Construyen auto impulsado por celda de hidrógeno

• Clean Mobilities nació hace poco más de un año en el Tec de Monterrey, Campus Ciudad de México impulsada por alumnos de las carreras de Ingeniero Mecánico Administrador y de Ingeniero Mecánico Electricista quienes han venido trabajando en el diseño y manufactura de un auto para un pasajero con alta eficiencia que funciona con una celda de hidrógeno.
  SNC | AGENCIA INFORMATIVA / HÉCTOR VILLANUEVA

Integrado por alumnos de las carreras de Ingeniero Mecánico Administrador (IMA) e Ingeniero Mecánico Electricista (IME) del Campus Ciudad de México el equipo Clean Mobilities sería el único equipo latinoamericano en participar en el Shell Eco-Marathon 2011 pero un accidente en la ruta, que dañó severamente el vehículo, les impidió participar en la competencia celebrada del 14 al 17 de abril en la ciudad de Houston, Texas.

El Shell Eco-Marathon reta cada año a estudiantes de preparatoria y profesional de todo el mundo a diseñar, construir y probar vehículos de alta eficiencia energética; Para lo cual realiza competencias cada año en América, Europa y Asia, los equipos ganadores son aquellos que recorren la mayor distancia con el menor uso de energía y el equipo Clean Mobilities mantiene el ánimo y se prepara para la competencia del próximo año.

Buscando la máxima eficiencia e independencia de combustibles fósiles, el equipo optó por usar una celda de combustible tipo PEM.

En la edición 2011, y por tercer año consecutivo, resultó triunfador el equipo de la Universidad Laval de Quebec que en su mejor recorrido alcanzó 2 mil 564.8 millas por galón en la categoría de Prototipo.

El proyecto fue fundado por los EXATEC Héctor Villanueva López (IMA) y Tonatiuh Chao Loredo (IME) e integra actualmente a cerca de 20 alumnos de las carreras IMA, IME, Ingeniero en Mecatrónica (IMT), Ingeniero en Telecomunicaciones y Sistemas Electrónicos (ITS) e Ingeniero en Biotecnología (IBT). El equipo es patrocinado por Praxair México proveyéndoles de hidrógeno, hardware y asesoría técnica.

Buscando la máxima eficiencia e independencia de combustibles fósiles, el equipo optó por usar una celda de combustible tipo PEM. Los responsables del sistema de control de la celda son los candidatos a graduarse de IMT: Claus Kukutschka Lombardini, Enrique Alfaro Ogarrio y Ernesto González Urdaneta.

“La celda de combustible no está sometida a los mismos límites de eficiencia que un motor de combustible”, explicó Claus. De acuerdo a su compañero Ernesto, con una estrategia de control y electrónica bien diseñada pueden lograrse figuras sorprendentes en lo que a utilización de la energía respecta.

“La energía en este caso proviene del hidrógeno comprimido, elemento altamente reactivo y que requerimos con una alta pureza; la celda de combustible logra por los electro catalizadores de platino transformar una reacción violenta, la de la rápida oxidación del hidrógeno, una combustión explosiva, en una ionización tal que podemos obtener energía eléctrica para nuestro motor y circuitos”, mencionó Enrique.

Estrategia integral

Los encargados del motor fueron los alumnos de IMT: Pedro Román Villanueva Rosas, Yukio González Tanamachi y Adrián Ortíz Rodríguez. “Con un hub-motor te ahorras el peso de la transmisión porque el motor en sí ya es capaz de darte suficiente torque de arranque”, comentaron Yukio y Adrián. Pedro Román, otro de los integrantes, dijo que “este tipo de motores por su arquitectura son altamente eficientes”.

“Conocer los parámetros de operación de la celda y el motor en todo momento resulta esencial para optimizar el sistema en su totalidad”, explicó Marcelo León Ayala (ITSE). Para la adquisición de datos y display de la información trabajaron Marcelo León, Mónica Mimendi Guerrero, Andrés Muñoz Reskala y Ángel Galván.

Clean Mobilities

Usando un microcontrolador especial, sensores específicos, WiFi, y iPads, lograron instrumentar el vehículo de tal forma que el piloto puede conocer sobre el desempeño del vehículo en la pantalla del iPad, mientras que en pits la información puede desplegarse también en este tipo de dispositivos con ayuda de una laptop para su registro, graficación y análisis.

La ingeniería automotriz fue realizada por los alumnos: Hugo Vargas Pineda, Rodrigo Vargas Durán (IMA), Ernesto Gabutti Mondragón, Sebastián Domínguez Pizarro (IME), Rafael Melgar Méndez y Daniel Ramírez Rebollo (IMT).

Una estructura de acero segura, ligera y resistente fue diseñada para tener una buena dinámica al poseer sólo tres ruedas. La cuidadosa selección de componentes para la dirección incorpora masas de mínima fricción donadas por Shimano y neumáticos cross-ply de súper bajo coeficiente de resistencia al giro.

Apoyando también al equipo estuvieron Paola Ortiz Tirado (IMT) y Ricardo Ibarra Cabrera (IBT). Paola brindó ayuda en todo a lo referente a la logística y finanzas del equipo, Ricardo trabajó con Héctor Villanueva para desarrollar juntos un biopolímero compuesto, material de los body panels que cubrirán la estructura.

“La industria de los biopolímeros se estancó completamente con el auge del petróleo muchas décadas atrás. Nosotros, a partir de determinadas proteínas, hicimos un material completamente biodegradable, con las propiedades mecánicas que necesitamos y de nulo impacto ambiental”, enfatizó Ricardo Ibarra.

Trabajo interdisciplinario

El trabajo interdisciplinario fue esencial para diferenciar al equipo en la justa. “Escogimos participar en Shell Eco-Marathon porque es el escenario perfecto para nuestro prototipo, podemos aprender de los equipos participantes y conseguir patrocinadores más fácilmente”, comenta Tonatiuh Chao.

“Tuvimos que recorrer 10 kilómetros en un tiempo mínimo, después del cual midieron el consumo de combustible y los vehículos más eficientes fueron los que ganaron. También se premió el diseño eco-amigable, innovación, seguridad y difusión del proyecto así que como escudería planteamos una estrategia integral”, dijo Elsa Garduño Leyva (IMA), la piloto del equipo al explicar la esencia de la competencia.

“Me gustaría recalcar que para que manejemos un auto de celda de combustible hacen falta todavía muchos años. Una transferencia directa de esta tecnología no es aún factible por la infraestructura necesaria y la disparidad de costos en los combustibles”, comentó el team manager Héctor Villanueva.

“Dada la naturaleza limitada del petróleo, sólo es cuestión de tiempo ya que el hidrógeno es un excelente transportador de energía con una densidad energética dos órdenes de magnitud superior al de las baterías, que no se espera mejoren considerablemente en el futuro. Con esto en mente y apoyados por el Tec de Monterrey emprendimos este esfuerzo de ingeniería y tuvimos buenos resultados”, lo que se pudo constatar en las cuentas de Twitter y Facebook que crearon para el proyecto.

SNC | AGENCIA INFORMATIVA
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Héctor Villanueva