Ingeniería

Primeras imagenes del hidrógeno quemándose en un motor de combustión interna

(NC&T) El logro es obra de ingenieros del Laboratorio Nacional de Argonne.

Los investigadores del Grupo de Motores y Emisiones de dicho laboratorio son expertos en obtener imágenes del interior de motores en funcionamiento. Hace unos años, sus imágenes por rayos X de la combustión dentro de un motor diesel revelaron una sorprendente onda de choque cuando el combustible brotaba del inyector. Esa investigación anterior está ayudando a mejorar los inyectores de combustible y a incrementar la eficiencia de los motores diesel.

Su investigación actual se centra en el hidrógeno, el elemento más abundante en la Tierra y uno de los combustibles que se evalúan en muchas naciones como alternativa a corto plazo para la gasolina.

"Los motores de combustión interna alimentados por hidrógeno constituyen una tecnología económica a corto plazo", explica el ingeniero mecánico Steve Ciatti, que es el investigador principal del proyecto. "Ellos pueden ser el catalizador para construir una infraestructura del hidrógeno para las células de combustible".

Motor de combustión interna
Hidrógeno durante la combustión en un motor. El rojo y el amarillo indican temperaturas más elevadas. (Foto: ANL)
Algunos fabricantes de automóviles ya ven a los motores de combustión interna de hidrógeno como un puente a corto plazo hacia el uso de vehículos alimentados por células o celdas de combustible. Ciatti y sus colaboradores prevén una conversión paulatina hacia el hidrógeno, usando los motores de hidrógeno como una salida que dará la oportunidad a los consumidores de adaptarse por pasos a la nueva economía del hidrógeno, a medida que esta nueva infraestructura se introduzca de modo paulatino.

Usando herramientas de imaginología y valiéndose de otras mediciones estándar de los motores normales, Ciatti y sus colegas Henning Lohse-Busch y Thomas Wallner han centrado sus esfuerzos sobre un motor de hidrógeno de la Ford Motor Co. Están perfeccionando el funcionamiento de este motor e identificando las causas primarias de las anomalías en la combustión. Estos problemas son más pronunciados a velocidades altas y con cargas elevadas. Los investigadores toman 50 mediciones del funcionamiento, durante cada prueba del motor.

El motor de combustión interna de hidrógeno se parece mucho a los motores de gasolina, exceptuando que el combustible es gaseoso en lugar de líquido.

Un automóvil de hidrógeno no requiere el tratamiento de los gases de escape, cuando opera correctamente. La alta velocidad de combustión del hidrógeno ofrece la oportunidad de aumentar el rendimiento de potencia sin incrementar el tamaño del motor. Usando la inyección directa del hidrógeno, la densidad de potencia es aproximadamente un 117 por ciento superior con respecto a un motor de gasolina equivalente, y los motores de combustión interna de hidrógeno pueden arrancar fácilmente aún con muy bajas temperaturas de ambiente. Sin embargo, a diferencia de los combustibles líquidos, el hidrógeno tiene una baja densidad de energía por unidad de volumen, lo que significa que el vehículo estará un poco limitado en su autonomía en comparación con los actuales. El aumento significativo de la eficiencia ayudará a mitigar esta desventaja.


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