Los profesionales avezados y los estudiantes, futuras promesas de la ciencia y sus aplicaciones, siguen con interés la II Semana de Iniciación a la investigación que, en modalidad online, protagoniza la actividad académica de la Universidad Nebrija durante la segunda semana de junio. Las sesiones, organizadas por la Cátedra Global Nebrija-Santander de Recuperación de Energía en el Transporte de Superficie de la Escuela Politécnica Superior y por el Centro Stirling, se centran en la tecnología de la termoelectricidad y engloban sesiones teóricas, en las que participan entidades como la NASA y la Universidad de Castilla- La Mancha, y talleres prácticos en los que los alumnos, tras recibir un kit, se familiarizan con plataformas digitales como Arduino y Simulink y elaboran prototipos demostradores de la tecnología termoeléctrica.
Los trabajos en equipo de los asistentes para diseñar un proyecto de aplicación al transporte de superficie y la elaboración de una memoria, que evaluará un tribunal, están pensados para involucrarlos en unos procesos que se encontrarán en sus futuros trabajos. Sin salirse de este camino, Jordi Viñolas, director de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Nebrija, recordó los cimientos que debe tener claro todo investigador: “intentar entender que han hecho otros y confirmar de una manera experimental lo que uno mismo ha deducido desde la teoría”.
Javier Aranceta y Carmen Iniesta, director y coordinadora de la Cátedra Global Nebrija-Santander de Recuperación de Energía en el Transporte de Superficie, respectivamente, abrieron las 36 horas de aprendizaje de la II Semana. Ambos recordaron a los más jóvenes la necesidad de entrar en contacto con estas herramientas tecnológicas y de estar al día de los sistemas más modernos.
Convivencia de motores
En la primera jornada la automoción generó intensos debates e intercambio de opiniones. Por ejemplo, Aranceta expuso que el coche eléctrico “sigue sin ser la solución en la media y larga distancia o en el transporte pesado”. Los integrantes de la Cátedra plantean que “durante muchos años” los motores eléctricos van a convivir con los actuales, y por eso “los dispositivos para la recuperación de la energía tienen mucho recorrido”. De la misma idea es Octavio Armas, profesor de la Universidad de Castilla- La Mancha: “No está claro que el vehículo eléctrico sustituya completamente al de motor de combustión”. Si bien, reconoció que el uso del primero resulta una solución para la movilidad en las grandes ciudades, también alertó sobre el balance de CO2 que genera su producción en planta, su desguace o la construcción de las baterías.
Precisamente la recuperación de la energía térmica residual en sistemas de escape de vehículos ligeros es el tema de la investigación que lleva a cabo la Universidad de Castilla- La Mancha, entre otras entidades, y que está encabezada por Octavio Armas, Pablo Fernández-Yáñez y María Arantzazu Gómez. El primero hizo hincapié, durante su intervención en la II Semana de Iniciación a la investigación, en la recuperación y el aprovechamiento de la energía térmica residual de un vehículo ya que “un tercio de toda la energía que entra en el motor se pierde con los gases de escape”. El empleo de diferentes generadores termoeléctricos y herramientas como MATLAB, Ansys Fluent o Catia resultan fundamentales para ir en esa dirección.
Antes de la exposición y posterior coloquio entre los internautas y Octavio Armas, Gustavo García, doctor de Transferencia del Centro Stirling, dio unas pinceladas sobre los fundamentos, cálculos y modelos de la tecnología termoeléctrica. Mediante esquemas, circuitos, ecuaciones y fórmulas desarrolló conceptos técnicos como las propiedades de los materiales, los pares termoeléctricos o la denominada “figura de mérito”.
Además de establecer una definición clara de termoelectricidad – “la rama de la física en la que se estudia la transformación directa de energía térmica a eléctrica o de eléctrica a calor”, Gustavo García recordó que en 2021 se cumplen doscientos años del inicio de esta ciencia con el descubrimiento del efecto Seebeck –por el físico alemán Thomas Johann Seebeck- que consiste en generar corriente eléctrica sometiendo la unión de dos metales diferentes a una diferencia de temperaturas, un proceso contrario al denominado efecto Peltier.
En la base de toda su exposición está el desarrollo de un módulo termoeléctrico, un dispositivo que permite funcionar como bomba de calor o bien como generador de electricidad. El investigador del Centro Stirling también enumeró las ventajas e inconvenientes de la termoelectricidad. Entre las primeras, están la refrigeración verde, su tamaño y peso reducido, la refrigeración por debajo de la temperatura ambiente, el calentamiento o la refrigeración con el mismo dispositivo, el control preciso de la temperatura, la alta fiabilidad –hasta las 200 000 horas de funcionamiento- y su carácter silencioso. El bajo rendimiento, la producción de condensación o el efecto Joule –los cables están próximos a la zona de bombeo y pueden perjudicar el rendimiento- se encuentran entre las desventajas.
La sesión de la tarde en la jornada inaugural de la Semana se reservó a la práctica. Iñaki Fernández de Bastida, investigador del Centro Stirling, diseñó una formación en Arduino y su entorno de programación. Los fundamentos de termoelectricidad y la observación de los elementos del kit de prácticas, en manos de los alumnos, compusieron el menú del taller.