Ricardo, en colaboración con Toyota desarrolla nuevos motores de hidrógeno
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Ricardo desarrolla nuevos motores a base de nitrógeno líquido

Ricardo, una compañía de ingeniería británica que ha producido motores para tanques de la Primera Guerra Mundial y modernos supercoches de McLaren, está desarrollando un motor mejorado con nitrógeno líquido que se considera un potencial cambio en el juego para el transporte en camiones de larga distancia.

El nuevo motor promete reducir los costos de combustible de los camioneros y extender el futuro del motor diesel reduciendo las emisiones tóxicas y que causan smog. Pero está lejos de ser una cosa segura. Ricardo ha probado sus componentes individuales en el banco, pero aún no ha montado una planta de energía que funcione.

La compañía estima que llevará al menos cinco años ensamblar el motor, atornillar todo, certificarlo para uso comercial y llevar al mercado el primero de los motores CryoPower.

Pero Ricardo cree que el motor diésel limpio CryoPower ofrecerá una reducción del 20 por ciento en los costos de combustible y reducciones de hasta el 30 por ciento en las emisiones de gases tóxicos y de efecto invernadero.

El ahorro de combustible representaría alrededor de $12,500USD por año por camión para los transportistas de carga de larga distancia, dijo Ricardo.

Otra afirma que la misma escala de eficiencia de combustible y reducción de emisiones, a un costo menor, ya está probando una versión de su motor. Achates Power, con sede en San Diego, ha desarrollado un motor de pistón opuesto que dice que costará aproximadamente un 10 por ciento menos que un diesel convencional. La compañía dice que su motor se puede escalar para su uso en automóviles y camiones y debería estar listo para la carretera para 2020.

El principio es relativamente sencillo; “El desafío es convertir la teoría en práctica”;, dijo a la revista Simon Brewster, el ex ejecutivo de Ricardo que ahora dirige su escisión de CryoPower, Dolphin N2.

CryoPower, un motor diésel limpio que puede reducir las emisiones y reducir los costos de combustible, fue desarrollado por la empresa de ingeniería británica Ricardo y la Universidad de Brighton.

El costo de llevar la tecnología al mundo de los camiones podría dejar algo incómodo.

“Las aplicaciones en carretera probablemente requerirían un mayor gasto de capital por parte de los propietarios de flotas para los componentes adicionales requeridos, como los tanques de nitrógeno” y el costo incremental del motor en sí mismo, dijo Shreyas Sirsi, vicepresidente senior de la práctica automotriz e industrial de AlixPartners.

“La promesa es una mayor eficiencia del motor diesel al tiempo que reduce uno de los mayores desafíos del diesel: las emisiones de óxido de nitrógeno y el hollín. Un diésel convencional generalmente no puede hacer ambas cosas”, dijo Bill Van Amburg, vicepresidente senior y jefe de programas de camiones de Calstart, la coalición con sede en Pasadena para tecnologías de transporte avanzadas.

“Pero incluso si el motor CryoPower funciona bien, los grandes problemas de la producción y distribución de nitrógeno persisten”, dijo Van Amburg.

Responder a tales preguntas es de lo que trata el próximo paso, dijo Brewster. El motor tendrá un costo competitivo con cualquier diésel estándar que pueda cumplir con las estrictas regulaciones de emisiones de EU y Europa, dijo.

El motor ha estado en desarrollo durante la última década por los ingenieros de Ricardo, que trabajan con ingenieros e investigadores de la Universidad de Brighton, ubicados cerca de la sede de Ricardo y del centro técnico en Shoreham-by-Sea en la costa sur de Inglaterra.

El nombre del motor se refiere al estado criogénico o súper frío del nitrógeno líquido. Se inyecta en los cilindros de admisión del motor para aumentar la eficiencia del proceso de combustión, lo que reduce el consumo de combustible y las emisiones.

“Hay un nivel de complejidad en la implementación del hardware y en hacer que todo funcione en conjunto”, dijo Brewster.

Construir un motor completo es el siguiente paso y la primera tarea de Dolphin, junto con atraer inversiones para el proyecto. “Tendremos un demostrador en 18 meses, y podríamos tener un motor listo para la producción para camiones en cinco o seis años”, dijo.

El diseño del motor CryoPower retiene alrededor del 80 por ciento de las partes y piezas de un motor diesel estándar de servicio pesado, pero agrega una cámara de intercambio de calor, que Ricardo llama un recuperador. También se necesitan inyectores de nitrógeno especiales, junto con una variedad de bombas y líneas para mover aire y combustible.

Otra diferencia clave: un motor de combustión interna estándar completa el ciclo completo de compresión, encendido y escape en cada cilindro, mientras que el motor de Ricardo separa las funciones. Aísla algunos cilindros para el ciclo de admisión y compresión de aire y utiliza otros para el ciclo de encendido y escape.

En una versión de seis cilindros del motor CryoPower, el nitrógeno líquido, a una temperatura de menos de 320 grados Fahrenheit, se inyecta en un par de cilindros de compresión de admisión, donde funciona para enfriar el aire. Eso aumenta la eficiencia del proceso de compresión porque el aire frío es denso y requiere menos trabajo del motor para comprimir.

El sistema Cryopower agrega varios componentes a un motor diesel convencional, altera la admisión de aire y los ciclos de combustión.

El aire comprimido enriquecido con nitrógeno se bombea a la cámara de recuperación, donde el calor del escape del motor se utiliza para calentarlo nuevamente. Al mismo tiempo, el gas de escape se enfría a medida que su calor se transfiere al aire comprimido. Un escape más frío reduce las emisiones de NOx.

En la fase final, el aire comprimido enriquecido con nitrógeno recalentado se alimenta a los cuatro cilindros de escape y combustión del motor y se inyecta el combustible diesel. El mayor contenido de nitrógeno del aire comprimido hace que se queme más y consume más combustible diesel en el proceso de combustión.

El motor utiliza aproximadamente el doble de nitrógeno líquido que el combustible diesel. Un camión de largo recorrido que usa 80 galones de diesel para un viaje de 1,000 millas hoy usaría 56 galones de diesel y el equivalente de unos 100 galones de nitrógeno líquido para el mismo viaje con el motor de Ricardo.

El costo del nitrógeno líquido a los precios actuales, tan bajo como 50 centavos por galón en algunos mercados, reduciría los ahorros en costos de combustible en general en un 20 por ciento.

La industria de camiones está bajo presión en todo el mundo para reducir las emisiones. Las empresas están experimentando con una variedad de combustibles alternativos y plantas de energía para encontrar un reemplazo para el motor diesel convencional.

Los motores eléctricos proporcionan el par de torsión necesario para mover cargas pesadas, pero tienen problemas de alcance debido a los límites impuestos por la capacidad de la batería, el peso y el volumen.

Muchos combustibles líquidos desarrollados para reemplazar el diesel en los motores de combustión interna carecen de la densidad de energía del diesel, requieren modificaciones costosas del motor y del sistema de combustible o están limitados por la falta de infraestructura de combustible.

Sin embargo, el gas natural licuado y comprimido se ha convertido en una alternativa popular. Ricardo optó por el nitrógeno líquido como un aumento de combustible en parte porque ya se cuenta con el almacenamiento criogénico necesario y los tanques de combustible y los sistemas de manejo de combustible para camiones de gas natural licuado, dijo Brewster.

El nitrógeno líquido para un viaje largo por carretera podría transportarse en tanques a bordo llenos en la terminal de la compañía de camiones, dijo Brewster. Eso eliminaría la necesidad y el gasto de ubicar las instalaciones de abastecimiento de nitrógeno en las paradas de camiones.

Pero los tanques aislados que mantendrían el nitrógeno lo suficientemente frío como para permanecer líquido son mucho más voluminosos que los tanques de combustible estándar, por lo que el nitrógeno y su sistema de almacenamiento relacionado probablemente reducirían la valiosa capacidad de carga de un camión en alrededor de 1,000 libras.

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