Liquid Piston: motor rotativo con un 75% de eficiencia

El motor de combustión interna ha tenido un éxito notable el último siglo y medio. Por desgracia, es muy ineficiente, ya que pierde entre 30 y 99 % de la energía que produce y arroja combustible no quemado en el aire. Ahora se esta desarrollando el LiquidPiston X2, un motor rotativo de 40 CV que consume diferentes combustibles y no requiere de válvulas, sistemas de refrigeración, radiadores o bufandas, pero promete una eficiencia termodinámica del 75%.

El enfoque de LiquidPiston al problema fue volver a los fundamentos de la termodinámica y desarrollar el «ciclo de alta eficiencia Hybrid» (HEHC), que combina las características de las creaciones de Nikolaus Otto, Rudolf Diesel, John Mcquorn Rankine, y James Atkinson.

La idea es para comprimir el aire en el motor LiquidPiston X2 a una relación muy alta, como en el ciclo diesel y luego aislarlo en una cámara de volumen constante. Cuando el combustible se inyecta, se deja que se mezcle con el aire y se enciende como en un motor diésel, pero no se permite que la mezcla de combustible y aire se expanda, sino que se mantiene comprimido, de manera que puede quemarse durante un período prolongado, como en el motor Otto. Así, todo el combustible se quema y se puede usar casi la totalidad de la energía.

¿Estamos ante el santo grial de la ingeniería automotriz? Su creador, el Dr. Nikolay Shkolnik, enumera muchos de los beneficios del motor HEHC X2, como que es muy silencioso ya que quema todo el combustible y no necesita válvulas. Que no se queme todo no solamente reduce la eficicencia, sino que hace al motor ruidoso.

La expansión excesiva utilizada en el ciclo también significa que hay poco calor residual. Un motor normal sólo convierte sólo 30% de su calor en trabajo mientras el motor X2 tiene una eficiencia térmica del 75%, por lo que no sería necesario un sistema de refrigeración por agua. El agua podría ser inyectada durante la compresión o expansión, lo que ayudaría a lubricar y sellar la cámara. Este agua se convierte en vapor de agua, lo que aumentará aún más la eficiencia del motor.

Shkolnik dice que el X2 es un motor rotativo Wankel porque los motores de pistón no son adecuados para la HEHC y un motor rotativo ofrece mucha más flexibilidad. Su diseño giratorio simplifica el motor, con sólo tres piezas móviles y otros 13 componentes principales. Por eso es diez veces más pequeño que un motor diésel comparable.

El motor X2 no es sólo una actualización del motor Wankel. Ambos son motores rotativos, pero el Wankel es un sencillo ciclo Otto  y opera a una velocidad de compresión mucho más baja que el X2. En comparación, el motor X2 «es casi un motor Wankel volteado de adentro hacia afuera», dijo Shkolnik.

Por eso no tiene sus problemas. El motor X2 tiene una mejor superficie, que no tiene las limitaciones termodinámicas del ciclo Otto. Tampoco tiene los problemas de las emisiones del Wankel, ya que requiere lubricación continua, quema aceite y contamina más. El motor X2 mueve los sellos desde el rotor a la carcasa, por lo que no se requiere lubricación especial.

Lógicamente, no podía ser como el Wankel para no acabar sus días como él. El motor X2 sería un extensor de autonomía excelente para coches híbridos, pero hay otros nichos de mercado en los que se puede utilizar suss peculiares fortalezas.

Un lugar en donde el motor X2 tendría ventaja es en unidades de potencia auxiliar (APU). Los camioneros, por ejemplo, desperdician mucho combustible diesel cuando se detienen durante la noche y dejan sus motores al ralentí para suministrar energía donde se necesita. Estas unidades pequeñas con alta eficiencia de combustible, serían perfectas para esto.

Otra área son las aplicaciones militares. El ejército de EE.UU. necesita APUs que puedan funcionar con combustibles pesados... y el motor X2 puede. Además, el Pentágono está muy interesado en desarrollar robots. Pueden hacer cosas asombrosas con los robots, pero tienen porblemas a la hora de ponerles motores muy grandes. El motor X2 puede ser la respuesta a estos problemas. Además, los militares tienen necesidad de APUs para tanques, que gastan mucho combustible cuando dejan el motor al ralentí para que funcione la electrónica.

Ahora mismo, la empresa trabaja en pruebas con el motor LiquidPiston X1, construido después de sólo un año después de primer concepto de diseño. El X2 estará disponible para las pruebas en 2013 y ya se ha puesto en marchas una nueva ronda de financiación para tener un prototipo de preproducción en 2014.

Fuente: LiquidPiston
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