Exprimir el motor

Investigadores del CONICET y de la UTN en Bahía Blanca desarrollaron un dispositivo para ahorrar energía y combustible en automóviles, mediante el aprovechamiento de la vibración que produce el motor para la generación de energía eléctrica. También podría utilizarse para mejorar la eficiencia de aerogeneradores de pequeña escala.

Por Matías Alonso  
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Agencia TSS – Son pocas las diferencias entre los motores a combustión desde sus orígenes hasta el día de hoy. Básicamente, se inserta combustible mezclado con aire en un cilindro que explota y empuja un pistón. Durante los últimos 100 años, una de las principales preocupaciones de los fabricantes de motores ha estado en cómo sacar más energía de la misma cantidad de combustible.

En esa búsqueda, el ingeniero mecánico Claudio Gatti aportó su grano de arena para recuperar la energía que pierden los motores por vibraciones y convertirla en energía eléctrica que vuelve a la batería. Esta investigación pasó a ser la tesis del doctorado en Ingeniería de Gatti –becario doctoral del CONICET–, que de 2009 a 2016 trabajó en un equipo de autos de carrera en Bahía Blanca. “la recuperación de la energía perdida por vibración en motores no estaba muy investigada en vehículos y por eso decidimos trabajar en un dispositivo para hacerlo”, le dijo a TSS.

El dispositivo, de unos 10 centímetros, está basado en un material piezoeléctrico llamado PZT, usualmente utilizado para la fabricación de sensores. Consiste en una viga compuesta de acero inoxidable y una lámina de material piezoeléctrico con dos sistemas masa-resorte que, al deformarse en sus extremos por la vibración, genera una corriente eléctrica que se suele usar como una señal para medir vibraciones, pero que en este caso se optimizó para generar una corriente eléctrica aprovechable de baja intensidad (de entre 10 y 15 milliwatts).

El dispositivo, de unos 10 centímetros, está basado en un material piezoeléctrico llamado PZT, usualmente utilizado para la fabricación de sensores. Consiste en una viga compuesta de acero inoxidable y una lámina de material piezoeléctrico.

Hace más de un siglo, el auto Hispano-Suiza Alfonso XIII (1914) tenía un motor de 3,6 litros de cilindrada que entregaba 60 caballos de fuerza. Esto le permitía llegar a los 120 kilómetros por hora usando un litro de combustible cada cinco kilómetros. Hoy, con esa cilindrada se consiguen 300 caballos de fuerza, una velocidad de 250 kilómetros por hora y un consumo de un litro cada 10 kilómetros.

El aumento en el rendimiento se logró con pequeños cambios que se fueron acumulando a lo largo de los años y también gracias a mejores combustibles y materiales que permiten aprovechar mejor la energía generada. Muchos trabajos se han centrado en mejorar la eficiencia de la combustión, reducir la pérdida por calor y el rozamiento de los diferentes subsistemas que rodean a un motor a combustión.

En el desarrollo de Gatti –integrante del Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada (GIMAP), perteneciente a la Universidad Tecnológica Nacional (UTN) Facultad Regional Bahía Blanca, que se desempeñan en los laboratorios del Departamento de Física de la Universidad Nacional del Sur (UNS)–, la energía es generada de forma muy aleatoria dependiendo de la frecuencia de la vibración del motor, por lo que antes de llegar a la batería deber ser primero rectificada, ya que produce corriente alterna y la batería del auto necesita corriente continua, que luego es regulada al voltaje deseado. Para esto se diseñó un sistema análogo que pierde menos energía que un sistema de controlador digital y consiste en un capacitor que acumula la energía y la libera en momentos específicos para entregarla rectificada.

Integrantes del Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada (GIMAP), perteneciente a la Universidad Tecnológica Nacional (UTN) Facultad Regional Bahía Blanca.

El dispositivo es un desarrollo tecnológico que busca demostrar el principio y puede ser aplicado a cualquier tipo de motor, aunque debe diseñarse específicamente para cada uno en el que se lo quiera montar, ya que debe instalarse en las patas de motor y está pensado para que sea instalado por las automotrices en la etapa de fabricación.

Para las pruebas se usó un automóvil Citroen C4 diesel HDI (un motor de baja vibración) a régimen normal de trabajo. “Un motor diesel de hoy no consume lo mismo que un diesel de hace diez años”, afirmó Gatti. Y agregó: “Tampoco vibran de la misma manera porque en el medio de eso hay un montón de desarrollos tecnológicos como el control de inyección de combustible y la mejora en los consumos provista por los sensores. Esto sería un aporte más en ese sentido”. Además de Gatti, del equipo también forman parte los investigadores del CONICET Mariano Febbo (físico y doctor en Ciencia y Tecnología de los Materiales) y Sebastián Machado (doctor en Ingeniería).

El desarrollo también permitiría mejorar la autonomía de las baterías en autos híbridos y, actualmente, Gatti también trabaja en mejorar la eficiencia de los aerogeneradores de pequeña escala y eje vertical que se usan en luminarias urbanas y otras aplicaciones. Estos equipos sufren pérdida de energía por vibraciones y el ingeniero está investigando sobre la manera de acoplar su dispositivo a los aerogeneradores para que puedan producir de manera más eficiente.

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