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Un estudio en llamas de hidrógeno descubre inesperados comportamientos de riesgo para la seguridad

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En este proyecto de investigación participa Daniel Martínez Ruiz, profesor ayudante doctor en la ETSI Aeronáutica y del Espacio de la Universidad Politécnica de Madrid.

E-Bio Comb es un proyecto de investigación que estudia la combustión eficiente de biocombustibles con aplicación a la generación portátil de potencia. En este proyecto, liderado por los investigadores Mario Sánchez Sanz y Eduardo Fernández Tarrazo de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), participa la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) a través del trabajo de Daniel Martínez Ruiz, profesor ayudante doctor en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio.

Recientemente, uno de sus papers, “Unexpected propagation of ultra-lean hydrogen flames in narrow gaps” desarrollado en colaboración con su estudiante de doctorado Fernando Veiga López en el marco de ese proyecto de investigación, ha sido publicado el pasado 1 de mayo por la revista Physical Review Letters, de la American Physical Society (APS).

El artículo, que ha sido seleccionado como contenido de lectura recomendada por la APS demuestra que, “sorprendentemente, las llamas de hidrógeno son capaces de propagarse en condiciones totalmente desfavorables, con muy poco combustible y a bajas temperaturas, a través de ranuras muy estrechas”.

Según explican los autores, “este tipo llamas se propagan de dos maneras: bien, se generan pequeñas bolas de fuego que se mueven en línea recta, o bien, se dividen de forma cíclica siguiendo caminos que dibujan estructuras fractales, similares a aquellas que siguen muchos seres vivos, como diferentes hongos y bacterias, en situaciones de escasez de alimento”.

Este descubrimiento proporciona, por tanto, una evidencia empírica de nuevos regímenes de propagación, ignorados hasta ahora y que deben ser tenidos en cuenta a la hora de evitar accidentes en dispositivos que usan hidrógeno como fuente de energía.

El hidrógeno se configura como una energía limpia y eficiente, por ello, las tecnologías de generación de energía basadas en él verán, en un futuro próximo, incrementado significativamente su uso, en favor de la reducción de las emisiones de efecto invernadero para luchar contra del calentamiento global. Por todo ello, “el diseño y el protocolo de seguridad de estas tecnologías tendrá que contemplar estos nuevos regímenes de propagación”, sostiene Daniel Martínez Ruiz.

Imagen: "Estructuras formadas por el paso de llamas de hidrógeno en canales delgados a distintos regímenes de propagación. La variación de densidad y condensación detrás de la reacción permiten la identificación, con sistemas Schlieren, de llamas que escapan al ojo humano".

Vídeo científico premiado previamente
El joven investigador de la UPM, recibía en 2018, por un vídeo científico, el premio Milton Van Dyke de la competición Gallery of Fluid Motion, promovida también por la Sociedad de Física Americana. En dicho vídeo, realizado igualmente en el marco de las investigaciones de E-Bio Comb, se ve una llama de propano oscilando bajo un acoplamiento acústico con la cámara de combustión, mostrando los efectos de la relación combustible/aire. El jurado destacó su contenido científico, su valor artístico y su originalidad.

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