¿Sabes cómo funciona un motor diésel? Conoce las características de los motores de ciclo diésel, sus peculiaridades y su futuro en la industria
Demonizado, sobre todo, tras el ‘dieselgate’ y las continuas restricciones de tráfico en las grandes ciudades, los motores diésel viven en la incertidumbre, en el filo de la navaja de los que creen que aún hay futuro y los que le ponen ya fecha de caducidad. Algunos expertos auguran unos 10 años como margen para su supervivencia, ya que sostienen que antes de 2030, los motores de gasóleo desaparecerán. La continua pérdida de cuota de los coches diésel en favor de los gasolina (y los híbridos y eléctricos) se produce después de que hace años se registrara una «dieselización» del mercado. ¿Un proceso irreversible? En Goodyear repasamos cómo funciona un motor diésel, las diferencias entre una motorización de gasolina y una de gasóleo, cómo ha respondido el mercado a esta realidad y si el diésel tiene futuro. Pista: para algunos, sí.
¿Quién fue el inventor del motor diésel?
Estos motores fueron inventados en 1893 por el ingeniero alemán Rudolf Diesel para la compañía MAN, especialista en la producción de motores y vehículos pesados. Rudolf Diesel estudiaba los motores de alto rendimiento térmico para reemplazar a los motores de vapor. Así fue como, en 1897, MAN produjo el primer motor diésel, que usaba como combustible el fueloil que se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle y que tenía como característica que era poco volátil. La idea que perseguía Rudolf Diesel era utilizar otros combustibles diferentes a la gasolina y que el ciclo de funcionamiento de la mecánica se hiciera prescindiendo de la ignición por chispa.
¿Cómo funciona un motor diésel?
Comenzando por la puesta en marcha, los motores diésel arrancan por medio de un sistema eléctrico que comienza el ciclo de encendido por compresión. Cuando el clima es frío, sin embargo, es más complicado de arrancar por la dificultad de alcanzar una temperatura suficientemente alta como para encender el combustible. Por eso, los fabricantes colocan bujías incandescentes, o lo que se conoce como calentadores.
Un motor diésel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible. Éste se inyecta pulverizado y con alta presión en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión. En el proceso de autoinflamación no se produce chispa como en los motores de gasolina.
El segundo paso del ciclo es la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde los inyectores, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura (entre 700 y 900 °C) y alta presión. La combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón. Esta expansión, a diferencia del motor de gasolina, genera un movimiento rectilíneo. La biela transmite este movimiento del pistón al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilíneo en un movimiento de rotación.
La última fase del proceso de combustión de los motores diésel es el escape. En el desplazamiento hacia arriba del pistón, la válvula de escape se abre y el gas quemado se expulsa. Si lo quieres tener aún más claro, puedes ver este vídeo en el que se explica cómo funcionan este tipo de motores.
¿Cuál es la diferencia entre motor diésel y motor gasolina?
Ambos son motores de combustión interna que basan su funcionamiento en el mezclar de forma eficiente combustible y aire. Pese a ello, su funcionamiento y eficiencia es bien distinta:
Diferente encendido del combustible
En un motor de gasolina (motor de explosión) se produce una combustión interna que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible. La explosión del combustible mediante una chispa produce la expansión del gas y el movimiento del pistón.
Sin embargo, el diésel es un motor térmico que transforma calor en movimiento a través de la graduación de temperatura procedente de una fuente de calor combinada con un foco frío. A diferencia del motor de gasolina, la complejidad en el proceso de la mezcla de combustible/aire es mayor en los diésel porque se produce en diferentes momentos del ciclo.
Son, por tanto, tecnologías diferentes que usan combustibles diferentes con distintos niveles de eficiencia energética. Comparten, sin embargo, piezas básicas en su arquitectura interna y usan un ciclo de cuatro tiempos. Las principales diferencias son el encendido del combustible y la regulación de la potencia de salida.
Componentes reforzados
Pese a que los componentes principales de ambos motores son similares, las piezas del motor de gasóleo tienen que ser fabricadas con mayor resistencia. Las paredes del bloque del motor son mucho más gruesas, tienen más refuerzos que proporcionan resistencia adicional y absorben las tensiones. Los pistones, bielas y cigüeñales también son más resistentes y la culata es diferente debido a los inyectores de combustible y la forma de combustión.
¿Cuánto contamina un motor diésel?
Quizás la pregunta adecuada no sea cuánto contamina sino qué contamina. En los motores diésel, las principales emisiones son de óxidos de nitrógeno (NOx) y de una serie de partículas de monóxido de carbono (CO), el dióxido de azufre e hidrocarburos como el benceno, el tolueno, el benzopireno y otros hidrocarburos policíclicos, entre ellas). El CO2 está también presente, eso sí, en menor medida que en los coches con motor de gasolina. En total, un diésel produce partículas en una proporción 20 veces superior a la de un gasolina.
El CO2 es responsable de provocar el efecto invernadero en la atmósfera y el calentamiento del planeta, pero tanto el NOx como las partículas afectan directamente a la salud de quienes lo respiran, ya que son capaces de introducirse directamente en nuestro organismo y provocar desde problemas respiratorios a tumores cancerígenos.
Las normas anticontaminación, enfocadas a reducir los niveles de emisiones, han favorecido la llegada de nuevas tecnologías que, aplicadas a los gases de escape en los diésel, permiten controlar esas partículas contaminantes que salen por el tubo de escape.
¿Cuál es el futuro del diésel?
¿El futuro es eléctrico?
Teniendo en cuenta todo el proceso de combustión y según un informe de 2017 de la organización Transport and Environment (T&E), los motores de gasóleo emiten más gases de efecto invernadero que los de gasolina. Como media, la tecnología diésel produce 3 toneladas más de CO2 que la gasolina durante su vida útil. Fabricantes y administraciones han reaccionado ya a este hecho. Los primeros, con el desarrollo de estrategias para la creación de motores eléctricos con cada vez mayores autonomías, una de las principales dificultades que se encuentra el comprador de un coche con motor eléctrico; y los segundos, con mayor inversión en puntos de recarga y, desgraciadamente, con prohibiciones y limitaciones al tránsito de coches diésel, sobre todo de los más veteranos.
China, primer mercado mundial, se plantea prohibir la circulación de coches diésel y las autoridades hablan de 2025 como “un año clave para el automóvil”; Francia y Reino Unido han puesto 2040 como fecha tope para dejar de vender coches de gasolina y diésel y en el caso de los británicos, en 2050 prohibirá no sólo comercializar con este tipo de vehículos sino incluso circular. En España, ciudades como Madrid y Barcelona ya tienen implementados planes anticontaminación con restricciones a la conducción, algo que ya están sufriendo en sus carnes los conductores de ambas ciudades.
No obstante, también hay iniciativas que quieren demostrar que los coches diésel siguen teniendo validez y pueden llegar a emitir menos contaminantes que los automóviles que montan propulsores de gasolina de similar cilindrada o potencia.
El Proyecto Dieper: un diésel más eficiente y menos contaminante
Este es el caso del Proyecto Dieper, una iniciativa europea en la que colaboran, entre otros, el Instituto CMT-Motores Térmicos de la Universitat Politècnica de València (UPV), la multinacional austriaca AVL, Renault, Iveco, Fiat, Bosch o Siemens. Sus responsables señalan que han desarrollado un propulsor de gasóleo de bajo consumo que promete una reducción de las emisiones contaminantes en torno al 80%, restringiéndolas a un tamaño inferior a 23 nanómetros. Sus soluciones técnicas, según explican los responsables del proyecto, están totalmente preparadas para integrarse en las mecánicas de futuros automóviles de tamaño medio y grande, así como en vehículos comerciales ligeros o furgonetas.
Igualmente, fabricantes en solitario, como Mazda, también creen que las mecánicas de gasóleo no van a desaparecer. Así, al mismo tiempo que desarrolla soluciones eléctricas, la marca japonesa ha desvelado que para este 2020 presentará un nuevo y revolucionario motor diésel. A pesar de que su estrategia comercial ahondará en los motores de gasolina, híbridos y eléctricos, el objetivo de Mazda para estos nuevos diésel es alcanzar un nivel de emisiones y consumo muy ambiciosos, con los que poder competir de igual a igual frente a otro tipo de mecánicas.
Es por eso que, a pesar de que las motorizaciones diésel afrontan un futuro bastante complicado, sí que parece que algunos fabricantes siguen apostando por ellos, con unos enormes esfuerzos por reducir su impacto medioambiental al máximo. El futuro de los motores diésel, por tanto, podría no ser tan negro como la mayoría de la industria augura.
?
