Es un antes, y ¿será un después?

¿Futuro, o pasado?

Esta pregunta es la que deberíamos plantearnos ahora cuando, en los medios de comunicación, aparecen nuevos vehículos eléctricos con (según dicen) la última tecnología del siglo XXI. Y digo según dicen porque si estuvieran los ingenieros del siglo XIX, estarían en continuas manifestaciones.

El actual problema medioambiental, junto con la falta de combustibles fósiles para el futuro, esta empujando a devolver el reinado a los autos eléctricos y a la mejora de sus componentes para mejorar sus prestaciones, sobre todo de autonomía.

Coche eléctrico actual

Ahora el tema es: ¿existirá, o se podrá fabricar, un material de bajo costo que almacene mas y mejor la energía eléctrica que el plomo (cada vez mas escaso, y por tanto caro), y que sea poco pesado? No. Aunque de momento la respuesta sea negativa, el coche eléctrico parece tener un futuro muy prometedor.

Un día entre 1832 a 1834, Robert Anderson fabricó el primer automóvil eléctrico puro. Ya en 1835 comenzó su venta a escala reducida. El desarrollo de la pila durante este siglo aumentó su venta. Antes de la invención del motor de gasolina, concretamente el 29 de abril de 1899, se alcanzó la velocidad máxima hasta entonces conseguida, ¡los impensables 105,88 Km./h! La foto se corresponde con un vehículo eléctrico de 1920.

A principios del siglo XX, comenzó su venta a mayor escala, aunque apenas superaban los 30 Km./h, y eran bastante caros. Destinados sobre todo a las mujeres, pues los coches de combustión tenían el arranque manual (la típica “carraca”), muy costoso y peligroso. En 1897 la venta, a pequeña escala, consiguió la cifra de alrededor de 300 coches, sobre todo taxis, entre las ciudades de Nueva York, Filadelfia, Boston, Chicago y Washington D. C.

La invención del motor de gasolina, y su posterior utilización en automóviles para la venta en 1902, junto con la aplicación del motor de arranque eléctrico (iniciada por Cadillac en 1913), al igual que su rápido desarrollo y la construcción en cadena ideada por Ford en 1908, supuso la disminución progresiva de las ventas de coches eléctricos, dadas sus menores prestaciones.

Posteriormente, en la tercera década del siglo XX, la venta se quedó reducida a los montacargas, y pequeñas máquinas, y en 1950 los carros de golf.

Si realizamos una comparación a grandes rasgos de un pequeño coche diesel de 70 CV con un pequeño deportivo eléctrico de 120 KW (unos 150 CV), podríamos deducir:

1. El gasto del diesel se acercaría a los 4.5 euros cada cien km., frente al euro y medio del eléctrico.

2. El rendimiento del motor del diesel sería del 50%(al igual que el resto de diesel, pues la otra mitad se pierde en calor) frente al 80-90% del eléctrico.

3. La contaminación que produce el diesel (supongamos que gasta 4.5 l/100) es de 12kg de CO2 por cada cien km., frente a los 3,13 del coche eléctrico, que se generan al producir la electricidad.

Debido a estos beneficios, a que no se necesita la caja de cambios, y a que alcanza su casi potencia máxima desde el momento en el que pisas el acelerador (lo cual lo hace mas seguro en cualquier salida), los ingenieros actuales, están investigando y buscando la forma de mejorarlos. En este momento el problema no está en la potencia, pues se puede fabricar un motor eléctrico con más potencia que uno de gasolina, por muy potente que sea, o simplemente, la unión de varios motores eléctricos para sumar su potencia, ya que son de tamaño muy reducido en comparación con uno de combustión – ¡algunos coches de pruebas superan los 370 km/h!-.

El problema está en el almacenamiento de la energía. Si tu fabricas un motor de 735 KW de potencia (unos 1000 cv), la carga de la batería, probablemente te duraría escasos 15 minutos. Ya que si quieres que una batería, en un coche que consume unos 25 KW a los cien, te dure 100 km., el peso de esta batería se correspondería con unos 250 a 300 kg de peso adicional al coche. Por eso los coches eléctricos que actualmente están a la venta son pequeños, con poca velocidad punta, poca potencia, y, aun así, con una autonomía de entre 70 y 180 km.

MOTOR DE EXPLOSIÓN

¿Qué es?

Es un motor que utiliza la explosión de un combustible (principalmente petróleo refinado) para generar una presión que mueva un pistón y así generar movimiento. Más adelante se entenderá mejor.

¿Cómo funciona?

El funcionamiento básico de todos los motores de combustión de gasolina (nafta, sin plomo, súper), de 4 tiempos, es el mismo:

1º. La gasolina se mezcla con el aire en el carburador (este, dependiendo del aire que entre, introducirá mas o menos gasolina. Funciona a causa de las diferencias de presión), de tal manera que si pasa mas aire (acelerando), saldrá mas gasolina hacia los cilindros.

2º. Esta mezcla entra en los cilindros, y allí se producen los 4 tiempos:

1. Admisión: la válvula de admisión se abre y el aire entra en el cilindro por efecto de la disminución de presión, en su interior, que provoca el pistón al descender.

2. Compresión: se cierra la válvula de admisión y el pistón sube, aumentando la presión interior, y como consecuencia, elevando la temperatura. La compresión suele ser de 1:8 o 1:9 (es decir dividir el volumen inicial entre 8 o 9, para obtener el volumen final).

3. Explosión: cuando el pistón llega a su punto mas alto, la bujía, con una tenSión de unos 15.000 V, suelta una chispa que hace explosionar la mezcla, esta explosión provoca un aumento de presión que empuja el pistón hacia abajo.

4. Escape: después de la explosión, se abre la válvula de escape y los gases quemados salen al exterior por los conductos de escape.

Animación del ciclo Otto o de 4 tiempos: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:4-Stroke-Engine.gif

3º. Antes de salir a la atmósfera, los gases pasan por un catalizador.

La diferencia con respecto a los motores diesel es que, en éstos, la compresión es de 20:1 o 22:1, de tal forma que la propia presión consiga aumentar la temperatura del aire a 450 ºC aprox. temperatura a la que el gasóleo prende solo. En los motores de gasóleo, el combustible es inyectado a presión directamente en el cilindro, justo antes de que comience el tiempo de explosión y cuando acabe el de compresión. En estos motores no se produce una explosión fuerte, sino una explosión mas suave, pero que dura todo el recorrido de descenso del pistón. Esto es lo que reduce el consumo, da más rendimiento al motor (en torno al 60 %, frente al 40 del de gasolina (Rendimiento: cantidad de energía de la combustión que se transforma en trabajo mecánico rotativo, o cantidad de energía que se aprovecha en la reacción.)) y alarga la vida del motor. Son motores más sencillos, pero más caros, por el tipo de material.

El motor rotativo es otro tipo de motor de explosión, pero en este caso es una pieza que gira sobre un eje excéntrico. con cada pieza se consigue la fuerza de tres cilindros, es más silencioso, es más compacto y suave, y tiene menos partes móviles (como consecuencia es más fiable). El inconveniente es que tiene un desgaste excesivo en la parte central. Lleva mas de 80 años inventado, pero no se an conseguido materiales ideales para su fabricación.

Animación: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Wankel_Cycle_anim_es.gif

Excepción del motor:

A más tamaño, más potencia, pero el principio de funcionamiento es el mismo:

Este motor lo utiliza un portacontainers. Es un motor turbodiesel de 14 cilindros de 2 tiempos. Tiene 25.480.000 cm3 (25.480 l), y da una potencia final de 108.920 CV, con un par máximo de 7.6 millones de N/m (para que os hagais una idea, un coche de 120 CV llega a 4800 rpm, y da un par de 220 N/m). Vamos, tiene una fuerza 35.000 veces mayor a la de un coche actual. Gasta 6000 l/h, y pesa ¡2.046 toneladas (2.046.000 kg)!

¿Cuándo se invento?

Siglo XVI -------> Creación de los planos, sin llegar a construirse, del que se puede considerar como primer motor de explosión.

Siglo XVII -------> Varios inventores, como Christiaan Huygens, construyeron motores que eran literalmente de explosión, ¡funcionaban con pólvora! Éstos si que fueron los primeros en construirse. Sin embargo el proyecto se apartó por la peligrosidad que conllevaba.

1er motor de explosión------->

¿De dónde viene?

BASE: MOTOR DE VAPOR (motor de combustión externa)

-----Elementos en común: (transforman la fuerza de la presión en movimiento de vaivén, y posteriormente en movimiento retacional).

------> Cigueñal.

------> Pistones.

------> Cilindros.

-----Diferencias: -----> del carbón al petróleo ----> consecuencias:

------> Menor peso.

------> Menor espacio.

------> Mayor seguridad.

------> Menos consumo.

------> Mayor potencia.

------> introducción de la combustión al cilindro ---> motor de combustión interna o de explosión.

¿Cuál le sustituirá?

Comparación entre todos los candidatos:

Eléctrico: ganan en cuanto a relación de potencia con tamaño o peso, no hay límite de tamaño y tiene pocas partes móviles (lo que le da mas fiabilidad), tiene un rendimiento del 80 o 90 %, y no emite contaminantes. Pierde en cuanto al sistema de almacenamiento, pero se puede mejorar.

Hidrógeno: gana en cuanto a que solo expulsa H2O, pero eso también empeora el efecto invernadero. Pierde en que no es rentable se fabricación, y que se necesita el cuádruple de volumen (aunque solo un cuarto de peso) para producir lo mismo que el petróleo.

Biodiésel: gana en que no hace falta adaptar los motores para su utilización y en que no emite azufre. Inconvenientes: sigue promoviendo el efecto invernadero, y se congela muy pronto.

Biogás: permite aprovechar desechos, pero se almacena y distribuye mal. Además, seguimos teniendo el problema de la combustión.

Híbridos: es costoso y ocupa mucho espacio, pues hay que poner 2 motores a parte del depósito y las baterías: para no reducir ni ½ l/100 el consumo de petróleo.

Todos tienen inconvenientes graves, pero el que parece más viable, porque tiene más ventajas es el motor eléctrico. Tiene un rendimiento del 85 % (recuerdo, es la energía que finalmente se transforma en movimiento, con respecto a la que se utiliza), contamina 1/4 de lo que contamina un motor de explosión (todo ello en la generación de la electricidad), da casi la potencia maxima desde parado (lo que le ace mas seguro en cualquier salida y en la innecesidad de caja de cambios ni embrague), y es mas fiable por tener muchas menos partes móviles.