En la industria de la automoción, el láser se escapa de los faros de los coches para entrar al motor y mejorar así su combustión. Esto es lo que ha conseguido Princeton Optronics, al utilizar el láser como sistema de ignición y haber probado durante meses lo que ninguna otra marca ha conseguido hasta ahora.
Se trata del primer sistema que ha demostrado su funcionamiento en un coche comercial: el pasado mes de noviembre en un laboratorio de Chicago en un motor de combustión interna consiguieron desencadenar la ignición con láser en lugar de usar la bujía de chispa tradicional. Ello permite que el combustible se queme de una forma más eficiente y que además se queme más aire que combustible en cada carga, lo que podría llevar a unos coches más limpios y ecológicos.
En un motor de combustión normal, una mezcla de combustible y aire entra en un cilindro en el cual se enciende mediante una bujía. Los gases calientes en expansión despedidos por la quema del combustible ejercen fuerza sobre una parte móvil tal como un pistón – generando energía mecánica que se puede utilizar para hacer girar las ruedas de un coche, por ejemplo. Pero debido a que cada ciclo de combustión ocurre muy rápidamente, es difícil conseguir que toda la mezcla de combustible se queme. El problema es que las bujías sólo pueden encender el combustible en un extremo de la cámara, dice Chuni Ghosh, director general de Princeton Optronics la empresa con sede en Nueva Jersey, que desarrolló el nuevo sistema de ignición.
Mejora de la combustión en un 27%
En el motor de Ghosh, un láser propicia la explosión de la mezcla de combustible y aire en la parte central del cilindro en lugar de hacerlo en el extremo, quemando más combustible y mejorando la eficiencia de combustión en un 27 por ciento. La ignición láser podría aumentar la eficiencia del combustible de un automóvil de los 40 kilómetros por litro hasta alrededor de 50 ya que se desperdicia menos mezcla antes de que llegue la siguiente carga. Una combustión más completa también emite menos contaminantes tales como el dióxido de nitrógeno.
Los láseres también podrían mejorar la sincronización de motor para mantenerse a la par con los miles de ciclos por minuto en los que un motor de automóvil funciona ya que los láseres pulsan en nanosegundos frente a los milisegundos de las bujías. Así, se pueden sintonizar con más precisión que las bujías de modo que se disparan en el instante óptimo para la ignición. Incluso se pueden disparar varias veces durante el mismo ciclo en diferentes partes del cilindro para maximizar la quema de combustible.
Primer modelo funcionando
El motor se presentó por primera vez la semana pasada en la cumbre ARPA-e energy innovation en Washington DC. La idea en sí no es nueva, Toyota y otras marcas como Mazda llevan intentando desarrollar sistemas similares desde 2011 pero no lo han probado aún en estas condiciones. Princeton Optronics es el primero en demostrar que funciona en un motor real, con las fuerzas y calor extremos que miles de revoluciones por minuto producen.
Pero los coches no son los únicos vehículos que se beneficiarán de esta tecnologia. Los generadores de emergencia o respaldo y los motores de buques podrían beneficiarse también. «Existe mucha presión sobre las empresas de transporte marítimo para que reduzcan la contaminación de sus buques», dice Ghosh. «Una empresa de transporte con la que estamos en conversaciones está interesada en reconvertir sus flota de motores implantando el encendido láser.»
Antecedentes
Ya en 2011 investigadores del National Institute of Natural Sciences (NINS) de Japón anunciaban que estaban creando sistemas de ignición laser que algún día podría reemplazar las bujías de los motores de los coches. Hecho de dos segmentos de itrio-aluminio-galio unidos, el sistema de ignición láser era de sólo 9 milímetros de ancho y 11 milímetros de largo. Cuenta con dos haces, que pueden producir una explosión más uniforme más rápidamente que uno solo, y ello disparando en la mezcla de aire-combustible en dos lugares a la vez. El equipo también investigaba un láser con tres haces. Este sistema láser si bien no podía causar una combustión con un solo pulso, lo conseguía a través de varios pulsos de 800 picosegundos-largos. Hasta ahora, el sistema de láser de encendido no se ha instalado en un automóvil real, si bien los científicos han hablado ya con varios fabricantes grandes de la bujía y con el fabricante mundial de componentes de automóviles DENSO Corporation para avanzar en su implantación.
