Backfire

El backfire ocurre cuando en la entrada de combustible-aire la mezcla se enciende sin que las válvulas de admisiones hayan cerrado, por lo que la mezcla encendida se devuelve. Este problema es muy común con mezcla externa, en donde la mezcla encendida ocupa el manifold o múltiple de admisión. El backfire toma lugar cuando la mezcla tiene contacto con una zona de alta energía termal o de suficiente magnitud como para iniciar la combustión durante el periodo cuando las válvulas de admisión se abren. Se espera que en este proyecto no se presente este fenómeno debido a que tiene un sistema de alimentación de inyección, en donde

7. CONCLUSIONES

El objetivo principal del proyecto consiste en la conversión de un motor cuatro tiempos a hidrógeno con inyección del combustible a través de las bujías. Durante el desarrollo del proyecto se logró adaptar un motor usado, a un banco de pruebas donde se determinó la curva de potencia del motor funcionando con gasolina, con un dinamómetro diseñado y fabricado en el proyecto, así como el diseño e implementación del sistema de inyección del hidrógeno, con bujías perforadas y controlado por válvulas solenoides, cumpliendo el objetivo principal. Aún cuando las curvas de potencia del motor funcionando con hidrógeno no se pudieron llevar a cabo, se pudo comprobar experimentalmente que el sistema funciona con la configuración de inyección dada, y que las válvulas solenoides responden en el tiempo estipulado para las revoluciones indicadas, así como con la cantidad de gas necesario calculado para la reacción estequiométrica.

Este proyecto es un avance en prototipos de motores de combustión interna con hidrógeno en Colombia, donde las ensambladoras automotrices nacionales, usan los recursos de investigación en la “tropicalización” o adaptación de los carros a las condiciones de nuestras carreteras, sin destinación a nuevos proyectos, dejando estos últimos a la casa matriz de cada compañía automotriz. Sin embargo, el desarrollo e implementación del hidrógeno como combustible alternativo en la producción masiva, tardará algunos años más, dado que todavía se siguen haciendo pruebas, modificaciones, y estudios de la producción y almacenamiento del hidrógeno.

Es necesario para las pruebas con hidrógeno, un tanque de almacenamiento razonable, con presiones de 2000psi en adelante, para que el motor tenga tiempo de prender y pueda ser regulado el tiempo de la chispa en el distribuidor, ya sea adelantarla o retrasarla.

7.1. Ventajas y desventajas

Uno de los temas a considerar para la producción masiva de estos motores es el almacenamiento del hidrógeno en estado líquido para una mayor autonomía; pero este es un punto crítico debido a que el hidrógeno para estar en estado líquido se debe mantener a muy bajas temperaturas (-253°C ó -423°F) con lo cual se necesitan diseñar tanques especiales que

mantengan estas temperaturas y por los cuales no haya perdidas por evaporación, considerando un gasto considerable de energía mantener esta condición.

Otro de los temas a considerar es que el hidrógeno requiere de menor energía para ser detonado que la gasolina, por lo que se tiene el constante riesgo de pre-ignición en los cilindros si no se regula la mezcla. Aún así, el hidrógeno tiene la mas alta capacidad de energía por unidad de peso, aproximadamente 3 veces el de la gasolina, y es una fuente de energía que no contamina ni produce polución, y es infinitamente renovable.

El proceso de conversión de motores de combustión interna a hidrógeno todavía se encuentra en proceso de desarrollo sin que todavía sea rentable la producción masiva, sin embargo, no se descarta que se pueda enfocar este tipo de motores configurados como diesel, en donde no necesitarían una bujía que produzca chispa, sino que la mezcla se autodetone en condiciones reguladas, siendo motores mas eficientes.

7.2. Recomendaciones

Antes de hacer las pruebas con hidrógeno se debe verificar en el montaje de las bujías, que estas, tengan una distancia entre las puntas de electrodos de 1.1mm, para que el salto de chispa sea mas débil y tenga un menor voltaje, evitando así, calentar la punta del electrodo al punto extremo que pueda ocurrir una pre-ignición.

Una vez se intente prender el motor funcionando con hidrógeno, la primera acción es ajustar la chispa, adelantando o retrasando los grados del distribuidor, sin embargo, se debe tener cuidado en el caso que se presenten casos de backfire o pre-ignición, aunque resulten indiferentes a primera vista. En el caso que se presenten casos de backfire, se recomienda la revisión del bulón de las válvulas solenoides, ya que el sello es de caucho y podría afectarse por quemaduras. Aunque el sistema de microswitches, junto con las solenoides tienen respuestas casi sin perdidas, se recomienda para un mejoramiento de la respuesta de las válvulas solenoides, hacer un circuito sencillo con una resistencia y un capacitor, para que la activación y desactivación no presenten picos o desfases, que pueden generar tiempos muertos. El dinamómetro diseñado y hecho durante el proyecto, se puede mejorar con strain-gages montados en configuración del puente de wheatstone sobre un anillo, ubicado en el extremo donde el freno hidráulico entrega la fuerza para los cálculos de potencia del motor, los strain-

gages mostrarán por medio de micro deformaciones, el golpe generado por cada pistón sobre el cigüeñal.

Para mejorar el rendimiento del motor de hidrógeno, se propone adaptar un sistema turbo para aumentar la cantidad volumétrica de aire, que ha sido desplazado por el hidrógeno, obteniendo una compresión mucho mas alta que conduce a una detonación con mayor fuerza de empuje sobre el pistón. El turbo estaría instalado para que sea impulsado con los mismos gases de escape del motor.

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9. ANEXOS