Diseño de sistema de recuperación de energía a través de la temperatura de los gases de escape

Abstract

[ES] En el presente trabajo fin de grado se realizara el estudio, análisis y diseño teórico de un sistema de utilización de temperatura procedente de los gases de escape en un motor 25 centímetros cúbicos de cuatro tiempos, el cual trabaja con combustible etanol, perteneciente al prototipo IDF Eco-marathon de la Universidad Politécnica de Valencia (Campus de Alcoy). Con este proyecto se pretende que la utilización de energía producida por la temperatura procedente de los gases de escape (energía actualmente perdida), sea útil, cediéndola al motor. Esta cesión se realiza mediante dos intercambiadores de calor, uno situado en el tubo de escape el cual recoge dicha energía y otro situado alrededor del motor que cede esta energía a su único cilindro, unidos mediante un manguito por el que se transportara el calor de uno a otro mediante el movimiento de un líquido refrigerante. Con este sistema se pretende un ahorro de combustible a lo largo de la carrera, traducido en un ahorro de energía (lo que se persigue en este tipo de carreras) en comparación con el actual. Se desea llegar a crear una condiciones óptimas de presión y temperatura en el cilindro del motor para una correcta ignición del combustible tras estar un tiempo en régimen de parada (habitual en esta clase de prototipos) durante la carrera, tiempo en el que el cilindro disminuye su temperatura y con ello su presión, lo que produce una mala combustión del etanol durante el arranque posterior a dichas paradas. Dicho sistema cuenta con los elementos básicos de un sistema refrigerante, así como de un sistema electrónico que permite su correcto funcionamiento. Una vez realizado el diseño, cálculo teórico y la viabilidad de este sistema y con ello finalizado este trabajo fin de grado, el equipo IDF Eco-marathon se dispondrá a las posteriores pruebas en laboratorio para testar y mejorar si hicieran falta aspectos tratados en él, ya que se pretende la implantación del sistema en el prototipo IDF Eco-marathon.

[CA] En el present treball fi de grau es realitzarà l'estudi, anàlisi i disseny teòric d'un sistema d'ús de la temperatura procedent dels gasos d'escapament d'un motor de 25 centímetres cúbics de quatre temps, el qual treballa amb combustible etanol, pertanyent al prototip IDF Eco-marathon de la Universitat Politècnica de València (Campus d'Alcoi). Amb aquest projecte es preten la reutilització de l'energia produïda per la temperatura procedent dels gasos d'escapament (energia actualment perduda), cedint-la al motor. Aquesta 7 cessió es realitzarà mitjançant dos intercanvis de calor, un situat en el tub d’escapament que recull aquesta energia i l’altre situat al voltant del motor que cedeix aquesta energia al seu únic cilindre, units ambdós mitjançant un maniguet pel que es transportarà la calor d’un a l’altre mitjançant el moviment d’un líquid refrigerant. Amb aquest sistema es pretén un estalvi de combustible al llarg de la carrera, traduït en un estalvi d’energia (la qual cosa es pretén en aquest tipus de carreres) comparat amb l’actual. Es desitja arribar a crear unes condicions òptimes de pressió i temperatura en el cilindre del motor per a una correcta ignició del combustible després d’haver-se trobat en règim de parada (habitual en aquesta classe de prototips) durant la carrera, temps en el que el cilindre disminueix la seua temperatura i conseqüentment la seua pressió, fet que produeix una combustió incorrecta de l’etanol durant l’arrancada posterior a aquestes parades. Aquest sistema compta amb els elements bàsics d’un sistema refrigerant, així com els d’un sistema electrònic que permet el funcionament correctament. Una vegada realitzat el disseny, càlcul teòric i la viabilitat d’aquest sistema y amb açò finalitzat aquest treball fi de grau, l’equip IDF Eco-marathon es disposarà a les posteriors proves en laboratori per a testar i millorar (en cas que fora necessari) aspectes tractats en ell, ja que es pretén la implantació del sistema en el prototip de cotxe de IDF Eco-marathon.

[EN] This final project degree talks about theoric study, theoric analisys and theoric design of a system, which use the temperatura from tailpipe gas of 25 c.c and four times engine that use etanol as fuel. This vehicle is a project of University Politecnic of Valencia (Alcoy Campus). This projrct expects the use of energy produced by temperatura coming from tailpipe gas (loss energy currently) will be useful energy, using this energy to heat the engine. That transfer is made through two heat exchanger, one of them, which collects energy from temperature of tailpile, is surrounding the tailpipe, and another around engine, which give the callected heat to engine. These two heat exchanger are conected for a coupling, where there is a coolant moving inside from one heat exchanger to the other one. the system hopes savings etanol fuel that also means energy savings (goal of these kind of races). The system will create optimal state of temperatura and presure to help in ethanol burning inside of engine. Bad condition appear due to the engine is cold after every engine stop for a while over the race. This system is built for basic elements of cooling system and electronic system to get a right working. Eventually this project will be tested in laboratory and the team of IDF Ecomarathon will do improvements if it would be necessary.