MOTOR DE HIDROGENO

Motor de hidrógeno
Prototipo Fiat Phylla: Hidrógeno y energía solar

Este pequeño vehículo urbano ha sido fabricado por Fiat (junto con algunas instituciones), se llama Phylla y está alimentado por hidrógeno y energía solar.

Está equipado con células fotovoltaicas instaladas en los paneles del techo, estas células captan la energía del sol y alimentan las baterías de litio de que va equipado. Cuenta con 4 plazas y pesa 750 kilogramos.

El motor eléctrico tiene una potencia de 27 kw (unos 73 cv), una autonomía de 240 km con hidrógeno y es capaz de circular unos 10-20 km sólo con la energía del sol. Destaca el bajo coste por kilómetro recorrido.

Un prototipo interesante para desplazarse por ciudad, hay que tener en cuenta que se trata solo de un prototipo pero que podría convertirse en un coche de producción más adelante.

Fuente: Motorspain

INYECCIÒN DIRECTA

Las constantes mejoras que vienen registrándose en el sistema de inyección de los motores Diesel han desembocado de momento en el llamado "Motor Diesel de Inyección Directa a alta presión". Esta es una nueva tecnología de origen europeo que ya se comercializa con excelentes resultados. En las versiones iniciales emplea un inyector operado directamente por un árbol de levas y situado sobre el centro de la cámara de combustión para inyectar el gasóleo o diesel uniformemente. La inyección es controlada por un dispositivo electrónico que consigue la máxima eficiencia del combustible. Estas características proporcionan al motor la rápida ignición al comienzo de combustión propia de los sistemas de inyección indirecta, así como la combustión a alta presión durante el período principal de propagación, característica de los sistemas de inyección directa.

En la anterior tecnología de los motores Diesel una bomba de inyección - distribuidor crea la presión necesaria para inyectar el gasóleo. Los nuevos TDI tienen un sistema de inyección innovador, en el que cada cilindro tiene su propia bomba – integrada en el inyector (bomba inyectora). La presión actúa mecánicamente sobre levas adicionales incorporadas en el árbol de levas, lo cual supone una enorme ventaja: una muy alta presión de hasta 2050 bar es dirigida al orificio de salida de cada inyector (1000 bar era la presión normal). Esto proporciona gases de escape limpios y más rendimiento (115 PS en vez de 110 PS) y par (285 Nm en vez de 235 Nm). El sistema también mejora la atomización de gasóleo, que mejora la ignición, inhibiendo la combustión rápida al comienzo del ciclo de combustión, y reduciendo el ruido y las emisiones de NOx. El gasóleo se distribuye también más uniformemente, favoreciendo una combustión uniforme y mejorando el rendimiento.
Una nueva versión denominada "common rail" utiliza una sola bomba que envía gasóleo a cada inyector a 1350 bares de presión, en tanto que el tiempo de inyección se dosifica electrónicamente desde cada inyector.

Estos motores suelen ir equipados con doble válvula para la admisión y el escape, que incrementa el volumen de aire que entra en los cilindros y disminuye la resistencia a la evacuación de gases en la fase de escape. Este diseño mejora el coeficiente de resistencia a la admisión - escape aproximadamente un 50 por ciento en comparación con la tecnología convencional de dos válvulas por pistón. El rendimiento resulta así mejorado, y los humos negros y partículas resultan disminuidos debido a que el gasóleo se quema en presencia de más aire. Los pistones son ahora especialmente ligeros y resistentes, al fabricarse con una nueva tecnología de compuesto de aluminio infiltrado de aire.

El sistema electrónico de inyección de combustible controla constantemente los cambios registrados en el funcionamiento del motor, incluyendo la posición del acelerador, carga y la velocidad de giro, para dosificar óptimamente la cantidad y tiempo de la inyección. El ruido y las emisiones de NOx se reducen en cualquier condición de carga del motor, debido a que el tiempo de inyección es retrasado en función de esta carga, resultando así mejorada la combustión del gasóleo y permitiendo incrementar la dosis de gasóleo en cada inyección aún en condiciones de carga máxima, sin que resulten incrementados los humos negros.

El motor de inyección directa e ignición por compresión (CIDI) es el motor de combustión interna que se ha probado más eficiente y de momento es uno de los candidatos para equipar el sistema de propulsión de los vehículos del programa "Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV)" que pretende conseguir un vehículo con economía de combustible de hasta 3 l / 100 km. Las barreras técnicas importantes que presentan estos motores son las emisiones de partículas y óxidos de nitrógeno (NOx), así como su mayor costo en comparación con los motores de gasolina. Otras desventajas son su excesivo peso y complejidad, en tanto que su volumen tampoco es muy apropiado. Por el contrario parecen poseer la mejor eficiencia térmica probada hasta el momento en una planta motriz, lo que los hace candidatos para ser instalados en las plantas motrices híbridas.

CAMARAS DE TURBULENCIA

Gestión electrónica aplicada a los motores que utilizan la tecnología clásica de los motores diesel de "inyección indirecta" basado en una bomba rotativa del "tipo VE" de BOSCH que dosifica y distribuye el combustible a cada uno de los cilindros del motor. Esta bomba se adapta a la Gestión Electrónica Diesel (EDC Electronic Diesel Control) sustituyendo las partes mecánicas que controlan la "dosificación de combustible" así como la "variación de avance a la inyección" por unos elementos electrónicos que van a permitir un control mas preciso de la bomba que se traduce en una mayor potencia del motor con un menor consumo. Este sistema es utilizado por los motores TDI del grupo Volkswagen y los DTI de Opel y de Renault, así como los TDdi de FORD.

La Gestión Electrónica Diesel (EDC) se puede aplicar tanto a motores de "inyección indirecta" como de "inyección directa" aunque la técnica de los motores Diesel se ha perfeccionado tanto que hoy en día no se fabrican casi motores de "inyección indirecta". Para entender mejor el funcionamiento de ambos motores vamos hacer una introducción.

En un motor de "inyección indirecta" (cámara de turbulencia) el combustible se inyecta dentro de la cámara de turbulencia quemándose una parte de el. La presión aumenta de modo que los gases de combustión y el carburante restante se apresura a salir por la tobera de la cámara de turbulencia y se mezcla con el aire de la cámara de combustión donde se produce la quema de combustible definitiva.En estos motores se produce, por tanto, un aumento lento de la presión en el interior de la cámara de combustión, lo cual da al motor una marcha relativamente silenciosa que es una de sus principales ventajas, así como unas características constructivas del motor mas sencillas que los hace mas baratos de fabricar.Las desventajas de estos motores son: menor potencia, un mayor consumo de combustible y un peor de arranque en frio.

En un motor de inyección directa el combustible es inyectado directamente en la cámara de combustión del cilindro, lo cual proporciona un quemado mas eficaz y un bajo consumo de carburante, a la vez que tiene un mejor arranque en frio. Los inconvenientes de estos motores son: su rumorosidad, vibraciones y unas características constructivas mas difíciles (caras de fabricar) ya que tienen que soportar mayores presiones de combustión.

Para minimizar estos inconvenientes sobre todo el del ruido y las vibraciones del motor, se ha diseñado el motor de forma que se mejore la combustión, facilitando la entrada de aire a la cámara de combustión de forma que el aire aspirado por el motor tenga una fuerte rotación. Esto junto a la forma de la cámara de combustión, crea una fuerte turbulencia durante el tiempo de compresión. Los difusores de los inyectores llevan 5 orificios que junto con la alta presión de inyección ejecutada en dos pasos, distribuye el combustible finamente de manera eficaz.El conjunto de todo ello es que el combustible y el aire se mezcla al máximo, lo cual proporciona una combustión completa y por tanto una alta potencia y una reducción de los gases de escape.

Los inyectores utilizados son distintos dependiendo del tipo de motor utilizado.

Para motores de inyección indirecta se utilizan los llamados "inyectores de tetón"En el caso de motores con precámara o cámara de turbulencia, la preparación de la mezcla de combustible se efectúa principalmente mediante turbulencia de aire asistida por un chorro de inyección con la forma apropiada. En el caso de inyectores de tetón, la presión de apertura del inyector se encuentra generalmente entre 110 y 135 bar. La aguja del inyector de tetón tiene en su extremo un tetón de inyección con una forma perfectamente estudiada, que posibilita la formación de una preinyección. Al abrir el inyector , la aguja del inyector se levanta, se inyecta una cantidad muy pequeña de combustible que ira aumentando a medida que se levanta mas la aguja del inyector (efecto estrangulador), llegando a la máxima inyección de combustible cuando la aguja se levanta a su máxima apertura. El inyector de tetón y el estrangulador asegura una combustión mas suave y por consiguiente, un funcionamiento mas uniforme del motor, ya que el aumento de la presión de combustión es mas progresivo.



Inyector de tetón:

1.- Entrada de combustible;

2.- Tuerca de racor para tubería de alimentación;

3.- Conexión para combustible de retorno;

4.- Arandelas de ajuste de presión;

5.- Canal de alimentación;

6.- Muelle;

7.- Perno de presión;

8.- Aguja del inyector;

9.- Tuerca de fijación del portainyector a la culata del motor.

Funcionamiento

Para motores de inyección directa se utiliza el "inyector de orificios".El inyector inyecta combustible directamente en la cámara de combustión en dos etapas a través de los cinco orificios que hay en el difusor. El diseño de la cámara de combustion junto con el inyector del tipo multiorificio, proporciona una combustion eficaz pero suave y silenciosa.

El inyector lleva dos muelles con diferentes intensidades que actuan sobre la aguja dosificadora. Cuando la presión del combustible alcanza aproximadamente 180 bar, la aguja se eleva y vence la fuerza del muelle mas debil (muelle de pre-inyección). Una parte del combustible entonces es inyectado a traves de los cinco orificios en el difusor.

A medida que el pistón de la bomba sigue desplazandose, la presión aumenta. A unos 300 bar, vence la fuerza la muelle mas fuerte (muelle de inyeccion principal). La aguja del difusor se eleva entonces un poco mas, y el combustible restante es inyectado a la camara de combustion a alta presion quemando el caudal de combustible inyectado. Esto producira una ignición y combustion mas suaves.A medida que la bomba de inyección envia mas combustible que el que puede pasar a través de los orificios de los difusores, a una presión de apertura, la presión asciende hasta 900 bar durante el proceso de inyección. Esto implica una distribución fina máxima del combustible y por lo tanto una eficaz combustión.

De los inyectores utilizados en los motores con gestión electronica Diesel siempre hay uno que lleva un "sensor de alzada de aguja" que informa en todo momento a unidad de control (ECU) cuando se produce la inyección.

CAMARAS DE COMBUSTIÓN

La cámara de combustión es el elemento dentro del cual una mezcla de combustible y aire a alta presión se quema. Los gases que resultan del proceso de combustión pasan a la turbina con una temperatura uniforme.

Para que el proceso de combustión se desarrolle correcta y eficientemente en una turbina de gas, la cámara de combustión debe cumplir con las siguientes funciones:
Proporcionar los medios necesarios para una adecuada mezcla del aire a alta presión y el combustible.
Quemar eficientemente la mezcla de aire y combustible.
Entregar a la turbina los gases con una temperatura uniforme que no sobrepase los límites de resistencia de los materiales con los cuales están construidos los álabes del rotor y estator.Para cumplir con estos propósitos, el aire entregado por el compresor a la cámara de combustión se divide en dos flujos conocidos como primario y secundario. El flujo primario es la porción de aire que se mezcla con el combustible y se quema; entre un 25 y 35% del aire que entra a la cámara de combustión es conducido a los alrededores del inyector para este fin. El flujo secundario entra por orificios dispuestos en las paredes de la cámara de combustión para mantenerlas frías, centrar la llama y combinarse con los productos de la combustión para disminuir y homogenizar la temperatura del flujo que entra a la turbina.

El funcionamiento de las cámaras de combustión se muestran acontinuaciòn:

Las cámaras de combustión empleadas en las turbinas de gas para aviación pueden clasificarse en cualquiera de los siguientes tipos:

• Cámara de combustión tipo Can.
• Cámara de combustión tipo Can-annular.
• Cámara de combustión tipo Annular.

Cámara de combustión tipo Can.

Este tipo de cámara de combustión fue comúnmente empleado en los primeros diseños de turbinas de gas. Dependiendo del diseño del motor, un sistema de combustión puede tener una o varias cámaras tipo can, cada una conformada por un inyector de combustible, una pared perforada en forma cilíndrica o tubular (liner) y una cubierta individual que la contiene. Las cámaras están interconectadas por pequeños tubos de propagación de llama que permiten que la combustión iniciada por las bujías en dos de las cámaras se propague a las demás.

Esta tipo de cámaras de combustión facilita su mantenimiento ya que pueden repararse o reemplazarse cámaras individuales y no todo el conjunto. Sin embargo, no aprovecha eficientemente el espacio y requiere una mayor superficie de metal para contener el flujo de gas.

Cámara de combustión tipo Can-annular.

Este tipo de cámaras de combustión es ampliamente usado en los motores de turbina de gas modernos. Consta de una cubierta exterior anular que contiene varias paredes cilíndricas perforadas, cada una con un inyector de combustible e interconectadas entre sí por pequeños tubos de propagación de llama.

Debido a que una sola cubierta contiene las paredes cilíndricas perforadas o liners, se ahorra peso por la menor cantidad de metal empleado y se obtiene un mejor aprovechamiento del espacio.

Cámara de combustión tipo Annular.

Este tipo de cámara de combustión está reemplazando a los tipos can-annular en los motores más modernos. Consiste en una pared perforada o liner y una cubierta dispuestas en forma anular. Varios inyectores se instalan a lo largo de la circunferencia de la cámara de combustión para suministrar el combustible necesario y dos bujías proporcionan la energía para la ignición de la mezcla.

Esta configuración hace que las cámaras de combustión tipo Annular tengan mejores características en cuanto a eficiencia térmica, peso y longitud. La menor superficie metálica requerida para contener el flujo de gases hace que se requiera menos aire para su enfriamiento.

Dependiendo de la forma en que el flujo pasa por la cámara de combustión Annular, esta puede ser de flujo directo o flujo reverso.

camaras de tipo annular de flujo directo.

camaras de tipo annular de flujo reverso.

Más aire entra en la cámara de combustión para reducir la temperatura de los gases producto de la combustión en una zona de dilución. Los gases son forzados nuevamente a hacer un viraje de 180º para ser entregados a las etapas de turbina que generalmente se encuentran en el espacio interno que forma la cámara de combustión.

EFICIENCIA DE LA COMBUSTIÓN

Uno de los parámetros más importantes para el diseño de cámaras de combustión es la eficiencia de la combustión por cuanto tiene un efecto directo en los costos de operación de las turbinas de gas y emisión de gases contaminantes además de restricciones de alcance y capacidad de carga en las aeronaves que utilizar este tipo de motores como sistema propulsivo.
El objetivo de los diseñadores de sistemas de combustión es lograr que la eficiencia alcance un 100% en todas las condiciones de operación. De hecho, se logran eficiencias superiores a 99.5% en condiciones de máxima potencia (maniobras de decolaje en aeronaves) y operación continua (vuelo crucero), pero en condiciones diferentes a las de diseño como en potencia reducida o mínima, este valor puede estar muy cercano al 90%. Para cumplir con las regulaciones de emisión de monóxidos de carbono y otros hidrocarburos, la eficiencia en condiciones diferentes a las de diseño no debe estar por debajo del 98.5%. La eficiencia de la combustión puede definirse simplemente como la relación entre el incremento de la entalpía (ó temperatura) real y el incremento de la entalpía (ó temperatura) ideal:

MULTIMETRO

Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ohmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad.
Funciones comunes
Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas algunas de las siguientes:
Un comprobador de resistencia, que emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido o la resistencia no supera un cierto nivel. (También puede mostrar en la pantalla 00.0, dependiendo el tipo y modelo). Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de lectura en una escala. Amplificador para aumentar la sensibilidad, para la medida de tensiones o corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor. Medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.

MULTIMETROS CON FUNCIONES AVENZADAS

Más raramente se encuentran también multímetros que pueden realizar funciones más avanzadas como:
Generar y detectar la Frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos. Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba. Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución. Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual (Potencia = Voltaje * Intensidad). Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente. Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.