Diagrama del motor de combustión externa
Motor térmico externoUn motor térmico externo (EHE) se refiere a cualquier motor que recibe su calor de una fuente distinta del fluido que hace funcionar el motor. El tipo más común de EHE es el motor de combustión externa, que se utiliza en muchos diseños de centrales eléctricas.
Los motores de calor externo suelen ser motores de vapor, y se diferencian de los motores de combustión interna en que la fuente de calor está separada del fluido que hace funcionar[1] Por ejemplo, un motor de combustión externa utilizaría una llama para calentar el agua y convertirla en vapor, y luego utilizaría el vapor para hacer girar una turbina. Esto es diferente de la combustión interna, como en el motor de un coche, donde la gasolina se enciende dentro de un pistón, realiza el trabajo y luego es expulsada.
Todos los motores de combustión externa son motores térmicos externos. Hay EHE, como las centrales térmicas solares, las centrales nucleares y las centrales geotérmicas, que no son motores de combustión externa. A pesar de ello, los motores térmicos externos, como los reactores nucleares, se denominan a veces motores de combustión externa[3].
Motor de combustión interna frente a motor de combustión externa
La tecnología permite a un motor de combustión externa bi-cilíndrico modular instantáneamente el par entregado al eje motriz, gracias a una acción sobre las partes móviles que produce una variación de la característica de fase del motor, y la posición recíproca, angular, del cilindro caliente y del frío.
La principal innovación del motor se basa en la posibilidad de variar de forma sencilla la potencia en el eje, por lo que el motor puede utilizarse no sólo como sistema de generación de energía, sino también como propulsor mecánico para la tracción marina o automovilística.
Los motores disponibles actualmente en el mercado internacional se basan en diseños y materiales anticuados y, por tanto, son poco atractivos económicamente. Un punto fuerte de la solución propuesta por Innovative Technological Systems es la reducción sustancial de las emisiones contaminantes generadas en comparación con los motores convencionales.
Utilización del motor de combustión externa, en particular del tipo Stirling para la aplicación de la cadena cinemática: las funcionalidades del motor que se presentan en la patente, permiten la utilización del motor en el sistema de cadena cinemática estándar. Se trata de una tecnología innovadora que permitirá cambiar el statu quo tecnológico en el mercado de los sistemas de propulsión.
Modelo de motor de combustión externa
Un motor de combustión externa de eficiencia mejorada que utiliza la separación en los procesos termodinámicos que ocurren en un motor de combustión externa en componentes diseñados para maximizar cada operación. El motor de combustión externa varía el volumen de flujo de aire a la cámara de combustión en respuesta a las demandas de potencia y suministra combustible a la cámara de combustión con una relación aire-combustible constante. El sistema comprende además compresores, cámaras de combustión y expansores separados en los que el compresor utiliza la compresión isotérmica, la cámara de combustión utiliza la presión constante o la combustión de volumen constante o una combinación de ambas y puede proporcionar la compresión final, y el expansor puede utilizar la expansión subatmosférica. El calor de escape puede regenerarse y utilizarse en el ciclo primario. El motor también comprende un sistema de lubricación positiva para los cilindros y pistones que permite un flujo constante de un lubricante alrededor del pistón. Se introduce un mecanismo de control de la válvula de amplia variación que ofrece tiempos de válvula variados.
La presente invención se relaciona con la mejora de las fuentes de energía de combustión externa, y más particularmente se relaciona con un motor de combustión externa con lubricación mejorada, emisiones más bajas y eficiencia maximizada en todo el rango de trabajo del motor. La invención utiliza compresores, cámaras de combustión y expansores separados para permitir mayores relaciones de expansión y reutiliza la energía térmica que de otro modo se desperdiciaría en el ciclo primario para aumentar la eficiencia.
Ejemplo de motor de combustión externa
Un motor de combustión externa es un motor térmico en el que un fluido de trabajo (interno) es comprimido y calentado por la combustión de un combustible externo a través de la pared del motor o de un intercambiador de calor. El fluido, al expandirse y actuar sobre el mecanismo del motor (pistón o turbina), produce una potencia en el eje. Las máquinas de vapor y los motores Stirling son los motores de combustión externa más conocidos.
Los conceptos de motor de combustión externa más prometedores son los motores Stirling, que convierten la energía térmica en energía mecánica de los pistones alternativos. Los pistones se mueven debido a un cambio cíclico de la presión del fluido de trabajo en fase gaseosa bajo la influencia de su temperatura y cambio de volumen. El alto rendimiento térmico teórico (rendimiento Carnot), el largo intervalo de mantenimiento y el menor número de piezas móviles son ventajas adicionales de los motores Stirling.
En la práctica, el ciclo termodinámico Stirling se desvía del ciclo teórico debido a las pérdidas por fricción, las fugas del fluido de trabajo, los volúmenes muertos, etc. Los problemas técnicos, en particular el equilibrado de los pistones (o del pistón y el desplazador) que se mueven con un desfase y la estanqueidad del pistón caliente, impiden actualmente una amplia aplicación de los motores Stirling.