Vehículo de aire comprimido

Un vehículo de aire comprimido es un vehículo de transporte que funcionan a base de aire comprimido. En el 2007 dichos vehículos seguían en la etapa de diseño y de prototipos.

Podrían llegar a ser parte del transporte y ocio urbano además de su mercado y sus aplicaciones podrían incluir ciclo-taxis, servicios postales y transporte en parajes turísticos.

Leyes de la física

Según la ley de Boyle,

Para una masa fija de gases ideales a una temperatura fija, la magnitud de la presión por la magnitud del volumen, dan como resultado una constante.

Robert Boyle y Edme Mariotte

Por lo tanto, bajo una temperatura idéntica:

• la presión multiplicada por el volumen del gas contenidos en un tanque corresponden a una constante;
• la variación de la presión del gas es inversamente proporcional a su volumen.

Si cualquiera de los dos, ya sea la presión o el volumen es alterado, el factor T puede ser por consiguiente modificado. Lo que nos lleva a los conceptos de termodinámica, de la expansión adiabática del aire comprimido.

Entre más rápido y brutal sea el cambio del cociente de la presión/volumen, el gas consigue satisfacer en menos tiempo este cambio y refleja parte de esta conversión en la temperatura.

Esta es la razón por la cual los métodos de uso del aire comprimido en un sistema explican porque con motores de aire comprimido con dos principales tendencias, conceptualmente distintas:

Explotación termodinámica

En el momento de expansión rápida de una gran cantidad de aire comprimido, correspondiente a una importante disminución de la presión, se le hace físicamente imposible al gas recuperar su volumen inicial; la variación de temperatura que sigue, produce un importante enfriamiento, mientras la expansión del volumen útil puede limitarse en aproximadamente 40% del volumen teórico. Contrariamente, con compresión, la reducción de volumen generalmente involucra un ascenso en temperatura resultando una vez más en un volumen total de aire comprimido más bajo que su valor teórico.

Las tecnologías explotadas por MDI, Energine y Quasiturbine requieren relativamente importantes flujos al explotar para animar los motores, pero deberá obligatoriamente constreñirse a las limitantes termodinámicas.

Dinámica de la explotación

Para producir un empuje mecánico mientras se elude este obstáculo, o, al menos, mientras que se reducen sus efectos, por lo que es necesario cumplir con ciertas reglas: * para permitir la expansión tan lentamente como sea posible, es decir, mientras se trabaja con bajas Corrientes (pero esto, por supuesto, significa una contrapartida negativa por lo que a la limitación de la potencia del motor se refiere), * para regular las variaciones bruscas de la presión cuando es demasiado importante (por el uso de reductores de presión y de otros intermedios de descompresión habilitados), de mantener * Así como la posible temperatura constante del gas, si no incluso a aumentar el rendimiento de la compresión / expansión de un enfriamiento / calentamiento de la utilidad del aire.

Ventajas y desventajas

Los vehículos de aire comprimido son comparables en muchas formas a los vehículos eléctricos. Sus ventajas potenciales sobre vehículos eléctricos incluyen:

• Movimiento cíclico lento ( 10 a 60 ciclos por minuto ),
• Alto torque para volumen mínimo,
• El diseño mecánico secuencial del motor es simple y robusto
• Este no sufre por los efectos de corrosión de las baterías en climas húmedos o calientes
• Tiene bajo costo de manufactura y mantenimiento
• Se puede deshacer o reciclar los depósitos de aire comprimido con menos contaminación que las baterías
• El tanque puede ser capaz de rellenarse mas a menudo que lo que puede recargarse una batería

Las desventajas son poco conocidas por que los vehículos son prototipos o están en etapa de diseño.

Vehículos

Automóviles

Generalmente tres compañías, MDI, Energine y la emergente Yakey Corp., basan el desarrollo de sus proyectos en el principio de carros pequeños, reduciendo el peso en vacío al máximo.

MDI

Esta compañía (Moteur Developpment International) propone un rango de vehículos desarrollados en un concepto idéntico, hechos a partir de MiniCATs y CityCATS.

CityCATS está mirando sobre algunos modelos: un camión, un mono-plaza, un taxi, un pickup y una van-
Con un motor limitado a 25 hp (en mono energía), estos vehículos están anunciados para una autonomía
de 100 a 150 millas (160 a 240 Km) en ciclo urbano y una velocidad máxima de 110 Km/h.

Éste puede ser rellenado en un tiempo de 4:30 a 6:00 hs con su propio sistema contenido (motor compresor/ unidad compresor) funcionando o partiendo de un compresor de alta presión en 3 minutos. El peso aproximado de estos vehículos es de 900 Kg.

• El MiniCATs es un vehículo de tamaño reducido, propuesto para 3 plazas tiene una autonomía anunciada en ciclo urbano de 100 millas (160 Km) y alcanza una velocidad de 112 Km/h. El tiempo de recarga por sus propios medios es de 4 Hs. El peso del vehículo es de 550 Kg para una carga de 270 Kg.
• MultiCATs es un proyecto de vehículo para el transporte de pasajeros compuesto de vehículos autónomos constituidos por 4 módulos. También un modelo dedicado al transporte de mercancías está siendo estudiado.

Este proyecto ha permanecido en la etapa de diseño cerca de quince años (en fecha 2007) y no está todavía listo para la comercialización.

Energine

Los ingenieros de esta compañía han creado, partiendo de un Daewoo Matiz, un prototipo de motor híbrido eléctrico/aire comprimido (PHEV, Pneumatic Hybrid Electric Vehicle). El motor de aire comprimido se utiliza para activar un alternador, el cual extiende la capacidad de operación autónoma del coche.

Yakey Corp.

Esta empresa emergente se convierte en la primera en presentar a nivel mundial un vehículo híbrido que funciona con motor de combustión y con motor de aire comprimido que se auto recarga, supera las limitaciones urbanas pendientes y largas distancias, con la ventaja de que el consumidor final podrá decidir si el mismo es 100% ecológico o 60% ecológico.

La versión 100% ecológica cuenta con un motor inventado y patentado por su director de proyectos, este motor tiene la característica de mantener una simplicidad mecánica en la expansión de la energía acumulada, convirtiendo el movimiento lineal en movimiento rotativo sin el uso de resortes, ni pistones. Hasta hace poco existían en el mundo dos motores aparentemente eficientes, uno de la empresa MDI según su información un poco sofisticado y un motor desarrollado en Uruguay un poco más rudimentario, ya que se basa en sistemas de cadena, resorte y eje libre.

Motor de desplazamiento inverso

El tercer motor de aire comprimido totalmente funcional que en mundo existe fue creado por William Mercay fundador de Yakey Corp. bautizado como "Motor de desplazamiento inverso", Mercay logra transformar el movimiento lineal de cilindros convencionales en movimiento continuo rotatorio, sin cadenas, sin resortes, sin discos, balancines, ni cigüeñales, se puede adaptar a vehículos pequeños o vehículos de grandes dimensiones.

Es un motor robusto, con una mecánica ingeniosa pero sencilla, de alta durabilidad, poco mantenimiento, resistencia a fricción y facilidad total a la hora de cambiar repuestos.

Yakey Corp. promete convertirse en la primera fábrica de autos de aire comprimido en serie, ya que otras hasta ahora no han logrado comercializar en masa.

Otras

The Quasiturbine is a project (not a vehicle) which, according to its originators, could as well function with an explosive fuel as with compressed air. El Quasiturbine es un proyecto (no un vehículo) que, según sus diseñadores, puede funcionar tanto con combustible como con aire comprimido.

VPA & VPP

K'Airmobiles is the name given to a set of projects relating to "VPA" (Vehicles with Pneumatic Assistance) and "VPP" (Vehicles with Pneumatic Propulsion), aiming to escape the constraints from thermodynamics. To do so, these models are conceived like ultra light vehicles (limited to 250 kg max.), and their consumption of compressed air was calculated to remain lower than 120 L/min., although developing a dynamic push able to reach 4kN. K'Airmobiles es el nombre dado a un conjunto de proyectos relativos a "VPA" (Vehículos con Asistencia Pneumática) y "VPP" (Vehículos con Propulsión Pneumática), destinados a liberarse de los límites termodinámicos. Para lograrlo, estos modelos se diseñan como vehículos ultra ligeros (limitados a 250 kg máx.), y su consumo de aire comprimido ha sido calculado para mantenerse inferior a los 120 l/min., aunque desarrollas un empuje dinámico que alcanza 4kN.

These ecological vehicles use the technology of the compressed-air engine K'Air, developed in France by a small group of researchers, which thus proposes a range of projects around an idea: that of the urban or leisure compressed-air vehicles. Estos vehículos ecológicos utilizan la tecnología del motor de aire comprimido K'air, desarrollada en Francia por un pequeño grupo de investigadores, que así proponen un rango de proyectos alrededor de una idea: vehículos de aire comprimido para uso urbano o de tiempo libre.

Two VPA prototypes are operational today, the "K'AirBike" and the K'AirKart. Two new VPP prototypes, the one-seater "K'AirTrike" and the three-seater "K'AirMobile Max" are intended for public presentation in October and November 2007 respectively. Hoy son operativos dos prototipos VPA, el "K'AirBike" y el K'AirKart. Hay intención de presentar en público dos nuevos prototipos VPP, de una plaza "K'AirTrike" y de tres plazas "K'AirMobile Max" respectivamente en octubre y noviembre de 2007.

The technical concept of the K'Air pneumatic engines returns to direct conversion of what makes the fundamental characteristic of compressed air, namely:

• the pushing force of compressed air is exclusively exploited for conversion into kinetic energy of translation,
• itself is simultaneously converted into induced power of rotation of the axis and
• thus gives to the engine a particularly imposing tork while needing only a very low “fuel” consumption.

To simplify, one can compare the principle to that of the rotary jacks:

• the energy of the fluid (compressed air) is directly transformed into rotational movement;
• the double-acting jacks involve a pinion-toothed rack system;
• the cyclic angle of rotation can vary between 90 and 360°;
• it supports hydraulic supercharging systems.

Véase también

• Air Car, un prototipo de automóvil a aire comprimido

Enlaces externos

• Salamandra
• Energine
• MDI
• Air Car
• Motordeaire.com
• Discussion sur econologie.com (en francés)
• Compressed air vehicles hystory (en inglés)
• La voiture a air comprimé : Le dossier (en francés)
• K'Airmobiles - Les véhicules écologiques à air comprimé (en francés)