ensayo

ADAPTADAPTACIÓN DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA PARA USAR HIDRÓGENO
COMO COMBUSTIBLE

El uso de hidrógeno como combustible es una alternativa a los serios problemas de contaminación que afronta la humanidad. El hidrógeno quemado dentro del motor genera básicamente vapor de agua como producto de combustión que es desechado por el escape. En caso de utilizar hidrógeno obtenido de electrólisisdel agua, el ciclo es ecológicamente sustentable ya que el agua generada por la combustión es equivalente a la utilizada en el proceso de obtención del hidrógeno.
La adaptación de un motor convencional para que pueda utilizar hidrógeno involucra modificaciones de importancia en el sistema de alimentación que debe ser adaptado a las características específicas de este combustible. Si se pretendeobtener una potencia similar a la que el motor entrega utilizando hidrocarburos, debe desarrollarse un sistema de inyección electrónica de combustible sincronizada.
La Facultad de Ingeniería de la UNPSJB decidió incursionar en la investigación de este tipo de motores y para ello implementó una serie de equipos y dispositivos que permiten desarrollar las actividades experimentales asociadas adicha investigación. Para esto, se adecuó un pequeño motor mono cilíndrico de 337 cm 3 modificando sus sistemas de control de potencia, diseñando un sistema de inyección específico para las nuevas condiciones de operación y construyendo un banco dinamométrico eléctrico adaptado a las necesidades específicas de los ensayos a realizar.
Se realizaron modificaciones en la tapa de cilindro para podercensar la presión instantánea del ciclo y se realizaron las correspondientes mediciones de prestaciones del motor adaptado.

1. Introducción

En principio, podría decirse que el hidrógeno utilizado como combustible de un motor de combustión interna alternativo presenta características similares a las de cualquier otro combustible gaseoso y por ello cabría preguntarse por qué no utilizar unsimple sistema de carburación para formar la mezcla fuera del cilindro, en algún punto del conducto de admisión. El manejo del hidrógeno como combustible presenta diferencias respecto de los combustibles gaseosos tradicionales básicamente en dos aspectos, los relativos a condiciones de seguridad y los que tienen que ver con cuestiones asociadas a su baja energía de ignición. [1]
Respecto de lascondiciones de seguridad, se han seguido las recomendaciones de diversas fuentes y normativas específicas, y se detallan más adelante al describir el equipamiento desarrollado.
Es en el aspecto referido a la formación de mezcla en el que más se ha trabajado ya que utilizando un sistema de formación de mezcla convencional favorece la aparición de combustión en el tubo de admisión, fenómeno conocidocomo “contra explosión” o “backfire” [2]
Al finalizar la carrera de escape de un motor de 4 tiempos, con el pistón en las cercanías del punto muerto superior, el cilindro contiene gases residuales de la combustión. Estos gases están a elevada temperatura, por encima de la de autoencendido de los combustibles convencionales como la nafta o el gas natural comprimido (GNC) y entran en contacto conla mezcla proveniente del tubo de admisión en el momento en que se comienza a abrir la válvula de admisión por lo que potencialmente podrían encenderla.
La zona en la que se comienzan a mezclar los gases residuales y los de admisión es en la que podría generarse la combustión y allí entran en juego los parámetros que gobiernan el inicio de una potencial combustión siendo estos, la temperatura deautoencendido, la energía de ignición, el tiempo de retardo y el efecto refrigerante de la mezcla de admisión sobre los gases residuales.
La temperatura de autoencendido es la necesaria para que una mezcla de aire y combustible comience a quemarse si se la calienta homogéneamente, en caso de un encendido localizado (como es el caso por ejemplo de una bujía), es necesario no sólo alcanzar una...