MOTORES ROTATIVOS ALIMENTADOS CON HIDRÓGENO

La sobrealimentación de aire es una característica del motor Diesel, al que se dota de un elevado cruce de válvulas para favorecer el "barrido" de la cámara de combustión, disminuyendo aquí la temperatura y la tendencia a la autodetonación. En estas condiciones se consigue un aumento considerable del rendimiento. Hasta ahora, en el motor de gasolina no resultaba conveniente este barrido, ya que se expulsarían gases frescos al exterior.

El motor alimentado con hidrógeno es considerado como una alternativa viable para limitar las emisiones en futuras plantas motrices híbridas. El motor rotativo, por sus características, resulta adecuado para funcionar con sobrealimentación. Este motor es experimentado en la actualidad alimentado con hidrógeno. Debido a la elevada facilidad de ignición y alta temperatura de combustión, el hidrógeno no resulta apto para ser usado como combustible en motores convencionales, ya que produce sobrecalentamiento en la válvula de escape, provocando el autoencendido de la mezcla por contacto con esta válvula y otros puntos, llegando en ocasiones a retroceder la llama por el conducto de admisión de la mezcla.

Se han realizado pruebas con motores rotativos (Wankel) abastecidos con hidrógeno. En principio los resultados muestran una ausencia de las dificultades de combustión aparecidas en los motores de pistón abastecidos con hidrógeno. Las pruebas se realizaron controlando la potencia de salida por variación de la relación aire-combustible, debido al amplio margen de inflamabilidad del hidrógeno. El motor rotativo desarrolla una alta potencia en relación con sus dimensiones, comparado con el motor de pistones. Alimentando el motor rotativo con hidrógeno es posible conseguir una planta motriz de alta potencia, reducidas dimensiones y de muy bajas emisiones.

Los motores rotativos no incorporan válvulas. Además cada tiempo se realiza en un punto distinto del motor. Por ello resultan adecuados para consumir hidrógeno como combustible, expulsando a la atmósfera como producto de la combustión vapor de agua.

Actualmente algunos ensayos con motor rotativo pretenden aprovechar la alta temperatura de combustión del hidrógeno para que actúe como catalizador. Para ello se inyecta agua conjuntamente con una cantidad pequeña de hidrógeno en la cámara de combustión. En cada explosión, la ignición convierte el agua pulverizada en vapor a alta presión. Al contrario que en los motores convencionales, se pretende conseguir que la potencia sea proporcionada por la expansión del vapor de agua en mucha mayor medida que por la combustión del hidrógeno.

El agua se convierte en vapor a una temperatura aproximada de 400º C, expandiendo su volumen 1700 veces y ejerciendo una tremenda presión. Esta presión es elástica, al contrario que en los motores convencionales donde se realiza en forma de golpe de martillo. En el motor Diesel, la temperatura del aire llega a alcanzar temperaturas superiores a los 1000º C cuando el émbolo alcanza el P.M.S., lo que disminuye el rendimiento final debido a la extrema compresión a que se somete al aire. En el motor rotativo alimentado con hidrógeno/vapor, estos inconvenientes se eliminan, debido a que el movimiento del rotor es circular y en una sola dirección.

EVALUACIÓN DE MOTORES ROTATIVOS ALIMENTADOS CON HIDRÓGENO APLICADOS A VEHÍCULOS HÍBRIDOS.

El motor abastecido con hidrógeno ha demostrado ser una planta de potencia de muy bajas emisiones, viable para ser aplicada a vehículos híbridos. El motor Wankel es particularmente apto para consumir hidrógeno como combustible debido a que su diseño minimiza la mayoría de las dificultades que presenta el motor convencional.

A fin de evaluar las posibilidades ofrecidas por el motor rotativo abastecido con hidrógeno, se realizaron pruebas de dinamómetro con un pequeño motor Wankel abastecido con hidrógeno. Los resultados preliminares muestran una ausencia de las dificultades de combustión que presentan los motores de émbolo. Las pruebas se realizaron con el motor a plenos gases siendo regulada la potencia de salida mediante el control de la relación aire-combustible.

La capacidad para operar gobernando la riqueza es posible por los amplios márgenes de inflamabilidad de la mezcla aire-hidrógeno. Las emisiones de NO{sub x} están en el orden de 5 p.p.m. para potencias por encima del 70% del límite máximo que puede rendir el hidrógeno. Así, al poder operar con mezclas muy pobres es posible obtener emisiones de NO{sub x} muy bajas.

Antonio Sánchez 1.997

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