Adaptación de un motor de combustión interna para usar hidrógeno como combustible

Abstract

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 electrólisis del 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. Si se pretende obtener una potencia similar a la que el motor entrega utilizando hidrocarburos, debe desarrollarse un sistema de inyección electrónica de combustible sincronizada. 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, fundamentalmente atendiendo a las condiciones de seguridad y a su baja energía de ignición. Los autores del presente proyecto en conjunto con integrantes del Departamento de Ingeniería Mecánica y Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la UNPSJB decidieron incursionar en la investigación de este tipo de motores y para ello implementaron una serie de equipos y dispositivos que permiten desarrollar las actividades experimentales asociadas a dicha investigación. Para esto, se adecuó un pequeño motor monocilíndrico 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. 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, se favorece la aparición de combustión en el tubo de admisión, fenómeno conocido como “contra explosión” o “backfire”. Gracias a las modificaciones realizadas en el motor, la fabricación del banco de ensayos, los equipos y sensores implementados fue posible efectuar una serie ensayos que permiten comparar el comportamiento y las prestaciones del motor con el uso de nafta e hidrógeno como combustible. Cabe aclarar que las modificaciones realizadas en el motor en sí fueron sólo las necesarias para lograr una inyección secuencial de hidrógeno en el tubo de admisión. No se han alterado los parámetros esenciales del motor original (relación de compresión, sistema y reglaje de distribución, cilindrada, etc.). La futura intervención sobre estos parámetros, debería permitir obtener potencias y rendimientos mayores a las alcanzadas con el uso de hidrocarburos.