Egresado de la Maestría en Ingeniería Aeroespacial de la Universidad del Valle (Univalle) dio un paso para superar uno de los principales retos técnicos a los que se enfrentan los vuelos hipersónicos: una combustión más eficiente.
Los motores scramjet usan una combustión de flujo de aire supersónico que puede mover aviones hipersónicos (como el X-43 de NASA, el X-51 de Boeing y el Spartan de Hypersonix) hasta 10 veces más rápido que la velocidad del sonido.
“El problema es que el aire como pasa tan rápido no tiene suficiente tiempo para mezclarse entonces en este tipo de motores necesitamos una ignición muy rápida — es como tratar de encender un fósforo en un tornado entonces lo bueno del plasma es que permite cuando aplicamos el plasma acelera el tiempo en el que se auto enciende el combustible”, dijo Luis Fernando Álvarez, un egresado reciente de la maestría de Maestría en Ingeniería Aeroespacial, fue el autor principal de una publicación científica en el asunto.
En “A Reduced-Order Simulation Methodology for Nanosecond-Pulsed Plasmas in a Backward-Facing Step Supersonic Combustor Configuration” publicada en el Journal of Applied and Computational Mechanics en julio de 2022, los investigadores encontraron una modelación que puede capturar y reproducir los efectos de la descarga de plasma en la combustión supersónica, lo que puede ser investigado más a fondo en futuros trabajos.
Foto: El profesor Albio Gutiérrez"Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle)
“Ahora está estudiando su doctorado en la University of West Virginia“, dijo el profesor Gutiérrez.
Álvarez dijo que cuando entró a la maestría quería trabajar en él tema de propulsión eléctrica para propulsar satélites o naves espaciales, pero llegó al tema de combustión e dinámica computacional de fluidos “De ahí tuve la oportunidad de encontrarme con profesores que tenían una trayectoria muy importante a nivel internacional en investigación en estos temas”, manifestó Álvarez.
Según Álvarez, el apoyo de el profesor Guitérrez y otros profesores de Univalle fue crucial para su éxito y carga actual de investigador doctoral.
“Los profesores que tuve en univalle me ayudaron extremadamente con eso también me apoyaron mucho en mi proceso de antes de aplicar guión y admisión a la Universidad de West Virginia”, manifestó Álvarez, añadiendo que los profesores dieron consejos "incluso sobre cómo buscar vivienda en EE.UU.,” añadió el egresado.
En “A Reduced-Order Simulation Methodology for Nanosecond-Pulsed Plasmas in a Backward-Facing Step Supersonic Combustor Configuration” publicada en el Journal of Applied and Computational Mechanics en julio de 2022, los investigadores encontraron una modelación que puede capturar y reproducir los efectos de la descarga de plasma en la combustión supersónica, lo que puede ser investigado más a fondo en futuros trabajos.
Imagen: "File:Scramjet operation.png" Credit: en:User:Emoscopes is licensed under CC BY-SA 3.0.
“A mí me interesa me interesó mucho buscar formas eficientes de usar estos combustibles de manera que genere menos contaminación que sean menos noviciado para la salud y que podamos usarlos en máquinas de manera más eficiente y ahí viene también mi interés por la ignición y el mejoramiento de la combustión por plasma” dijo Álvarez.
Los plasmas, como la corona de microondas, el resplandor de baja presión y las descargas de alto voltaje de nanosegundos, son capaces de potenciar la combustión mediante el suministro de radicales activos de tal manera que se modifican las vías de reacción química y se acortan los tiempos de combustión.
La Investigación
En los últimos años, la combustión asistida por plasma (PAC) ha mostrado capacidades excepcionales para mejorar la ignición, la estabilización de la llama y la mezcla de combustible y aire mediante efectos cinéticos, térmicos y aerodinámicos inducidos por el plasma.“A mí me interesa me interesó mucho buscar formas eficientes de usar estos combustibles de manera que genere menos contaminación que sean menos noviciado para la salud y que podamos usarlos en máquinas de manera más eficiente y ahí viene también mi interés por la ignición y el mejoramiento de la combustión por plasma” dijo Álvarez.
Los plasmas, como la corona de microondas, el resplandor de baja presión y las descargas de alto voltaje de nanosegundos, son capaces de potenciar la combustión mediante el suministro de radicales activos de tal manera que se modifican las vías de reacción química y se acortan los tiempos de combustión.
“Siempre he estado muy interesado en la parte ingeniería aeroespacial específicamente en la parte de producción y adicionalmente la combustión y el uso de combustibles fósiles y a pesar de que se están desarrollando nuevas formas alternativas de energía no son tan eficientes”, comentó Álvarez añadiendo que en unos años el plasma se puede aplicar en motores de automóviles o en aviones para mejorar la combustión
“Por eso es un “hot topic” (tema popular) y hoy en día hay muchos investigadores trabajando en estos temas”, Álvarez explicó.
“Por eso es un “hot topic” (tema popular) y hoy en día hay muchos investigadores trabajando en estos temas”, Álvarez explicó.
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Foto: El profesor Albio Gutiérrez"Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle)
Internacionalización
El profesor Albio Gutiérrez, egresado de Univalle y la University de West Virginia, y el supervisor de Álvarez explicó que gracias a este trabajo, el egresado sacó un alto nivel en su maestría.“Ahora está estudiando su doctorado en la University of West Virginia“, dijo el profesor Gutiérrez.
Álvarez dijo que cuando entró a la maestría quería trabajar en él tema de propulsión eléctrica para propulsar satélites o naves espaciales, pero llegó al tema de combustión e dinámica computacional de fluidos “De ahí tuve la oportunidad de encontrarme con profesores que tenían una trayectoria muy importante a nivel internacional en investigación en estos temas”, manifestó Álvarez.
Según Álvarez, el apoyo de el profesor Guitérrez y otros profesores de Univalle fue crucial para su éxito y carga actual de investigador doctoral.
“Los profesores que tuve en univalle me ayudaron extremadamente con eso también me apoyaron mucho en mi proceso de antes de aplicar guión y admisión a la Universidad de West Virginia”, manifestó Álvarez, añadiendo que los profesores dieron consejos "incluso sobre cómo buscar vivienda en EE.UU.,” añadió el egresado.
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