En los motores diésel, una parte significativa de la energía del combustible no se convierte en energía útil para el movimiento del vehículo, sino que se pierde en diferentes formas. Estas pérdidas de energía afectan la eficiencia del motor y el rendimiento global del autobús. A continuación, se explican las principales formas en las que se pierde energía en un motor diésel:
Pérdidas por Calor (Termodinámicas)
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Escape de Gases Calientes
Una gran parte de la energía del combustible se disipa a través de los gases de escape en forma de calor. Después de que el combustible se quema en la cámara de combustión, los gases resultantes salen del motor a temperaturas extremadamente altas. Alrededor del 30-40% de la energía del combustible puede perderse en forma de calor a través del sistema de escape.
Enfriamiento del Motor
Para evitar que el motor se sobrecaliente, el sistema de refrigeración extrae calor de las paredes de los cilindros y otras partes del motor, lo que también representa una pérdida de energía útil. Aproximadamente el 20-30% de la energía del combustible se pierde debido al calor disipado a través del sistema de enfriamiento.
Pérdidas por Fricción Mecánica
En los motores diésel, las piezas móviles como los pistones, las válvulas y el cigüeñal, generan fricción cuando interactúan entre sí. Esta fricción interna consume parte de la energía producida, que se convierte en calor en lugar de movimiento. Entre el 5-10% de la energía del combustible se pierde debido a la fricción entre las piezas mecánicas del motor.
Pérdidas por Bombeo (Pérdida de Trabajo de Bombeo)
El motor necesita energía para mover los gases hacia dentro y fuera de los cilindros, especialmente durante los procesos de admisión y escape. Este proceso consume energía, ya que el motor debe superar la resistencia del sistema de admisión de aire y el sistema de escape. Aproximadamente del 3 al 5% de la energía del combustible se pierde debido al trabajo de bombeo.
Pérdidas por Conversión Térmica (Ciclo Termodinámico)
La eficiencia del motor diésel está limitada por las leyes de la termodinámica. Según el ciclo de Carnot, no toda la energía térmica generada por la combustión puede ser convertida en trabajo mecánico. Parte de la energía simplemente no puede ser aprovechada debido a las diferencias de temperatura entre las fases del ciclo. Una parte considerable de la energía térmica, del 10 al 20%, se pierde porque el ciclo termodinámico no es 100% eficiente.
Pérdidas por Accesorios del Motor
Accionamiento de Componentes Auxiliares:
El motor también debe proporcionar energía para componentes auxiliares, como el alternador, la bomba de agua, la bomba de aceite, la dirección asistida y el aire acondicionado. Estos sistemas consumen energía, que se resta de la energía disponible para mover el vehículo. Entre el 2-5% de la energía del combustible se utiliza para alimentar estos componentes auxiliares.
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Pérdidas en la Transmisión
Fricción en la Transmisión y el Eje:
Parte de la energía generada por el motor se pierde en la transmisión, en el diferencial y en los ejes debido a la fricción entre los engranajes, rodamientos y otros componentes del sistema de transmisión. Alrededor del 10-15% de la energía producida por el motor puede perderse en la transmisión.
Pérdidas por Inercia y Aceleración
Inercia del Vehículo:
Al acelerar un autobús pesado, se requiere una cantidad significativa de energía para superar la inercia del vehículo. Si el conductor tiene que frenar repentinamente, esa energía almacenada en el movimiento (energía cinética) se pierde en forma de calor a través de los frenos. Depende de las condiciones de conducción, pero en situaciones de tráfico intenso o conducción urbana, estas pérdidas pueden ser significativas.
Pérdidas por Desgaste y Eficiencia del Combustible
Calidad del Combustible:
La eficiencia del motor también se ve afectada por la calidad del combustible utilizado. Combustibles de baja calidad o con impurezas pueden reducir la eficiencia de combustión y causar pérdidas adicionales de energía.
Conclusión
En un motor diésel, una gran parte de la energía generada por el combustible se pierde en forma de calor, fricción, trabajo de bombeo y conversión ineficiente de energía térmica en trabajo mecánico. Maximizar la eficiencia del motor implica reducir estas pérdidas tanto como sea posible mediante mejoras en el diseño del motor, el uso de mejores lubricantes, y optimización de los sistemas de escape y refrigeración. Además, una conducción eficiente puede ayudar a minimizar las pérdidas relacionadas con la inercia, la aceleración.