AERONÁUTICA Se prevé que la eficiencia eléctrica de las pilas de combustible alcance el 50% en 2030, lo que significa que cada vatio de electricidad producido en la pila de combustible generará un vatio de calor residual. Recuperar este calor para un uso posterior en el avión sería una ventaja adicional de la tecnología. En este contexto, los socios del proyecto Europeo exFan están investigando una solución que permita disipar el calor residual generado en las pilas de combustible, sin pérdidas adicionales por arrastre y el uso de ese calor residual para generar empuje o propulsión adicional para el avión. DISPOSITIVO DE RECUPERACIÓN DE CALOR BASADO EN EL EFECTO MEREDITH El dispositivo de recuperación de calor en el que se centra el proyecto exFan se basa en el efecto Meredith. Este efecto es un fenómeno físico que tiene lugar en el conducto de un avión en el que el aire que circula por él, que se mueve a mayor velocidad que el avión, es calentado por un intercambiador de calor. El aire fluye por el conducto cuya sección transversal es divergente, lo que provoca un aumento de la presión del gas al reducirse su velocidad; este efecto se denomina efecto ramjet. A medida que circula por el intercambiador, el aire se calienta, aumentando su energía térmica y la entalpía del flujo, es decir, su energía total. Este aire calentado y presurizado sale por un conducto de escape que tiene un diseño convergente (se hace estrecho hacia el final) que acelera el aire saliente con una velocidad superior a la de su entrada (gracias a la energía obtenida a través del intercambiador de calor). La diferencia de movimiento del flujo de aire entre la entrada y la salida del conducto genera una fuerza que, según la tercera ley de Newton, se traduce en un empuje efectivo. El dispositivo de recuperación de calor que se está diseñando en el proyecto exFan está formado por el ventilador, los componentes aerodinámicos de la trayectoria del flujo y el intercambiador de calor. El ventilador es accionado por un motor eléctrico de alta velocidad mediante reductor y comprime el aire aspirado. Esta arquitectura permite obtener la mayor potencia específica. El motor eléctrico y su correspondiente electrónica de potencia y controladores se alimentan principalmente de una pila de combustible y durante los picos de demanda de potencia, una batería comparte la carga con la pila de combustible (por ejemplo, durante el despegue). Un sistema de gestión térmica se conecta a todos los componentes mencionados anteriormente, para proporcionar unas condiciones térmicas de funcionamiento adecuadas. 25
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