Historia Motores Diesel

Introduccion

La historia de la tracción diesel se remonta a los orígenes del motor de combustión interna, que es su principio fundamental. Fue en 1820 cuando un inglés, W. Cecil, concibe una idea semejante al motor moderno de combustión interna, utilizando como combustible una mezcla de hidrógeno y aire. Más tarde, en 1838, W. Barnett pensó en comprimir la mezcla de combustible antes de inflamarla. Será en 1860 cuando aparece el primer motor de combustión interna con encendido eléctrico.

Es el francés Beau de Rochas el que en 1862 inventa el ciclo de cuatro tiempos con compresión previa, viendo ya la posibilidad de autoencendido de una mezcla gaseosa inflamable. En 1872 el alemán Nicolás Otto hace funcionar por primera vez un motor térmico siguiendo el ciclo de cuatro tiempos de Beau de Rochas.

En 1880 Rudolf Diesel investiga la construcción de una máquina fija capaz de quemar petróleo bruto y que tuviera un sistema de encendido por compresión para la navegación y tráfico de carretera; hasta finales del siglo XIX no se aplicarán todos estos descubrimientos e investigaciones a la tracción ferroviaria, siendo los ingenieros alemanes Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach los que llevarían a cabo tal aplicación.

En 1891, en Gran Bretaña, se aplica un motor Daimler de gasolina a una pequeña locomotora, pero será el motor inventado por Rudolf Diesel el que dará los más brillantes resultados en su aplicación a la tracción ferroviaria.

Diesel llegó al motor que lleva su nombre tras un largo período de estudio de la máquina de vapor, apreciando que gran parte de su energía no se transformaba en trabajo útil; fue entonces cuando concibió un motor que quemaba el combustible en el interior del cilindro, inflamándolo por medio del calor producido por la compresión del aire. El primer motor construido por Diesel con resultados positivos fue en 1897.

Este motor tenía las ventajas de consumir mucho menos y de poder funcionar con un combustible relativamente barato, siendo posible además alcanzar potencias muy superiores Pero antes de llegar a su gran descubrimiento por poco lo mata su invención. Uno de los primeros motores de combustión interna, que llevan su famoso apellido, explotó durante la primera prueba, pero Rudolf sobrevivió y continuó su trabajo. Diesel diseñó y probó muchos tipos de artilugios. De hecho, fue el primero en crear un motor solar pero no fue hasta 1893 cuando su fama comenzó a conocerse entre los ingenieros e investigadores de la época.

En este año, Diesel publicó un ensayo donde describía un motor que hacía combustión dentro de uno de sus cilindros. Fue el nacimiento de la combustión interna. En 1894, Diesel patentiza su descubrimiento y demuestra por primera vez que es posible encender el combustible sin utilizar una chispa. Tres años después, Rudolf realiza la primera prueba exitosa de este motor, al año siguiente el gobierno le concede la patente.

Diesel era un hombre interesado por las necesidades sociales de las personas de su época. Muchas veces manifestó que el nacimiento de su motor fue originado por el deseo que tenía de que el trabajador independiente pudiese competir con las grandes industrias del momento. El primer motor de Diesel tenía una efectividad de un diez por ciento, su segundo modelo, sin embargo, aumentó la eficacia en un 75%. En 1898, a los cuarenta años, Diesel ya era millonario.

En realidad el invento de Diesel se apoya sobre tres puntos:

• la transferencia del calor como proceso o ley física,

• el conocimiento y creatividad en el diseño mecánico

• y las necesidades sociales.

Su propuesta fue concebida en parte para facilitar el trabajo a los pequeños artesanos y trabajadores independientes reduciéndoles los costos, a fin de que pudieran competir con las grandes industrias que empleaban el vapor.

El invento de Diesel se impuso muy rápidamente, y pronto dejó de tener competencia en el campo de los motores navales y estacionarios.

Sin embargo, el motor diésel tenía el gran inconveniente de que le resultaba imposible alcanzar regímenes de revoluciones elevados.

Pero cuanto más se iba difundiendo el motor diésel y cuanto más se iban conociendo las ventajas de este sistema, tanto más eran las voces que exigían un motor de autoignición pequeño y rápido.

motor Diesel para barcos marca VOLVO 2190 CV de potencia (A escala)

En 1912 se construyó, para los ferrocarriles del estado de Prusia, la primera locomotora diesel del mundo de gran potencia y fue a partir de entonces cuando se inicia el constante desarrollo de la tracción diesel. Hasta entonces el gran problema de la tracción diesel había sido la transmisión, el cual se solucionaría por medio de la aplicación de la transmisión eléctrica al motor diesel, propuesta por el profesor soviético Lomonosoff y que luego optaría él mismo por la transmisión mecánica en una nueva versión de una locomotora diesel en 1927. Por estos años la transmisión hidráulica aún no había salido de los laboratorios.

El mayor obstáculo para el motor Diesel de alta velocidad lo representa la alimentación de combustible. El método de "asistencia neumática" aplicado en un principio, con el que el combustible es "soplado" al interior de la cámara de combustión mediante aire comprimido, no permitía incrementar adecuadamente el régimen de revoluciones. Además la "bomba de aire" exigía una instalación compleja, lo que hacía imposible reducir apreciablemente el tamaño y el peso de los motores.

A finales de 1922, el técnico alemán Robert Bosch (1861-1942) decidió desarrollar su propio sistema de inyección para motores diésel. Las condiciones técnicas eran favorables; se disponía ya de experiencia en motores de combustión; las tecnologías de producción habían alcanzado un alto nivel de desarrollo y ante todo podían aplicarse conocimientos adquiridos en la fabricación de bombas de aceite. Robert Bosch y su equipo trabajaron infatigablemente en esta nueva misión. A comienzos de 1923 se habían proyectado ya una docena de bombas de inyección distintas, y a mediados de 1923 se realizaron los primeros ensayos en el motor.

El mundillo técnico comenzó a contar cada vez más con la aparición de la bomba de inyección mecánica, de la que esperaba un nuevo impulso para la construcción de motores diésel.

Por fin, en el verano europeo de 1925, se dieron los últimos toques al proyecto definitivo de la bomba de inyección, y en 1927 salieron de la fábrica de Stuttgart las primeras bombas producidas en serie, del tipo mecánica con elementos en línea.

Esta bomba de inyección desarrollada por Bosch proporcionó al motor de Rudolf Diesel la velocidad deseada, proporcionándole un éxito imprevisto. El motor diésel fue conquistando cada vez más campos de aplicaciones, ante todo en el sector del automóvil.

La evolución del motor diésel y del sistema de inyección continuó desde entonces y hasta hoy incesantemente.

En Estados Unidos aparece en 1925 la primera locomotora diesel-eléctrica. En 1939 General Motors crea una nueva locomotora diesel capaz de remolcar pesados trenes de mercancías, obteniendo un gran éxito. A partir de entonces es cuando se produce el gran desarrollo de la tracción diesel en este país.

En Europa, debido principalmente al elevado coste de los carburantes, se opta por impulsar más la tracción eléctrica aunque será en Alemania donde en 1935 se construye la primera locomotora diesel-hidráulica de gran potencia, convirtiéndose en el punto de partida de las locomotoras diesel-hidráulicas que, en la actualidad, compiten con las diesel-eléctricas.

Principio de funcionamiento

Desde un punto de vista mecánico, el ciclo del motor diésel de cuatro tiempos consta de las siguientes fases:

1. Admisión: con el pistón posicionado en el PMS (punto muerto superior) comienza la carrera descendente y al mismo tiempo se abre la válvula de admisión para llenar de aire limpio aspirado o forzado por un turbocompresor el cilindro, terminando este ciclo cuando el pistón llega al (PMI) y la válvula de admisión se cierra nuevamente.

2. Compresión: el pistón está en el punto muerto inferior (PMI) y empieza su carrera de ascenso, comprimiendo el aire contenido en el cilindro y logrando de esa forma un núcleo de aire caliente en la cámara de combustión por el efecto adiabático.

3. Trabajo: cuando el pistón está a punto de llegar al punto muerto superior (PMS) se inicia la inyección de combustible a alta presión. En este momento se mezclan las partículas de gasóleo pulverizado con el núcleo de aire caliente y se produce el encendido y la consiguiente expansión de gases por la combustión del gasóleo, moviendo el pistón desde el PMS hacia el PMI y generando trabajo.

4. Escape: concluida la fase de trabajo y habiendo llegado el pistón al (PMI), se abre la válvula de escape al mismo tiempo que el pistón empieza su carrera hacia el PMS y elimina hacia el conducto de escape los gases producidos por la combustión en el cilindro.

De esta forma podemos ver que el ciclo diesel está conformado por cuatro tiempos, por lo que, cuando entra el combustible, este explota por la alta presión y se va quemando en el trayecto.

Un motor diésel funciona mediante la ignición del combustible al ser inyectado en una cámara (o precámara,

...