Combustibles convencionales es

COMBUSTIBLES Y VEHÍCULOS ALTERNATIVOS
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con el apoyo de:
COMBUSTIBLES CONVENCIONALES
Carlos Sousa
AGENEAL, Agencia Municipal de Energía de Almada

con el apoyo de:
MOTORES DIÉSEL Y DE GASOLINA
• Ciclo de 4 tiempos
• Componentes principales
• Sistemas auxiliares

con el apoyo de:
DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos
ADMISIÓN
Entrada de aire en la cámara de
combustión

con el apoyo de:
COMPRESIÓN
Con todas las válvulas cerradas, el
pistón sube, comprimiendo el aire en el
interior del cilindro
Aumentan la presión y la temperatura
del aire.

con el apoyo de:
INYECCIÓN
Una vez comprimido el aire, se inyecta el
combustible a alta presión en el cilindro.

con el apoyo de:
EXPLOSIÓN
Se produce el encendido al entrar en contacto
el combustible con el aire caliente.
Se transmite la energía mecánica generada al
motor.

con el apoyo de:
ESCAPE
Después de la combustión, los
gases calientes salen del cilindro
por las válvulas de escape.

con el apoyo de:
ADMISIÓN COMPRESIÓN EXPLOSIÓN ESCAPEINYECCIÓN

con el apoyo de:
• Relación de Compresión = resV
Vmax

con el apoyo de:
COMPONENTES PRINCIPALES DEL MOTOR

con el apoyo de:
• Pistón – Transmite el movimiento a la
biela
• Biela – Transmite el movimiento al
cigüeñal
• Cigüeñal – Transforma el movimiento
alterno en rotatorio
COMPONENTES DEL MOTOR

con el apoyo de:

con el apoyo de:
• Distribución (apertura y cierre de las válvulas)
• Sistema de refrigeración (evita el sobrecalentamiento de los componentes)
• Lubricación (reduce el rozamiento, limpia los componentes, etc.)
• Combustible (admisión de combustible)
PRINCIPALES SISTEMAS AUXILIARES

con el apoyo de:
Doble Árbol de Levas en
Cabeza (DOHC)
Leva Lateral
DISTRIBUCIÓN

con el apoyo de:
DISTRIBUCIÓN

con el apoyo de:
Objetivos
SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN
1. Enfriar los componentes del motor:
 mantener el motor a una temperatura de funcionamiento
adecuada (p.ej. evitar que se fundan los componentes)
 mantener las propiedades físicas y químicas del aceite
lubricante (una excesiva temperatura podría deteriorarlo)
2. Proporcionar calor para climatizar el interior del vehículo
3. Mejorar el arranque en frío

con el apoyo de:
• Bomba de agua
• Termostato
• Radiador
• Ventilador
• Circuito de
calefacción
SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

con el apoyo de:
La función del aceite de motor va más allá de la mera lubricación.
El aceite también debe tener:
•Gran capacidad detergente y dispersante
•Gran capacidad anti-oxidante
•Buena capacidad de refrigeración (ayuda a refrigerar el motor)
•Buena capacidad de neutralizar ácidos
•Capacidad de mantener sus propiedades ante cambios de
temperatura (en frío y en caliente)
SISTEMA DE LUBRICACIÓN

con el apoyo de:
SISTEMA DE LUBRICACIÓN

con el apoyo de:
SISTEMA DE COMBUSTIBLE
Objetivo:
• Introducir combustible en el motor para su mezcla con el aire
caliente en el interior del cilindro y posterior evaporación,
auto-ignición y combustión

con el apoyo de:
1. Inyección indirecta
2. INYECCIÓN DIRECTA
• Inyección directa en los cilindros
• Mayor presión de inyección
• Tecnología más cara y exigente
• Múltiples inyectores de compresión
SISTEMA DE
COMBUSTIBLE

con el apoyo de:
Directa Indirecta
Pérdidas
Menor pérdida de
temperatura
Mayor pérdida de temperatura
entre cámaras
Rendimiento Mayor Menor
Régimen
Régimen de revoluciones
más lento
Régimen de revoluciones más
rápido
Combustible
Necesita combustibles de
mayor calidad
Funciona con combustibles de
menor calidad (viscosidad,
índice de cetano)
Inyección
Multipunto – varios inyectores
(mayor presión de inyección)
Monopunto – 1 inyector
(menor presión de inyección)
INYECCIÓN DIRECTA vs. INYECCIÓN INDIRECTA

con el apoyo de:
Ventajas Inconvenientes
Menor consumo de
combustible
Precio
Potencia Ruido
Arranque en frío Vibraciones
INYECCIÓN DIRECTA vs. INYECCIÓN INDIRECTA

con el apoyo de:
INYECCIÓN DIRECTA

con el apoyo de:
Turbulencias (“squish”)
y remolinos (“squirl”)
del aire en la cámara
de combustión
INYECCIÓN DIRECTA

con el apoyo de:
TIPOS DE SISTEMAS DE INYECCIÓN
• Bomba radial y en línea
• Bomba-inyector
• Conducto común (“common-rail”)

con el apoyo de:
Bomba en línea
600...700 bares ≅ 1 000 bares en la punta del inyector

con el apoyo de:
Bomba radial
1000 - 1500 bares en la punta del inyector

con el apoyo de:
SISTEMAS DE INYECCIÓN
Ventajas
• Sin tuberías
• Mayor presión de inyección
• Menor consumo de combustible
• Mejor par y potencia a regímenes de revoluciones bajos
Bomba-inyector
≅ 2000 bares

con el apoyo de:
SISTEMAS DE INYECCIÓN
Conducto Común (“Common-Rail”)
1800 ≅ 2 000 bares
Ventajas
• Mejor control de la inyección
• Disminución del ruido y de la vibración
• Buen consumo de combustible
• Buen par y potencia
• Disminución de emisiones contaminantes

con el apoyo de:
ADMISIÓN EN LOS MOTORES DE GASOLINA
Un motor de gasolina puede admitir:
• Una mezcla de aire y combustible
• Aire, con inyección directa del combustible
al interior del cilindro – Motores de
Inyección Directa
Source: Total

con el apoyo de:
TURBOCOMPRESIÓN
Objetivo: Aumentar la relación potencia/peso
Un compresor aumenta la densidad del aire antes de su admisión en los
cilindros
Desventajas (en relación con los motores atmosféricos sin turbocompresor):
• Mayor complejidad y coste
• Mayor esfuerzo físico y térmico del motor
Ventajas:
• Mayor par y potencia
• Mejor consumo de combustible

con el apoyo de:
TURBOCOMPRESIÓN

con el apoyo de:
Geometría variable
• Mayor par en todos los regímenes
de revoluciones por minuto
• Mejor consumo de combustible
• Mayor potencia
TURBOCOMPRESIÓN

con el apoyo de:
TURBOCOMPRESIÓN INTERENFRIADOR
O “INTERCOOLER”
Objetivo: Aumentar la
relación potencia/peso
Enfría el aire después de la
compresión antes de su
admisión en los cilindros:
• Admisión de una mayor
masa de aire en los cilindros
• Mayor consumo
• Mayor par
• Mayor potencia

con el apoyo de:
FORMACIÓN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTES
La combustión en los motores Diésel se caracteriza por una alta
concentración de gotículas de combustible (baja vaporización del
combustible).
Principales contaminantes:
• Partículas (PM)
• Hidrocarburos sin quemar (HC)
• Monóxido de carbono, (CO)
• Óxidos de nitrógeno (Nox )

con el apoyo de:
Control de las emisiones:
• Recirculación de los gases de escape (EGR)
• Filtro de partículas
• Convertidor catalítico

con el apoyo de:
Control de las emisiones
Diésel:
• Recirculación de los gases de escape o EGR (evita la formación de NOx)
• Filtros de partículas, activos y pasivos (disminución de PM)
• Convertidor catalítico de oxidación (reducción de HC y CO)
• Reducción catalítica selectiva o SCR (transforma el NOx en N2 y H2O)
Petrol:
• Convertidores catalíticos con tres vías
• Catalizadores de oxidación (transforma CO y HC en CO2 y H2O)
• Catalizadores de reducción (transforma NO en N2 y O2)

con el apoyo de:
Calidad del combustible Diésel:
• El Diésel es un derivado del cetano (C10H22)
• Cetanaje o Índice de cetano: Indica la mayor o menor capacidad de
autoignición del combustible (⇒ menor lapso hasta la autoignición)
• 15: Baja capacidad de autoignición: isocetano
• 100: Alta capacidad de autoignición: cetano
• Menor índice de cetano requerido: 51
• Contenido de azufre: Menos de 50 ppm ⇒ combustible de bajo
contenido en azufre
• Eliminación de las emisiones de dióxido de azufre (SO2)
• Reducción de las emisiones de PM
• Menos de 10 pmm: Combustible sin azufre (a partir de 2009)

con el apoyo de:
Regeneración
por filtro

con el apoyo de:
HC CO NOx PM
Diésel
Gasolina

con el apoyo de:
NORMAS EUROPEAS SOBRE EMISIONES
Norma Año CO HC HC + Nox Nox PM
Euro 1 1992 2,72 - 0,97 - 0,14
Euro 2 - IDI 1996 1,00 - 0,70 - 0,08
Euro 2 - DI 1999 1,00 - 0,90 - 0,10
Euro 3 2001 0,64 - 0,56 0,50 0,05
Euro 4 2005 0,50 - 0,30 0,25 0,025
Vehículos de pasajeros Diésel ≤ 2,5t (valores en g/km)

con el apoyo de:
EFICIENCIA ENERGÉTICA
PAR
Energía generada por el motor en una revolución, resultante de la combustión
del combustible [kg.m o N.m].
1 kg.m=9,8 N.m
Cuanto más alto el par, mayor es la eficiencia del motor a un régimen de
revoluciones determinado.
POTENCIA
Energía generada por unidad de tiempo [W o CV].
1kW = 1,36 CV
1 CV = 0,736 kW

con el apoyo de:
Curva de par de giro
• Muestra la distribución del par a cualquier régimen de revoluciones, a plena
carga.
• Debería ser lo más baja posible, lo que significa buena respuesta del motor a
cualquier régimen de revoluciones.
• RPM x N.m (o kg.m).

con el apoyo de:
Curva de potencia
• Muestra la distribución de la potencia en cualquier régimen de revoluciones, a
plena carga.
• RPM x kW (o CV).

con el apoyo de:
• Emisiones de CO2 por litro: la gasolina supera ligeramente al Diésel
• Emisiones de CO2 por km: menor consumo de Diésel y menor emisión
• La eficiencia energética es una función de las relaciones de compresión
• Los motores Diésel utilizan una relación variable de combustible y aire
• Los motores de gasolina utilizan una relación constante de aire y combustible
(estequiométrica de 14,7 a 1), independientemente de la velocidad y la carga
• El tipo de admisión de los motores Diésel permite que la relación de aire y
combustible en régimen de ralentí pueda descender hasta 100 a 1, siendo su
eficiencia de consumo mucho mayor que la de los motores de gasolina

con el apoyo de:
Relación de compresión
Rendimientoteóricodelmotor
Motores Diésel
Motores de
gasolina
resV
Vmax

con el apoyo de:
Trabajo útil
Proceso ideal
Pérdidas por mezcla
Pérdidas por combustión
Variaciones de velocidad
Pérdidas
Pérdidas por fricción
Pérdidas
87%
Motor de gasolina, conducción en ciudad

con el apoyo de:
DIÉSEL vs. GASOLINA
Diésel Gasolina
Admisión Aire Aire y combustible
Combustión
Autoignición provocada por la
alta presión y temperatura en
el interior del cilindro
Encendido por bujías
Combustible
Debe ser de vaporización fácil
y favorecer la autoignición
(cetanaje alto)
Debe ser resistente a la
autoignición (octanaje algo)
Relación de compresión La máxima posible (15 a 24)
Limitada por las
características del
combustible (9 a 12)
Eficiencia ~35% Menor de 30%
Turbocompresión
Siempre que sea posible.
Aumenta la eficiencia y
mejora la combustión
Solución poco frecuente, pero
cada vez más popular

con el apoyo de:
DIÉSEL vs. GASOLINA
Diésel Gasolina
Consumo Menor Mayor
Precio
Normalmente menor, pero
depende de los impuestos
con que se grave en cada
país
Mayor
Peso Más pesado Más ligero y compacto
Arranque Cuasi-inmediato Inmediato
Nivel de vibración y ruido Alto Bajo
Velocidad del motor
Limitada por las
características del
combustible y del ciclo
Alta

con el apoyo de:
INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL - CURIOSIDADES
En 1976, Volkswagen presentó la denominación “GTI”, pero no la
registró. Casi todos los fabricantes la utilizaron.
Sin embargo, en 1991, Volkswagen presentó la denominación “TDI”,
pero esta vez sí la registró. El resultado fue el siguiente …

con el apoyo de:
INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL - CURIOSIDADES
TDI – VAG Group TiD - Saab
JTD - Alfa, Fiat, Lancia D- 4D - Toyota
d - BMW D5- Volvo
CRD - Chrysler, Jeep HDI - Peugeot, Citroën
TDdi - Ford Di-D – Mitsubishi
TDCi - Ford dTi - Renault
CDTi - Honda dCi - Renault
CRDi - Hyundai CDT – Rover
DvTdi – Mazda DTI – Opel
DiTD – Mazda
CDI – Mercedes
DDTi – Nissan

con el apoyo de:
Resumen
Ventajas de los motores Diésel:
• Mejor eficiencia energética: menor consumo de combustible/uso de
energía (funciona con relaciones de compresión mayores)
Ventajas de los motores de gasolina:
• Mejor arranque en frío
• Menor nivel de ruido y vibraciones
• Mayor elasticidad (velocidades de motor más altas)
• Más ligero
• Más potencia con un mismo tamaño de motor

con el apoyo de:
Resumen
La tendencia actual en motores y tecnologías Diésel se dirige a:
• mejorar la pulverización del combustible (mayor presión de inyección)
• mejorar el flujo en el interior del cilindro
• optimizar la inyección para reducir el ruido y las vibraciones
• maximizar la potencia y el par sin sacrificar la economía de
combustible (optimizar la turbocompresión)
• optimizar la inyección de combustible para reducir el consumo de
combustible (p.ej. tecnologías de inyección)

con el apoyo de:
La tendencia actual de las petroleras se dirige a:
• Aumentar el cetanaje
• Reducir el contenido de azufre
Resumen

con el apoyo de:
Nuestro agradecimiento al
Profesor Tiago Farias
Universidad Técnica de Lisboa

con el apoyo de:
¡Muchas gracias por su atención!

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