Cuando usted ve esos camiones gigantes que transportan enormes cargas por la colina, podría parecer un trabajo de un motor estándar, pero lo que en su mayoría no entendemos es la inmensa potencia que un motor diesel genera para hacer este proceso y hacer el trabajo. Estos motores diesel son la fuente de energía detrás de algunas de las máquinas más grandes y más fuertes como camiones, trenes y barcos.

¿Qué es un motor diesel, y cómo funciona?

Un motor diesel es un tipo de motor de combustión interna, que permite que el combustible se queme dentro de la parte central del motor mediante la inyección de aire caliente a alta presión en una cámara o los cilindros para producir energía.

Los motores de gasolina estándar que tenemos en nuestros coches también son motores de combustión interna, a diferencia de los de combustión externa que se encuentran en las antiguas locomotoras de vapor; no obstante, uno diésel es más potente.

Además, estos motores de combustión interna son más eficientes, ya que no desperdician mucha energía porque el calor se queda en un solo lugar. También encontrará que su motor de combustión interna produce más potencia con el mismo volumen de combustible que cualquier otro de combustión externa.

El proceso para entender cómo funciona un motor diésel puede explicarse en cuatro sencillos pasos:

Inducción

Esto implica el proceso de aspiración de aire a medida que el pistón se desplaza por el orificio y abre la válvula de admisión. La clave es hacerlo cuando la presión del aire es de aproximadamente 1,7 a casi 2,4 megapascales. Sólo entonces se puede inducir el aire en cada uno de los cilindros.

Otros métodos de arranque dependerían del tamaño del motor y de la carga conectada. Estos pueden incluir el uso de equipos auxiliares, la admisión de ráfagas de aire comprimido a un motor activado por aire, el suministro de corriente eléctrica a un motor de arranque eléctrico y el uso de un pequeño motor de gasolina engranado al volante del motor.

Compresión

Al cerrarse la válvula de admisión en la parte inferior de la carrera, permitirá que el pistón suba y comprima el aire acumulado en su interior. Un motor diésel no utiliza una mezcla de aire y combustible, sino que comprime el aire, lo que evita los problemas de preignición que suelen darse en los motores de encendido por chispa de alta compresión. Con los motores diésel se pueden alcanzar relaciones de compresión más potentes, así como un mayor rendimiento del ciclo teórico.

Encendido

Cuando se inyecta el combustible en la parte superior de la carrera, éste fuerza el pistón hacia abajo, permitiendo el encendido. El motor diesel ganará energía cuando el combustible ardiendo sea rociado o inyectado en el cilindro, donde hay aire caliente y comprimido. Sin embargo, para que este proceso funcione, la temperatura del aire debe ser superior a la temperatura a la que el combustible inyectado puede encenderse. Esto permitirá que el combustible reaccione con el oxígeno del aire y, en consecuencia, se queme.

Además, es interesante ver que estos motores diésel también se conocen como motores de encendido por compresión porque el calentamiento del aire por compresión en lugar de una chispa eléctrica es lo que provoca el inicio de la combustión.

Escape

Cuando el pistón se desplaza hacia arriba, abrirá la válvula de escape permitiendo que el gas quemado salga. Un turbocompresor y un posenfriador en los motores diésel han mejorado el rendimiento en términos de eficiencia y potencia.

¿En qué se diferencia el motor diésel de los motores de gasolina?

Aunque un motor diésel y un motor de gasolina comparten muchos componentes principales similares y ambos funcionan con el ciclo de cuatro tiempos, hay varias diferencias inherentes en la forma en que el combustible se enciende en estos dos motores y en cómo se regula la potencia.

Las siguientes son las diferencias más importantes entre ambos:

Encendido

En un motor de gasolina, la mezcla de combustible y aire se enciende mediante una chispa. El proceso comienza inyectando combustible y aire en pequeños cilindros metálicos, y la compresión del pistón hace que esta mezcla sea explosiva. En consecuencia, se enciende mediante una chispa eléctrica cuando la bujía del motor la pone en marcha. Esta mezcla de combustible y aire explotará entonces, generando suficiente potencia para empujar el pistón hacia abajo en el cilindro y arrancar el vehículo.

Aunque los motores diesel pueden seguir un proceso más sencillo, son mucho más manejables. El encendido en un motor diesel sólo requiere la compresión del aire. Mientras que, por un lado, un motor de gasolina tiene una relación de compresión típica de 9:1, un motor diesel funciona con una relación de compresión de 20:1. Por lo tanto, las compresiones por sí solas pueden encender el combustible cuando el aire está a una temperatura más alta, sin necesidad de una chispa eléctrica o cualquier otro sistema de encendido.

Una manera fácil de entender este proceso es relacionarlo con cuando usted está bombeando la rueda de su bicicleta. Puede notar que la bomba se calienta más cuanto más tiempo la utiliza. Esto demuestra que la compresión del aire genera calor. Así, de la misma manera, un motor diesel comprime el calor en un espacio aún más pequeño. Esto hace que el aire se caliente; puede llegar a 500°C y a veces incluso más.

Por lo tanto, cuando se inyecta el combustible, éste se enciende instantáneamente y explota sin necesidad de una bujía, lo que, en cambio, se requiere en un motor de petróleo o gasolina. Todo este proceso demuestra la fuerza y la eficacia del motor diésel y la importancia que ha adquirido frente a otros tipos de motores, concretamente los que funcionan con petróleo y gasolina.

Aire por aspiración

Un motor diésel siempre aspira la misma cantidad de aire, sea cual sea el régimen de giro del motor, a través de un conducto de admisión que se abre y se cierra sólo con la ayuda de una válvula de admisión. En cambio, en un motor de gasolina la cantidad de aire aspirado varía. Dependerá de la cantidad de apertura de la mariposa.

Construcción del motor

Aunque puede encontrar que un motor diésel tiene casi el mismo aspecto que un motor de gasolina y contiene partes casi iguales, tiene muchos otros componentes que lo hacen más duradero que un motor de gasolina.

Usted encontrará que un motor diesel generalmente tiene paredes más gruesas y más redes de refuerzo en comparación con un motor de gasolina. Esto le permite una fuerza adicional y le ayuda a soportar la tensión adicional.

Un motor diesel suele ser un bloque más resistente, con bielas, pistones, tapas de cojinetes y cigüeñales más fuertes. Como la forma de las cámaras de combustión y de remolino de un motor diésel es diferente a la de uno de gasolina o de gas, encontrará que el diseño de la culata para ambos es también diferente.

Combustible

Como es evidente, un motor diésel funciona con combustible diésel, y el motor de gasolina funciona con gasolina; sin embargo, es necesario entender cómo estos diferentes combustibles son compatibles con el funcionamiento de sus motores y los hacen más eficientes.

El combustible diésel es en su mayoría menos refinado, más sustancial, más viscoso y menos volátil que la gasolina. Para aquellos que han visto «derv» escrito en una estación de bombeo de gasóleo, este es el combustible que deben utilizar para sus vehículos con motor diésel.

La relación entre el gasóleo y el agua también es esencial para tener en cuenta en este caso. Puede endurecerse o incluso solidificarse cuando hace frío, ya que puede observar cantidades de agua, que pueden congelarse. Puede soportar alrededor de 50 o 60 partes de agua. Esto puede ser un poco problemático ya que puede provocar la congelación o el encerado de los conductos de combustible y de los inyectores.

Si alguna vez ha visto a alguien soplando lámparas en su camión con motor diesel durante los inviernos, debe entender que es por esto. Además, otros también utilizan ciertos aditivos para evitar este problema.

Más importante aún, descubrirá que el combustible diésel tiene una mayor densidad energética que la gasolina y el gasóleo. Este mayor poder de alrededor de 147.000 BTU generado por un galón de combustible diesel, en promedio, significa que viene con una mayor potencia, eficiencia y mejor kilometraje.

Esto también explica por qué el combustible diésel se utiliza para alimentar vehículos de transporte esenciales como autobuses, camiones, trenes, grúas, equipos de construcción y agrícolas, así como embarcaciones, por lo que es fundamental para la industria de la construcción, el transporte y la agricultura y, en consecuencia, para toda la economía.

Tipos de motores diésel

Encontrará que los motores diésel vienen en dos tipos diferentes: de dos tiempos y de cuatro tiempos. La carrera se refiere al funcionamiento del pistón en el motor, y esto diferencia fundamentalmente los dos modelos.

Dos tiempos

Un motor diésel de dos tiempos utiliza la carrera en dos direcciones para completar su ciclo. La primera carrera tiene que ver con la compresión cuando el pistón se mueve hacia arriba y da lugar a la ignición del combustible comprimido. La segunda carrera o la carrera de retorno ocurre cuando el pistón se mueve hacia abajo una sola vez para introducir nuevo combustible en el cilindro.

El motor de dos tiempos suele seguir estos tres pasos necesarios:

1. Aspiración y admisión: cuando el aire fresco entra en el cilindro expulsando el viejo a través de las válvulas de la parte superior.
2. Compresión: tiene lugar cuando las válvulas de admisión y escape se cierran, y el pistón se mueve hacia arriba para comprimir y, en consecuencia, calentar el aire. El combustible se añade cuando el pistón llega a la parte superior del cilindro, y entonces se produce el encendido espontáneo.
3. Potencia: con el encendido de la mezcla de aire y combustible, el pistón se desplazará hacia abajo, y se enviará potencia para poner en marcha las ruedas.

Motores de cuatro tiempos

Un motor de cuatro tiempos puede formar parte tanto de un motor diésel como de un motor de gasolina. Tiene una carrera de compresión y otra de escape, además de tener cada una una carrera de retorno, por lo que es un motor de cuatro tiempos en total.

La carrera de compresión se encarga de comprimir la mezcla de aire y combustible para provocar el encendido, mientras que la carrera de escape se ocupa de liberar los gases quemados. El pistón, en este caso, sube y baja dos veces.

El motor de cuatro tiempos implica cuatro pasos principales:

1. Admisión: consiste en aspirar aire al cilindro a través de la válvula de admisión mientras el pistón se mueve hacia abajo.
2. Compresión: tiene lugar cuando el pistón se mueve hacia arriba, cerrando la válvula de admisión y comprimiendo el aire para calentarlo. Al inyectar el combustible, se produce el encendido sin bujía.
3. Potencia: con el encendido, el pistón es empujado hacia abajo, y la potencia es enviada a las ruedas.
4. Escape: el pistón vuelve ahora, y los gases quemados son expulsados por la válvula de salida.

Diferencias entre los dos tipos

Aunque la diferencia significativa entre el motor de dos tiempos y el de cuatro tiempos es el número de carreras, más evidentemente, otros factores también distinguen estos dos tipos entre sí. Algunos de ellos se mencionan a continuación:

• Los motores de dos tiempos son más ligeros y más pequeños que los de cuatro tiempos.
• Los motores de dos tiempos también son más eficientes porque producen energía una vez por cada rotación, en lugar de una vez por cada dos rotaciones, como en el caso de los de cuatro tiempos. Aunque esto es un punto a favor, también significa que los motores de dos tiempos pueden sufrir un desgaste más considerable. Por lo tanto, pueden necesitar más refrigeración y lubricación.
• Verá que la mayoría de los motores diesel son de cuatro tiempos. Los de dos tiempos suelen encontrarse en motores más grandes, como los de los barcos y los scooters. Por otro lado, puede descubrir los de cuatro tiempos que se utilizan habitualmente en coches, camiones y otros automóviles.
• Los motores de dos tiempos requieren un volante de inercia más ligero, mientras que los de cuatro tiempos requieren un volante de inercia pesado. El de cuatro tiempos tiene una fuerza más equilibrada con una revolución para una carrera de potencia, y el de dos tiempos genera una fuerza más desequilibrada con dos revoluciones para una carrera de potencia.
• La lubricación es generalmente más fácil para los motores de dos tiempos y más complicada para los de cuatro tiempos.
• Se cree que los motores de dos tiempos son más ruidosos que los de cuatro tiempos. También generan más humo.
• Los motores de dos tiempos son mucho más baratos que los de cuatro tiempos, que pueden ser más caros debido a su mecanismo de válvulas y lubricación, así como a una dificultad comparativa en la fabricación.

Recapitulación de la historia de los motores diésel

Se inició por Rudolf Diesel, un ingeniero alemán, que concibió la idea del motor diésel, de ahí que el motor diésel lleve su nombre. Diesel fue quien se dio cuenta de que la carrera de compresión podía sustituir el proceso de encendido electrónico del actual motor de gasolina. Propuso este ciclo en sus patentes de 1892 y 1893. Comenzó como un motor de cuatro tiempos.

Al principio, se proponía como combustible el carbón en polvo o el petróleo líquido. El primer motor industrial desarrollado a partir de las patentes de Diesel fue establecido en St. Louis, Mo. por Adolphus Busch, y se convirtió en el precursor del motor Busch-Sulzer. El cual fue responsable de impulsar muchos submarinos estadounidenses en la Primera Guerra Mundial.

Más tarde, los soldados que regresaron de la guerra y que habían operado tipos de diesel fueron tomados por los fabricantes que querían desarrollar el diesel de dos tiempos. Esto hizo que los motores diesel fueran más baratos y fáciles de fabricar.

Más tarde, también se introdujo la tecnología de inyección de combustible para satisfacer la creciente necesidad de un compresor de aire de inyección de alta presión. Comenzó como una bomba hecha para sustituir al compresor de aire de alta presión.

Sin embargo, había otra mejora que debía realizarse. El escape del motor incluía un volumen extremo de humo, lo que provocaba una combustión inadecuada del combustible. Por lo tanto, se introdujo una boquilla de inyección de combustible para inyectarlo en el cilindro.

En 1914, William T. Price, que era un joven ingeniero estadounidense, también contribuyó al motor diesel trabajando en un motor que necesitaba una relación de compresión más baja y sin bombillas calientes. Tuvo éxito y, por lo tanto, también solicitó patentes. Sin embargo, aún quedaba mucho por hacer para que el motor diesel alcanzara la forma que se utiliza hoy en día.

En esa época, los motores de dos tiempos se utilizaban comúnmente para producir electricidad, hacer funcionar las plantas de bombeo de agua y las lanchas, los barcos de arrastre y los remolcadores.

A principios de la década de 1920, General Electric e Ingersoll-Rand se asociaron para construir una locomotora diesel-eléctrica. El éxito fue tal que la locomotora recibió pedidos de casi todas las industrias, incluyendo fábricas, minas y ferrocarriles. Ahora se utilizan en maquinaria pesada de construcción, en tractores agrícolas de gran potencia y en la mayoría de los grandes camiones y autobuses.

Aunque hay contras en el uso de un camión con motor diesel como la omisión más significativa a los contaminantes en el aire, su invención sigue siendo un avance que ha contribuido inmensamente a varias industrias en el mundo, predominantemente el transporte, la construcción y la agricultura.

Por lo tanto, es de suma importancia saber cómo se inició este proceso, y los diferentes tipos de motores de camiones diesel que existen hoy en día.

Cuando se trata de conseguir la reparación de su motor diesel, vaya para un servicio de reparación de diesel establecido cuyos técnicos pueden reparar el motor diesel de su camión con eficacia y a lo mejor de su satisfacción.

En STP Diesel, creemos en la búsqueda de &reparación de la causa raíz del fracaso, no sólo el síntoma. Prevenir la repetición de las reparaciones es uno de nuestros fundamentos principales; ser capaz también de identificar las reparaciones preventivas es clave para mantener su equipo en la carretera.

Un mejor conocimiento de cómo funciona un motor diésel y en qué se diferencia de otros tipos de motores, como los de gasolina, ofrece una visión más clara de cómo hemos evolucionado tecnológicamente.

Así que, la próxima vez que vea un gran camión con motor diésel pasando por delante de su coche, transportando su gran carga, aprecie las diferencias, y entienda la mecánica más significativa que trabaja detrás de su conducción.

STP Diesel actualmente da servicio a la gran área de Houston, incluyendo The Woodlands, Spring, Conroe, Tomball, Magnolia, Baytown, Sugar Land, y Katy.