Motor de disco ondulado

Un motor de disco de ondas o generador de disco de ondas es un tipo de motor rotativo sin pistón que se está desarrollando en la Universidad Estatal de Michigan y el Instituto Tecnológico de Varsovia . El motor tiene un disco giratorio con aspas curvas. Una vez que el combustible y el aire entran en el motor, la rotación del disco crea ondas de choque que comprimen la mezcla. Al encenderse, la mezcla en combustión se expande, empujando contra las aspas y provocando que giren. El propio giro del disco abre y cierra los puertos de admisión y escape. ^{[ 1 ]} El concepto propuesto se denominó rotor de onda de combustión interna radial .

Los rotores de ondas utilizan ondas de choque para transferir energía entre un fluido de alta energía y un fluido de baja energía, aumentando así tanto la temperatura como la presión del fluido de baja energía (también llamados máquinas de ondas de presión o intercambiadores de presión).

Como en todos los motores térmicos , la eficiencia de un motor de disco ondulado está determinada por la diferencia de temperatura entre los lados caliente y frío (véase el teorema de Carnot ). En comparación con un motor de pistón convencional ( motor alternativo ), un motor de disco ondulado funciona a una temperatura máxima más alta, lo que teóricamente lo hace más eficiente. El diseño también funciona sin un sistema de refrigeración, lo que ahorra peso. En comparación con los sistemas basados ​​en turbinas , la velocidad de rotación y la temperatura de las palas del rotor del motor de disco ondulado son menores, lo que genera menor tensión en los materiales y, por consiguiente, requisitos menos exigentes para los mismos, lo que se traduce en menores costos de fabricación y mantenimiento. ^{[ 2 ]}

Las primeras implementaciones de rotores de ondas se basaban principalmente en un flujo axial , donde el proceso de barrido para devolver el aire comprimido caliente a la turbina es complejo. El motor de disco de ondas utiliza un flujo radial y circunferencial, empleando fuerzas centrífugas para el barrido. Los canales curvos proporcionan una mayor longitud para el mismo diámetro de disco en comparación con los canales rectos, lo que permite ajustar adecuadamente los tiempos de propagación de las ondas.

El motor de disco ondulado tiene el potencial de lograr una mayor eficiencia energética en comparación con los diseños convencionales de motores de combustión interna y puede reducir el peso. Entre sus posibles aplicaciones se incluye la carga de baterías en vehículos híbridos , lo que podría reducir el peso en aproximadamente 450 kg (1000 libras) . ^{[ 3 ] [ 1 ]} Promete ser hasta un 60 % más eficiente, un 30 % más ligero y un 30 % más económico de fabricar que un motor de pistón convencional equivalente, y reducir las emisiones en un 90 %. ^{[ 4 ]} 

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y del Instituto Tecnológico de Varsovia afirman tener un prototipo de motor de disco ondulado y generador eléctrico que podría reemplazar la tecnología actual de generadores de respaldo de los vehículos híbridos eléctricos enchufables. ^{[ 5 ]} El equipo de investigación está dirigido por el profesor asociado de ingeniería mecánica Norbert Müller y ha recibido una financiación de 2,5 millones de dólares del programa ARPA-E del Departamento de Energía de los Estados Unidos . El equipo de Müller esperaba tener listo un motor/generador de disco ondulado de 25 kilovatios (33 hp) del tamaño de un vehículo para finales de 2011. ^{[ 6 ] [ 7 ]} En enero de 2013, el proyecto estaba estudiando la comercialización de la tecnología. ^{[ 8 ]} La investigación continuó en la Universidad de Columbia en 2017 ^{[ 9 ]} y en la Universidad Estatal de Michigan en 2012. ^{[ 10 ]}

• Turboeje

• Investigación numérica del concepto de micromotor de disco ondulado - Revista internacional de turbinas de gas, propulsión y sistemas de energía, diciembre de 2008, volumen 2, número 1
• Motor de ondas de choque: Motor de disco de ondas , sitio ARPA-E para la Universidad Estatal de Michigan, Departamento de Energía de EE. UU.
• Directorio:Motor de disco ondulado , PESWiki
• Conversaciones entre profesores: Norbert Müller en YouTube
• Vídeo de reWorking Michigan que muestra un prototipo funcional en YouTube.
• Revisión de la tecnología de rotores de onda y sus aplicaciones. Akbari y Nalim, Departamento de Ingeniería Mecánica, Escuela de Ingeniería y Tecnología de Purdue, Indianápolis, IN, EE. UU. Publicado en la revista Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, octubre de 2006, vol. 128/719. Consultado en marzo de 2012.