¿Cómo fluye el aire de un quemador?

El Grupo de Ingeniería de los Fluidos de la Universidad de Valladolid colabora con investigadores suecos y polacos en el estudio del flujo de aire que se produce en un quemador. El objetivo de este proyecto internacional es que la combustión se desarrolle de la forma más eficiente posible, que la llama sea estable y esté controlada y que se originen pocas emisiones de óxidos de nitrógeno (NO_X), según ha explicado a DiCYT el coordinador del Grupo, César Méndez.

Para ello, los investigadores están estudiando diferentes tipos de diseño de quemadores y aspectos como la manera de introducir el combustible y el aire para que la mezcla se produzca bien y la llama se genere de forma controlada en el lugar deseado. Como apunta Méndez, este estudio “se realiza desde el punto de vista numérico con simulaciones de diferentes cámaras de combustión”.

En concreto, se está estudiando una cámara cilíndrica en la que el combustible sale desde la izquierda por un cilindro central, mientras que el aire brota también desde esta parte por una corona circular alrededor del cilindro anterior. Llegado un punto se produce cierta mezcla y, en consecuencia, una especie de vórtices (flujos turbulentos rotatorios) “que hacen que se pueda tener una zona estancada y en otra una mezcla muy grande del combustible y el aire”. Con este sistema, la llama se produce siempre en el mismo lugar y de manera controlada.

“En general, se trata de investigar la eficiencia en este tipo de instalaciones”, apunta el investigador, para lo que se estudia, además del diseño del quemador, cuál es la velocidad adecuada de la corriente de aire para que la combustión se lleve a cabo en las mejores condiciones.

Los investigadores prevén construir una cámara y realizar alguna medida experimental empleando un equipo denominado PDA (siglas en inglés de 'anemómetro de desfase doppler'), que permite determinar la velocidad de flujo en un punto concreto. Con ello, se pretenden validar las simulaciones numéricas.

“Vamos a construir una cámara e iremos midiendo la velocidad del flujo en distintos puntos para conocer la velocidad en cada zona, un estudio paramétrico para saber si se inducen diferentes velocidades por un punto si la llama se agranda o se hace más pequeña, tratando de validar la simulación numérica”. Cuando se comprueba que el modelo de turbulencia es adecuado, subraya, “la simulación es correcta y entonces se puede modificar la geometría o las velocidades, lo que posibilita probar de forma más fácil otros diseños”.

El grupo de Ingeniería de los Fluidos de la Universidad de Valladolid nació con el fin de aunar a una serie de investigadores con experiencia en este campo. En este tiempo han llevado a cabo numerosos proyectos de investigación tanto regionales como nacionales, contratos con empresas y diversas publicaciones. En la actualidad, el equipo científico está constituido por siete profesores ordinarios y uno asociado, y también forma parte de los Grupos de Excelencia de la Junta de Castilla y León.

Además del desarrollo de técnicas y procedimientos numéricos y experimentales para el análisis del comportamiento de los fluidos en diferentes ámbitos del sector industrial y de servicios, el grupo tiene entre sus objetivos la difusión de la producción científica y tecnológica a través de cursos de formación, publicaciones, patentes, etc; favorecer la coordinación y la operatividad de sus miembros del grupo, y optimizar la utilización de recursos tanto humanos como materiales, en especial los medios de cálculo y las instalaciones experimentales.