NOVEDADES EN MOTORES, REINVENTANDO EL MOTOR DIÉSEL (PARTE I)

MOTORES DE COMBUSTIÓN Y LA REVOLUCIÓN QUE SE VIENE DANDO

Un experto en termodinámica coincidirá en que el motor de combustión, diésel o gasolina, no es una solución ideal, pero es una solución. Este tipo de motor, con sus muchas mejoras, lleva conviviendo con nosotros desde mediados del XIX y lo seguirá haciendo. Se sabe que no es la “solución ideal” pero es de las mejores que tenemos en esta etapa del desarrollo tecnológico de la humanidad.

Pero ¿cuál podrá ser la solución para el futuro inmediato? Mi opinión es que la solución pasa por mejorar los actuales motores de combustión. En un futuro algo más lejano quizá aparezcan otras soluciones. Pero "hoy, y mañana", las mejoras vendrán desde diferentes vertientes de desarrollo.
La principal vía de desarrollo está condicionada por la reducción del consumo a la par que se bajan las emisiones contaminantes.
Me ocurre siempre, quizá sean los años, y es que me gusta siempre ver el ahora y compararlo con el pasado. Me choca, me impresiona, quizá también me fastidia un poco, comprobar como algunas de estas mejoras ya estaban en “papeles antiguos”. Así es, lo que ocurre es que solo hoy, en el estado actual de la tecnología, se nos ha permitido implementar aquellas soluciones ideadas por mentes preclaras pretéritas.
En multitud de ocasiones existen desarrollos que no se llegan a implementar porque el estado de la tecnología no lo permite. Los procesos productivos actuales unido al uso de la electrónica permitirán acometer los nuevos diseños, algo más complicados y sin perder fiabilidad.

Esta son mis opiniones sobre las líneas de avance que traerán los nuevos desarrollos.

REDUCIR EMISIONES, SI O SI

¿Diésel, gasolina o metano?: Hoy por hoy el diésel sigue siendo el combustible de la agricultura. Es cierto que la normativa antiemisiones ataca especialmente a los diésel siendo en la actualidad su mayor problema. Pero los fabricantes lo han “digerido” bien y consiguen los niveles estipulados aunque con un sobrecoste innegable.

Turbo con sistema planetario

El futuro inmediato sigue obligando a rebajar el nivel de partículas expulsadas (material particulado, PM) así como las emisiones de óxido de nitrógeno (NO_x) A cambio, no se olvide, un diésel emite menos dióxido de carbono (CO₂) que un gasolina y que es este gas el principal causante del efecto invernadero.

La gasolina desde el fin de la II Guerra Mundial ha dejado de usarse para mover motores pesados. Sin embargo hay fabricantes, por ejemplo Mazda, que investigan en la idea de ofrecer un motor de gasolina pero en el cual el encendido se produzca por compresión de la mezcla. La ventaja es que la gasolina produce menos PM y gases NOx y además se eliminan, o reducen, las pérdidas por bombeo. Yo "no lo veo", pero es cierto que existe esta tendencia y por lo tanto debo hacer esta reseña.
Si hasta hace pocos años la tendencia era que los diésel tuviesen prestaciones cercanas a los de gasolina con un consumo menor y de un combustible más barato por lo que la venta de turismos diésel llegó a superar a los de gasolina, hoy esa misma proporción se está dando la vuelta. Pero de ahí a ver un cambio en los motores "pesados" usados en agricultura, transporte y obras públicas...
Existen razones poderosas para no ver este cambio: el menor consumo; la mayor longevidad por ser un bloque más resistente; la forma que tiene de entregar la potencia hace al gasóleo insustituible en el tractor.

Un camino común para los desarrollos del motor diésel: Si tradicionalmente al diésel se le achacó de “ruidoso” y de “humos negros” desde que en 1893 Rudolf Diesel lo inventara para MAN el motor a gasóleo ha evolucionado mucho y para bien. Para superar las asignaturas pendientes del diésel los fabricantes han trazado un camino prácticamente común y que consiste en contar con un costoso catalizador (fabricado a base de metales “caros” como platino, paladio y rodio), un sistema “reductor” a base de introducir amoniaco en el sistema de postratamiento de gases de escape y, según tecnologías, contar con filtros de partículas diesel DPF y los sistemas de recirculación de gases de escape (EGR)

Reducción de tamaño O DOWNSIZING

¿Has mirado últimamente los catálogos de los tractores? ¿No te ha extrañado comprobar como casi todos los fabricantes están reduciendo el cubicaje de sus motores? Si comparas dos catálogos separados por unos 10 o 15 años comprobarás como se han reducido las cilindradas en los últimos años. Es el denominado “downsizing” o “adelgazamiento del motor”.

El adelgazamiento es considerado por la mayoría de los fabricantes condición indispensable para reducir el consumo así como las emisiones. Motores más pequeños pero que con la etiqueta de “más evolucionado” consiguen las mismas cifras, o superiores, de potencia que sus predecesores.

Hoy los motores “han perdido cilindros”, y han disminuido cilindrada pero han igualado o aumentado potencia. Esto se ha conseguido en base a desarrollar algunos componentes como: distribución variable, colectores de admisión variable, gestión electrónica inteligente, sobrealimentación a la demanda…

Del 2000 al 2017: Si hace apenas 10 años un tractor cubicaba 1000 a 1150 cm³/cilindro, hoy un tractor similar no pasa de 850 cm³/cilindro. Si ayer se necesitaban 45 y 50 cm³ para obtener un caballo de potencia, hoy con 30 cm³ tenemos suficiente.

Mejora de la INYECCIÓN Y combustión

La hibridación en los motores irá aumentando su cuota. Incluso ya sabemos de al menos dos fabricantes punteros con tractores 100% eléctricos. Todo eso está bien pero la combustión interna es insustituible en el futuro inmediato. Lo que hay que hacer es mejorar el proceso.

Parece que “todo hijo de vecino” trabaja en motores cada vez más pequeños, en la búsqueda de una relación óptima entre prestaciones y consumos en base a la sobrealimentación para alcanzar los compromisos de la Euro VI mediante catalizadores adicionales, en generalizar la regeneración de energía en frenadas así como los sistemas de parada y arranque automático del motor. A pesar de todo eso los fabricantes no pueden olvidar el camino “directo” y que es en mejorar hasta la excelencia la inyección y la combustión.

Inyección: Con las excelentes prestaciones actuales de los diésel debido a la inyección directa, los inyectores multipunto y a la alta presión del sistema common rail (en torno a los 2000 bares) se agotan, creo, de momento las evoluciones por ese camino. Pero es cierto que aparecen otras líneas de investigación. Concretamente BMW ya tiene motores, eso si de gasolina, en los cuales inyecta agua en el colector de admisión y en la cámara de combustión. La idea es que el agua absorba calor por su paso de líquido a gas. Esto provoca una mayor estabilidad en la explosión y permite emplear una mayor relación de compresión, ¡hasta 11 a 1! (lo normal es 9,5 a 1) y también reduce emisiones.

Combustión: La idea es conseguir el motor “cuasi-adiabático” o aquel motor en el cual las pérdidas energéticas por la transferencia de calor entre la cámara de combustión y el exterior se minimicen hasta casi anularse.

Bueno y hasta aquí la 1ª parte. La semana que viene en la 2ª parte se analizará el turbocompresor y los "inventos" para reducir sus inconvenientes, el cruce de válvulas y la distribución variable. ¡Hasta pronto!