AUTOR: PABLO BOECK SAENGER Ingeniero Mecánico Fecha: 1985-08

1. UN NUEVO MOTOR
Inq. Pablo Boeck - Consultor Académico e Industrial; Profesor de las
Universidades Anhuac y Universidad Autónoma Me-
tropolitana - UAM.
Trabajo presentado ante la Academia Mexicana de Ingeniería para in-
gresar como Académico de Numero de la Comisión de Especialidad de
Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
México, D.F., agosto de 1985.

2. 1.
UN NUEVO MOTOR
CONTENIDO:
- INTRODUCCION
- ANTECEDENTES
- EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
- INNOVACIONES Y PROYECCIONES
- UN NUEVO MOTOR
- BIBLIOGRAFIA

3. INTRODUCCI ON
Ante todo, deseo expresar mi profundo agradecimiento a los distin-
guidos miembros de la Academia Mexicana de Ingeniería por el honor
que me confieren al aceptarme como académico de número y, muy par-
ticularmente, a la Comisión de Especialidad de Ingeniería Mecánica
y Eléctrica, al Comité de Admisión y al Consejo Directivo, quienes
respectivamente propusieron, revisaron y aprobaron mi candidatura
a tan significativo nombramiento.
Créanme que esta distinción ha sido motivo de enorme satisfacción
para mí, aunque honestamente mi labor y mi contribución al indivi-
duo, al gremio y a las instituciones, no difiere mucho de todos
aquellos ingenieros que tenemos en común la vocación profesional
y el espíritu de enseñar lo que uno sabe, ha aprendido y ha prac-
ticado. Gracias por este inmerecido honor que me obliga, cierta-
mente, a trabajar con mayor entusiasmo y dedicación para engrande-
cer ms a la Academia y a la ingeniería en este país que tanto,
tanto necesita !!
Para esta presentación he seleccionado un tema que apasiona y sub-
yuga no sólo al ingeniero, sino al individuo en general. Un inven-
to del hombre, del cual somos cada vez ms dependientes y que ha
venido a formar parte integral e indispensable del sistema de vida
actual. Me refiero al transporte en términos genéricos, al vehícu-
lo autopropulsado de superficie en particular y específicamente al
corazón, llamado motor, que impulsa a la unidad con plena autonomía

4. 2.
y mínimas tribulaciones. Realmente nos atreveríamos a asegurar es-
to iltimo?
No .....definitivamente no; hay problemas, al grado de que hemos lle-
gado a la necesidad de desarrollar un nuevo motor y no es que el
que utilizamos sea malo, lo que sucede es que el volumen de motores
y, consecuentemente, de vehículos que circulan hoy en día en una ur-
be es tan descomunal, que nos obliga a medir y controlar, por un la-
do, la energía que consumen y, por el otro, los gases que arrojan a
la atmósfera que aspiramos también millones de seres.
Antes de entrar en materia, permítaseme expresar que la selección de
este tema obedece, no sólo a los requerimientos de la Academia a ni-
vel técnico, de creatividad, de beneficio a la colectividad, de apor-
tación de nuevos conceptos y elementos de interés, de estímulo a las
actividades de investigación científica y tecnológica, sino que lo
considero de pasmosa actualidad, de alta prioridad y grandes pers-
pectivas, así como un reto para los ingenieros de nuestra rama que,
entre tantas cosas por hacer, habrá que abocarse a resolver la pro-
blemtica planteada por la dilapidación de los energéticos, de la
contaminación ambiental, del mal uso de los transportes y, por qué
no decirlo, del meollo de todas estas calamidades: la explosión de-
mogrfica brutal que padecemos.
Tratando de suavizar lo anterior con algo de índole romántico, men-
cionaremos que la solución con un nuevo motor respondería con creces

5. 3.
a un sueño largamente acariciado por los pioneros de la ciencia ter-
modinámica y de las máquinas térmicas, lograr el motor quasiperfec-
to, el motor ideal, el motor adiabático.
ANTECEDENTES
Se entiende que una megalópolis tenga enormes problemas de abasteci-
miento, control, operación, servicios en general, tráfico y vialidad,
pero si a ello se le agregan: la situación geográfica y climática de
la gran Tenochtitlan, la idiosincracia del pueblo, el diseño amorfo
de las vías, las deficiencias de infraestructura, el crecimiento sin
freno de la población, la ausencia de controles, el uso de tecnolo-
gías obsoletas, la violación sistemática de los reglamentos y tantos
otros factores propios del subdesarrollo, el resultado es más que
evidente: una completa anarquía en la transportación urbana, en la
función ecológica del medio y en el sistema económico, no s6lamente
regional, sino nacional.
Sin entrar en estadísticas formales, es fácil detectar la magnitud
del problema, sólo con apuntar algunas cifras y proyecciones básicas
de lo que acontece y muy probablemente acontecerá en la zona Metro-
politana de la ciudad de México, claro, únicamente a través de la
lente del autotransporte.
Se estima que habitan el Valle de México unos 18 millones de seres;
circulan cerca de 3 millones de vehículos autopropulsados, incluyen-
do motocicletas, automóviles, camiones y autobuses; en consecuencia,

6. 4.
la relación vehículos per capita, del orden de 1 para cada 6 habi-
tantes, se aproxima a cifras del Primer Mundo. Sin embargo, las
instalaciones y facilidades para circular, operar, mantener, vigi-
lar, estacionar, etc., no son ni remotamente las ms adecuadas.
Se calcula que cada día se consumen, lamentablemente en forma no muy
eficiente, ms de 30 millones de litros de combustible, los que a su
vez producen algo así como 330 mil toneladas de gases de combustión.
El nivel de ruido generado por los motores y por los vehículos, en
puntos críticos, que por cierto no son pocos en la ciudad, rebasa
los 100 dB. La velocidad media de circulación, medida en las prin-
cipales arterias durante un período de 24 horas, apenas llega a los
7.9 KPH. La pérdida en horas-hombre por concepto de movimiento y
traslado a, o de las fuentes de trabajo, asciende a los 5 millones
cada día.
La producción de vehículos automotores se ha mantenido, por efecto
de los múltiples trastornos nacionales, en los 300,000 anuales du-
rante los últimos 10 años, con excepción de 1979, 80, 81 y 82 en
que las plantas armadoras inundaron las calles con 450, 500, 600 y
500 mii respectivamente. La vida útil de las unidades se ha incre-
mentado, por causas económicas, hasta la fantástica longevidad, de
hecho única en el mundo, de 14 años promedio, cifra que por cierto
no debe ser motivo de orgullo, ya que va en detrimento de la eficien-
cia y de las condiciones operativas de un vehículo, así como de la
seguridad de propios y ajenos.

7. 5.
Ahora bien, éstas son cifras del momento. Abrumadoras sí, pero las
perspectivas, como es fácil suponer, son todavía más dramáticas.
Para el año 2000, se espera que llegaremos a 30 millones de citadi-
nos en este Valle; además para entonces se preve que haya, por lo
menos, otras 2 metrópolis en la República con población superior a
los 5 millones de habitantes.
Sólo como referencia, ya que consuelo no lo es, las grandes urbes
en el mundo han evolucionado de la siguiente manera: en 1950 había
solamente 7 centros de más de 5 millones de población; en 1984 se
llegó a 34 áreas metropolitanas de esa magnitud; en el año 2000 ha-
brá del orden de 60 y para el 2025, quizá sobrepasen el primer cen-
tenar.
Otros datos para reflexión son: Aprox. el 40% de la población mundial
vive hoy en zonas urbanas y será del 50% en el año 2000. Esto es,
unos 3000 millones de individuos tendrán que ser transportados por
arriba, por abajo y por donde se pueda.
Regresando a México, el número de vehículos en esta megalópolis se
duplicará, y esto en forma conservadora; consecuentemente, el consu-
mo de energéticos y la producción de gases de escape seguirán una
tendencia similar. El tráfico, el ruido y otras circunstancias se
agravarán sustancialmente, sin que por otro lado puedan variar mucho
la geografía y la geometría de la región.

8. Ante ésto, no hay más alternativa que actuar de inmediato coordina-
darnente en varios frentes y los ingenieros tenemos, sin duda, una
gran proporción en la responsabilidad de encontrar soluciones via-
bles a la problemática. En concreto, lo que aquí se propone es la
racionalización integral de los vehículos autopropulsados, función
que va desde el diseño, investigación, desarrollo y fabricación, has-
ta el uso, operación y mantenimiento del producto y sus principales
componentes, principalmente el corazón del vehículo, la fuente de
energía, el corpus delicti, su majestad "el motor de combustión in-
terna". iTComo que ya era hora!! No olvidemos que este año se es-
tán celebrando los 100 años de la motocicleta y el próximo, 1986,
será el centenario del automóvil.
EL MOTOR DE COMBUSTION INTEPNA
Hubieron de transcurrir más de 2 siglos de arduos trabajos en dife-
rentes campos, para llegar al concepto de motor que hoy utilizamos
con una facilidad asombrosa. Durante esos años de los siglos XVII,
XVIII y gran parte del XIX, muchos artistas, científicos, inventores,
técnicos e ingenieros contribuyeron y compilaron elementos, conjuntos
y sistemas, que permitieron a Nicolás Augusto Otto, en 1876, y a
Rudolf Christian Diesel, en 1897, crear los motores que se siguen
conociendo con sus propios nombres: el motor de explosión, de gaso-
lina, de ignición instantánea, de encendido provocado, de chispa, es
simplemente el motor Otto. El motor de combustión gradual, de igni-
ción por compresión, de encendido espontáneo, de inyección de combus-
tible, es el ampliamente difundido motor Diesel.

9. 7.
De entonces para acá, 109 y 88 años de ambos motores respectivarnen-
te, en nada han cambiado sus principios fundamentales de operación,
a saber: la evolución de un fluí do dentro de un cilindro, siguiendo
un ciclo termodinmico, que cede su energía e impulsa a un émbolo
en un movimiento lineal alternativo dentro de ese mismo cilindro.
Dicho émbolo transmite, a través de la biela o elemento de enlace,
el movimiento a una manivela o codo de cigueñal, que finalmente en-
trega la energía mecánica aprovechable para múltiples fines. Uno
de ellos, propulsar un vehículo !
Ahora bien, en todos los demás elementos y conjuntos que constituyen
los motores de combustión interna y que hace posible la transforma-
ción de energía descrita en el párrafo anterior, comúnmente denomi-
nados sistemas auxiliares, mucho es lo que se ha avanzado en diseño,
construcción y en tecnología de materiales, incluyendo el extraordi-
nario progreso en materia de combustibles y lubricantes.
A quisa de ejemplo, baste citar características y especificaciones
de algunos motores que han marcado hitos importantes en el desenvol-
vimiento de los transportes:

10. e
A Fabricante CiclTis Diamatro Capacidad í encia7 toncia Consumo
lii6 No. de Ciliri-
Cilindro
(cii) Batolar
Bel, de Espacífica Espacfico
o dros Carrera Total
Caiipresión ) (PPM)
5ta
(CV/litro)
Conbustible
5Ca Dispasicián v lo (lifros)
vei (/CVhr)
cidad __________ __________
ico1as A. Otto ler. MDtor de Otto -4 T
0.95 Combustible
Eloaión (m3/CV-hr)
gaseoso.
1876 Gas Mtoren- 6.1 2.52
/
0.49
Estaciocario bnocilíndrico 30
Baja Velocidad
fabrik
Horizontal Presión Madia=
Deutz 2,36 at.
Rudolf CH. ler. Motor de Diesel - 4 T 25 17.8 Inyección carbus-
Caripresión 19.6 12.3 0.91 238
tible líquido con
1897 DI nocilíndrioc aire ccnnprinido.
M.A.N.
Estacionario
Vertical 154 Baja Velocidad.
Presión dia=
7.38 at
MX FP.IZ
Otto-4T 67
8.5
rbtor de Alta
1923
B. Fotocicleta
Bicilíndrico
0,5 5.1 17
Velocidad para
Horizontal
2,900
caripetencia
Opuestos
(Boxer)
NAPIER
DIES -2T 13 tto-or con 3 ar
DELTIC les cigüeñales.
1955 Locoitotora 18 Cilincros
148.4
87.5 28.6 182
También para
en 6 ¿
Op1stos 2000
tracción marina.
Cénnara de can-
bustióncaTiún
Otto-4T 84 ¿00 1dtor de rrnly alta
PORSCHE
velocidad para
Autoir6vil
6 Cilindros 2.2 9.8
90.9 cartencia
1970 VB -AUDI
Línea-Horizon
/
tal -
M. A. N. Barc DIES -2T 90 El ¡rotor ms gran-
rarino 20,63) 16
de de] mundo.
1984 B. &W. 12 Cilindros
/
3 123
Turbo.sobre-ali-
Línea-vertical
Carrera super
larga.

11. ww
Ciertamente, la evolución de los motores es impresionante. Anali-
zando los datos anteriores, vemos por un lado, marchas muy lentas
y por el otro, altísimas velocidades; disposiciones compactas y tam-
bin grandes dimensiones; carreras de émbolo cortas y carreras su-
perlargas; potencias prácticamente fraccionarias y por el otro ex-
tremo, decenas de miles de KW. Sin embargo, la forma de aprovechar
la energía contenida en el combustible, poco ha variado, dicho en
otras palabras, el rendimiento de las maquinas sigue siendo aprox.
el mismo. Toda persona relacionada con esta actividad sabe de he-
cho, que a la gasolina se le obtiene un 25% de su potencial calorí-
fico en los motores Otto y al combustible pesado, hasta un 35% en
los motores Diesel, operando claro esta, bajo condiciones óptimas.
Esa circunstancia de rendimientos globales relativamente bajos, so-
bre todo si los comparamos con equipos eléctricos y electrónicos,
sin incluir por supuesto, la lámpara incandescente que corno conver-
tidor de energía es una pifia, ha provocado que durante los últimos
50 años y, con mucha intensidad durante la 2a. Guerra Mundial, se
hayan intentado muy diversas fuentes alternas de energía para pro-
pulsar vehículos automotores de superficie. De ello nos ocuparemos
en el siguiente capítulo.
Por el momento, analicemos con mayor detalle un balance térmico tí-
pico de un motor de combustión interna, a fin de poder puntualizar
dónde y por qué habrá que desplegar talento y recursos, tanto in-
ternos como del exterior, ya que no es ningún secreto lo que otros

12. 10.
países estén haciendo al respecto, cori objetivos similares a los
que aquí se pretenden, y que son: incrementar el rendimiento de
los motores; reducir el consumo de combustible; aumentar la poten-
cia neta; atenuar la peligrosidad de los gases de escape; abatir
los costos de adquisición, operación y mantenimiento; optimizar el
comportamiento, la durabilidad y la seguridad entre otras finali-
dades.
La energía se distribuye (en nimeros redondos) a lo largo de la ope-
ración de un motor, de la siguiente manera:
CONCEPTO OTTO DIESEL
(en %)
Los gases de escape se llevan consigo 30 26
El medio refrigerante absorbe 25 21
En pérdidas térmicas: radiación, combustión
incompleta, movimientos de vélvulas, etc. 4 3
Equipo auxiliar accionado por el propio motor
(bombas, ventiladores, distribuidor,
inyectores, etc.) 6 7
Los rozamientos mecénicos 10 8
La energía neta aprovechable en el érbol
cigueñal del motor 25 35
Evidentemente son 2 los campos que habré que atacar sin mayor demora:
el de la energía que se llevan los gases de escape y el de la que ab-
sorbe el medio refrigerante, cualquiera que éste sea: aire, agua o
aceite, ya que entre los 2 representan del orden del 50% de la ener-
gía suministrada por el combustible.

13. 11.
En tercer término y de menor envergadura esta el aspecto de tribo-
logia, que involucra rozamientos entre las piezas en movimiento del
motor, lubricantes y materiales antifricción. Aquí hay que recono-
cer los logros obtenidos con aleaciones especiales y aditivos natu-
rales y sintéticos que han permitido el diseño, construcción y ope-
ración de motores con velocidades de régimen sostenidas de 8, 10 y
12 mil RPM, sin grandes alteraciones a los cuadros preventivos.
Por lo que respecta a las áreas de pérdidas térmicas y de consumo
de equipo auxiliar, también se ha avanzado positivamente con dise-
ños especiales de cámaras de combustión de gran turbulencia; encen-
didos electrónicos para intensificar y regularizar la chispa; inyec-
ciones de muy alta presión y con distribuidor; toberas direcciona-
les; mecanismos simplificados de movimiento de vlvulas; optimiza-
ción de los equipos auxiliares y su accionamiento; disposiciones di-
rectas de arboles de levas y otras frusileras de enorme talento.
INNOVACIONES Y PROYECCIONES
Las modificaciones y nuevos diseños responden, por regla general, a
necesidades y objetivos perfectamente definidos. Es común también,
ver como lo que en una época era prioritario, pasa a ser secundario
o de menor importancia e influencia en pocos años y por circunstan-
cias muchas veces ajenas al propio bien.
Ejemplo claro de ello son los autotransportes, donde factores como
peso, volumen y configuración de los motores que los propulsaban,

14. 12.
no ejercían influencia alguna en el diseño y construcción hace s6lo
un par de décadas. Incluso, el consumo de combustible, la emisión
de gases de escape, el ruido generado y la durabilidad eran índices
ms que secundarios. Lo que se buscaba més bien, era satisfacer ca-
racterísticas tales como: flexibilidad bajo diferentes condiciones
de marcha; potencia desarrollada; aceleración y arranque; suavidad
en su funcionamiento; apariencia y comodidad del vehículo; costos de
adquisición y de mantenimiento, mas no de operación.
Hoy en día y conforme nos acercamos al siglo XXI, los parémetros a
considerar en el diseño, fabricación y operación del autotransporte
serán propiamente de carácter social y económico, es decir, deberán
satisfacerse primeramente aquellas condiciones que permitan el ópti-
mo aprovechamiento de los combustibles utilizados, que la contamina-
ción provocada por ruido y por los subproductos de la combustión sea
verdaderamente mínima e inocua y también que ofrezcan la máxima se-
guridad y protección, tanto para los ocupantes del vehículo, como pa-
ra los que lo rodean, en el més amplio sentido de la palabra.
Examinaremos pues, en forma resumida, lo que se ha hecho tratando de
superar los motores y en algunos casos, de substituirlos. Nos ocupa-
remos sólo de aquellos que han tenido aplicación practica, aunque sin
lograr todavía una posición firme dentro del medio automotriz. Se
pueden dividir en 3 grupos fundamentales: a) los que en su funciona-
miento evitan piezas con movimiento lineal alternativo, b) los que
incorporan diferentes procesos terrnodinémicos, y c) los que utilizan

15. 13.
energía eléctrica para transformarla en mecánica, con altos rendi-
mientas de conversión.
Dentro del ler. grupo han destacada 2 máquinas del ms pura mavi-
mienta rotativa, no partes reciprocantes, can ventajas sabre el ma-
tar de émbolos, pera también con grandes inconvenientes.
La turbína de gas, ama y señora en la prapulsión aeranutica, repre-
senta problemas casi infranqueables para los vehículos terrestres,
tales cama: muy altas temperaturas en su relativamente pequeña car-
caza y rotores; materiales y aleaciones especiales en álabes y di-
fusores; precisión en su manufactura, que la encarecen, aún sin re-
generador; gases de escape difíciles de manejar por sus temperaturas
y par sus altas contenidos en óxidos de nitrógeno; consumas elevados
de combustible; pera lo que ha sida ms determinante es su régimen
de aperación. Par un lado, altas velocidades que obligan a utili-
zar complejas cajas de cambias; por el otra, dificultad para recu-
perar y de hecho desarrollar el par matar y la capacidad de acelera-
ción, para algunos retardo, sobre todo cuando se trabaja con cargas
parciales en la unidad.
En su favor habrá que apuntar las muy pacas piezas en movimiento que
requiere; lo compacto de su construcción para las relativamente al-
tas potencias que entrega; su operación apacible, por tratarse de
una máquina de flujo contínuo, ademas prácticamente libre de vibra-
ciones; simple en su mantenimiento; buena durabilidad; disposición

16. 14.
para quemar diferentes tipos y clases de combustibles; gases de
combustión con bajos contenidos de hidrocarburos y monóxido de car-
bono; nivel de ruido en operación. francamente menor que otras m-
quinas similares en capacidad.
Así, de insistir en aplicar la turbina de gas para el autotranspor-
te, el campo ms propicio sería en trabajo pesado (heavy duty) y
rutas de larga distancia (cross country) ; concretamente, no para el
automóvil y menos para servicio urbano.
La otra máquina de movimiento rotativo o de rotor, en la que se han
invertido millones de dólares desde el casamiento del Dr. Félix H.
Wankel con la empresa N.S.U. en 1954, vio sus mejores años en la dé-
cada pasada, donde japoneses y norteamericanos la impulsaron sin lí-
mite de recursos. Sin embargo, no ha demostrado tener la versatili-
dad de un motor alternativo de émbolos; el problema de estanqueidad
entre el rotor triangular y la carcaza epicicloidal dentro de la
cual se mueve, sigue latente; su comportamiento, en cuanto a par mo-
tor y velocidades bajas, es deficiente; el consumo de combustible es
sustancialmente mayor que en los motores convencionales de émbolos;
sus gases de escape son muy altos en hidrocarburos y monóxido de car-
bono; su costo de fabricación es aún desfavorable; y en general, su
configuración cuando se requieren mayores potencias con ms rotores
en serie, lo sacan de competencia.
El motor Wankel representa ventajas desde los puntos de vista de peso

17. 15.
y volumen, sobre todo cuando se trata de máquinas pequeñas, ya que
cuenta con mucho menos piezas en el conjunto. Por otro lado le fa-
vorece su marcha más suave, uniforme y con mínimos efectos vibrato-
rios, por el tipo de movimiento rotacional.
A pesar del interés y la buena disposición de un par de fabricantes
de este motor, en alguna ocasión llamado rey olucionario, no se pre-
J.
ve que trascienda fuera del campo de los pequeños y especiales vehí-
culos, como el trineo, la lancha, alqn tipo de moto, las podadoras
de pasto y el modelismo. Atención, no hay que olvidar que los mo-
torcitos de émbolo de 2 tiempos, también han evolucionado muy posi-
tivamente y no van a dejar el campo franco.
Los defensores de este Wankel, realmente sencillo y práctico, tienen
un buen argumento y sólo eso: ¿Cuál sería la situación hoy, si el mo-
tor de émbolos se hubiera inventado 80 años después del de rotores?
Dentro del 2o. grupo de invenciones, las máquinas con diferentes
procesos termodinámicos, sobresalen con brillo propio los motores
Stirling y los de carga estratificada.
El primero de ellos, también llamado motor de aire caliente, utiliza
un ciclo termodinámico y un principio de combustión externa conocido
y aplicado, incluso antes del propio motor Otto. No obstante, su
complejidad térmica y mecánica para aprovechar la transformación de
energía del "fluido de trabajo" o "gas caliente", es grande, haciendo

18. 16.
que la unidad sea excesivamente pesada y voluminosa. Dicho fluido
de trabajo, comúnmente helio o hidrógeno, opera en un ciclo cerrado,
donde es calentado y enfriado alternativamente a través de aparatos
dispuestos alrededor de los cilindros motrices. El quemador, por
ejemplo, sigue representando un problema serio de diseño. Se re-
quieren altas presiones y temperaturas para mejorar los rendimientos
en los diferentes componentes que integran el motor, complicando a
su vez, el control, los materiales, el sellado y otros parámetros de
menor importancia.
Por lo que corresponde a ventajas, se deben resaltar: su suavidad de
marcha y mínimo ruido por el empleo de las placas oscilantes trans-
misoras del movimiento de los émbolos y la ausencia de válvulas y le-
vas; su flexibilidad para entregar el par motor; sus casi inofensi-
vos gases de combustión, por tratarse de un fenómeno que es indepen-
diente de los requerimientos operativos; por lo mismo, es económico
en su consumo y permite quemar, prácticamente, cualquier combustible;
su mantenimiento y durabilidad son razonables.
En realidad, el motor Stirling se le sigue considerando como un se-
rio competidor de los Otto y Diesel, pero para el autotransporte en
particular, le falta todavía un buen camino por recorrer.
El motor de carga estratificada, es de hecho una combinación de mo-
tor Otto con un Diesel, con la particularidad de que la combustión
se programa de antemano con cantidades precisas de combustible, que

19. 17.
habrán de inyectarse en las cámaras especiales dispuestas para ello,
en los momentos apropiados, de tal forma que el aprovechamiento del
combustible sea óptimo y que los gases de escape sean también lo me-
nos nocivos posible.
Para lograr lo anterior es necesario perfeccionar: los sistemas de
inyección de combustible, no más carburadores, puesto que ya no se
requiere estrangular la mezcla de admisión; las dimensiones, perfi-
les y ubicación de las cámaras de combustión, por regla general, hay
antecámaras para mezclas ricas y postcmaras para las mezclas más
bien pobres en combustible, ambas de alta turbulencia; bujías espe-
ciales direccionales de diferente graduación térmica; el sistema de
distribución y reglaje, por la opción de una 3a. válvula en cada ci-
lindro, y otros detalles ya menores.
Cabe aclarar que durante los últimos 60 años se han manejado muchas
variantes para lograr esa estratificación de las mezclas y sus com-
bustiones en los motores. Los pioneros en ésto fueron: el Dr. H.
Ricardo, en Inglaterra, con su cámara de alta turbulencia dispuesta
en la culata de los cilindros, y la fábrica M.A.N. de Alemania, con
su cámara de combustión esférica, insertada dentro de la corona o
tapa del émbolo.
En la última década, los norteamericanos han desarrollado con bas-
tante éxito, su motor "PROCO" (combustión programada) y Honda, en
Japón, liderea por el momento este concepto con su eficiente motor

20. "ignición a chorro" (jet ignition) , tipo CVCC, que significa: cama-
ra de combustión compuesta de vórtice (compound vortex combustion
chamber)
Aún así, los costos de adquisición y mantenimiento por un lado, y la
especialización para servicio y operación por el otro, hacen que es-
tos motores no compitan favorablemente con los tradicionales en el
auto transporte.
En el 3er. grupo de innovaciones, el desarrollo de los vehículos eléc-
tricos se ha sustentado en su absoluta limpieza de operación, no ga-
ses de escape y prácticamente silencio al desplazarse.
Los motores eléctricos son también ideales por su par constante a
cualquier velocidad y consecuentemente, gran aceleración en el arran-
que; no consumen combustible a vehículo parado; su mantenimiento y
reparación son mínimos; no requieren transmisiones complicadas, ni
conjuntos diferenciales; no hay sistemas de enfriamiento, ni de es-
cape.
Con todo ello, no han podido desbancar a los motores de combustión
interna, pues la fuente de energía, que es el acumulador, y la in-
fraestructura que lo debe mantener vivo (capacidad y tiempo de re-
carga) , no son todavía lo suficientemente capaces, hébiles, ni prác-
ticos para dar la libertad, el comportamiento, la flexibilidad y el
radio de acción que se requieren en un vehículo.

21. 19.
Su aplicación se ha visto limitada a circuitos cerrados, de reco-
rridos cortos y velocidades intrascendentes, a capacidades y cargas
ms bien pequeñas y en términos generales, a servicios específicos,
como transporte de carga y pasajeros, en rutas definidas por la dis-
ponibilidad de la energía.
Para superar la fase de rehabilitaci6n de los acumuladores, se han
experimentado los vehículos denominados "híbridos", combinando 2 o
ms fuentes de energía y cuya función primordial es operar un gene-
rador, ya sea con turbina, motor Stirling, simple Otto, etc., que
alimente constantemente a los acumuladores de la unidad. Es fácil
suponer que un arreglo de esta naturaleza no es muy eficiente y no
ha tenido eco tampoco entre los gigantes de la industria automotriz.
UN NUEVO MOTOR
Ante las evidencias tan claras de los pros y contras en los intentos
por substituir a los ¡notores de combustión interna como fuentes pro-
pulsoras de los vehículos de superficie, la decisión adoptada por
los países e instituciones tecnológicas líderes en el ramo, ha sido
la de reforzarlos y mejorarlos, sin alterar su principio básico de
funcionamiento, así como aprovechar toda la infraestructura y expe-
riencia que existe detrás de su desarrollo, fabricación, manteni-
miento y operación.
Con capacidad, recursos y talento se está trabajando para obtener
el mayor beneficio de la energía que se desperdicia vía gases de

22. 20.
escape y medio refrigerante, que como se apuntó anteriormente, es
del orden del 50% de la suministrada.
Por lo que respecta al aprovechamiento de la energía que contienen
los gases de combustión de un motor en un vehículo, son varios los
caminos que se han seguido: desde un sencillo intercambiador térmi-
co para calentar el aire destinado al compartimiento de pasajeros,
llamado comúnmente sistema de calefacción, hasta la turbina donde
los gases se expanden cediendo gran parte de su energía, que de o-
tra manera se perdería irremediablemente en la atmósfera.
Esa turbina de gas, que en sí es otro motor montado sobre el origi-
nal, tiene 2 aplicaciones fundamentales. La primera, muy bien sus-
tentada y ampliamente desarrollada, consiste en accionar, sobre su
mismo eje, un compresor generalmente del tipo radial, que introdu-
cirá una mayor carga de aire o mezcla a los cilindros del motor.
Con esto se logra una supercarga, sobrecarga o soirealimentación,
imposible en los motores de aspiración natural, que se traducirá,
obviamente, en un incremento de la potencia de la máquina. En es-
ta forma se ha conseguido entonces, convertir parte de la energía
de los gases en potencia útil del motor.
Ese arreglo, conocido en el argot de los transportistas como turbo-
sobrealimentador, o simplemente turbo, fincó su desarrollo en un
ideal que desde los albores de los motores se ha perseguido: mayor
potencia neta sin aumentar las dimensiones ni el número de cilindros,

23. 21.
y sin recurrir tampoco a velocidades excesivas que tanto afectan a
la estructura del motor y a su durabilidad, al generar las indesea-
bies fuerzas y pares de inercia.
La patente del turbosobrealimentador original esta fechada el 16 de
noviembre de 1905, en favor del Ing. Alfred Buechi. Después de 80
años, es común que todas las fabricas europeas de motores y vehLcu-
los ofrezcan diferentes opciones con este equipo. Jap6n, los Esta-
dos Unidos y recientemente México entraron ya en este territorio.
Su incorporaci5n a un motor de combusti6n interna común y corriente,
requiere de adaptaciones y cambios relativamente sencillos, princi-
palmente en los sistemas de admisi6n, descarga y lubricaci6n, aun-
que los expertos insisten en que el turbosobrealirnentador debe di-
señarse, desde el restirador, junto con el motor y sus sistemas au-
xiliares, para asegurar que la potencia útil se incrementará, depen-
dendo de las condiciones, hasta en 50%; el consumo especifico de
combustible pueda reducirse hasta en un 25%; los gases descargados
a la atmósfera sean ms limpios e inofensivos; la altitud en la ope-
ración no sea factor a considerar y el operador del vehículo goce de
mayor flexibilidad, en cuanto a disponibilidad de par y potencia se
refiere.
La 2a. aplicación de la turbina de gases de escape esta en fase de
desarrollo y adaptación. Se trata de que ésta accione, en vez de
un compresor como en el diseño anterior, una transmisión mecánica

24. 22.
(reductor de velocidad) , la que a su vez actuará directamente sobre
el cigueñal del motor, incrementando así la potencia y el par prove-
niente de los cilindros.
De hecho, ese arreglo turbina-caja de cambios, es una máquina de re-
fuerzo. Es un motor externo que aprovecha la energía de los gases de
escape para incrementar la potencia iltil del motor original. Por tra-
tarse entonces de 2 máquinas acopladas al mismo árbol cigueñal, se le
denomina motor compuesto, o más apropiadamente, motor turbocompuesto
(turbocompound).
La tecnología para diseñar, construír e instalar ese tipo de transmi-
siones reductoras está muy desarrollada en México. Es del dominio
público la aceptación y demanda que tienen en el mercado local y en
el internacional los elementos de transmisi6n, mecanismos, trenes de
engranes y cajas de cambios de diversas capacidades que se fabrican
en el país, por lo que no será dificil intensificar y promover el
adecuado desarrollo de estos equipos, a través de algn centro, ins-
titución o empresa, ya en funciones actualmente.
Cabe aclarar que cualquiera de estos 2 grupos accionados por los ga-
ses de escape de un motor, ya sea el térmico con un compresor, o el
mecánico con una transmisión, se hacen más necesarios conforme el lu-
gar de operación se eleva con respecto al nivel del mar. Se dice, a
modo de receta de cocina, que se pierde del orden de 1% de potencia
por cada 100 m de altitud; ésto es, que en la ciudad de México, por

25. 23.
ejemplo, se dispone s6lainente de un 75 a 80% de la potencia nominal
de un motor de aspiración natural,.
Asimismo, no se debe descartar la posibilidad de combinar los 2 sis-
temas antes descritos, el térmico y el mecánico. Ello obligaría al
uso de 2 turbinas, una de alta y otra de baja presión. La la. reci-
biría los gases de escape directamente del múltiple del motor y ac-
cionaría el compresor encargado de sobrealimentar a los cilindros,
La 2a.,, incluso trabajando a menores velocidades para simplificar el
reductor, recibirla los gases expandidos en la turbina de alta, e
impulsaría a la transmisión mecánica destinada a reforzar el árbol
cigueñal.
Se está hablando de un motor 113 en 1 11 , o bien, un motor turbosobre-
alimentado y compound. Francamente interesante, pero con mucho tra-
bajo de investigación y adaptación por delante.
Finalmente, para cerrar con broche de oro esta presentación, queda
por acometer la tarea de reducir la porción de energía que hasta hoy,
indefectiblemente absorbe el medio refrigerante y que como ya se se-
ñaló, equivale aprox. a la cuarta parte de la energía liberada por el
combustible dentro del cilindro del motor.
Cualquier reducción que se lograra en el intercambio de calor a tra-
vés de las paredes y culatas de cilindros, así como de la tapa del
émbolo, las válvulas y sus asientos que mantienen constante contacto

26. 24.
con el fluido operante, incrementaría automticainente la disponibi-
lidad de energía a utilizar.
Esta hazaña de evitar la disipación de calor mediante paredes ais-
lantes, fue el sueño cte hombres tan prominentes en esta ciencia, co-
rno: Sadi Carnot, el Padre de la Termodinámica, quien lo mencionaba
en susreflex±ones sobre la potencia motriz del fuego 1', desde 1824.
Robert Mayer, el primero en determinar el equivalente mecánico del
calor, en 1842, fue un aguerrido defensor del principio de la con-
servación de la energía -la la, Ley de la Termodinámica-. El pro-
pio Dr. Diesel hace hincapié a este fenómeno en sus famosas obras
impresas: la patente de 1892 sobre "ciclos de trabajo y construc-
ci5n para motores de combustión interna", y su libro de 1893 sobre
"teoría y construcción de un motor térmico racional"; incluso, es
muy significativo el hecho de que el primer motor Diesel de ensayo,
carecía de camisas evolventes de refrigeración, (1894).
Pues bien, en 1985, el increíble "motor adiabático" es perfectamen-
te factible. Se le designa con ese nombre técnico, porque precisa-
mente los procesos de compresión y expansión en el cilindro, tienen
lugar sin intercambiar, prcticaxnente, calor con el medio exterior.
Se le podría llamar también "isoentrópico o isentrópico", en virtud
de que la magnitud terrnodinxnica entropía, permanece constante du-
rante esas transformaciones.
Lo anterior representa que la camisa y culata de cilindros y la tapa

27. 25.
del émbolo, actúan como paredes adiabéticas, es decir, aislantes
perfectos del calor. De tal forma que se puede aceptar la definí-
ci6n, estrictamente termodinémica, siguiente: si 2 sistemas cerra-
dos se ponen en contacto a través de una pared adiabética, sus es-
tados pueden variar independientemente uno de otro.
Esta maravilla que ya esté en pleno desenvolvimiento en varios paí-
ses, inclusive a nivel de prototipos, tiene todas las característi-
cas, cualidades, posibilidades y riesgos para desarrollarse en Mé-
xico, puesto que fundamentalmente se trata de tecnología de materia-
les en el érea de revestimientos cerémicos y elementos monolíticos,
aislantes primeramente, resistentes a las altas temperaturas, al
efecto nocivo de gases ciertamente corrosivos, a desgastes por roza-
mientos, a grandes presiones de trabajo y a cambios bruscos de tem-
peraturas, entre otras condiciones operativas que impone un motor
de combusti6n interna.
En este campo de los cerémicos, México siempre se ha distinguido por
el buen aprovechamiento de sus enormes recursos naturales de arcilla,
caolín, cemento, feldespato, etc., muy ad-hoc para la elaboraci6n de
compuestos especiales, no sólo a nivel de artesanía, alfarería y pro-
ductos refractarios, sino auténticamente industriales.
Se requiere, naturalmente, profundizar en la tecnología de cerámicos
y silicatos, muy particularmente en compuestos de circonio, de sili-
cio y en los cermets. También en procesos de sinterización y fritado.

28. 26.
Continuar con la investigación de combustibles alternos para motores,
tanto naturales y mezclas, como en los sintéticos.
Desarrollar nuevos lubricantes y aditivos que permitan soportar las
altas temperaturas que se generarán en el interior de las máquinas.
Simultáneamente investigar y aplicar la gran variedad de rodamientos,
tanto de bolas como de rodillos y agujas, que puede utilizar un mo-
tor, en base a materiales cerámicos que justificarán la ausencia de
lubricación, o en su defecto, ampliar el campo de los lubricantes só-
lidos, ya bastante comunes en sistemas autolubricados o sellados.
Intensificar más las acciones en plásticos y polímeros capaces de so-
portar también esas temperaturas y el efecto de la corrosión, ya que
empaques, juntas y sellos seguirán utilizándose aún en los nuevos mo-
tores.
Si todas las acciones anteriores se lograran realizar oportuna, orde-
nada, cabal, sistemática y exit6samente, el premio sería el ansiado
"nuevo motor", el motor adiabático, que significaría en palabras lla-
nas: no más sistema de enfriamiento; menos equipo auxiliar a mover (no
bombas, no ventiladores) ; menores dimensiones, peso y volumen (unidad
compacta) ; extraordinaria economía de combustible, de lubricantes; mí-
nimos gastos de operación y mantenimiento; menores rozamientos con los
nuevos materiales y lubricantes, y consecuentemente, menos pérdida por
este concepto; gran durabilidad; mejor combustión y gases menos noci-
vos; reducción considerable de ruido; prácticamente nulificación de

29. 27.
las pérdidas por radiación. Todo ello se traduce en mayor energía
disponible, o lo que es lo mismo, más potencia útil en el árbol ci-
gueñal, con un.rnotor más compacto, más eficiente y más simple.
Otra de las grandes perspectivas que se abren con el motor adiabá-
tico, es la de crear nuevas cabinas, carrocerías y vehículos en ge-
neral. Sin los requerimientos de un sistema de enfriamiento y con
la lubricación, dimensiones y configuración a su más simple expre-
sión, el motor podría ubicarse dentro de la unidad en cualquier lu-
gar, siempre y cuando responda a las necesidades del tren motriz.
En sí, la imaginación se puede echar a volar en lo que a estilo, be-
lleza, estética, comodidad y seguridad concierne, sin dejar de apro-
vechar la extraordinaria ventaja que representa el no tener que dis-
poner de tomas o bocas de aire para radiadores e intercarribiadores de
calor. Ahora sí, el perfil o silueta de un vehículo será finalmente
dictada por las leyes del más puro aerodinamismo, con mínimas resis-
tencias al aire, incremento en las velocidades y aceleraciones y re-
ducción sustancial de combustible.
La conclusión es por tanto, que se ha llegado a un vehículo y a un
nuevo motor de óptimo rendimiento.
Si a todo lo positivo que resulta de la tecnología expuesta, agrega-
mos lo atractivo de industrializar y comercializar millones de unida-
des, no sólo en México, sino en tantas urbes del mundo, cuya tendencia

30. es llegar al individualismo, es decir, un vehículo per capita, a pe-
sar de las grandes inversiones y facilidades en transportes colecti-
vos, no podemos darnos el lujo de diferir un minuto mss, la puesta en
marcha de esta empresa científico-técnica, sólo comparable con la
creación del motor mismo, hace aprox. 100 años !!
141

31. ffi
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