Los vehículos de aire comprimido funcionan con motores neumáticos que utilizan aire, como el aire comprimido almacenado en cilindros. Tal accionamiento se llama neumático . En lugar de mezclar combustible con aire y quemarlo en el motor, y luego transferir energía a los pistones desde los gases calientes en expansión, en los vehículos de aire comprimido, la energía se transfiere a los pistones desde el aire comprimido.
Los sistemas de propulsión de vehículos de aire comprimido también pueden formar parte de los sistemas híbridos , es decir, sistemas que también incluyen baterías eléctricas y depósitos de combustible para recargarlas.
Los motores de aire comprimido típicos (motores de aire) usan uno o más pistones . Los motores neumáticos son fundamentalmente muy similares en diseño a los motores hidráulicos . En algunos casos, es recomendable calentar el aire o el motor para aumentar la potencia. Esto es especialmente cierto dado que el aire que se expande en los motores neumáticos se enfría.
Los cilindros de almacenamiento de aire comprimido deben diseñarse de acuerdo con las normas de seguridad para recipientes a presión. Un ejemplo de tal estándar es ISO 11439 [1] .
Los cilindros pueden fabricarse con los siguientes materiales:
Los materiales a base de plástico son más ligeros que los de metal, pero en general son más caros. Los cilindros de metal pueden soportar una gran cantidad de ciclos de carga y descarga, pero deben revisarse periódicamente para detectar corrosión.
Una de las empresas utiliza cilindros diseñados para una presión de 30 MPa [2] .
Los cilindros de los vehículos descritos deben llenarse en estaciones de servicio especiales con el equipo necesario. El costo de conducir tales vehículos aéreos, como suele esperarse, debería ser de aproximadamente 0,75 € cada 100 km, con una recarga completa de los cilindros en la "estación de globos", aproximadamente US $[ refinar ] 3.
El aire comprimido tiene una baja densidad de energía. A una presión de 300 bar , la densidad energética puede alcanzar unos 0,1 MJ /litro (teniendo en cuenta la posibilidad de calentar el aire), lo que es comparable a la capacidad de las baterías electroquímicas de plomo . Sin embargo, a medida que las baterías se descargan, el voltaje en sus salidas cae relativamente poco; en los vehículos que funcionan con combustible químico, se proporciona una potencia constante desde el primero hasta el último litro de este combustible. Al mismo tiempo, la presión a la salida de los cilindros disminuye a medida que se consume aire. El gas en un cilindro de buceo se puede comprimir hasta 1000 bar (100 MPa), pero ahora estos cilindros son caros y tienen un volumen pequeño.
Un automóvil de tamaño y forma normales consume alrededor de 0,6-1,0 MJ por 1 km de vía en el eje de transmisión [3] , aunque la mejora de la forma puede conducir a una disminución de este número.
Al igual que otras tecnologías que no son de combustión, el uso de vehículos de aire comprimido puede eliminar las emisiones de la carretera a través de los tubos de escape y trasladarlas a centrales eléctricas centralizadas , lo que facilita el proceso de eliminación de estas emisiones. Sin embargo, se deben agregar lubricantes al aire comprimido de dichos vehículos para reducir las fuerzas de fricción y reducir el desgaste del equipo neumático. Estos lubricantes también pueden contaminar posteriormente el medio ambiente.
Los vehículos de aire comprimido son comparables en muchos aspectos a los vehículos que funcionan con baterías , pero tienen los siguientes beneficios potenciales :
En los vehículos de aire comprimido tienen lugar varios procesos termodinámicos , como el enfriamiento durante la expansión y el calentamiento durante la compresión del aire. Dado que es imposible usar procesos teóricos ideales en la práctica, es probable que ocurran pérdidas de energía, y la mejora puede seguir el camino de su reducción. Una de las direcciones puede ser el uso de grandes intercambiadores de calor, que permiten, por un lado, calentar el motor neumático de manera más eficiente y, por otro lado, enfriar el habitáculo. Al mismo tiempo, el calor obtenido al comprimir el aire se puede utilizar para calentar sistemas líquidos (agua) y utilizarse posteriormente.
Un fabricante anunció el desarrollo de un motor neumático con una eficiencia del 90 % [8] .
A principios del siglo XIX, el uso del aire comprimido como accionamiento de diversos sistemas estaba muy extendido y sólo empezó a desaparecer con el avance del uso masivo de la electricidad [10] . Antes de esto, el accionamiento neumático se materializó en varios dispositivos, desde timbres neumáticos, correo neumático , armas neumáticas y hasta el ferrocarril neumático propuesto en 1827 .
En 1861, en Alexander Plant en San Petersburgo , S.I. Baranovsky construyó una locomotora con accionamiento neumático , que se llamó túnel de viento de Baranovsky [11] . La locomotora se utilizó en el ferrocarril Nikolaev hasta el verano de 1862 .
El aire comprimido se ha utilizado desde el siglo XIX para impulsar locomotoras en la industria minera . Además, en algunas ciudades, como París , se utilizaba aire comprimido para impulsar los tranvías, alimentados por una red central de distribución neumática en toda la ciudad. Anteriormente, se usaba aire comprimido en los motores de torpedos para impulsarlos hacia adelante.
Durante la construcción del ferrocarril de San Gotardo entre 1872 y 1882 , se utilizaron locomotoras neumáticas en la construcción del túnel ferroviario de San Gotardo .
En 1903, la Liquefied Air Company ( en inglés: Liquid Air Company ), con sede en Londres , estaba construyendo vehículos de aire líquido y comprimido. Los principales problemas en estos vehículos, así como en los vehículos de aire comprimido en general, eran (son) el par insuficiente de los motores neumáticos y el alto costo del aire comprimido [12]
Recientemente[ ¿cuándo? ] Varias empresas han comenzado a desarrollar vehículos de aire comprimido , aunque ninguno se ha lanzado al público en general ni se ha probado de forma independiente.
En 1997, el gobierno mexicano firmó un acuerdo con la empresa europea MDI , que presentó un prototipo de Taxi Cero Contaminación, para reemplazar gradualmente la flota de taxis de la Ciudad de México (una de las megalópolis más contaminadas del mundo) por transporte “aéreo”. . [13]
Tres estudiantes son ingenieros mecánicos de la Universidad Estatal de San José ; Daniel Mekis, Dennis Schaaf y Andrew Mirovich diseñaron y construyeron una bicicleta que funciona con aire comprimido. El costo total del prototipo fue de alrededor de $1,000. La velocidad máxima se registró en mayo de 2009 y fue de 23 mph. (37 km/h) [14]
La motocicleta de aire comprimido fue fabricada por Edwin Yi Yuan. El modelo está basado en la Suzuki GP100 donde Angelo Di Pietro utilizó tecnología de aire comprimido [15] . También un modelo del diseñador australiano Dean Benstead basado en la Yamaha WR250R [16]
Como parte del programa de televisión Planet of the Mechanics , Jem Stansfield y Dick Strawbridge convirtieron un scooter ordinario en un ciclomotor de aire comprimido . [17] [18] .
Varias empresas se dedican a la investigación y producción de prototipos de este tipo de vehículos , con planes de lanzarlos al mercado en 2016.
Motor Desarrollo Internacionalfabrica vehículos MultiCATs que pueden ser utilizados como autobuses o camiones .