BMW establece 9 records con el Motor de Combustión de Hidrógeno. Velocidad superior de más de 300 km/h

Munich / Miramas. El hidrógeno conlleva un alto rendimiento no
sólo en los cohetes que viajan al espacio exterior: BMW ha
demostrado lo que el automóvil de hidrógeno puede
ofrecer, estableciendo 9 records para los autos de hidrógeno con
motor de combustión. "Nueve records que marcan el inicio de
la era de hidrógeno. La tecnología BMW ya ha avanzado un
gran trecho. Ahora, junto con los políticos y la industria
energética, debemos convertir en realidad nuestra visión
de movilidad sostenida", declaró el Profesor Burkhard
Göschel, miembro del consejo de BMW AG, durante los juicios de
asignación de records en Miramas. Al lograr este éxito
asombroso en los Terrenos de Prueba de Miramas en Francia, resulta
evidente que BMW Group ha dado prueba de su convicción de que el
hidrógeno es capaz de reemplazar el combustible convencional sin
necesidad de que el conductor realice el más ligero compromiso
en términos de rendimiento dinámico actualizado. De
hecho, las especificaciones del Auto Record H2R confirma claramente esta
superioridad, siendo que la unidad de potencia de 12 cilindros
desarrolla una salida de más de 210 kW o 285 caballos de fuerza.
Esto acelera el prototipo BMW a 100 km/h en aproximadamente 6 segundos
y le da una velocidad de 302,4 km/h (185,52 mph). Con base en la unidad
de potencia de la gasolina que caracteriza el BMW 760i, el motor de
hidrógeno de BMW presume de las tecnologías más
avanzadas como la conducción de válvula VALVETRONIC
totalmente variable. Las modificaciones principales al motor incluyen
el sistema de inyección de combustible adaptado por BMW a las
características y requerimientos especiales de hidrógeno,
donde el Auto Récord H2R se beneficia de los resultados obtenidos
en el desarrollo en serie del futuro motor de hidrógeno BMW, para
el primer Salón Premium del mundo construido para una
operación de modo dual. BMW estará lanzando una
versión de modo dual del actual Serie 7 durante el ciclo de
producción del modelo presente, introduciendo así el
primer auto de su tipo capaz de avanzar tanto con hidrógeno como
con gasolina. El prototipo H2R establece los siguientes records que
mostramos aquí en términos de tiempos medidos y la
velocidad lograda: Tiempo en seg. Velocidad en km/h - Kilómetro
en arranque ligero (flying-start): 11,993 300,190 - Milla en arranque
ligero: 19,912 290,962 - 1/8 de milla en arranque estático
(standing-start): 9,921 72,997 - ¼ de milla en arranque
estático: 14,933 96,994 - ½ kilómetro en arranque
estático: 17,269 104,233 - Milla en arranque estático:
36,725 157,757 - 10 millas en arranque estático: 221,052
262,094 - Kilómetro en arranque estático: 26,557 135,557
- 10 kilómetros en arranque estático: 146,406 245,892 Los
conductores de BMW Alfred Hilger, Jörg Weidinger and Günther
Weber se turnaron al volante del Auto Record en su sesión para
romper records. El motivo de BMW para establecer estos records no
sólo era comprobar la potencia y el rendimiento que el motor de
hidrógeno puede ofrecer. Más bien la confiabilidad y
durabilidad de la tecnología utilizada demuestra claramente la
supremacía de BMW al desarrollar el motor de hidrógeno
para producción estándar. En este proceso BMW se
concentra en el motor de combustión, dada la suma total de todas
sus funciones y características, sigue ofreciendo muchas
ventajas y beneficios en un solo auto. El Auto Récord H2R:
desarrollado en tan sólo 10 meses El Auto Récord H2R BMW
fue concebido, diseñado y desarrollado por BMW Forschung und
Technik GmbH, la legendaria subsidiaria de BMW AG. El nombre
"H2R" quiere decir "H two Race Car", "Hydrogen
Record Car" o "Hydrogen Research Car" . "Tuvimos
apenas 10 meses para desarrollar el prototipo H2R", declaró
Jürgen Kübler, el Gerente del Proyecto H2R. Pero un lapso de
tiempo tan breve como éste, es bastante normal para los
creativos ingenieros que hacen tan especial esta Empresa. Por supuesto
que en el proceso los ingenieros y especialistas en desarrollo contaron
con el apoyo de tres factores: Primero, los componentes que
caracterizan el auto de producción de hidrógeno BMW del
futuro ahora han alcanzado un alto grado de madurez, permitiendo una
adaptación directa y sin problemas para el auto récord.
Segundo, los especialistas en desarrollo pudieron utilizar en el
proceso de desarrollo los sistemas comprobados de chasis y
suspensión BMW que naturalmente cumplen con los requisitos
más estrictos. Y tercero, el uso consistente y de gran alcance
de la tecnología CAD permitió que se llevara a cabo un
proceso de desarrollo claramente orientado y con ahorro de tiempo. El
motor: producción de la serie de 12 cilindros especialmente
adaptada para hidrógeno El "corazón" del Auto
Récord H2R se basa en la unidad de potencia más avanzada
de BMW, el auto de 12 cilindros de seis litros de la Empresa. Es capaz
de avanzar con combustible de hidrógeno hasta el ajuste del
manejo de motor así como de los componentes de formación
mixta combustible/aire. Las diferencias más significativas en
términos de los componentes estructurales del motor son la
válvula de inyección de hidrógeno y la
elección de materiales para las cámaras de
combustión: Al contrario de la producción de motores con
combustible inyectado directamente en las mismas cámaras de
combustión, las válvulas de inyección en el motor
de hidrógeno se integran en los colectores de toma. Asimismo,
para que se cumpliera en este caso con los requerimientos
específicos para el récord de velocidad, el motor de
combustión de hidrógeno fue diseñado y construido
para una operación en modo sencillo de ejecución
exclusivamente con hidrógeno. Esto permitió a los
ingenieros establecer y sintonizar el motor específicamente para
los requerimientos de hidrógeno, por ejemplo, al utilizar los
anillos de asiento de la válvula especial manufacturados con un
material apropiado. La razón de esta necesidad es que el
hidrógeno no tiene el efecto lubricante de una mezcla
convencional de gasolina y aire. También vale la pena observar en
este contexto que esa necesidad de arreglárselas con un nivel
inferior de lubricación ya había surgido anteriormente
cuando se introdujo la gasolina sin plomo, desde entonces los motores
de producción se construyeron con materiales aún
más fuertes y resistentes. Hidrógeno que proporciona
eficiencia mejorada Una consideración fundamental es que las
propiedades de combustión del hidrógeno son muy
diferentes de los de la gasolina o diesel: Mientras que el
hidrógeno se quema más rápido que los combustibles
convencionales bajo una presión de aire normal, la temperatura
de combustión es ligeramente inferior que en el caso de la
gasolina. Dentro del motor la alta velocidad de la combustión de
la mezcla de hidrógeno y aire genera una temperatura más
alta que en un motor que funciona con gasolina. El manejo del motor del
Auto Récord H2R de BMW ha sido modificado de acuerdo a lo
anterior, en donde la mezcla de hidrógeno no se enciende hasta
que el pistón alcanza el centro superior, asegurando así
una salida máxima. Cuando la mezcla de gasolina y aire se quema
relativamente lento, en comparación, la mezcla debe encenderse
en un punto cada vez más anterior como una función de la
velocidad del motor; así, el pico de presión se alcanza
en cuanto el pistón inicia su movimiento descendente. Una
ventaja importante de una presión de combustión más
alta de la mezcla de hidrógeno y aire es que la
generación de más potencia proveniente de la misma
cantidad de energía representa un mayor grado de eficiencia. A
pesar de que resulta tan deseable una alta norma de ignición del
hidrógeno dentro del motor, naturalmente necesita un mayor grado
de atención fuera de la cámara de combustión. Para
evitar incendios, por ejemplo, los ingenieros de BMW han
diseñado un ciclo de gas específico y una estrategia de
inyección, donde el ajuste infinito del eje de leva VANOS de BMW
dirige la porción de gas residual de acuerdo con los
requerimientos específicos sobre demanda. Antes de que la mezcla
de hidrógeno y aire pueda fluir a los cilindros, las
cámaras de combustión se enfrían con aire para
garantizar que la mezcla de combustible y aire no pueda encenderse y
generar un indeseable proceso de descontrol. VALVETRONIC proporciona
las condiciones óptimas para la conducción de
hidrógeno La tecnología exclusiva VALVETRONIC de BMW que
sirve como una función estándar que dirige las
válvulas en los 12 cilindros brinda a los especialistas en
desarrollo de motores de la Empresa una herramienta ideal para controlar
este demandante ciclo de carga de gas. VALVETRONIC controla no
sólo la duración del movimiento de la válvula,
sino también la elevación real de la válvula. Este
efecto se logra mediante una palanca intermedia entre el eje de leva y
las dos válvulas de toma en cada cilindro modificado al infinito
en su posición relativa al eje de leva por medio de un eje
excéntrico adicional operado por un motor eléctrico.
Dependiendo de la posición de este eje excéntrico, la
palanca transforma el "apresuramiento" de las levas en un
mayor o menor movimiento de válvula. VALVETRONIC se basa de
forma constante en el infinito proceso BMW para ajustar el eje de leva.
Ya bastante conocido por su nombre comercial VANOS, este sistema forma
una parte integral del concepto VALVETRONIC. Al incorporar una unidad
ajustadora controlada hidráulicamente en la unidad del eje de
leva, VANOS modifica el inicio y el final del periodo de apertura de
válvulas, donde la administración de válvulas
totalmente variable sirve para ajustar a la perfección el ciclo
de carga de gas en la unidad de potencia de 12 cilindros conforme a los
requerimientos y características de la conducción de
hidrógeno. Válvulas especiales de inyección para
potencia de hidrógeno Al inyectar lo más tarde posible el
hidrógeno en el colector de toma, las válvulas de
inyección tienen que cumplir con requerimientos muy exigentes.
Por ello, las válvulas representan un nuevo y avanzado
desarrollo para BMW, y como el hidrógeno gaseoso se lleva un
volumen mayor por unidad de energía que la gasolina
líquida, las válvulas de inyección de
hidrógeno son más grandes que las unidades de
válvulas de inyección convencionales. Otro punto
importante es que las válvulas tienen que cubrir un rango mucho
mayor de funciones y requerimientos diferentes, operando conforme a todo
tipo de niveles de presión del sistema y con periodos de
inyección que van de muy cortos a relativamente largos. Uno de
los objetivos principales en desarrollar las válvulas fue
inyectar exactamente la cantidad exacta de hidrógeno necesario
para el colector de toma dentro de un periodo muy corto a velocidades de
motor muy altas y bajo una carga total. Un proceso limpio de
formación de mezcla: menos consumo de combustible bajo una carga
parcial, potencia extra bajo carga total Bajo una carga total la unidad
de potencia de 12 cilindros opera con una mezcla de combustible y aire
de lambda = 1. Esta es exactamente la misma mezcla que también
podemos encontrar en un motor de gasolina de vanguardia, la mezcla que,
en principio, ofrece la salida de potencia más alta y eficiente
en un motor de combustión. Bajo una carga parcial, nuevamente
el hidrógeno ofrece un beneficio importante: el motor opera con
eficiencia en el modo de quemado magro con excedente de aire. Bajo
condiciones específicas, es decir, con una mezcla de combustible
y aire específica, la combustión de hidrógeno
conduce a la generación de óxido nítrico. Esta
"ranura" de mezcla inicia ligeramente por encima de lambda = 1
y se amplía a la gama de lambda > 2. La solución
simple para este problema es dejar fuera toda este "rango" de
mezcla, ya que no es necesaria para operar el motor, por lo que el
sistema de administración rápida que controla el motor de
hidrógeno BMW omite por completo este rango, evitando así
las emisiones de Nox durante el proceso. Como resultado, el Auto
Récord H2R es tan potente como un auto con motor convencional de
gasolina, en tanto que sus emisiones se limitan, para todos los
propósitos prácticos, a ninguna otra cosa además
del vapor. Tecnología de seguridad El sistema de combustible que
caracteriza el Auto Récord H2R BMW se basa en un concepto
comprobado de desarrollo en serie. El combustible se vierte en el
tanque del prototipo H2R en la estación móvil de llenado
de hidrógeno a través de un cople de tanque manual. El
tanque con aislamiento de vacío y doble pared tiene la capacidad
de más de 11 kilos de hidrógeno líquido y se ajusta
junto al asiento del conductor. Con un total de tres válvulas se
garantiza una óptima seguridad, operando la válvula en la
apertura del tanque a una presión de 4.5 barios. Por medio de
dos válvulas de seguridad adicionales se descarta cualquier
consecuencia de posibles fugas en la chaqueta del tanque que sirve para
mantener el hidrógeno a la temperatura baja necesaria. Las
válvulas se abren tan pronto como la presión dentro del
tanque excede el límite de 5 barios. Este sistema de doble
seguridad redundante garantiza una óptima seguridad en todo
momento, asegurando que el tanque de hidrógeno no estalle como
resultado de un exceso de presión. Dispositivo de intercambio de
calor en lugar de una bomba de gasolina. La presión de gas se
genera en el sistema de suministro de combustible simplemente debido a
que se eleva la temperatura del hidrógeno líquido
criogénico en el tanque y éste se mantiene a una
presión de operación de aproximadamente 3 barios mediante
un controlador de presión del tanque. Luego, el enfriador que
opera dentro de la unidad de potencia de 12 cilindros calienta el gas
de hidrógeno en un intercambiador de calor a temperatura
ambiental. Tecnología de válvula Válvulas
adicionales monitorean la presión del gas en las tuberías
de combustible que conducen al motor. Las válvulas de bajas
temperaturas dentro del tanque controlan el retiro de hidrógeno
del tanque mismo. En caso de que se genere una fuga en alguna
tubería de flujo previo, con presión de suministro a
menos de 0.4 barios, las válvulas de suministro de combustible se
cierran automáticamente, desconectando y sellando el tanque. La
tubería de suministro también puede interrumpirse de
forma manual mediante una tapa del interruptor. Para mantener una
óptima presión de suministro en las válvulas de
inyección en todo momento, especialmente conforme esta
presión pueda variar como función de las condiciones de
conducción, el manejo del motor reduce la presión en la
tubería de suministro aproximadamente a 1.2 barios por medio de
una válvula de control ajustada específicamente para este
propósito. Este completo sistema de seguridad que se incluye en
el Auto Récord H2R es además supervisado por un sistema
telemétrico del mismo tipo que el de Fórmula 1. Cuatro
sensores de hidrógeno ajustados en puntos esenciales, por ejemplo
en el tanque mismo y alrededor del cople del tanque, reconocen de
inmediato cualquier fuga e informan de ello al conductor. Chasis y
suspensión Con respecto a la estructura y el chasis del Auto
Récord H2R BMW, los ingenieros y especialistas de desarrollo en
BMW Forschung und Technik GmbH utilizaron una serie de componentes
provenientes de un sofisticado auto deportivo pura sangre de BMW: la
estructura espacial de aluminio con monocasco así como todo el
sistema de chasis y suspensión. Los fuertes tableros de la
estructura de aluminio que utilizan las ventajas del aluminio como un
material particularmente ligero y resistente a la corrosión,
llenan los espacios abiertos entre los perfiles extra grandes con
presión de extrusión dando al auto su estable
"esqueleto". El resultado para el conductor es una experiencia
de conducción de total excelencia sin la más ligera
vibración o "temblor" de la carrocería. La
suspensión del frente se basa en un eje frontal de puntal de
resorte con espoleta doble junto con una dirección de cremallera
y piñón, brazos de control de pista de aluminio, una
barra de amarre y una barra anti-rodado. La subestructura del eje
frontal está formada por una estructura de aluminio soldado
compuesta de barras de perfil con presión de extrusión y
placas para sostener todos los componentes del eje frontal y con
fijación de pernos para la carrocería en seis puntos. El
brazo de control de pista compuesto de aluminio establecido viene
completo con dos uniones de rótula que beneficia la guía
precisa de las ruedas y gran estabilidad de la dirección. La
guía de las ruedas y la estabilidad en la parte trasera son
proporcionadas por un eje integral de cuatro dimensiones, que es un
principio de brazo múltiple patentado por BMW y mejorado en este
caso con una barra anti-rodado. Finalmente, el contacto y seguridad
óptimos en carretera se aseguran con ruedas que miden 245/40 x
19. La carrocería: piel externa hecha de fibra de carbón
Los diseñadores BMW también han proporcionado al Auto
Récord H2R una carrocería única: Mide 5.40 metros
de longitud y 2 metros de ancho y está diseñada
especialmente para lograr un perfil aerodinámico óptimo.
Asimismo, para alcanzar las velocidades récord, el área
frontal mide sólo 1.85 metros cuadrados y el coeficiente de
arrastre es apenas 0.21. En la parte trasera un difusor de 20 cm de
longitud evita que el aire haga remolinos detrás del auto, lo
que potencialmente podría reducir su velocidad. El perfil lateral
y la absoluta longitud del prototipo H2R también sirven para
garantizar las características de conducción estable a
velocidades muy altas. Como en un auto de carreras de Fórmula
1, la piel externa está compuesta de plástico reforzado
con fibra de carbón, lo que ofrece la óptima
combinación de rigidez superior y bajo peso: El peso general del
H2R con un tanque lleno y el conductor al volante es de 1560 k o 3440 libras.