Motores Diesel: Trabajo pesado

¿Te imaginas una tractomula de 40 toneladas con motor a gasolina? ¿O una excavadora minera de 600 HP movida por nafta? Difícil de creer.
Los motores diésel fueron diseñados para vehículos y maquinaria pesada, listos para trabajo exigente, continuo y en condiciones adversas.

Diésel vs Gasolina: dos caminos diferentes

Mientras el motor a gasolina se orientó a la industria automotriz familiar y deportiva —potencias bajas y medias, uso esporádico o de alto rendimiento en carreras—, el diésel evolucionó hacia aplicaciones de gran esfuerzo.

En los años 90 incluso se intentó masificar su uso en vehículos pequeños en Europa. Se lograron buenos avances en eficiencia, pero la complejidad aumentó (turboalimentadores, catalizadores, sistemas anti-NOx, etc.) sin lograr emisiones realmente limpias.
Resultado: desde 2016, el motor diésel en autos livianos va en declive.

Motores diésel: de lo pequeño a lo gigantesco

Hoy existen motores diésel para todo rango:

• Autos pequeños con motores compactos.
• Maquinaria pesada con motores de hasta 1.000 HP.
• Motores marinos gigantes como el Wartsila 14 RT (Finlandia), que alcanza los 110.000 HP.

¿Por qué el diésel domina en maquinaria pesada?

Son varias razones, las principales :

• Robustez y larga vida útil.
• Mayor eficiencia.
• Menor consumo de combustible.
• Precio del combustible más bajo.
• Menores emisiones de CO₂ frente a la gasolina.

Vida útil de un motor diésel

Un motor diésel está diseñado para durar.

• Con buen mantenimiento, un tractocamión puede superar 12.000 horas de operación sin desgaste crítico.
• Un motor pesado de marca reconocida, en condiciones ideales, llega a 25.000 horas o más (≈ 1 millón de km).
• Partes internas como pistones, bujes o casquetes se renuevan en cada refacción importante.
• Accesorios como turbos o sistemas de inyección suelen repararse en paralelo.

El motor diésel de un tractocamión, con mantenimiento adecuado y conducción cuidadosa debe llegar a operar 12000 horas sin presentar síntomas de desgaste en sus partes internas

Las partes estructurales como el bloque y las culatas, cuando fallan, se debe generalmente a defectos de fabrica o por descuidos en la operación como un sobrecalentamiento. El daño del bloque de cilindros suele ser irreparable y su costo equivale al 60 o 70% de un motor completo.

Los accesorios externos como turbocompresor, compresor de aire, sistema de inyección de combustible, motor de arranque, alternador, sistema de refrigeración, generalmente suelen repararse o cambiarse. Es factible que esto ocurra al efectuar la primera refacción de partes internas lo cual no debería ocurrir antes de las 10000 horas.

Se puede afirmar que un motor diésel de fabrica reconocida, en condiciones ideales, es decir : Hacer el tipo de trabajo para el que fue diseñado, tener el mantenimiento adecuado y una operación acorde; debe operar al menos 25000 horas antes de sacarlo de servicio. En distancia recorrida se puede estar hablando de 1,000,000 de kilómetros.

Como evolucionó el motor diesel

Los primeros diésel hacia inicio del siglo XX eran máquinas cuya eficiencia apenas llegaba al 10%; dicho de otra forma: de la energía suministrada por el combustible solo una decima parte se aprovecha como fuerza motriz.

Su creador Rudolf Diésel sin embargo, continuo varios años desarrollando e introduciendo mejoras al motor, logrando hacia 1910 -1912, llegar a eficiencias del 25%, hasta el año de su muerte en 1913. Nunca llegó a enterarse el, de la magnitud real de su creación, pues hasta después de 1930 surgieron los primeros camiones y barcos que lo utilizaron .

Al día de hoy su eficiencia esta sobre el 50%. Las grandes mejoras a partir de los años 80 y 90 se dieron al lograr una mejor combustión, con el incremento de las presiones de inyección y el suministro de la cantidad óptima de combustible.

Cual es el futuro de los motores de combustión ??

Con el reciente auge de la movilidad eléctrica, la industria pesada no escapa a este fenómeno. Ya existen en circulación camiones accionados con motores eléctricos de batería recargable, Su uso se esta dando en trayectos cortos ( máximo 100 kms) , principalmente en servicio de carga terrestre y para el transporte de pasajeros, en zonas urbanas.

No se prevé su utilización por ahora para cargas grandes, ni para trayectos mayores a 100 o 150 kilómetros, por las limitaciones de autonomía a causa del alto consumo energético y consecuente tamaño de baterías. El sistema de pila de combustible de hidrógeno como alternativa, es complejo y su desarrollo va a ritmo lento.

La pila de hidrógeno es un proceso que produce energía eléctrica para alimentar el motor, sin necesidad de usar baterías de recarga

A pesar de las restricciones impuestas por las normas de control de emisiones vehiculares europeas Euro 1,2,3,,,….hasta Euro 6, que es la vigente, no existe hoy un plan serio de sustitución del motor diésel en los vehículos y maquinaria pesados.

Los estudios y avances para disminuir las emisiones continuarán. Lamentablemente las mejoras se dan adicionando componentes (filtros, catalizadores, etc), complicando y encareciendo los sistemas de combustión y escape del vehículo. Sin embargo es la única posibilidad actual y ese es el camino por los próximos 20 tal vez 30 años

Que pasará en otras Industrias ??

Ademas de la automotriz el motor diesel es indispensable en otras industrias, veamos:

• Generación de energia: El motor diesel esta instalado en el 90% de los equipos generadores de energia, en sitios donde no hay red publica instalada, en empresas que prefieren generar su propia electricidad para operar y como plantas de emergencia cuando la red esta fuera de servicio
• Industria naval : El uso del diesel es total en embarcaciones de todo tipo.
• Equipo menor en construccion: La mayoria de equipos pequeños usados en construccion para zonas sin red electrica, tipo Vibradores manuales, motobombas, mezcladoras de concreto manuales, etc. son accionadas por motores diesel.

Para estas industrias hasta el momento no hay ninguna alternativa diferente,

Los esfuerzos en buscar reemplazo a los motores de combustión se concentran en la industria automotriz y todavía hay un largo trecho de análisis, estudios y mejoras para tener una solución.

En conclusión

Aceptando sus limitaciones como la baja eficiencia y que sea causante de contaminación al ambiente, con perjuicios para la salud de los seres vivos, El motor diésel es uno de los tres inventos más útiles de la historia de la humanidad. A partir de el se desarrolla la segunda revolución industrial en el siglo XIX, se consolidan en el siglo XX las industrias de transporte, minería, construcción y naviera, además de otras menores. En los últimos 6 años, más a partir del 2019, las expectativas se centran en el motor eléctrico como sustituto del diésel. Hay avances significativos, hay interés generalizado ( excepto la industria petrolera), miles de estudios e investigaciones en proceso. Existen ya en circulación gran cantidad de autos familiares, flotas de transporte urbano y camiones de carga puramente eléctricos.

Sin embargo, todavía no se puede afirmar que estemos en una transición real e inminente del motor de combustión al eléctrico. En unos 5 años se tendrá una mejor perspectiva de la situación