A pesar de que el mundo se inclina hacia los vehículos eléctricos, los camiones diésel pesados siguen siendo útiles para quienes realizan trabajos pesados. Muchos propietarios de camiones buscan constantemente formas de aumentar la potencia, reducir el consumo de combustible y disminuir las emisiones de partículas para disminuir el coste de llenar sus tanques de fluido de escape diésel. Es por eso que las afirmaciones de Speed of Air (SoA) sobre sus pistones con hoyuelos resultan tan atractivas para aquellos que desean reconstruir sus motores. Pero, ¿realmente funcionan estos hoyuelos?
¿Por qué las pelotas de golf tienen hoyuelos? Los hoyuelos en las pelotas de golf tienen una razón de ser: crean una capa límite de aire que reduce la resistencia al crear turbulencia en la superficie de la pelota. Esta turbulencia ayuda a que la pelota no pierda velocidad debido a la resistencia al aire. Aunque esto no explica completamente cómo una pelota de golf puede aumentar su altitud (eso se debe al efecto Magnus de una esfera girando en un fluido), los hoyuelos juegan un papel importante en la reducción de la resistencia al aire.
Por supuesto, podrías pensar: «Está bien, pero un pistón no es una pelota». Sin embargo, en lo que respecta al comportamiento de los fluidos (y el aire que tú y tu motor respiran son fluidos), crear una capa límite sigue siendo crucial en la cámara de combustión, especialmente cuando se trata de mantener el combustible en suspensión con el aire. Si puedes crear una capa límite bien adherida en la cámara de combustión, la mezcla de aire y combustible se mantendrá en suspensión por más tiempo. Esto también ayudará a que la llama avance más a través de la mezcla, lo que lleva a un mayor aprovechamiento del combustible y la expansión dentro del cilindro. Cuando la mezcla de aire y combustible no se quema por completo, se produce una acumulación de carbono en la cámara de combustión, válvulas y pistón.
¿Funciona?
Durante las primeras pruebas, SoA utilizó diversas técnicas de banco de flujo para determinar áreas de lavado de combustible en las coronas de los pistones, indicadas por un exceso de acumulación de carbono. Probaron muchas otras técnicas de texturizado para intentar mantener la mezcla de aire y combustible en suspensión por más tiempo, pero descubrieron que el hoyuelado similar a las pelotas de golf en el pistón funcionaba mejor. Actualmente, SoA utiliza dinámica de fluidos computacional (CFD) para optimizar mejor sus diseños de pistones para motores Powerstroke, Duramax y Cummins en vehículos de servicio mediano.
Pruebas rigurosas SoA también envió sus pistones a evaluadores independientes desde 2014, donde un pistón SoA se utilizó durante la reconstrucción de un motor Caterpillar 3516 empleado en un camión minero 793D para Newmont North America y reconstruido por un concesionario Cat. Ese motor fue retirado con 44.842 horas de uso y reacondicionado con pistones SoA como el único cambio respecto a las piezas normales de reconstrucción. Dicho motor pasó de ser utilizado 16 horas por día con los pistones Cat a 18 horas por día con los pistones SoA, antes de ser retirado nuevamente para servicio en 2017, después de 915 días en funcionamiento.
A pesar de algunos problemas con pernos de cabeza reutilizados, Newmont señaló que los pistones mostraron una vida útil significativa y una baja acumulación de carbono en comparación con otras reconstrucciones. También se encontraron mejoras en las emisiones de escape. SoA también nos proporcionó un informe del laboratorio Olsen Ecologic en Fullerton, California, que comparó un motor Cummins 5.9 litros de serie con uno equipado únicamente con pistones Speed of Air. En ese informe, se registró un aumento del 15.5% en la potencia y del 15.2% en el par motor. Además, se redujo el consumo específico de combustible en un 3.2%, la opacidad del escape disminuyó en un 77.6%, los niveles de NOx se redujeron en un 61%, los hidrocarburos del escape disminuyeron en un 32.5% y los niveles de CO2 bajaron en un 41.4%.
¿Por qué solo pistones?
Según Chris Parkhurst, CEO y director ejecutivo de Speed of Air, han probado hoyuelos en muchas otras partes del motor, pero los pistones proporcionan la mayor parte del beneficio. Cuando se trata de reconstrucciones comerciales, los colectores y las culatas no se consideran tan consumibles como los pistones y los turbocompresores. Por lo tanto, SoA se ha centrado en comercializar algo que realmente pueden vender sin convertirse solo en un taller de maquinado.
¿Por qué los fabricantes de automóviles no han adoptado esta tecnología?
Esta es una buena pregunta, pero solo se puede responder con hipótesis. Podría tratarse de una cuestión de costo versus beneficio que el mercado de accesorios no necesita responder. Al construir en grandes cantidades, la velocidad y el costo son factores importantes. El tiempo adicional necesario para mecanizar un pistón con estas características podría superar los beneficios de cómo funciona un pistón sin ellas. Esa es solo una especulación, pero va al motivo por el cual existe el mercado de accesorios, el cual no necesita equilibrar sus hojas de balance y justificar el tiempo como lo hace un fabricante de equipo original (OEM).
Actualmente, SoA se concentra en la comercialización de su línea de motores diésel de servicio mediano. Pero su trabajo también se extenderá a motores de gasolina y carreras en un futuro cercano, utilizando el mismo principio aerodinámico que hace que una pelota de golf vuele por el aire. ¿Quién hubiera pensado que la humilde pelota de golf tenía tanto que ofrecer a un motor de combustión interna?
Uno de los mercados específicos en los que SoA busca ofrecer sus soluciones es el de propietarios y operadores de camiones diésel comerciales en California. Para motores anteriores a 2010 (o chasis no adaptados con un motor más nuevo) y vehículos pesados que pesen más de 14,000 libras, California los ha prohibido operar y registrarse dentro del estado. El problema radica en las emisiones de estos motores, pero las mejoras en las emisiones que SoA ha demostrado con solo sus pistones podrían ser su salvación.
Seguimos en desarrollo y probablemente necesitemos al menos 2,500 horas de pruebas de durabilidad. Veremos cuando obtengamos una carta de prueba emitida por CARB. Creemos que apuntaremos primero a las familias de motores CAT C-series (9/12/15/18 litros) o posiblemente a los motores Detroit 12.7 y 14L 60 series.
Chris Parkhurst
El kit que Parkhurst sería un kit completo que un reconstructor podría utilizar con el motor aún montado en el chasis del vehículo e incluiría no solo los pistones SoA, sino también un turbocompresor, una nueva reprogramación de la ECM y un sustrato ligero.
Estamos bastante seguros de que nuestro sustrato se limitaría a DOC y no necesitaríamos DPF, SCR o EGR. Todavía queda mucho trabajo por hacer en ese sentido, pero ese parece ser el camino alcanzable.
Chris Parkhurst
Por ahora, SoA se concentra en la comercialización de su línea de motores diésel de servicio mediano. Pero su trabajo también se expandirá a motores de carreras y gasolina en un futuro cercano, utilizando el mismo principio aerodinámico que hace que una pelota de golf vuele por el aire. Resulta sorprendente que la sencilla pelota de golf tenga tanto que ofrecer a un motor de combustión interna, pero las pruebas y los datos respaldan los beneficios de esta innovadora tecnología de hoyuelos en los pistones. A medida que la industria automotriz continúa evolucionando, quizás veremos más ejemplos de cómo las ideas aparentemente simples pueden tener un gran impacto en la eficiencia y el rendimiento de los motores.
Más información: www.speedofair.com
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