Hoy es para los karts; mañana, puede ser un extensor de la autonomía de los coches eléctricos
Un nuevo tipo de motor ha mostrado sus cualidades por primera vez fuera del laboratorio, y aunque sólo ha hecho funcionar un kart, podría ser el comienzo de algo grande.
El motor es un diseño rotativo, una configuración sin pistones que maximiza la relación potencia-peso. Es el fruto de una docena de años de trabajo de LiquidPiston, una startup cofundada por Alec Shkolnik, que tiene un doctorado en ciencias de la computación, con una especialización en IA y modelado. El motor en sí se basa en la tecnología de combustión desarrollada por su padre, Nikolay, un ingeniero mecánico de formación soviética que se recicló en Estados Unidos como físico.
Pero no hay líquido ni pistón: La empresa ha superado un nombre que hacía referencia a un diseño que utilizaba ambos para convertir el gas en expansión en fuerza de propulsión. Ahora, media docena de iteraciones después, el resultado es un motor rotativo totalmente metálico que no es el Wankel de tu padre, el famoso y zumbante corazón de la serie RX de Mazda.
«Es una especie de Wankel invertido, un diseño que resuelve los antiguos problemas de estanqueidad y consumo de combustible», dice el fundador de la empresa, Alec Shkolnik. «El Wankel tiene un rotor triangular dentro de una carcasa con forma de cacahuete; nosotros tenemos un rotor con forma de cacahuete dentro de una carcasa triangular. Nuestras juntas van en los vértices del triángulo y son inmóviles porque están en la carcasa»
Las juntas impiden que el gas pase de una cámara a otra. En un Wankel, las juntas se mueven rápidamente, y eso hace que sean difíciles de lubricar. Hay que rociar aceite en la cámara de combustión sabiendo que sólo una parte llegará a las juntas y el resto se convertirá en humo, un problema tanto para el ahorro de combustible como para las emisiones del motor. El motor de LiquidPiston carece de ese bagaje, pero conserva la simplicidad mecánica intrínseca del motor rotativo: sólo un rotor y un eje excéntrico, junto con inyectores de combustible, bombas de combustible y bombas de aceite.
Shkolnik admite que su máquina no está aún preparada para el estándar de durabilidad de 100.000 millas de la industria del automóvil. Pero argumenta que, incluso en su fase inicial, debería encontrar aplicación en cualquier campo que valore un motor sencillo, diminuto y de bajo consumo, que acumule mucha potencia en un volumen y masa reducidos.
«Hemos sustituido el motor de 40 libras del kart por nuestro motor de 4 libras y 3 a 5 caballos de potencia», dice Shkolnik. A partir de hoy, se puede comprar el kit de desarrollo.
El motor es más eficiente que un Wankel porque tiene una mayor relación de compresión y porque la geometría cambiante de sus cavidades internas le permite extraer la mayor parte de la energía de los gases de escape antes de anularlos, una característica llamada sobreexpansión.
«Toyota utiliza el ciclo Atkinson en su Prius, y eso hace la sobreexpansión, así que no es nuevo», dice. «Pero el motor del Prius está sobredimensionado. Nosotros conseguimos la sobreexpansión casi gratis, simplemente cambiando la ubicación de nuestro puerto. No tenemos que tener trenes de válvulas engorrosos para conseguirlo»
Un tren de válvulas es el sistema accionado por el árbol de levas que abre y cierra las válvulas en la cámara de combustión de un motor de pistones para dejar entrar el combustible y el aire y salir los gases de escape. Girar ese eje consume energía, una «pérdida parasitaria», en la jerga automovilística.
La planta motriz de LiquidPiston, del tamaño de un pomelo y de 1,5 kilos, es justo lo que necesita un dron de hélice de uso medio. Por eso el ejército estadounidense está interesado en él: la empresa ha recibido financiación de la Agencia de Proyectos de Investigación Militar Avanzada de Defensa, o DARPA.
«Mucha gente intenta inmediatamente vender motores mejorados al mercado de la automoción y los camiones, y no puedo culparles, es un mercado de 300.000 millones de dólares», dice Shkolnik. «Pero dar vida a un nuevo motor en el mundo del automóvil lleva al menos siete años y cuesta, literalmente, 500 millones de dólares, y eso para un motor de pistón, donde el riesgo es bajo.»
Así que está buscando primero en los mercados que tienen una necesidad urgente de motores muy compactos-herramientas eléctricas de mano, drones de carga para los gustos de Amazon y FedEx, y lo más interesante, extensores de rango para los coches.
«Tenemos el concepto de un motor de 30 kilovatios que funciona con diesel, 30 libras, en una caja de 10 por 8 pulgadas», dice Shkolnik. «Podría formar parte de un vehículo eléctrico para las masas, dándole la autonomía a la que está acostumbrado -300 millas en lugar de 30- y un repostaje rápido»
Por supuesto, el Wankel también se ha sugerido como extensor de la autonomía. Y aunque el motor de LiquidPiston puede presumir de ser -o de ser capaz de ser- más eficiente y más compacto que un Wankel, puede que estas cosas no importen mucho cuando la máquina funcione sólo en modo de ayuda.
Los nuevos diseños de motores radicales surgen todo el tiempo, pero rara vez llegan a lo más alto. ¿Recuerdan las turbinas de gas de los años 60? ¿El motor cerámico supercaliente y supereficiente de la década de 1980? ¿El motor de dos tiempos radicalmente mejorado cuyo escape iba a ser más limpio que el aire ambiente? Incluso el Wankel fracasó repetidamente hasta que los ingenieros de Mazda se arremangaron e hicieron de su éxito una prioridad.
La gracia salvadora del LiquidPiston, sin embargo, es la gama de usos en constante expansión para motores de todo tipo. Aunque ningún coche funcione únicamente con uno de sus productos, hay un montón de nichos de mercado que podría llenar: híbridos, drones, tal vez incluso sierras de cadena.
Nota del editor: el pasaje que se refiere a los sellos de gas se ha reformulado para mayor claridad.