“Sloshing control in microgravity: passive baffles and complementary strategies” es el título del Trabajo Fin de Grado (TFG) de Carlos Peromingo, con el que ha finalizado sus estudios del Grado en Ingeniería Aeroespacial (GIA) en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
El Capítulo español del IEEE Aerospace and Electronics Systems Society (AESS) ha fallado sus premios 2023 para trabajos relacionados con la ingeniería aplicada al espacio en las categorías de Tesis Doctoral, Trabajo Fin de Máster y Trabajo Fin de Grado, seleccionando en esta última el trabajo de Carlos Peromingo como el mejor TFG de entre las candidaturas presentadas en esta edición.
Imagen: A la izquierda, de arriba a abajo: baffle con flujo termocapilar, baffles tipo ''superficial'' y baffle articulado con muelles. A la derecha, comparación de las distintas estrategias estudiadas.
Este TFG fue desarrollado en el E-USOC, centro delegado de la Agencia Espacial Europea en España, para dar soporte a los experimentos que se llevan a cabo en la Estación Espacial Internacional (ISS), bajo la dirección de los investigadores Pablo Salgado y Dan Cristian Gligor.
El fenómeno del sloshing o chapoteo es un problema relevante en algunas misiones espaciales, por tanto, encaja perfectamente en el ámbito del trabajo de la IEEE AESSS y en el marco de estos premios. El objetivo del TFG es el análisis de varias estrategias para controlar el sloshing. “Este fenómeno puede apreciarse fácilmente cuando uno agita y suelta una botella medio llena como unos vaivenes hacia un lado y otro del fluido dentro del recipiente. En condiciones normales de gravedad, tarda un tiempo en desaparecer, hasta que vemos que el agua vuelve a quedarse quieta. Sin embargo, en el contexto de la microgravedad, carecemos de una fuerza que, en términos coloquiales, tire del líquido hacia abajo'', explica Carlos Peromingo.
Diferentes técnicas de control de sloshing
La primera estrategia que explora es una continuación de un trabajo de investigación previo en el E-USOC, donde se busca utilizar la fuerza que ejerce la tensión superficial y controlarla con variaciones de temperatura para ''tirar'' del fluido hacia un lado u otro, lo que se conoce como ''control termocapilar por efecto Marangoni''. “Esto ha resultado ser efectivo, siempre y cuando utilizásemos unas ganancias optimizadas, pudiendo utilizar controles muy exigentes, pero pagando el precio de un mayor coste, y viceversa”, afirma Carlos.
Otra estrategia que ha estudiado es el uso de baffles (estructuras, placas o rejillas) dentro de los contenedores para entorpecer el movimiento y frenarlo, algo que tradicionalmente se ha empleado para controlar el sloshing. “Nos hemos fijado en qué características geométricas son más relevantes y cuál es su efecto sobre la frecuencia de la respuesta. En general, cuanto más optimizado está el baffle, menor frecuencia de la respuesta, hecho que es indeseable”, subraya.
También ha contemplado la combinación de esas dos técnicas anteriores, la suma de control termocapilar y baffles. Según indica el estudiante de la ETSIAE, “esta resultó ser positiva, es decir, el control y el baffle trabajan mejor simultáneamente”
Y, por último, ha analizado el comportamiento de baffles móviles, esto es, dichas estructuras ya no se encuentran ''soldadas'' al recipiente, sino unidas por unos muelles. “Estos baffles articulados presentaron una mejora de la respuesta sin alterar significativamente la frecuencia, lo que los convierte en una alternativa interesante frente a los baffles fijos originales”, concluye.
Ese análisis de la efectividad y particularidades de cada una de las técnicas y estrategias utilizadas en la investigación ha formado parte de las conclusiones del TFG que ha hecho a Carlos Peromingo ganador del reconocimiento del IEE AESS. “Recibir este premio es un motivo de orgullo y es una recompensa del trabajo bien hecho, que al mismo tiempo recalca la calidad de la investigación que se lleva a cabo en el E-USOC”, sostiene el titulado de la ETSIAE.
Continúa estudios de posgrado en ETSIAE
Carlos Peromingo finalizó sus estudios del Grado en Ingeniería Aeroespacial en el curso 2022/23, con unas excelentes calificaciones, incluyendo la matrícula de honor a su TFG y siendo además el mejor expediente de su promoción. Actualmente continúa estudios de posgrado en la ETSIAE, cursando el Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica (MUIA) por la UPM: “Me siento muy cómodo en la Escuela y he elegido cursar MUIA, en primer lugar, porque las asignaturas del plan de estudios me llaman la atención y después, por las ventajas que me ofrece al ser un máster habilitante, y también por el prestigio que tiene dentro del sector aeroespacial”.
Imagen: Carlos Peromingo recibiendo un premio como el estudiante con el mejor expediente de su promoción del Grado en Ingeniería Aeroespacial durante el acto de Entrega de Diplomas de la ETSI Aeronáutica y del Espacio.