Ciclo Diésel: Funcionamento e Aplicações

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Introducción 
 
El ciclo diésel, conocido comúnmente como ciclo de compresión de 
aire, es un proceso termodinámico utilizado en motores diésel para 
convertir la energía química del combustible en energía mecánica. 
Este ciclo se caracteriza por la compresión adiabática del aire antes 
de la inyección de combustible, lo que resulta en una combustión más 
eficiente y un mayor rendimiento en comparación con los motores de 
ciclo Otto utilizados en vehículos de gasolina. En esta exploración, 
analizaremos en detalle las etapas clave del ciclo diésel, su 
funcionamiento y sus aplicaciones en diversos sectores industriales 
y de transporte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ciclo diésel 
es uno de los ciclos termodinámicos más comunes que se pueden 
encontrar en los motores de automóviles y describe el 
funcionamiento de un motor de pistón de encendido por compresión 
típico. 
 
Ciclo en termodinámica 
Un ciclo Diésel ideal es un modelo simplificado de lo que ocurre en 
un motor diésel. El motor de combustión interna diésel se diferencia 
del motor de ciclo Otto de gasolina, por el uso de una mayor 
compresión del combustible para encenderlo, en vez de usar bujías 
de encendido («encendido por compresión» en lugar de «encendido 
por chispa»). 
En el motor diésel, el aire se comprime adiabáticamente con una 
proporción de compresión típica entre 15 y 20. Esta compresión, 
eleva la temperatura al valor de encendido de la mezcla de 
combustible que se forma, inyectando gasolina una vez que el aire 
está comprimido. 
 
 
 
 
https://www.nuclear-power.com/nuclear-engineering/thermodynamics/thermodynamic-cycles/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/adiab.html#c1
 
 
 
 
 
Qué es diésel 
Es un combustible denso, en presentación líquida, derivado del 
petróleo y con componentes parafinados. Es conocido también como 
gasóleo, gasoil o simplemente diésel. Este último nombre lo recibe 
en tributo al creador del motor que utiliza este combustible, el 
Ingeniero Rudolf Diésel, quien en su afán de dar un paso adelante y 
dejar atrás las máquinas de vapor, empleó este carburante. Un 
aspecto interesante del diésel es que no solo es usado en el campo 
de la industria automotriz. ¡Tiene muy buenas aplicaciones en la 
generación de energía eléctrica y la calefacción! 
Características del diésel 
• En comparación con otros combustibles, el diésel es menos 
volátil, representando así un menor peligro inflamable. 
• Es de composición aceitosa, lo que permite que pueda lubricar 
mejor las piezas metálicas con las que se encuentra en 
contacto. 
• Es económico. 
• Se consume de forma más estable y lenta. 
 
motores diésel 
Los motores diésel son máquinas térmicas, es decir que 
la combustión generada es para liberar energía mecánica (con 
pérdidas en forma de energía térmica), y trabajan por combustión 
interna dado que el proceso se da dentro de sus recámaras. 
 
https://como-funciona.co/combustion/
https://como-funciona.co/la-energia-mecanica/
https://como-funciona.co/la-energia-termica/
Ciclo de combustión diésel 
La entrada de trabajo requerida en el ciclo diésel es para la 
compresión de aire, y la salida de trabajo se obtiene mediante la 
combustión del combustible que causa la carrera de potencia. Se 
considera que la combustión se realiza a presión constante (proceso 
isobárico), lo que produce un aumento de volumen y temperatura. 
El proceso comienza aspirando el aire atmosférico en el cilindro, 
luego tiene lugar el proceso de compresión, lo que resulta en un 
aumento de la presión y la temperatura del aire. 
Al final de esta etapa, el aire está a alta temperatura y alta presión, 
un poco antes del final de la etapa de compresión, el combustible se 
agrega a través del inyector de combustible. a medida que el 
combustible entra en contacto con este aire a alta temperatura y alta 
presión, se auto inflama y se produce la etapa de combustión. 
La combustión del combustible enriquecedor da como resultado la 
generación de energía, lo que da como resultado la carrera de 
potencia, es decir, el pistón se empuja hacia atrás con un alto, lo que 
resulta en una producción de trabajo que la última etapa, es decir, se 
produce el agotamiento, para dejar salir el gas quemado en el 
cilindro. luego, se repite el proceso. Para obtener una salida continua, 
debemos organizar la cantidad de cilindros en lugar de solo uno. 
 
 
Partes de los motores diésel 
Un motor diésel que opera en cuatro tiempos tiene básicamente los 
mismos componentes que el motor de gasolina. Entre los elementos 
que lo conforman están: Los segmentos, el bloque del motor, la 
culata, el cigüeñal, el volante, los pistones, el árbol de levas y 
el cárter. 
Por otro lado, las piezas que se mencionan a continuación son 
comunes en ambos motores (a excepción de toberas y bujías de 
precalentamiento), pero pueden tener un diseño y prestaciones 
variables. Estas son: La bomba inyectora, mecánica o eléctrica; los 
ductos, los inyectores (mecánicos, electro-hidráulicos o 
https://como-funciona.co/un-bloque-de-motor/
https://como-funciona.co/el-ciguenal/
https://como-funciona.co/un-piston/
https://como-funciona.co/un-arbol-de-levas/
https://como-funciona.co/el-carter/
https://como-funciona.co/bujias/
https://como-funciona.co/un-inyector/
piezoeléctricos); la bomba de trasferencia, las toberas y las bujías de 
precalentamiento. 
 
En los motores diésel no se encuentran las bujías debido a que la 
explosión se logra por compresión y no por una chispa. Como estos 
motores tienen más compresión que los de gasolina, sus elementos 
deben ser robustos y resistentes para soportar las presiones. En 
ocasiones pueden presentar unos elementos que también se les 
llama bujías, pero son simples calentadores añadidos a la 
compresión de aire, no producen ninguna chispa. 
 
 
 
• Segmentos o aros: Se trata de piezas en forma de circular y 
auto tensadas que se colocan en las ranuras del pistón. Sirven 
de cerradura hermética móvil entre el cárter del cigüeñal y la 
cámara de combustión. Evitan que haya pérdidas de aceite 
cuando este pasa a la cámara de combustión., al mismo tiempo 
que dejan una capa fina de aceite lubricante en las paredes de 
la camisa. 
 
• Bloque del motor: Es una estructura en donde se colocan el 
resto de las piezas, tales como: Cigüeñal, árbol de levas, entre 
otras. Tiene abertura en donde se colocan los cilindros, las 
varillas de empuje de válvulas, conductos del anticongelante, 
los ejes de levas y los apoyos de cojinetes de bancada. 
También cuenta con unos taladros en la parte de arriba en los 
que se sujetan las juntas de la culata. 
 
• Culata: Es la pieza que cierra cada cilindro en la parte 
superior. Son soporte para otros componentes como: 
Balancines, válvulas, inyectores, etc. 
 
• Cigüeñal: Son un conjunto de manivelas pequeñas, una por 
cada pistón. Su trabajo es convertir el movimiento lineal en un 
movimiento giratorio. Está ubicado sobre los cojinetes 
principales del bloque del motor. 
 
• Pistones: Son estructuras que se mueven de arriba hacia 
abajo, siendo elementos fundamentales del motor. Poseen de 
2 a 4 segmentos. El segmento superior es de compresión y el 
inferior de engrase. 
https://como-funciona.co/las-valvulas-de-motor/
 
• Árbol de levas: Es el eje giratorio que se encarga de mover 
unas levas y permite distribuir el movimiento sincronizado en el 
motor. 
 
 
• Cárter: Conocido también como sumidero, es el componente 
que cierra el bloque del motor y donde está alojado la gran parte 
del aceite. Rodea al cigüeñal principalmente. 
• Bomba inyectora: Dispositivo que eleva la presión del 
combustible en el sistema de inyección hasta un nivel elevado. 
Cuando es inyectado, entra pulverizado a la cámara para 
producir la inflamación espontánea. Distribuye además el 
combustible a los cilindros en el orden adecuado de 
funcionamiento. 
• Bomba de transferencia: Es la que alimenta de forma 
constante labomba inyectora, usando una presión especifica. 
• Toberas: Están encargados de introducir el gasoil pulverizado 
dentro de la cámara de combustión. Están conformadas por un 
conjunto pistón/cilindro. Hacia el extremo del cilindro posee un 
agujero súper fino por el que se expulsa el combustible a 
presión elevada. 
• Bujías de precalentamiento: Es un elemento que se usa para 
ayudar al motor diésel a arrancar. Algunos de estos motores, 
en condiciones de frio, tienen dificultades en el arranque. Las 
bujías de precalentamiento dirigen calor hacia el bloque 
alrededor de los cilindros. 
 
Como funcionan los motores diésel 
El funcionamiento de un motor diésel es el mismo que el de cualquier 
motor de combustión interna térmico. 
Presenta autoencendido debido a las elevadas temperaturas que 
ofrece la compresión del aire dentro del cilindro. Varían con relación 
a los de gasolina al no requerir de una chispa para que enciendan. 
Las bujías incandescentes que suben la temperatura de la cámara 
mejora el arranque en frío y se aprovecha el calor al alcanzar la 
temperatura óptima. 
 
https://como-funciona.co/una-inyeccion-de-combustible-sistema/
https://como-funciona.co/calor/
https://como-funciona.co/el-encendido-del-motor-sistema/
Características de motores diésel 
• Durabilidad y larga vida: Esta es la más importante de las 
ventajas de los motores impulsados por gasóleo. Como el 
proceso de combustión es por compresión de aire, esto se 
traduce en que tienen menos desgaste de las partes y soportan 
más kilometraje, comparándolos con los de gasolina. 
• Fiabilidad: Desde sus inicios a finales del siglo XIX, el motor 
diésel ha sido adoptado por máquinas de trabajo pesado y 
duro. Su trayectoria en este ámbito le ha proporcionado fama, 
haciéndolo fiable, en especial por su sencillez: No requiere 
bujías, cables, distribuidor, rotores, etc. El principio de 
funcionamiento se ha mantenido y sus escasas pero 
resistentes piezas, comparándolas a las de un motor de 
gasolina, lo alcen más confiable frente al usuario. 
• Economía: Otra gran ventaja es que esta clase de motor es 
capaz de rodar hasta más del doble de distancia que el motor 
de gasolina, consumiendo la misma cantidad de combustible. 
La razón es porque el diésel es más denso que la gasolina y 
consecuentemente ahorra hasta un 30% del consumo. 
• Capacidad de arrastre: El motor diésel genera 
menos torsión mecánica, conocida como torque, por las 
revoluciones bajas que produce. Como resultado hay aumento 
de efectividad y de capacidad para cargar o arrastrar. 
 
Diferencias principales entre ciclo Otto y ciclo Diésel 
En 1894 Rudolf Diesel se basó en los principios de Nicolás Otto para 
inventar otro tipo de motores de combustión interna en los que se 
modifican ligeramente los procesos termodinámicos. Las diferencias 
fundamentales entre el ciclo Otto y el Diésel son: 
▪ Explosión frente a expansión: en el ciclo Otto la mezcla explota tras 
la ignición mediante una chispa. En el caso del ciclo Diésel, la mezcla 
de aire y combustible se expande al comenzar a arder y debido a la 
dilatación de los gases al aumentar su temperatura. Los frentes de 
llama y la forma en la que se produce el trabajo son diferentes. 
Simplificando, el motor Otto genera la mayoría del trabajo principal al 
inicio de la explosión y del recorrido descendente del pistón, mientras 
que el Diésel va generando trabajo durante todo el recorrido 
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descendente del pistón debido a la expansión característica de su 
frente de llama. 
▪ El método de ignición: en los motores de ciclo Otto la mezcla 
comprimida en el cilindro se inflama al aportarse una fuente de 
ignición externa, normalmente una chispa eléctrica. En los motores 
diésel es la propia presión generada en el cilindro la que provoca la 
inflamación de la mezcla de aire y combustible. 
 
 
Relación de compresión del ciclo diésel 
La relación de compresión del ciclo diésel es la relación entre el 
volumen máximo disponible en el cilindro cuando el pistón está en el 
punto muerto inferior- (BDC) y el volumen mínimo disponible cuando 
el pistón está en TDC. 
 
Relación de corte en ciclo diésel 
La relación de corte en el ciclo diésel se define como la relación entre 
el volumen después de la combustión y el volumen antes de la 
combustión. 
Diésel de dos ciclos 
Un motor diésel de dos tiempos, también conocido como motor diésel 
de dos tiempos, funciona de manera similar a un motor diésel de 
cuatro tiempos. Pero proporciona una carrera de potencia para cada 
revolución, mientras que un motor de cuatro tiempos proporciona una 
carrera de potencia para dos revoluciones. 
Existe un puerto de transferencia dentro del cilindro para realizar dos 
operaciones simultáneamente. 
Cuando tiene lugar la compresión, también se lleva a cabo la succión. 
Y cuando se produce la expansión, se produce la entrada de aire rico 
en oxígeno, lo que permite que los gases de escape se quemen. 
Ciclo Otto vs. Eficiencia del ciclo diésel 
Con la misma relación de compresión: la eficiencia del ciclo diésel es 
mayor en comparación con el ciclo Otto. 
A la misma presión máxima: la eficiencia del ciclo diésel es menor en 
comparación con el ciclo Otto. 
Por qué los motores que utilizan el ciclo Diésel son capaces de 
producir más par que los motores que utilizan el ciclo Otto 
El motor diesel tiene una relación de compresión mayor que el motor 
de ciclo Otto. 
La combustión en el ciclo diésel tiene lugar en el TDC al final de la 
carrera de compresión y hace que el pistón se mueva hacia abajo. 
mientras que en el Ciclo Otto, la combustión del motor se produce 
cuando el pistón se desplaza ligeramente hacia el PMI y contribuye 
a adquirir velocidad. 
El combustible diésel es más denso que la gasolina (utilizada en el 
ciclo Otto), que genera más energía en términos de potencia. 
Además, el factor tamaño sí importa; la longitud de carrera y el 
diámetro interior del motor diésel es mayor que el Ciclo Otto motor. 
Por qué no se puede utilizar gasolina en un ciclo diésel 
La volatilidad de la gasolina es mucho mayor que la del diésel; incluso 
antes de completar la carrera de compresión, la alta presión 
evaporará el combustible. 
Por lo tanto, la gasolina se encenderá en la materia descontrolada, 
causando detonación y fallas de encendido. 
resultará en daños al cilindro, por lo tanto, nunca se debe arrancar el 
motor si ocurre tal incidencia. Es aconsejable ponerse en contacto 
con la persona interesada para que retire la gasolina del motor. 
https://es.lambdageeks.com/otto-cycle/
https://es.lambdageeks.com/otto-cycle-vs-brayton-cycle/
Por qué el ciclo diésel solo se aplica a motores grandes de baja 
velocidad 
El ciclo diésel utiliza combustible que es más viscoso y la producción 
de energía en términos de pares es mayor. 
cuando nosotros necesitamos aplicación de alta carga no podemos 
usar motor de gasolina ya que la eficiencia será menor para la 
condición de carga y utilizará más combustible. 
por lo tanto, el motor diésel será beneficioso aquí donde la potencia 
producida es más a baja velocidad. 
 
Cuando la eficiencia del ciclo diésel se acerca a la eficiencia del ciclo 
Otto 
La eficiencia del ciclo diésel se aproxima a la eficiencia del ciclo Otto 
cuando la relación de corte se acerca a cero. 
 
 
Ciclo semidiésel 
Ciclo semidiésel, también conocido como ciclo dual, es la 
combinación de ciclos Otto y diésel. 
En este ciclo semidiésel / dual, el calor se agrega tanto a volumen 
constante como a presión constante. 
(solo hay una modificación simple, la parte de calor agregada está 
por debajo del volumen constante y la parte restante de calor se 
agrega a presión constante) 
 
 
 
https://es.lambdageeks.com/microwave-engineering-applications/https://es.lambdageeks.com/microwave-engineering-applications/
https://es.lambdageeks.com/dual-cycle/
Conclusión 
 
En conclusión, el ciclo diésel ha sido fundamental en la evolución de 
la tecnología de motores, brindando una alternativa eficiente y 
potente para una amplia gama de aplicaciones. La compresión 
adiabática, la inyección controlada de combustible y la combustión a 
presión constante son características distintivas que hacen que el 
ciclo diésel sea una opción popular en vehículos pesados, 
maquinaria industrial y generadores de energía. A medida que se 
buscan soluciones más sostenibles y eficientes en el campo de la 
ingeniería automotriz, el ciclo diésel continúa siendo una opción 
relevante que ofrece un equilibrio entre rendimiento, economía de 
combustible y durabilidad. 
 
Autor: Kelvin Peralta 
 
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	Diésel de dos ciclos
	Ciclo Otto vs. Eficiencia del ciclo diésel
	Por qué los motores que utilizan el ciclo Diésel son capaces de producir más par que los motores que utilizan el ciclo Otto
	Por qué no se puede utilizar gasolina en un ciclo diésel
	Por qué el ciclo diésel solo se aplica a motores grandes de baja velocidad
	Cuando la eficiencia del ciclo diésel se acerca a la eficiencia del ciclo Otto
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