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     NOTAS TECNICAS 30/04/11   
 
De cero a 100kph en 4 cm… y de 100kph a cero en otros 4cm o el futuro de los motores de pistón.

¿A usted se le ocurriría desarrollar un mecanismo en el cual tenga que acelerar brutalmente varios de sus componentes desde velocidad cero, hacerlos alcanzar 100 kph en 4 cm, volver a frenarlos en otros 4 cm, invertir la dirección de movimiento, y repetir esa operación a razón de 200 veces por segundo? ¿Se alcanza a imaginar el gasto de energía que esto significa, y las brutales fuerzas puestas en juego en un conjunto que pesa en el orden de medio kilo? Esto mismo multiplicado por cuatro es lo que pueden soportar los pistones y bielas en un motor de cuatro cilindros de 80 mm de carrera girando a 6000 rpm, régimen tolerado por cualquier motor de gasolina razonablemente actual. Y si le cuento de un motor de F1 cuyos pistones alcanzan los 150 kph, se detienen y retroceden a razón de 600 veces por segundo, ¡es decir en un 0,0017 (diecisiete diez milésimas) de segundo! Parecería que entramos en el terreno de la fantasía.

 

 Sigamos con las comparaciones: ¿Usted se compraría una botella de cualquier bebida que le agrade, tiraría al piso dos tercios de su contenido, se tomaría el resto y se quedaría contento pensando que todo está bien? Eso es exactamente lo que sucede con cada litro de nafta que su motor consume: dos tercios de ese litro no serán aprovechados absolutamente para nada. Dada la ineficiencia de los motores de pistón esos dos tercios servirán solamente para calentar el universo. El mejor rendimiento que se puede esperar de un motor de encendido por chispa convencional es del orden del 37%.

 

 Y para que vamos a hablar de los productos de combustión, que nos contaminan alegremente. Aunque parezca increíble hemos fundamentado durante casi un siglo la mayor parte de nuestra movilidad a estos motores, y parecería que recién en los últimos años, como consecuencia de la altísima contaminación que apareció en algunas ciudades, nos estamos dando cuenta de estas cosas y comenzamos a buscar soluciones para contaminar menos y para buscar soluciones mas eficientes. ¿Estará llegando a sus fines la propulsión basada en hidrocarburos minerales?

 

 

 

La manía del hombre de quemar cosas para obtener energía.

 

La contaminación ambiental no es solo producto de los automóviles, en ella tiene mucho que ver también la manía que tenemos de quemar cosas para obtener energía, y la irresponsabilidad con que se tratan infinidad de productos.

 Pero sin embargo resulta muy difícil de explicar por qué hemos mantenido tozudamente el camino del desarrollo de los motores de pistón conociendo sus particulares condiciones de funcionamiento. A la ineficiencia de los motores le debemos sumar que funcionan consumiendo una fuente de energía no renovable, el petróleo. Un auténtico disparate, pero quizás por allí justamente, pase parte de la explicación. Recién en estos últimos años parecería que empezamos a tomar en serio los combustibles alternativos no basados en hidrocarburos minerales y otros sistemas de impulsión basados en energía eléctrica, pero la resistencia a su generalización sigue siendo durísima, los tremendos intereses económicos en juego no están dispuestos a ceder su supremacía. Igualmente parecería que tendremos que convivir todavía unas dos o tres décadas con este tipo de motores, pero las soluciones alternativas ya están definitivamente en marcha.

 

 

¿Y de aquí a treinta años?

 Realmente no creo que dentro de treinta años alguien se anime a quemar nafta para impulsar un vehículo. En realidad no creo tampoco que dentro de treinta años nuestro medio ambiente esté en condiciones de seguir resistiendo el bombardeo de gases producto de la combustión.

¿Por qué le cuento todo esto? Parecería que quién escribe estas líneas es el enemigo número uno de los motores de pistón, y nada más alejado de la realidad. Yo soy un enamorado de ellos, son para mí un fascinante mundo que nunca se termina de conocer.

 El absurdo principio de funcionamiento en que se basan es probablemente la esencia de su desafío. Creo que quien más, quien menos, todos hemos tenido alguna pasión que sabemos es una fuente de conflictos, que nos genera más problemas que beneficios, que no se puede sustentar por el sentido común, y a la cual pese a todo seguimos aferrados. Con los motores de pistón me pasa algo así, y es probable que a usted también.

 Creo que asistimos a su última evolución, o por lo menos la lógica parece decir que es así, y es para mí una obligación moral irlo preparando para los cambios que sin duda vendrán. Irán desapareciendo estos calenturientos motores y cederán el paso a nuevos tipos de plantas impulsoras.

 

 

 

 

Sin embargo, viajar fuerte, sentir la aceleración, manejar alta potencia y doblar rápido seguirá siendo siempre una pasión.

La verdad, mi estimado amigo, es que nosotros somos enamorados de las cosas que andan rápido, y el día que tengamos vehículos con impulsión eléctrica, seguramente habrá alguien que desde estas páginas le estará explicando cómo hay que hacer para  pasar más amperaje, aumentar la tensión (voltaje) de trabajo de los motores o de un nuevo tipo de superconductor, y seguramente aparecerán quienes venderán acumuladores de mayor capacidad especiales para competición... Pero, mientras tanto seguiremos con lo actual. Los motores de pistón, pese a ser máquinas ineficientes, caprichosas e infernales, son también, y sin ninguna duda, apasionantes. Generan obsesión. Tan apasionantes que pueden llegar a trastornarlo. Se lo dice alguien que conoce sus virtudes y defectos, que jugó y disfrutó con ellos muchos años.

 

 

¿Hacia dónde vamos?

 La pregunta que seguramente alguien se podría formular sería: ¿hacia dónde vamos? ¿Cómo serán las plantas impulsoras de nuestros futuros vehículos? Pienso que por un par de décadas la configuración general de motores de cuatro tiempos, en ciclo Diesel u Otto, multiválvulas, y con combustible inyectado de diversas maneras, permanecerá inalterable. Es muy probable que los diesel tengan un notable avance, por lo menos en aquellos países que usamos vehículos del tipo europeo. Harán su aparición en serie lo motores HCCI (Homogenus Charge Compression Ignition) que son una especie de mezcla entre el diesel y el Otto. La tendencia será, indudablemente, a minimizar las emisiones a mejorar el consumo de combustible y a introducir definitivamente los combustibles alternativos. Mejoraremos sin duda, pero mientras tanto igual seguiremos inundando nuestra atmósfera con anhídrido carbónico (CO2). La luz roja del aumento fuera de control en la atmósfera del CO2  hace ya más de veinte años que está destellando, y los científicos se han aburrido de advertirnos sobre cuáles pueden ser las consecuencias de usar irresponsablemente nuestro medio ambiente, pero sin embargo el mundo parecería padecer de sordera suicida.

 

 

El advenimiento del control electrónico digital ha permitido desarrollar procesos imposibles de controlar solo mecánicamente.

El advenimiento de la electrónica masiva en el control de la combustión en nuestros bien amados motores, ha contribuido mucho a reducir sus efectos colaterales nocivos, y sin duda seguirá aportando mejoras. La inyección de combustible controlada electrónicamente en particular ha sido y es el pilar de esta etapa de evolución. A la luz de las posibilidades que se presentan por medio del control electrónico asistido por ordenadores, se abre todo un nuevo horizonte de posibilidades y mejoras, pero la esencia del problema, generar energía por medio de la combustión de combustibles fósiles permanece inalterable. Es un problema de filosofía de evolución antes que de tecnología, y en el que sin duda subyacen gigantescos intereses económicos. Estoy absolutamente convencido que dentro de un par de siglos, nuestra cultura  energética y sus consecuencias para el medio y la humanidad será  muy severamente juzgada por la historia.

 

 

¿Por qué no han prosperado motores como el Wankel?

 Se han experimentado con mayor o menor fortuna infinidad de alternativas basadas en el principio de los motores de pistón y en el ciclo de cuatro tiempos. Cilindros con configuraciones más o menos estrambóticas, motores rotativos con la forma y cantidad de rotores que a usted le guste, etc. etc., pero no han prosperado. Surge el interrogante del por qué no se han impuesto. Creo que la respuesta es relativamente simple: tiempo de evolución. Mientras que nuestro motor de pistones alternativo convencional ha sido desarrollado a  través de más de un siglo por infinidad de fabricantes con todos los recursos económicos, y ha sido probado en centenares de millones de unidades, las otras alternativas, con muy pocas excepciones, han existido nada más que en el laboratorio. ¿Quién le parece que va a ganar?

 Muchas veces me han preguntado por qué no prosperó el motor Wankel, y mi respuesta ha sido que probablemente no se impuso debido a una cuestión de tiempo. Si el Wankel tuviera sobre sus espaldas setenta o cien años de desarrollo generalizado y experimentación masiva, probablemente hoy día la pregunta sería por qué no evolucionó el motor de pistones alternativo, o quizás simplemente nadie se acordaría de preguntar por él.

 

 

¿Y el futuro?

 De todas formas esta semi apocalíptica visión del futuro no es tan así. Afortunadamente los grandes fabricantes son perfectamente conscientes de lo que está sucediendo y están tomando sus recaudos. Comenzando por los vehículos híbridos capaces de recuperar y aprovechar energía que los vehículos convencionales desperdician, y siguiendo por vehículos eléctricos impulsado por celdas de hidrógeno, proceso en el cual mediante un tipo de “combustión fría” de hidrógeno gaseoso se obtiene energía eléctrica en forma directa y con un rendimiento en todo el proceso que duplica holgadamente al mejor de los motores actuales de combustión interna. Vamos seguramente hacia vehículos regenerativos, no contaminantes, basados en acumuladores y/o celdas de combustible y con un motor eléctrico por rueda. Chau caja de velocidades, diferencial y emisiones de CO2 , el producto de la “combustión” será agua, pura agua que no molesta a nadie, con excepción de aquello de “lo que mata es la humedad”. Obviamente la cosa no es tan sencilla como la describo, pero reitero que está siendo estudiada a fondo por mucha grandes terminales, esa y otras alternativas, sobre las que oportunamente retornaremos. Claro que deberemos tener cuidado de que los vehículos “recargables” eléctricamente no obtengan su electricidad de gigantescas centrales termoeléctricas alimentadas con gasoil, fuel oil o gas…

 

 

Volviendo a la actualidad.

 Volviendo a la actualidad, se nos presenta un tema sobre el que ya hablamos y que sigue teniendo preocupante vigencia: Debemos agilizar el proceso de conocimiento técnico de nuestros especialistas, de aquellos que asisten y asistirán a nuestros vehículos. Se nos está viniendo encima un enorme caudal de cambios, muchos de los cuales nos resultan difíciles de incorporar, aún para aquellos que tratamos de estar actualizados. Apenas si tenemos tiempo de tomar conocimiento sobre qué está pasando y cuando creemos dominar el nuevo concepto nos damos cuenta que ya es obsoleto. Si no queremos un futuro de absoluta dependencia técnica creoq que ha llegado el momento de poner en serio las barbas en remojo.

Un abrazo.

 

Ing. Alberto P. Garibaldi

 
 
 
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