Motores de Vaporizacion

De ferman : Fernando Mancebo Rodríguez ----- Página personal Y English version

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Motores de Vaporizacion

Sistema Dual de combustion y vaporizacion

Publicado Feb. 2009

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El vapor de agua como elemento de impulso al movimiento

El vapor de agua es un elemento de acción al movimiento muy importante en la mayoría de las máquinas, motores, turbinas, etc. puesto que produce una presión que hace mover dispositivos que nos proporcionan el movimiento necesario para todo tipo de vehículos.
Así si nos fijamos en los motores de combustión o explosión, el movimiento producido se hace a consecuencia de la expansión y presión que producen los gases resultantes de la combustión, principalmente el agua en forma de vapor y el CO2.
Sin embargo y en los motores de combustión y explosión a los que nos referiremos principalmente, actualmente se hace un mal uso de la energía puesto que la mayoría de dicha energía se pierde en forma de calor, para el cual hay adecuar importantes sistemas de refrigeración.
Y estos sistemas lo que hacen literalmente es “tirar” y desperdiciar la energía que podría usarse para producir más vapor de agua y más potencial de movimiento.

Motores de vaporización

Y precisamente la idea e intención de la invención de los sistemas de vaporización son el uso de la energía o calor sobrante en las combustiones de los motores, la cual como hemos dicho se disipa por medio de sistemas de refrigeración.
Así que la energía sobrante de la combustión puede producirnos vapor de agua y con él incrementar el potencial de empuje de los pistones (rotores, etc.) de los motores y por tanto el potencial de propulsión de los vehículos.

Eliminación de los sistemas de refrigeración actuales

Lógicamente si usamos adecuadamente toda la energía sobrante en los motores de combustión, los sistemas de refrigeración que actualmente se usa para eliminar esa energía o calor nos estarían sobrando.
Es decir, los motores de vaporización no necesitan de sistemas de refrigeración.

Funcionamiento de los dispositivos de vaporización

Como sabemos, en los motores la combustión o explosión de los gases junto a los carburantes se lleva a cabo en la cámara de combustión a donde acceden por medio de conducciones y válvulas con la coordinación adecuada a los tiempos de trabajo de estos motores.
Recordemos,
Admisión: Donde la válvula de admisión de aire se abre y permite el llenado del cilindro.
Compresión: Donde están cerradas las válvulas y se comprime el aire (o la mezcal aire gasolina).
Explosión o combustión: Donde se produce la chispa para la explosión o la inyección de carburante para la combustión.
Escape: Donde se abre la válvula de escape y los gases del cilindro son expulsados al exterior, para comenzar un nuevo ciclo.

Sistema de vaporización

Pero junto a este anterior proceso, el sistema de vaporización introduce un nuevo dispositivo de inyección de agua en la dirección apropiada para que las altas temperaturas existentes en el momento de la explosión puedan vaporizar gran cantidad de este agua y proporcionen un empuje suplementario a los pistones.
Al mismo tiempo el calor absorbido por esta vaporización hace que se mantenga un equilibrio de temperatura idóneo para el funcionamiento del motor sin necesidad de sistemas de refrigeración.

Funcionamiento

La inyección de agua en la cámara de combustión ha de hacerse con el motor en caliente y por tanto en la primera etapa de encendido y calentamiento del motor dicha inyección estará cortada.
No obstante una vez que el motor ha calentado, y por medio de una válvula de temperatura para este menester, la bomba de inyección de agua comenzará a trabajar y a inyectar el agua adecuada según la temperatura del motor:

Si la temperatura asciende --- la inyección de agua también asciende
Si la temperatura desciende -- la inyección de agua desciende o se corta.

Como vemos es sistema de vaporización es un sistema automático o de retroalimentación, de tal manera que si lo fijamos y diseñamos para una temperatura ideal de trabajo, el motor siempre tenderá a estar sobre esa temperatura.
Y la razón es lógica pues si aumenta la temperatura, entonces aumenta la inyección de agua. Y como la inyección de agua al vaporizarse hace bajar la temperatura entonces a más inyección de agua más bajada de temperatura.
Y viceversa.
Esto quiere decir, que siempre será bueno poner altos niveles de temperatura ideal de trabajo en los motores de vaporización, pues así se conseguirá mucho más potencial de empuje.
Y que contrariamente a lo que ocurría antes, en los motores de vaporización lo interesante es no perder calor, es decir, que estén bien resguardados y aislados.

Elementos del sistema de vaporización

Los principales elementos a destacar serían:

1.- Una bomba inyectora comandada en tiempos de inyección por el sistema de distribución del motor y comandada en flujo de inyección por la válvula de temperatura.
Esta bomba inyectaría agua calentada previamente a su paso junto al motor, con objeto de sacar el máximo partida a la energía de vaporización que se produce con la combustión.
La inyección como dijimos, se hará estratégicamente para no impedir una buena combustión de los carburantes y para facilitar la comprimir la mezcla y favorecer dicha combustión.

2.- Uno o más inyectores por cilindro para introducir el al agua en el tiempo y adecuado.

3.- Como hemos dicho, y para manejar el flujo o carga de la bomba inyectora, necesitamos de una válvula de temperatura que se encargue de regular la cantidad de inyección a los cilindros según dicha temperatura.
Esta válvula de temperatura estará conectada con la bomba de inyección a la cual regulara en su flujo.

4.- Por supuesto, necesitaremos de un contenedor o depósito de agua, que debería ser destilada o ser agua de lluvia para no dañar o ensuciar los cilindros.

5.- Y por último unas conducciones del agua desde el depósito hasta la bomba inyectora que pasaran por junto (o interiormente) al motor para ser calentada antes de ser inyectada.

Estrategia de inyección

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La inyección de agua en la cámara de combustión se debe de hacer en forma pulverizada o atomizada y dirigida estratégicamente contra el lado opuesto a la inyección de combustible o bujía (por ejemplo, contra los pistones o similar lugar) con objeto de no menoscabar la combustión sino todo lo contrario, para que la evaporación del agua aumente la compresión de los gases sobre la inyección de combustible y así favorecer la combustión o explosión de los mismos. (ver dibujo)
De esta manera se favorece la combustión y posterior intercambio de energía entre los gases de combustión y el agua que se está vaporizando.
Como he dicho anteriormente el agua inyectada debe ser anteriormente calentada con objeto de conseguir el máximo posible rendimiento del motor.

Consideración de parámetros

Teniendo en cuenta que usamos el calor de reacción en la combustión de gasolinas o fuel (47 kj/g) para la evaporación del agua y que este calor es muy grande respecto del de la evaporación del agua (2,23 kj/g), pues tenemos un amplio margen para la inyección de agua (1 a 20) con lo cual podemos sustituir el combustible en gran proporción.
Así, suponiendo que se pierda un 50% de calor en gases de escape o radiación del motor, pues no queda otro 50% para usar en la evaporación del agua.
Por ejemplo, suponiendo que tenemos un motor que gasta 10 litros de combustible cada 100 kilómetro, entonces la relación de gasto de combustible y agua sería similar a:

1 litro de combustible por 9 litros de agua.

Mirando al futuro

Teniendo en cuenta el bajo consumo de estos motores de vaporización, se puede considerar que el problema de los combustibles puede quedar resuelto con el uso de biomasas, futura química de la celulosa, etc.
Por otro lado la electricidad puede conseguirse sin necesidad de usar combustible mediante sistemas fotoeléctricos, eólicos, etc.
Por tanto con el correcto uso y aprovechamiento de los producto naturales se podrán obtener en el futuro la suficiente energía para nuestras necesidades.

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En el siguiente dibujo se expone dibujo sobre diferentes motores de vaporización:

- El de combustión usado actualmente (Otto)
- Y el motor rotatorio que expuse en 2005

Este último con dos aplicaciones diferentes, una como motor de combustión y otra como motor de Hidrógeno-Oxígeno u otra combustión similar.

Dibujos

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En este dibujo observamos al motor (Otto) de combustión con el esquema del sistema de vaporización.
-Bomba de inyección de agua.
-Inyector
-Válvula de temperatura.
-Calentadores.
-Depósito de agua.

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En este dibujo vemos como se han de ir los inyectores de agua para no entorpecer la adecuada combustión en el motor.

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En este dibujo vemos el motor rotatorio que puede usarse para combustión mediante inyección de aire comprimido y combustible, o como combustión de hidrógeno y oxígeno u otros carburantes similares.

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