión de barcos de pasajeros, lanchas rápidas,
transbordadores, remolcadores, barcos de guerra o rompehielos. Pero
en barcos verdaderamente grandes las turbinas de gas son más
beneficiosas ya que para grandes potencias a partir de algunos miles
de caballos, el peso de motor con turbinas es del orden de la mitad
que el de las motorizaciones con diesel.
Existen motores
diesel de hasta 24 cilindros normalmente dispuestos en V a 60º o a
90º. En motores pequeños de hasta 1000 Cvs la inyección es directa
pero en los grandes motores de mercantes esta se produce en una
precámara que está conectada con el cilindro. Las relaciones de
compresión normalmente utilizadas oscilan entre 10:1 y 20:1, con o
sin turbocompresores.
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