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Un motor de pistón libre es un motor de combustión interna de dos tiempos con ignición espontánea (como en un motor Diesel). En este motor el movimiento del piston responde únicamente a la presión del gas, sin necesidad de biela ni de cigüeñal para originar una rotación. Las configuraciones de base de los motores de pistón libre son: un único pistón, un pistón doble o dos pistones opuestos.
Una de sus ventajas es que pueden emplearse combustibles poco refinados como el fueloil[1], aceites vegetales o biocombustibles con mejor rendimiento que en los motores diesel.[2][3] Sin embargo, la sensibilidad que posee a las variaciones en los ciclos de combustión les convierten en dificiles de controlar y susceptibles de tener bajas prestaciones; además de ser muy ruidosos.[4][2]
Primera generación de motores
En 1864, el ingeniero británico Francis Herbert Wenham patentó un motor de pistón libre y, en enero 1907, la compañía francesa Michelin patentó un compresor de aire de pistones libres.[5][6] En los años 1930, un motor de pistones libres moderno fue desarrollado en Europa por el argentino Raúl Pateras Pescara y por la firma alemana Junkers; en 1936 una de las primeras aplicaciones fue una locomotora de 200 CV en la que se reemplazó la caldera por dos auto-compresores Pescara que proporcionaban aire comprimido a la misma presión que el vapor, con una variación entre 12 y 18 bares.
La primera generación de motores de pistones libres era del tipo de dos pistones opuestos, en la que ambos pistones están conectados para asegurar un movimiento simétrico.
Compresores
La primera aplicación con éxito del motor de piston libre fue el compresor de aire. Los cilindros de compresión de aire están acoplados a los pistones en movimiento. Algunos motores utilizan el aire restante en los cilindros de compresión para volver a empujar al pistón, eliminando así la necesidad de un dispositivo de rebote.
Los compresores de aire de pistones libres Junkers han sido utilizados en la marina alemana desde la Segunda Guerra Mundial en los destructores (para producir el aire comprimido necesario para el lanzamiento de torpedos), y a bordo de submarinos para reajustar las reservas de aire en superficie.[7][8] Estos motores tenían un elevado rendimiento con un atasco reducido.
Generadores de gas
Después del éxito del compresor de aire de pistones libres, varios grupos de investigación industrial comenzaron a desarrollar estos generadores de gas, con el gas producido se hacía funcionar una turbina. Al finalizar los años 1940, los constructores automovilísticos estadounidenses General Motors y Ford desarrollaron prototipos de motores destinados a propulsar sus vehículos.
Un gran número de generadores de gas de pistones libres se pusieron a punto y encontraron numerosas aplicaciones en las centrales eléctricas y en barcos. Tras las pruebas se emplearon también a Francia para la propulsion de locomotoras. Así en 1952, Renault construyó un prototipo (040 GA 1) dotado de un generador Sigma-Pescara (construido por la Sociedad industrial general de mecánica aplicada) de aproximadamente 1000 CV que hacía girar una turbina de gas, esta locomotora estuvo rodando hasta 1960. Otros dos prototipos fueron construidos por Renault en 1959 y 1961, los 060 GA 1 y[2] 2. La máquina fueapodada rápidamente «La Boum Boum » por su ruido potente y característico y la explosión de cristales en las estaciones que atravesaba; había numerosas averías y el proyecto fue abandonado en 1963.[9][9][10]
De 1953 a 1956, la Marina nacional francesa pone en obra una serie de 37 dragaminas de los cuales veintiuno estaban propulsados por generadores de gas de pistones libres Sigma-Pescara enlazados a dos turbinas de gas que desarrollaban al total 2000 CV. Eran tan ruidosos durante su arranque en frío (porque necesitaba guardar los purgas de barrido abiertas bastante tiempo), que tenían la reputación de «despertar Cherbourg» pero también de ser muy penosas para los oídos de los conductores de turno. Al ser poco fiables mecánicamente se mantuvieron en la reserva desde 1970 y se dió de baja a los últimos en 1981.[11] Por otra parte, un aviso-escorteur de la marina francesa, el Commandant Bory, se equipó en 1956 con 16 turbinas de gas de este tipo para hacer una evaluación, en contra de la opinión del estado-major.[12][13] El proyecto fue un fracaso total,[11][14][15] se puso en servicio seis años depués, en 1964 y en 1971 se decidió una nueva motorización. El Almirante Antoine Sanguinetti cuenta que durante la travesía para traer el Bory en 1972 desde el Océano Índico hacia Francia para ser equipado de motores Diesel tradicionales, la nave sufrió no menos de 675 paradas intespestivas de sus motores Pescara.[13]
En 1956, General Motors presentó al público la XP-500, el primer automóvil del mundo dotado de un motor de pistón libre, un prototipo funcional pero sin continuidad.[16] El motor alimentaba a una turbina que producía 250 CV.
Aplicaciones modernas
Notas y referencias
- ↑ Du pétrole à l'électricité par la ligne droite - Science et Vie no 747, décembre 1979, page 100
- ↑ a b c Les locomotives 060 GA 1 et 2
- ↑ Principe de fonctionnement du moteur linéaire - Science et Vie no 747, décembre 1979, page 101
- ↑ Le moteur à pistons libres est ultra-efficace - Gizmodo, 5 octobre 2008
- ↑ (en) David Beecroft, History of the American Automobile Industry, 2009, (ISBN 978-0-5570-5575-3), page 56 [lire en ligne]
- ↑ Brevet no 371.140 délivré le 15 janvier 1907 à Michelin [PDF]
- ↑ (en) « The Worthington–Junkers free-piston air compressor », W.T. Toutant, Journal of the American Society of Naval Engineers 1952
- ↑ Le dernier jour du U 171 - archeosousmarine.net [PDF]
- ↑ a b CC 80000
- ↑ Locomotives Diesel : A1A A1A et CC de ligne - MLGTraffic
- ↑ a b Moteurs Pescara, Bory et d'autres - Témoignage sur les moteurs Pescara d'un marin embarqué sur le Bory puis sur le dragueur de mines Algol
- ↑ AE Commandant Bory : Caractéristiques principales - Net-Marine
- ↑ a b Antoine Sanguinetti, Mémoires d'actions et de réactions, L'Harmattan, 2003 (ISBN 978-2-7475-1833-8), pp. 218-220 [lire en ligne]
- ↑ Aviso-escorteur Commandant Bory - Net-Marine
- ↑ Turbine à gaz sur le Bory ?
- ↑ (en) 1956 GM XP-500 - Car Styling
Enlaces externos
- (en) HA review of free-piston engine history and aplicaciones - R. Mikalsen y TIENE.P. Roskilly, Applied Thermal Engineering, Volumen 27, no 14-15, octubre 2007, pp. 2339–2352 [PDF]
- (en) Histórico de los compresseurs de pistones libres desde 1907 a 1938 - freikolben.ch
- (en) Histórico de los generadores de gases, de 1912 a 2001 - freikolben.ch