Veículos eléctricos. Características e tipos de motores

Os impactos ambientais e económicos dos combustíveis fósseis têm uma forte proveniência do sector dos transportes. Este facto tem motivado, nas últimas décadas um aumento do desenvolvimento dos veículos eléctricos, principalmente, das soluções híbridas. Tais desenvolvimentos resultam da integração de diversos domínios da engenharia, sendo de destacar os novos materiais e concepções de motores eléctricos, a electrónica de potência, os sistemas de controlo e os sistemas de armazenamento de energia. Neste artigo procura‐se apresentar as principais características dos sistemas de propulsão eléctrica actuais. Começa‐se fazer uma comparação entre os veículos eléctricos e os convencionais, baseados nos motores térmicos de combustão interna. Pela sua importância, é feita uma referência sucinta aos sistemas de armazenamento de energia. São comparadas as características da propulsão eléctrica e térmica, sob a perspectiva das exigências dos sistemas de tracção. São referidos os principais tipos de sistemas de propulsão eléctrica (motor, conversor e controlador), vantagens e desvantagens relativas. Por último, uma abordagem acerca das tendências futuras dos veículos eléctricos.

Problemas asociados a la medida de emisiones másicas instantáneas en motores de vehículos

Se ha desarrollado un equipo de medida de emisiones contaminantes de motores térmicos, embarcable en un vehículo, que mide la concentración, el caudal y todas las condiciones termodinámicas asociadas al flujo de escape en tiempo real. Se discute la metodología empleada en la determinación de las emisiones másicas instantáneas, las totales y los factores de emisión, detallando por un lado la configuración física del caudalímetro, la frecuencia de muestreo, el registro de datos, y los cálculos. Y por otro, las correcciones sobre las concentraciones instantáneas por tipo de medida y dinámica propia de los analizadores es necesario realizar. El trabajo se enfoca principalmente en los aspectos termodinámicos asociados, pero se discutirán los problemas físicos de este tipo de medidas: condensado, arrastre de partículas y oscilaciones del flujo. Con objeto de ilustrar las dificultades encontradas y legitimar las soluciones adoptadas, se presentan y se discuten algunos resultados reales obtenidos en un motor en condiciones normales de funcionamiento, y los resultados de validación en base a medidas en banco de rodillos. Los resultados muestran la importancia del diseño físico del caudalímetro, de la precisión y rapidez de los analizadores y de la adecuada frecuencia de muestreo.

Aspectos de la medición dinámica instantánea de emisiones de motores. Aplicación al desarrollo de un equipo portátil y una metodología para estudios de contaminación de vehículos en tráfico real.

Esta Tesis Doctoral se encuadra en el ámbito de la medida de emisiones contaminantes y de consumo de combustible en motores de combustión interna alternativos cuando se utilizan como plantas de potencia para propulsión de vehículos ligeros de carretera, y más concretamente en las medidas dinámicas con el vehículo circulando en tráfico real. En este ámbito, el objetivo principal de la Tesis es estudiar los problemas asociados a la medición en tiempo real con equipos embarcados de variables medioambientales, energéticas y de actividad, de vehículos ligeros propulsados por motores térmicos en tráfico real. Y como consecuencia, desarrollar un equipo y una metodología apropiada para este objetivo, con el fin de realizar consiguientemente un estudio sobre los diferentes factores que influyen sobre las emisiones y el consumo de combustible de vehículos turismo en tráfico real. La Tesis se comienza realizando un estudio prospectivo sobre los trabajos de otros autores relativos al desarrollo de equipos portátiles de medida de emisiones (Portable Emission Measurement Systems – PEMS), problemas asociados a la medición dinámica de emisiones y estudios de aplicación en tráfico real utilizando este tipo de equipos. Como resultado de este estudio se plantea la necesidad de disponer de un equipo específicamente diseñado para ser embarcado en un vehículo que sea capaz de medir en tiempo real las concentraciones de emisiones y el caudal de gases de escape, al mismo tiempo que se registran variables del motor, del vehículo y del entorno como son la pendiente y los datos meteorológicos. De esta forma se establecen las especificaciones y condiciones de diseño del equipo PEMS. Aunque al inicio de esta Tesis ya existían en el mercado algunos sistemas portátiles de medida de emisiones (PEMS: Portable Emissions Measurement Systems), en esta Tesis se investiga, diseña y construye un nuevo sistema propio, denominado MIVECO – PEMS. Se exponen, discuten y justifican todas las soluciones técnicas incorporadas en el sistema que incluyen los subsistema de análisis de gases, subsistemas de toma de muestra incluyendo caudalímetro de gases de escape, el subsistema de medida de variables del entorno y actividad del vehículo y el conjunto de sistemas auxiliares. El diseño final responde a las hipótesis y necesidades planteadas y se valida en uso real, en banco de rodillos y en comparación con otro equipos de medida de emisiones estacionarios y portátiles. En esta Tesis se presenta también toda la investigación que ha conducido a establecer la metodología de tratamiento de las señales registradas en tiempo real que incluye la sincronización, cálculos y propagación de errores. La metodología de selección y caracterización de los recorridos y circuitos y de las pautas de conducción, preparación del vehículo y calibración de los equipos forma también parte del legado de esta Tesis. Para demostrar la capacidad de medida del equipo y el tipo de resultados que pueden obtenerse y que son útiles para la comunidad científica, y las autoridades medioambientales en la parte final de esta Tesis se plantean y se presentan los resultados de varios estudios de variables endógenas y exógenas que afectan a las emisiones instantáneas y a los factores de emisión y consumo (g/km) como: el estilo de conducción, la infraestructura vial, el nivel de congestión del tráfico, tráfico urbano o extraurbano, el contenido de biocarburante, tipo de motor (diesel y encendido provocado), etc. Las principales conclusiones de esta Tesis son que es posible medir emisiones másicas y consumo de motores de vehículos en uso real y que los resultados permiten establecer políticas de reducción de impacto medio ambiental y de eficiencia energética, pero, se deben establecer unas metodologías precisas y se debe tener mucho cuidado en todo el proceso de calibración, medida y postratamientos de los datos. Abstract This doctoral thesis is in the field of emissions and fuel consumption measurement of reciprocating internal combustion engines when are used as power-trains for light-duty road vehicles, and especially in the real-time dynamic measurements procedures when the vehicle is being driven in real traffic. In this context, the main objective of this thesis is to study the problems associated with on-board real-time measuring systems of environmental, energy and activity variables of light vehicles powered by internal combustion engines in real traffic, and as a result, to develop an instrument and an appropriate methodology for this purpose, and consequently to make a study of the different factors which influence the emissions and the fuel consumption of passenger cars in real traffic. The thesis begins developing a prospective study on other authors’ works about development of Portable Emission Measurement Systems (PEMS), problems associated with dynamic emission measurements and application studies on actual traffic using PEMS. As a result of this study, it was shown that a measuring system specifically designed for being on-board on a vehicle, which can measure in real time emission concentrations and exhaust flow, and at the same time to record motor vehicle and environment variables as the slope and atmospheric data, is needed; and the specifications and design parameters of the equipment are proposed. Although at the beginning of this research work there were already on the market some PEMS, in this Thesis a new system is researched, designed and built, called MIVECO – PEMS, in order to meet such measurements needs. Following that, there are presented, discussed and justify all technical solutions incorporated in the system, including the gas analysis subsystem, sampling and exhaust gas flowmeter subsystem, the subsystem for measurement of environment variables and of the vehicle activity and the set of auxiliary subsystems. The final design meets the needs and hypotheses proposed, and is validated in real-life use and chassis dynamometer testing and is also compared with other stationary and on-board systems. This thesis also presents all the research that has led to the methodology of processing the set of signals recorded in real time including signal timing, calculations and error propagation. The methodology to select and characterize of the routes and circuits, the driving patterns, and the vehicle preparation and calibration of the instruments and sensors are part of the legacy of this thesis. To demonstrate the measurement capabilities of the system and the type of results that can be obtained and that are useful for the scientific community and the environmental authorities, at the end of this Thesis is presented the results of several studies of endogenous and exogenous variables that affect the instantaneous and averaged emissions and consumption factors (g/km), as: driving style, road infrastructure, the level of traffic congestion, urban and extra-urban traffic, biofuels content, type of engine (diesel or spark ignition) etc. The main conclusions of this thesis are that it is possible to measure mass emissions and consumption of vehicle engines in actual use and that the results allow us to establish policies to reduce environmental impact and improve energy efficiency, but, to establish precise methodologies and to be very careful in the entire process of calibration, measurement and data post-treatment is necessary.

Development of a thermoelectric generator for the exhaust of a vehicle

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Investigación educativa sobre la formación práctica de los ingenieros industriales en los laboratorios de ingeniería energética e ingeniería eléctrica.

El trabajo se ha desarrollado en la Escuela Politécnica Superior de Burgos, donde se imparten, entre otras, las titulaciones de Ingeniería Técnica Industrial, especialidades en Mecánica y Electrónica. Los profesores implicados en su desarrollo pertenecen al Departamento de Ingeniería Electromecánica, a las Areas de Conocimiento de Máquinas y Motores Térmicos y de Ingeniería Eléctrica. También uno de los investigadores es profesor del Area de Didáctica de las Ciencias Experimentales, de la Facultad de Humanidades y Educación. Objetivos: Se han mantenido los objetivos señalados en la memoria descriptiva que se presentó en la convocatoria, es decir, desarrollo de un modelo de Trabajos Prácticos para la formación de los ingenieros que tenga en cuenta las últimas aportaciones de las teorías cognitivas sobre el aprendizaje. Plan de Trabajo: En el primer año (2000) del Proyecto se cubrieron completamente los dos primeros objetivos concretos del proyecto y, en el segundo año (2001), los objetivos tres y cuatro: Objetivo 1: Análisis de los trabajos de laboratorio desarrollados actualmente. Se han analizado guiones y cuadernos de prácticas de las asignaturas 'Termodinámica y Termotecnia' y 'Electricidad y Teoría de Circuitos' (o de asignaturas con otro nombre pero con contenidos equivalentes) de varias Escuelas de Ingenieros, estableciendo el nivel actual de exigencia en las prácticas de estas materias. Objetivo 2: Fundamentación de un modelo alternativo de trabajos de laboratorio. Se ha realizado una búsqueda bibliográfica relativa a los modos de aprendizaje en el laboratorio. La mayoría de las referencias encontradas se refieren a enseñanzas de las Ciencias Básicas (Química, Física), resultando escasísima la investigación sobre enseñanza de Ciencias de la Ingeniería y Materias Tecnológicas. Basándose en la recopilación bibliográfica realizada, se ha elaborado un modelo de aprendizaje basado en la actitud investigativa del alumno, reflejado en nueve características fundamentales. Objetivo 3: Elaboración de trabajos de laboratorio con el nuevo modelo. Mediante fichas de control que recogen las nueve características anteriores, se han analizado las prácticas actuales de ambas asignaturas que se imparten en la Escuela Politécnica Superior de Burgos. Se ha elaborado una práctica piloto en la que pone a prueba el nuevo modelo. Esta práctica, titulada 'Introducción a la Transmisión de Calor por Convección', se ha impartido, en abril y mayo de 2001, en la asignatura Introducción a la Ingeniería de Materiales, correspondiente al primer curso de la titulación de Ingeniería Técnica Industrial (Electrónica). La práctica fue impartida por tres profesores del grupo investigador y las conclusiones obtenidas de la evaluación se han presentado como resultados preliminares de la investigación en las II Jornadas de Ingeniería Termodinámica celebradas en Junio de 2001 en la Universidad Rovira i Vigill. Objetivo 4: Extensión del nuevo modelo en las prácticas de laboratorio. El análisis realizado sobre los trabajos prácticos existentes hasta ahora, así como la experiencia adquirida en la práctica piloto mencionada en el apartado anterior, ha supuesto una reorientación de la práctica de las asignaturas hacia el nuevo modelo. Se han elaborado algunos guiones nuevos correspondientes a aquellas sesiones de laboratorio donde se podía esperar una significativa mejora del aprendizaje. Estos nuevos guiones se están poniendo en práctica durante el curso 2001-2002 en dos asignaturas de Ingeniería Técnica Industrial impartidas por el Area de Conocimiento de Máquinas y Motores Térmicos. La mayor incidencia del nuevo modelo de prácticas se realiza en la asignatura Ingeniería Térmica, concretamente en las prácticas PIT01,PIT02, PIT04, Y PIT06. Actualmente, está en redacción un artículo sobre esta investigación. Documentación que se ha generado durante el proyecto: Documento 1: Práctica piloto 'Introducción a la Transmisión de Calor por Convección', de la asignatura Introducción a la Ingeniería de Materiales, primer curso de Ingeniería Técnica Industrial (Electrónica) de la Universidad de Burgos. Documento 2. Comunicación 'Nuevas técnicas de aprendizaje en el laboratorio de Ingeniería Térmica', presentada por miembros del equipo investigador de las II Jornadas de Ingeniería Termodinámica, celebradas el 7 y 8 de junio de 2001 en la Universidad Rovira i Virgili (Tarragona). Documento 3. Cuaderno de guiones de prácticas de laboratorio de la asignatura Ingeniería Térmica, segundo curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánica) de la Universidad de Burgos.

Automoción : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado superior de FP.

Este material curricular contiene la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de Automoción, ciclo formativo de grado superior de la Formación Profesional Específica (FPE). Para su confección se ha partido de los elementos recogidos en los correspondientes Reales Decretos de enseñanzas mínimas y del currículo del Ministerio de Educación y Ciencia. Tiene la finalidad de orientar al profesorado que imparte las enseñanzas de FPE contempladas en la LOGSE. Estos materiales son programaciones precisas que pueden ser adaptadas y aplicadas por los profesores de forma directa. Los elementos curriculares se presentan ordenados en un conjunto de fichas, cada una de las cuales se corresponde con una unidad de trabajo. A pesar de ser un producto casi acabado, los materiales tienen un carácter experimental, pudiendo ser depurados y perfeccionados mediante el contraste con la práctica docente. Los módulos tratados son: 1.- Sistemas eléctricos de seguridad y de confortabilidad. 2.- Sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje. 3.- Motores térmicos y sus sistemas auxiliares. 4.- Elementos amovibles y fijos no estructurales. 5.- Preparación y embellecimiento de superficies. 6.- Estructuras de vehículos. 7.- Gestión y logística del mantenimiento en automoción.

Sistema virutal de apoyo para el aprendizaje de la ingeniería térmica.

Convocatoria a los Premios Nacionales de Investigación e Innovación Educativas 2005. Modalidad de Innovación Educativa. Mención Honorífica

Desarrollo de modelos para la asignación de créditos ECTS en asignaturas de Ingeniería Industrial.

Resumen tomado de la publicación

Aportación a la investigación sobe la reducción de las emisiones de NOx en grupos diesel utilizados para generación de energía eléctrica

Programa de doctorado: Energía y Medio Ambiente

Estudio de la influencia de los sistemas Stop/Start sobre el consumo de combustible y las emisiones de CO2 de un vehículo diesel en tráfico urbano.

Se presentan los resultados experimentales de un estudio realizado en el Laboratorio de Motores Térmicos de la ETSII de la UPM para evaluar el impacto en eficiencia energética y medioambiental de la tecnología Stop/Start en vehículos todoterreno con motor diesel, en condiciones de tráfico real urbano. Se realizaron ensayos urbanos con vehículos Land Rover Freelander2 en la zona central de la ciudad de Madrid midiendo la emisión instantánea de CO2 y de CO con equipos de medida de emisiones embarcados, y el consumo de combustible se calculó a partir del “balance de carbonos” midiendo el caudal de gases de escape mediante un caudalímetro de desarrollo propio. Se utilizaron dos vehículos todoterreno con motor diesel semejante, ambos cumpliendo los mismos límites Euro 4 para vehículos ligeros, uno convencional y otro adaptado con sistema Stop/Start. Se obtuvieron curvas de tendencia de consumo de combustible y de emisión de CO2 con la velocidad media, que demuestran el significativo efecto de mejora en la eficiencia energética de la versión de motor adaptado con sistema Stop/Start.

Actualización de un compresor volumétrico alternativo

Este proyecto supone la actualización y modernización de un compresor volumétrico alternativo que se encuentra en el Laboratorio de Máquinas y Motores Térmicos. Para ello, el primer paso ha sido realizar una serie de adaptaciones físicas y electrónicas de las señales que producen los distintos transductores del compresor. Estas adaptaciones han sido necesarias para que las señales pudiesen ser reconocidas por el microcontrolador Arduino. Éste es el encargado de comunicar las señales a LabVIEW 2012 con el que se ha creado un programa de lectura e interpretación de datos. Después de que las señales pasen por dicho programa se obtiene la fuerza que está realizando el motor que mueve el compresor, la presión en cámara del compresor y las revoluciones por minuto a las que gira el eje del motor y por tanto, el compresor. ABSTRACT This project has carried out the updating and modernization of an alternative volumetric compressor located at the Laboratory of Heat Engines. To do so, the first step was to perform a series of physical and electronic adaptations of the signals produced by the different transducers of the compressor. These adjustments were necessary so that the signals could be recognized by the Arduino microcontroller. This is responsible for communicating signals to LabVIEW 2012, used to set up the reading and interpreting data program. Once the signals have passed through the aforementioned program, we obtain the data of the force generated by the motor driving the compressor, the pressure in the compressor chamber and the revolutions per minute of the motor’s rotating shaft, and therefore, the compressor.

Acondicionamiento electrónico de la instrumentación para la automatización de un banco de ensayo de un compresor alternativo

Este proyecto trata de la continuación en la actualización de un compresor volumétrico alternativo situado en una celda del Laboratorio de Máquinas y Motores Térmicos en la E.T.S.I.I. de la Universidad Politécnica de Madrid. Para ello se ha partido del trabajo iniciado por Miriam Martín y Rafael Álvarez, al que se han añadido algunos sensores y se han revisado las tareas realizadas. Se ha llevado a cabo la programación necesaria con la herramienta LabVIEW2012 para regular la velocidad del compresor y comunicar las señales de medida a un ordenador.

El método de análisis exergético en los edificios. Su aplicación en la caracterización en régimen dinámico de los cerramientos.

356 p.

A non-conventional five piston double.-acting Stirling Engine filling system CFD simulation and experimental validation

Análisis mediante CFD y validación experimental de un sistema de carga para un motor Stirling. Validado y analizado experimentalmente en un motor de 5 pistones de doble acción.

A influência da microestrutura e dos tratamentos superficiais na vida em fadiga de aços inoxidáveis martensítico e austenítico usados na fabricação de válvulas para motores a combustão interna

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)