Título del proyecto: Efecto suelo

Equipo: Príncipe Felipe_Efecto suelo

Calle de Finisterre   Madrid   España   6 Edad del alumno: 14-15 años

¿Podemos diseñar un vehículo que produzca menos emisiones?

Tras observar el Navegador EO y los gases metano, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre, nos sorprendió ver sus altas concentraciones en Madrid. Por ejemplo, hay 59,4 μg/m3 de NO2 en Madrid y alrededor de 2 μg/m3 en Toledo. Aunque estas ciudades están próximas, la diferencia de concentración de gases nocivos es significativa, casi 30 veces mayor. Estas altas concentraciones de gases pueden causar varias enfermedades y por eso, después de ver esto, pensamos en formas de disminuir las emisiones de gases contaminantes. Creemos que podríamos lograr este objetivo diseñando un vehículo que aproveche el efecto suelo para moverse con mayor eficiencia, reduciendo el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones de estos gases.
Mientras pensábamos cómo resolver este problema, descubrimos que un vehículo que utilizara el efecto suelo para desplazarse podría producir menos emisiones. Los vehículos de efecto suelo vuelan cerca del suelo y, mientras se mueven, el aire queda atrapado entre las alas y la superficie que sobrevuelan. Como no tocan el suelo, no sufren pérdidas por rozamiento con la superficie y este colchón de aire que se crea bajo las alas crea aún más sustentación. Esto es muy útil porque reduce la energía necesaria para desplazarse a una velocidad dada y por eso un vehículo que aproveche el efecto suelo emitiría menos gases contaminantes. Esperamos que el uso de vehículos diseñados para aprovechar el efecto suelo pueda reducir las emisiones de gases contaminantes.

Hemos analizado imágenes del Navegador EO para estudiar la concentración de gases metano, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre en Madrid. Y hemos comparado todos estos datos con los valores de las concentraciones de CO y NOx en el Barrio del Pilar desde 2010 hasta 2023 y ambos son muy altos. Hemos descargado los datos del 'Portal de calidad del aire de Madrid' y de 'AEMET Open Source'.
Muchos de estos gases nocivos son expulsados por los vehículos, por lo que, diseñando un vehículo especial que produzca menos emisiones, podríamos reducirlas. Para ello, vamos a aprovechar el efecto suelo, que es la consecuencia de que un avión vuele cerca del suelo. Reduce los vórtices alrededor de las alas, lo que disminuye la resistencia y aumenta la sustentación. Esto reduce el combustible necesario para desplazarse, lo que a su vez reduce las emisiones del vehículo.
Podríamos medir el impacto del efecto suelo en el consumo de energía de un vehículo construyendo un avión con un sensor de corriente para medir la energía necesaria para mantener una velocidad constante y un sensor de distancia para realizar estas pruebas a una altura constante y comprobar la relación entre la altura desde el suelo y el consumo de energía, aunque hemos realizado algunas simulaciones para obtener estos valores sin tener que construir el vehículo real.
Hemos analizado la energía que necesita un vehículo al volar dentro y fuera del efecto suelo. En los gráficos siguientes podemos ver que cuando el vehículo está cerca del suelo experimenta menos resistencia y más sustentación.

Diseñando y construyendo nuevos vehículos como el que se presenta en este proyecto, podemos reducir las emisiones contaminantes y mejorar nuestro futuro.

https://sites.google.com/view/ground-effect-vehicle/introduction?authuser=2

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