Hito de ingeniería de JCB: más de 640 km/h.

La JCB Hydromax alcanzó una impresionante velocidad máxima de 367 mph en una prueba de alta velocidad durante la Semana de la Velocidad 2026 en las salinas de Bonneville, en el noroeste de Utah. Luego, menos de una semana después, el 11 de agosto, sus dos motores de combustión de hidrógeno de 800 hp la impulsaron a toda velocidad a través de las llanuras desérticas hasta alcanzar una velocidad media de 406,320 mph, pulverizando el récord anterior de velocidad en tierra de 185,5 mph establecido por la BMW H2R de hidrógeno en 2004.

Los motores utilizados en el Hydromax se basan en los motores del modelo de producción que impulsan la retroexcavadora JCB 3CX propulsada por hidrógeno. (Foto: Becky Schultz)

El Hydromax también superó cómodamente el récord mundial de velocidad terrestre para vehículos diésel de 350,092 mph (563 km/h) establecido por su predecesor, el Dieselmax, en agosto de 2006.

El récord mundial de velocidad en tierra de la categoría A, grupo XIV - clase 7 de la FIA, homologado por la Federación Internacional del Automóvil (FIA), es la culminación de más de un año de planificación por parte de un equipo de 65 personas, compuesto por 25 ingenieros de JCB y especialistas de Prodrive, Ricardo, Xtrac y Ryze Power, el proveedor de hidrógeno. Este equipo fue el encargado por el presidente de JCB, Anthony Bamford, de hacer realidad su visión.

“El JCB Dieselmax siempre fue una idea un tanto inusual, pero demostró su valía. Instalar un motor avanzado en un vehículo de velocidad terrestre le mostró al mundo de lo que era capaz, algo que una excavadora jamás podría haber logrado”, dijo Bamford, quien presenció el intento de récord junto a gran parte de su familia. “Es la misma lógica que se aplica hoy al hidrógeno. Si nos tomamos en serio las emisiones, debemos tomarnos en serio el hidrógeno, y un proyecto de velocidad terrestre es la manera perfecta de demostrarlo”.

Ryan Ballard, director de ingeniería de JCB y líder del proyecto Hydromax, diseñó un plan que indicaba que el proyecto tardaría 72 semanas en completarse. Sin embargo, el equipo dispuso de tan solo 50 semanas para terminarlo, todo ello mientras seguían desempeñando sus trabajos habituales, lo que hace que su logro sea aún más extraordinario.

Poniendo los motores a velocidad

Motor de combustión de hidrógeno de producción de JCB, de 4,8 litros y 74 CV. (Foto: JCB)

Hydromax cruzó la línea de meta impulsado por motores basados en los motores de combustión de hidrógeno de producción de JCB. Estos motores de producción estándar, que recibieron la homologación de la UE para su comercialización en 2025, se fabrican en la planta de la compañía en Foston, Derbyshire, Reino Unido, para su uso en maquinaria de construcción como la retroexcavadora 3CX, que funciona con hidrógeno.

El motor de combustión de hidrógeno de 4,8 litros y cuatro cilindros en línea es la culminación de cinco años y 100 millones de libras esterlinas (135 millones de dólares estadounidenses) invertidos en el desarrollo de motores de hidrógeno. Con una potencia nominal de 74 hp (55 kW) a 2200 rpm y un par motor de 325 lb-pie, el motor está diseñado para igualar las características de rendimiento y par de su homólogo diésel, a la vez que logra una eficiencia térmica ligeramente superior.

El cárter, la bancada, el bloque, la culata, el colector de admisión y la tapa de balancines son los mismos que los del motor base, lo que permite fabricar motores de hidrógeno en las mismas líneas de producción que los diésel. En la variante de hidrógeno se utiliza la inyección de combustible en el puerto para inyectar hidrógeno en el colector de admisión a una presión de aproximadamente 145 psi (10 bar) antes de que se mezcle con el aire y entre en la cámara de combustión.

Los dos motores del Hydromax fueron modificados para poder montarlos de lado dentro de la estrecha carrocería del vehículo de 9,75 metros de longitud. (Foto: JCB)

Para potenciar al máximo los motores Hydromax, el equipo de diseño tuvo que ingeniárselas para generar diez veces más potencia que el diseño actual. Se requirieron modificaciones significativas, como aumentar la velocidad del motor de aproximadamente 2200 rpm (para maquinaria de construcción) a casi 4000 rpm en el prototipo de alto rendimiento. El par motor también se cuadruplicó en comparación con el motor de producción.

Para lograrlo, el sistema de distribución por varillas de empuje utilizado en el motor de producción fue reemplazado por un sistema de doble árbol de levas en cabeza. Mark Richards, ingeniero jefe de JCB Excavators, afirmó que este cambio proporcionó una mayor precisión en la sincronización de las válvulas a altas velocidades del motor y redujo la flexión del sistema.

El sistema de suministro de combustible también cambió drásticamente. En lugar de la inyección en el puerto, los motores de competición utilizan inyección directa, con presiones en el riel de combustible que aumentaron de aproximadamente 145 psi a unos 725 psi (50 bar). Inyectar hidrógeno directamente en la cámara de combustión permite suministrar una cantidad significativamente mayor de combustible en el tiempo limitado disponible a altas velocidades del motor.

Además, JCB redujo el peso del motor, mejoró los sistemas de refrigeración y lubricación y adoptó un diseño de cárter seco para permitir que los motores se montaran de lado dentro de la estrecha carrocería del vehículo de 32 pies de largo.

“El cárter seco es común en los coches de carreras. Esto significa que el aceite no se mueve durante las curvas a alta velocidad y siempre está disponible para ser recogido”, señaló Richards. “En el coche de carreras, tenemos una bomba de recogida de aceite —la bomba de recuperación— que bombea un litro de aceite por segundo alrededor de cada motor, lo que nos permite mantener el motor lubricado mientras gira de lado”.

Esta disposición reduce el centro de gravedad del vehículo al tiempo que garantiza un suministro constante de aceite en condiciones de funcionamiento extremas.

Si bien hubo cambios sustanciales, algunos elementos siguen siendo familiares. Richards afirmó que el cigüeñal utilizado en el motor de competición es el mismo que el de los motores diésel y de hidrógeno de producción de JCB. El trabajo de dinámica de fluidos computacional realizado originalmente durante el desarrollo del motor de 74 CV también se aplicó al programa de competición.

Funcionamiento fresco

Mantener el funcionamiento del hardware resultó ser un desafío de ingeniería clave. Solo los pistones requieren 1 litro de aceite refrigerante por segundo (un flujo de aceite equivalente al del resto del motor combinado) para evitar el sobrecalentamiento.

Para solucionar este problema, JCB desarrolló un sistema de refrigeración por hielo, en el que el aire salía del turbocompresor a unos 200 °C (392 °F) y se enfriaba a menos de 10 °C (50 °F) antes de entrar en el colector de admisión. La mayor densidad del aire frío contribuyó a maximizar la potencia, explicó Richards.

En lugar de refrigerar las tomas de aire del coche, se utilizan depósitos llenos de hielo para enfriar el motor y otros componentes de la parte inferior de la carrocería. Un depósito se encuentra dentro de la estructura frontal del coche, mientras que el otro está en la joroba de la carrocería, detrás del conductor. Para cada prueba, se necesitaban aproximadamente 250 kg de hielo, y los depósitos se vaciaban y rellenaban en cada ocasión.

Un equipo de 65 personas, entre ellas 25 ingenieros de JCB, trabajó fuera de su horario laboral para hacer realidad el proyecto. (Foto: JCB)

La tecnología de válvulas de escape, desarrollada especialmente para este fin, gestiona las temperaturas generadas por el motor de 800 CV. Cada turbocompresor de titanio gira a más de 150 000 rpm a casi 300 °C (572 °F), bombeando el equivalente a una bañera estándar de aire cada medio segundo.

Debido a la cantidad de agua involucrada, tanto para la refrigeración como subproducto de los gases de escape, JCB incorporó a un químico al equipo de motores al principio del proceso para desarrollar un aceite de motor especial que, según el comandante de ala Andy Green OBE, piloto del Hydromax y también del Dieselmax original, "absorbe el agua como una esponja".

“Literalmente, desde el inicio del calentamiento del motor, toda esa agua se absorbe y se convierte en una emulsión en el aceite —es el único aceite que conozco capaz de hacer esto— y luego se evapora”, explicó. “Ese es solo un pequeño ejemplo de los avances científicos y tecnológicos especializados que hacen de este un resultado final tan impresionante, tanto para la industria de la construcción y JCB como para la industria de las carreras, con un coche de hidrógeno que alcanza los 640 km/h”.

20 años de progreso

Para transmitir la potencia a las ruedas, los motores de combustión de hidrógeno impulsaban las cuatro ruedas mediante un sistema de doble transmisión y embrague, un avance drástico respecto al proyecto Dieselmax. Hydromax también incorpora un sofisticado sistema de admisión con un turbocompresor de competición de una sola etapa para hacer frente a la gran altitud de las salinas de Bonneville.

“El ADN del Dieselmax se ha mantenido en el Hydromax”, comentó Green. “Pero con 20 años de tecnología adicional y una comprensión profesional mucho mayor por parte del equipo sobre lo que intentaban lograr… simplemente era más sofisticado”.

Vista en sección transversal del funcionamiento interno de la JCB Hydromax. (Foto: JCB)

En el Hydromax, los dos motores están colocados de lado dentro del chasis. La culata del motor delantero se encuentra a la izquierda del chasis e impulsa las ruedas delanteras mediante una caja de cambios frontal. El motor trasero, situado detrás del conductor, tiene la culata a la derecha del chasis e impulsa las ruedas traseras mediante una caja de cambios ubicada detrás de él.

Fundamentalmente, era necesario equilibrar la potencia de los motores. Para lograrlo, se les suministra aire mediante conductos tipo NACA en la carrocería, lo que reduce la resistencia aerodinámica. Según JCB, este diseño actualizado supuso una reducción del 4 % en la resistencia aerodinámica en comparación con el Dieselmax.

Las ruedas son impulsadas por transmisiones secuenciales de seis velocidades personalizadas de Xtrac, que ofrecen cambios de marcha suaves y controlados electrónicamente. Se utilizan diferenciales autoblocantes tanto en el eje delantero como en el trasero, en lugar de diferenciales convencionales. Los embragues utilizados en ambas cajas de cambios provienen de una retroexcavadora JCB, ya que los embragues de competición no soportaban las cargas requeridas.

Como señaló Green, “Veinte años más de tecnología permiten un mayor control y monitorización de todos los sistemas mediante ordenadores y sensores, por lo que era más fácil saber qué estaba pasando y controlarlo. En definitiva, era un coche más fácil de conducir en muchos sentidos, pero también maximizaba el rendimiento…”.

Conclusiones de Hydromax

Tom Beamish, gerente de implementación de proyectos avanzados de JCB, dijo que la compañía espera que el proyecto Hydromax impulse el desarrollo de su maquinaria de construcción impulsada por hidrógeno.

JCB ya ha comercializado la retroexcavadora 3CX, propulsada por un motor de combustión de hidrógeno de 74 CV, así como el generador de hidrógeno G60RS H, que funciona en conjunto con la batería trifásica de la compañía.

“Siempre estamos aprendiendo cuando hacemos algo así”, dijo Beamish. “Por ejemplo, cuando creamos el tractor más rápido del mundo, desarrollamos sistemas de turbocompresión realmente sofisticados. Esos mismos sistemas de turbocompresión se utilizaron luego como base para desarrollar los motores de hidrógeno para la producción”.

“Por lo tanto, esperamos que de este proyecto de ingeniería que estamos llevando a cabo ahora, podamos extraer muchos conocimientos que luego podremos aplicar a nuestra próxima generación de equipos de hidrógeno.”

Ballard afirmó que JCB ya cuenta con un “gran potencial” en sus productos de construcción, diseñados para funcionar prácticamente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y mantener una “fiabilidad excepcional día tras día”. Sin embargo, existen oportunidades para seguir mejorándolos.

El objetivo de conseguir el récord mundial de velocidad en tierra era demostrar que la tecnología de combustión de hidrógeno funciona. (Foto: JCB)

“Si podemos contar con telemetría y monitorización a bordo mejoradas que nos permitan optimizar nuestra máquina constantemente y lograr mayor tiempo de actividad, menor consumo de combustible y un rendimiento superior, creo que ese es el gran beneficio que obtendremos”, afirmó. “Estamos tomando tecnología de vanguardia del automovilismo y ahora nos preguntamos: ‘¿Cómo podemos aplicarla a nuestras máquinas?’”.

En su discurso ante los asistentes reunidos en las salinas de Bonneville para celebrar la carrera de velocidad que batió récords, el presidente Bamford afirmó que proyectos como Hydromax demuestran lo que la ingeniería puede lograr, así como el potencial de la tecnología de combustión de hidrógeno.

«Creo que la gente se apresura demasiado a dar por muerto al motor de combustión interna», afirmó. «Desde hace tiempo se nos dice que el motor de combustión interna ha llegado al final de su vida útil… Pues bien, les tengo una noticia: no es así. Los motores de combustión interna alimentados con hidrógeno pueden ser una de las soluciones más importantes del futuro, especialmente para la maquinaria pesada…»

“Esta no es una tecnología que se quede en un laboratorio”, continuó. “En esencia, esta tecnología se basa en un motor y en principios de ingeniería que conocemos y que utilizamos a diario en la maquinaria de construcción de todo el mundo”.

“Es una tecnología práctica y real que ya se está comercializando”, añadió Green, contemplando el paisaje desolado y de un blanco cegador. “Y estamos en un lugar ideal —el campo de pruebas más exigente del mundo para automóviles, las salinas de Bonneville— para demostrar lo buena que es esta tecnología”.