Nuevos nanocompuestos para la autolubricación del pistón
Un movimiento suave del pistón es esencial para el funcionamiento de los motores diésel. El pistón desciende para permitir la entrada de aire y después asciende para comprimir el aire. Cuando se inyecta el combustible y el calor del aire comprimido enciende la mezcla a presión, se produce una explosión que empuja el pistón de nuevo hacia abajo con gran fuerza. El pistón vuelve a subir expulsando los gases. Este ciclo continuo requiere un movimiento suave de las piezas y lubricación para reducir la fricción, mejorar la eficiencia y reducir las emisiones. El proyecto Napilis («Nanocompuestos para sistemas de pistón y camisa») se inició para desarrollar nuevos materiales y métodos para obtener materiales nanocompuestos de dos fases formados por una matriz con partículas autolubricantes intercaladas para reducir de forma importante la fricción del motor asociada al movimiento del pistón. Debido a problemas con la optimización del revestimiento en las fases iniciales de trabajo, los investigadores se centraron en los aros con revestimiento en lugar de las camisas durante el resto del proyecto. Hasta la fecha, los nanocompuestos de matriz cerámica y metal autolubricantes (SLMCMNC) no se han sintetizado nunca debido a que los métodos empleados para producir microcompuestos similares son peligrosos para los trabajadores expuestos a los polvos de nanopartículas y a que otras técnicas convencionales no han conseguido producir materiales de dos fases. Los investigadores desarrollaron nuevos revestimientos multifuncionales y multifase para reducir el consumo de gasolina, la fricción y el desgaste. A continuación, desarrollaron un nuevo método de procesamiento que permite sintetizar materiales de dos fases a escala nanométrica. Las pruebas con motor mostraron una mejora del rendimiento del motor, una reducción de la fricción y una mayor resistencia a las rozaduras. El equipo amplió el equipo de producción del prototipo y lo puso en servicio con éxito en las sedes de los socios con grandes máquinas de escala industrial. Finalmente, los investigadores desarrollaron un modelo de evaluación económica detallado que facilitó el cálculo de los costes del revestimiento por unidad, validando la capacidad para alcanzar los objetivos de costes. En resumen, el proyecto Napilis produjo el primer ejemplo de síntesis de nanocompuestos SLMCMNC, los empleó para revestir los aros de los pistones y demostró in situ su capacidad para integrarse en procesos industriales. La comercialización de estos métodos y materiales, y su subsiguiente aplicación en motores diésel, podrían reducir de forma importante el consumo de combustible y las emisiones, al mismo tiempo que se mejoraría la competitividad europea en numerosos campos relacionados.
