Una tesis analiza los problemas de usar hidrógeno como combustible en un motor comercial diseñado para consumir gasolina

Al utilizar hidrógeno como único combustible se pueden detectar antes los fenómenos de combustión anómalos y lograr algo más de potencia en el motor. La UE espera que este gas sea protagonista del devenir energético

19.12.2020 | 12:39
Universidad Pública de Navarra.

José Carlos Urroz Unzueta, Ingeniero Técnico Industrial, ha analizado en su tesis doctoral la potencia alcanzada por los motores que consumen hidrógeno y los problemas que pueden generarse al utilizar dicho combustible en un motor comercial diseñado para consumir gasolina.

La tesis 'Aumento de potencia de un motor comercial de encendido provocado alimentado con hidrógeno: mezclas hidrógeno-metano y combustiones anómalas', leída en la Universidad Pública de Navarra, ha obtenido la calificación de sobresaliente 'cum laude' y ha sido codirigida por Luis María Gandía Pascual, catedrático del Departamento de Ciencias, y Pedro María Diéguez Elizondo, profesor titular del Departamento de Ingeniería; ambos, investigadores de la UPNA.

El hidrógeno es un gas no contaminante especialmente atractivo en términos de sostenibilidad y medio ambiente. Al hilo de las directrices de la Unión Europea para que el hidrógeno sea un protagonista del devenir energético en un futuro inmediato, el Gobierno de España aprobó el pasado mes de octubre la 'Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renovable'.

En ese contexto, José Carlos Urroz explica que un ejemplo claro y directo del uso del hidrógeno es quemar este combustible en motores de vehículos comerciales de gasolina. De hecho, hace ya una década que el Grupo Hidrógeno de la UPNA realizó as adaptaciones necesarias en un vehículo de gasolina Volkswagen Polo 1.4 para que funcionara con hidrógeno.

"Lógicamente, el hidrógeno presenta algunos inconvenientes para ser utilizado en un motor diseñado para quemar gasolina: menor potencia y combustiones anómalas (detonación, retroceso de llama) en ciertos rangos de operación del motor", señala. En ese sentido, apunta que "si desde su diseño original un motor se hubiera pensado para ser usado con hidrógeno, tendríamos un motor con más potencia y con menos propensión a las combustiones anómalas".

José Carlos Urroz pertenece al Grupo Hidrógeno de la Universidad Pública de Navarra, que ya ha puesto en marcha varios motores, diseñados para gasolina, funcionando con hidrógeno. El hito más destacado tuvo lugar en 2010 cuando se consiguió que un vehículo comercial -un Volkswagen Polo 1.4 L bi-combustible, gasolina-hidrógeno- se convirtiera en España en el primer vehículo de mayor potencia en su categoría que funcionaba con hidrógeno.

VARIACION DE LA POTENCIA

Respecto del aumento de potencia, se han ensayado diferentes mezclas combustibles en el banco de motores de la UPNA (analizando potencias y emisiones en un amplio rango de operación del motor) y se ha optimizado las ratios aire/combustible, así como otros parámetros de operación del motor. "Por un lado, hemos aumentado la potencia con las mezclas hidrógeno-metano (a costa de ciertas emisiones) y, por otro lado, al utilizar hidrógeno como único combustible también se pueden detectar antes los fenómenos de combustión anómalos y lograr algo más de potencia en el motor", detalla.

En cuanto a las "combustiones anómalas", se realizaron ciento seis ensayos en el banco de pruebas. Las combustiones fueron estudiadas mediante sensores de presión en el interior del cilindro, de aceleración del bloque motor y sonido ambiente, y fue posible su detección temprana y la aplicación de medidas correctoras.

La tesis se ha basado en buena medida en estudios experimentales, pero también ha habido simulaciones de dinámica de fluidos computacional y análisis estadísticos de la grandes cantidades de datos registradas en los ensayos. La parte experimental de la tesis se ha realizado en el laboratorio 'Carlos Sopena' de motores térmicos de la Universidad Pública de Navarra y ha contado con financiación de Acciona Biocombustibles y la colaboración de Volkswagen Navarra.

CURRICULUM DE JOSE CARLOS URROZ

José Carlos Urroz Unzueta es Ingeniero Técnico Industrial (especialidad Mecánica) por la Universidad de Navarra y Master Universitario en Materiales y Fabricación por la Universidad Pública de Navarra. Ha trabajado como profesional en industrias del sector de automoción y desde hace dieciocho años trabaja en los Talleres y Laboratorios de la UPNA.

Ha compaginado su trabajo con el de profesor asociado del Departamento de Ingeniería y durante los últimos diez años ha impartido docencia sobre Motores Térmicos. Ha desarrollado su labor investigadora como miembro del Grupo Hidrógeno. Asimismo, ha participado en varios congresos internacionales y proyectos de investigación y es coautor de varias publicaciones de carácter internacional cuyos contenidos están estrechamente relacionados con su tesis doctoral.
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