MOTORES DE AIRE COMPRIMIDO

Anderson AyalaEstudiante de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE extensión Latacunga

Quijano y Ordoñez y Márquez de Maenza S/N Latacunga-EcuadorEmail: ander_dhm@hotmail.com

Resumen

Los motores de accionamiento hidráulico, han sido utilizados desde el siglo XIX, para el accionamiento de algunos tipos de tractores. En la actualidad se intenta renacer estar tecnología, como una alternativa trascendental en cuanto a eliminación de la contaminación a nivel mundial.

I. INTRODUCCION

En estas épocas en donde todas las organizaciones del sector ambiental propenden por tecnologías más limpias que verdaderamente ayuden a frenar el calentamiento global, la invención del auto a aire comprimido se convierte en una alternativa válida para la protección de nuestro entorno.

Este tipo de tecnología es simple, no emite emisión contaminante alguna y su combustible es aire a presión. Viendo estas características podríamos pensar que hablamos de algo realmente revolucionario y que podría ser la base de los futuros vehículos no contaminantes, económicos y sencillos

El inventor de este modelo es el físico y matemático uruguayo Armando Regusci, país en el que hicieron las primeras pruebas, movidos con tecnología de aire comprimido.

El motor de Regusci consiste en un pistón libre y una rueda libre (la cantidad de y dimensiones de éstos pueden variar dependiendo el motor). Uno de los múltiples

tipos de motor cuenta con un cilindro de gran longitud para su diámetro, un pistón conectado a un eje de tal forma que al inyectarle un gas a presión, éste empuja el pistón que está unido a una cadena, haciendo girar una rueda libre.

FUNCIONAMIENTO

Los motores de aire comprimido basan su funcionamiento en la compresión del aire principalmente y constan de tres ciclos, compresión, inyección y expansión.

Ciclo de compresiónEn este ciclo y de la misma manera que los motores convencionales, el contenido del cilindro es comprimido, a unos 20 bares aumentando su temperatura a aproximadamente 400 grados centígrados.

Ciclo de inyecciónEn el ciclo de inyección se inyecta aire comprimido a temperatura ambiente, mediante la acción de bombas de presión con una presión de unos 300 bares, mientras que el pistón está en la posición que ejerce máxima presión con el aire al mínimo volumen.

Ciclo de expansiónEl aire comprimido inyectado durante la fase anterior provoca un aumento de la presión en el cilindro, haciendo que se provoque una expansión que ejerce la fuerza del empuje sobre el pistón, es así este ciclo también denominado ciclo de trabajo ya que es en el cual se produce la fuerza que mueve el motor.

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Este tipo de motor basa su funcionamiento en el siguiente fenómeno, el aire es comprimido aumentando su temperatura y posteriormente al introducirse aire a temperatura ambiente provoca un enfriamiento que a su vez hace que exista un aumento de presión moviendo el pistón.

Figura 1: Motor de aire comprimido

Fuete: www.tecmovia.com

Existen algunas buenas características de estos motores, como un gasto de mantenimiento muy bajo, ninguna emisión contaminante tras el proceso y el posible reaprovechamiento del aire frio en el sistema de aire acondicionado, ya que recordemos que tras los ciclos de trabajo la temperatura del aire baja considerablemente hasta una temperatura de entre –15 ºC a 0 ºC.

Aun así cabe destacar de manera importante que los motores de aire comprimido no son iguales en su totalidad en la manera de funcionar y existen distintos tipos distintos,

como por ejemplo, el famoso motor construido por la fábrica gala MDI que funciona de una manera algo distinta.

Vehículos con motores de aire comprimido

Su economía

Salta a la vista, en relación con cualquier tipo de combustible, por ejemplo, uruguay gasta más de 2 millones de dólares por día por importar petróleo que no necesita, pudiendo mover todos sus vehículos utilizando energías como la hidroeléctrica que se usa ampliamente en este país. Incluso, los especialistas advierten la posibilidad de acumular la energía sobrante de las represas en tanques, para ser reutilizada en temporadas de sequía.

Energía renovable

Los uruguayos manifiestan que así se están preparando bien, debido a que en los próximos 30 años, se terminarán las reservas de petróleo , por cuanto se haría muy complicado para quienes aún tengan vehículos a combustibles.

Cero polución

En estos momentos en el planeta mueren cientos de personas por día a causa de la contaminación ambiental producida por los caños de escape de los vehículos convencionales. En cambio con este automóvil a aire se está contribuyendo a garantizar el equilibrio de la atmósfera, ya que su motor comprime y descomprime,

siendo ésta una transformación física que no afecta para nada el medio ambiente.

Su economía en el mercado

El precio de construcción de éstos vehículos es muy inferior al de los actuales, puesto que no requiere caja de cambios, carburador embrague ni diferencial.

Confort

El uso del aire como energía básica permite bajar los costos de ciertos elementos de seguridad y confort que hoy resultan indispensables. El aire también moverá los vidrios y contribuirá en los cerramientos, así como el limpiabrisas y la bocina podrá abastecerse de la misma forma. La presión de los neumáticos puede ser equilibrada constantemente. Asimismo el sistema de frenado y la suspensión general obviamente serán alimentados por esta energía renovable. Como el aire se enfría al descomprimir estos vehículos gozarán, además, de una refrigeración rápida y gratuita.

Yamaha O2 pursuit

O2 Pursuit y es una moto de campo que funciona con aire comprimido. Probablemente energías alternativas a la eléctrica hayan estado en boca de muchos pero es este chico quien lo ha presentado al mundo.Usando una bombona de aire (Scuba tank) es capaz de expulsar el aire al motor y transmitir la fuerza a la rueda desde un puño de acelerador convencional. Según el diseñador el modelo alcanza por encima

de 100km/h siendo una cifra muy positiva para ser un primer prototipo.O2 Pursuit está construida en el chasis de una Yamaha 250cc que hace aún más atractivo el proyecto y aunque parece un mecanismo de lo más simple, es cierto que presenta ventajas significativas como por ejemplo los tiempos de ‘recarga’. Una moto de campo eléctrica tiene ese hándicap importante que esta tecnología no tiene al no incluir baterías y que por tanto, en dos minutos estaría lista para rodar de nuevo una vez que se acaba la autonomía.

Figura 2: moto con motor de aire comprimido

Fuente: www.tecmovia.com

MDI

La diferencia con un motor exclusivamente de aire es que en esta mecánica se intenta combinar de una manera efectiva el uso de aire comprimido con el de motor de combustión, pudiendo disponer de sólo energía proveniente del aire comprimido y la opción de trabajar simultáneamente ambas tecnologías, disponiendo de un sistema automático encargado en la gestión del carburante. Esto significa que por debajo de los 50 km/h los motores funcionan

exclusivamente con aire comprimido y superando esa velocidad los motores pasan a gastar aire comprimido más carburante.

Figura 3: Vehículo con motor de aire comprimido

Fuente: www.tecmovia.com

La intención de MDI era revolucionar el mundo con este tipo de tecnología, y por supuesto, el proyecto contaba con la ambiciosa idea de la creación de estaciones de servicio donde poder recargar las bombonas de aire de estos vehículos de una manera rápida y sencilla en unos pocos minutos. La otra opción era la recarga de las bombonas enchufando el vehículo a una toma de corriente, caso en el que el motor pasaba a modo compresor y el tiempo de carga se alargaba hasta un aproximado de unas 4 horas.

Aparte del revolucionario motor, el cual tenía un mantenimiento muy económico (cambio de aceite a los 50.000km) y una autonomía de unos 300km según declaró la marca, MDI diseñó un vehículo con una carrocería de fibra para aligerar su peso hasta el máximo posible, eliminó cualquier material supérfluo y dejo el automóvil en su mínima

expresión posible. No existen lujos ni quería tenerlos.

Ventajas y desventajas

Los vehículos de aire comprimido son comparables en muchas formas a los vehículos eléctricos. Sus ventajas potenciales sobre vehículos eléctricos incluyen:

Movimiento cíclico lento (10 a 60 ciclos por minuto).

Alto par motor para volumen mínimo. El diseño mecánico secuencial del motor

es simple y robusto. Éste no sufre por los efectos de corrosión

de las baterías en climas húmedos o calientes.

Tiene bajo costo de manufactura y mantenimiento, muy superior en los vehículos de combustión interna.

Se pueden deshacer o reciclar los depósitos de aire comprimido con menos contaminación que las baterías, y son más duraderos.

El tanque puede ser capaz de rellenarse más a menudo que lo que puede recargarse una batería.

Algunos modelos pueden alcanzar una velocidad máxima de 112 km/h, con un motor de cuatro cilindros y 800 cc.

Las desventajas son los cada vez más numerosos indicios de que el sistema de aire comprimido no sea realmente viable para propulsar vehículos.

El prototipo más avanzado de MDI no ha logrado superar los 7 kilómetros de autonomía y en condiciones ideales. En ingeniería a veces es admisible prever un incremento 10-20% del rendimiento mediante mejoras en el diseño. En el

caso de MDI esperan incrementar la autonomía un 3000% mediante mejoras sin especificar. Este problema parece haber sido solucionado con el modelo "Mini Cat", el cual puede recorrer entre 80 y 200 kilómetros sin necesidad de repostar, según la velocidad de circulación (tiene mucha más autonomía en ciudad que en carretera), por lo que empataría con un coche eléctrico medio.

El circular con un automóvil evidentemente ligero con un tanque conteniendo aire comprimido a 300-350 bares es -desde el punto de vista de la seguridad- inaceptable según las normas reguladoras de EU/ USA. En caso de ruptura del depósito se produciría una explosión equivalente a 3.2 kilos de dinamita. Se han diseñado dispositivos de seguridad en sus contenedores, en oposición a los parámetros del motor de hidrógeno de daño y peligro asociados a un siniestro de impacto de gran fuerza. El aire no es inflamable.

La carga rápida del depósito de aire en 3 minutos sólo se podría realizar en estaciones especializadas por implantar. La carga del depósito con el compresor incluido en el vehículo (conectándolo a una toma de corriente común) duraría de 3 a 5 horas.

El rendimiento energético de un vehículo a aire comprimido es de un orden de magnitud menor al de un vehículo eléctrico. Las pérdidas por calentamiento del aire, el motor del compresor, etc., lo convierten en uno de los vehículos que más energía desperdicia por trabajo realizado. Aun así, sus responsables calculan que el coste de alimentar el motor de este modelo no superaría los 50

céntimos por cada 100 kilómetros recorridos, es decir, que llenar el depósito saldría por 1,5 euros.

Es importante recordar, que MDI no ha realizado diez años después ningún prototipo que se acerque lo más mínimo a las especificaciones iniciales. El negocio principal de MDI consiste en la venta de licencias para la futura fabricación del vehículo. Diez años después de las primeras licencias, siguen sin haber proporcionado modelo real alguno, ni los tramites de homologación.

Comparación vehículos Híbridos y vehículos Hidráulicos.

Figura 4: comparación vehículos híbridos y vehículos hidráulicos Fuente:http://i80.photobucket.com/albums/j164/jesusguevarautomotriz/GraficoElectricoVsHibridoHidraulico.jpg

II. CONCLUCIONES Los vehículos de motores

compresores tienen una ventaja considerable con los vehículos híbridos en relación a los niveles de contaminación; debido que los vehículos híbridos continúan usando motores de combustión para la generación de energía.

Los vehículos con motores compresores a presar de ser una tecnología antigua, son en la

actualidad la alternativa más viable; en cuando a disminución de contaminación.

Los motores compresores a pesar de no presentar las mismas características de eficiencia que los motores convencionales, posee ventajas de repostaje más económicas.

III. FUENTES BIBLIOGRAFICAS

BIOGRAFIA

[1] José Panadero, 2012, http://www.tecmovia.com/2012/04/26/motores-de-aire-comprimido-la-energia-alternativa/

[2] http://www.labioguia.com/autos-de-aire-comprimido

[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_de_aire_comprimido

Anderson Ayala. Nació en Tulcán provincia del Carchi en Ecuador. Estudiante de Ingeniería Automotriz en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE extensión Latacunga. Mantenimiento

automotriz, integrante del equipo de competición FESPE.