Diseño eficiente
Diseñando apropiadamente el interior del motor es posible limitar en la fase de escape la cantidad de salida del líquido hidráulico utilizado en cada acción de empuje para que permanezca dentro del recinto. Esto revierte en que la siguiente fase de admisión/empuje requiere una menor cantidad de líquido nuevo y esto es lo que se consigue con los dos métodos de ahorro adicionales que se suman a las características de un espacio coniforme, según se observa en las Figuras 1, 2 y 3.
Si en el primer ciclo inyectamos 2,09 litros de líquido hidráulico y después de su trabajo la fase de escape devuelve 0,56 litros, que es la diferencia de 2,09 litros menos las cantidades de ahorro que hemos forzado a que se queden en el interior entre los huecos intersticiales, Figura 2 y bajo el pistón (2) de la Figura 4 (pistón líquido virtual), este es, por así llamarlo, el “consumo” real de líquido hidráulico de cada módulo de cilindros de este motor. El volumen de 0,56 litros por revolución será la necesidad efectiva de fluido mientras permanezca en funcionamiento el motor e incluso tras una nueva puesta en marcha, según se observa en la hoja de cálculo de la página 12.
Esto permite afirmar que es viable la construcción de un sistema motor muy eficiente y de muy altas prestaciones que puede configurarse para cualquier potencia y, a la vista de estos datos, con capacidad de retroalimentación, que resuelve, por ejemplo, el problema de la recarga de energía en vehículos eléctricos a la vez que se convierte en un aliado perfecto para el medioambiente.
Los principales beneficiarios de este nuevo sistema son todas las industrias de transporte, tanto aéreo, marítimo como terrestre y la generación de energía eléctrica verde de modo sostenible. Implementaciones adicionales junto a otras ingenierías como software, sistema eléctrico, bombeo a alta presión, automatización, conectividad o mantenimiento preventivo generarán otras valiosas Patentes que en conjunto ofrecerán un sistema con un potencial económico de incalculables proporciones.
Motor de 2 tiempos
admisión/empuje y escape
Este motor consta de dos tiempos: admisión/empuje y escape. Cuando finaliza la fase de empuje, se abren las válvulas de salida de líquido al exterior y por ello la presión decae a cero o presión ambiente. Dado que estaba comprimido, en razón a su módulo de compresibilidad, que en este caso es de 1.700, en ese momento el líquido aumenta de volumen y se precipita hacia la salida (4) en conjunción con la acción del cigüeñal que repliega los segmentos cónicos – Figura 2.
Así, una vez en el tiempo de admisión/empuje, al abrir la válvula que habilita el llenado de la cavidad, esta no está vacía del todo sino que conserva una parte de líquido del anterior ciclo entre los huecos intersticiales de los segmentos que componen el conjunto, Figura 3 y el líquido localizado en el no. 2 de la Figura 4, por lo que solo se necesitará inyectar una pequeña cantidad de líquido adicional para restaurar la presión. Esto ocurrirá así sucesivamente en todas las fases posteriores tras el arranque del primer ciclo.
Características del proceso
compresibilidad de los líquidos
Sometidos a presión, los líquidos se comprimen, muy poco, pero lo hacen en razón de su módulo de compresibilidad y esta propiedad es fundamental para ahorrar una gran parte del líquido impulsor.
El porcentaje de reducción/expansión del líquido es el resultado de dividir la presión aplicada en Megapascales por el módulo de compresibilidad; en este ejemplo, contemplamos 400 bares, que son 40 Mpa y los dividimos por 1.700, cuyo resultado es: 0,023%.
Esta característica hace que el sistema sea muy eficiente, ya que la bomba no tiene que trabajar tanto como en un sistema donde el líquido fuera completamente desalojado, puesto que el líquido existente que queda atrapado entre los aros concéntricos – Figura 3 y bajo el pistón (2) actúa como un “reservorio” de impulso. Por tanto, el consumo de energía de la bomba se reduce y el caudal necesario para restaurar la presión es prácticamente irrelevante, siendo la diferencia de volumen entre la cavidad al completo y el líquido remanente lo único que hay que inyectar en cada ciclo posterior al arranque.
Motor de combustión
ciclo Otto
En su tiempo de compresión se producen efectos que reducen considerablemente su potencia final: es necesario emplear energía para comprimir el aire que necesita y como consecuencia de ello se originan también pérdidas térmicas, puesto que el aire se calienta debido al trabajo realizado sobre él. Parte de este calor se disipa hacia las paredes del cilindro, la culata y el pistón, lo que reduce la energía disponible para el trabajo útil.
Los motores de gasolina suelen trabajar con relaciones de compresión de 8:1 a 12:1, siendo la presión al final de la compresión de 15 a 25 bares. Debido a sus características, en los motores diésel la relación de compresión es mayor: de 14:1 a 22:1, alcanzándose una presión al final de la compresión de 30 a 50 bares. Esto origina pérdidas que son inevitables y forman parte del ciclo termodinámico.
Motor de cavidad cónica
sin combustible
El motor de cilindros de cavidad cónica utiliza líquido hidráulico a presión en vez de aire y combustible y consta de dos tiempos: admisión/empuje y escape. La admisión se inicia en un momento de presión ambiente o baja presión, pero al contrario que en el ciclo Otto, que en cada fase parte de cero y tiene que llenar sus cilindros con aire, comprimirlo y más tarde añadir combustible, este motor en el inicio de su tiempo de admisión no parte con sus cavidades vacías sino con líquido hidráulico remanente y ausencia de aire en su interior. Puesto que la admisión se realiza directamente con el fluido que produce su movimiento que ya entra a la presión de trabajo, debido a la baja compresibilidad de los líquidos y de manera prácticamente instantánea, sin emplear energía adicional se iguala la presión del líquido remanente con la presión procedente de la bomba hidráulica y dado que se trata de un líquido y por tanto con baja compresibilidad, esto apenas produce calor (> 1ºC). La consecuencia es que la energía empleada en comprimir el fluido hidráulico por medio de la bomba se aprovecha casi en su totalidad, debiendo restarse únicamente los rozamientos típicos de cualquier dispositivo mecánico con partes móviles.
La retroalimentación es posible
respetando los principios fundamentales de la física
Los datos que se aportan demuestran que no se violan las leyes de la termodinámica.
Podría pensarse que se está hablando de un motor que crea o multiplica la energía entrante, en clara violación de las leyes de la termodinámica. Esto no es así, los datos de la hoja de cálculo de la página «datos de potencia» son concluyentes: como se ha dicho, al funcionar con líquido en vez de gas, no es necesario evacuar por completo el fluido hidráulico de la cavidad destinada al empuje en cada ciclo, lo que significa que es tan eficiente porque maximiza el ahorro del mismo al evacuar y recargar sólo el volumen estrictamente necesario para su función, en este caso es de sólo 0,56 litros por ciclo/cilindro y esto requiere menor cantidad de energía para la bomba hidráulica que proporciona la carga, en este caso 54,25 kWh para una entrega neta aproximada de 417,46 kWh. Esto significa que la retroalimentación es posible.
Otras ventajas
A la formidable ventaja de no utilizar combustible, con sus importantes beneficios de espacio y medioambientales, se une que, al contrario de lo que ocurre con la carrera motriz de un pistón en motores de ciclo Otto, que empieza tras una explosión violenta que vuelve a producir calor, la carrera de la base mayor del cono que actúa como pistón se realiza de manera suave, ofreciendo su potencial con intensidad estable y continuada en ausencia de calor, lo que evita vibraciones y ofrece mayor durabilidad y resistencia a las averías.
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