MODELADO DE COMBUSTIBLE SOSTENIBLE DE AVIACION PARA BAJAS EMISIONES. ATOMIZACION

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Martí Gómez-Aldaraví Pedro

La descarbonización de los sectores de energía y transporte es una antigua necesidad que se ha hecho crítica en los últimos años. Dichos sectores representan el 72% de las emisiones de gases de efecto invernadero y sustancias que dañan la capa de ozono, siendo la aviación responsable del 2%. En este contexto, el mix de producción energética mundial está reduciendo sus fuentes de combustibles fósiles en favor de las energías renovables. De hecho, el mapa actual de la aviación prevé alcanzar cero emisiones netas en 2050. Las predicciones actuales establecen que en 2050 sobre el 45% de consumo de combustible será de fuel de aviación sostenible (SAF) mientras que los combustibles sintéticos basados en hidrógeno representarán el 30%. Los SAF no muestran efectos adversos en la eficiencia de los motores ni en las emisiones, reduciendo la huella de carbono en su ciclo de vida hasta el 80%, además de significativamente las emisiones de hollín. Los SAF (que han de ser certificados según normas ASTM D1555 y D7566) se pueden obtener de diferentes fuentes a través de diferentes procesos, lo que lleva a diferentes composiciones y propiedades termodinámicas. Independientemente de ello. Sin embargo, sus diferentes propiedades sí que afectan a los procesos de atomización, evaporación y combustión. Y los estudios fundamentales de dichos procesos en geometrías y condiciones de operación realistas no existen o están en vías de desarrollo. Así pues, la principal novedad y contribución de SAFLOW es la creación de los inexistentes modelos de hollín y una base de datos que permita la transición de las mezclas certificadas actualmente con 10-50% de SAF al uso de SAF al 100%. El desarrollo de estos modelos predictivos y fiables es tendencia en los actuales esfuerzos de digitalización del sector propulsivo en aviación. Y para conseguir este objetivo, se propone una acción coordinada, combinando técnicas experimentales y numéricas, y el esfuerzo de dos institutos de investigación con larga experiencia y tradición en el análisis fundamental de la combustión. Esta parte del proyecto, SAFLOW-break, trabajará en el desarrollo de los modelos de atomización primaria, así como en experimentos de calidad para el análisis de un atomizador por presión simplex operado con SAF. Esto complementará los desarrollados en SAFLOW-clean (el otro subproyecto) para crear un modelo predictivo detallado de todos los procesos relacionando las propiedades del combustible con la emisión de contaminantes. La metodología propuesta en SAFLOW-break empieza con la caracterización de un SAF de referencia, FT-SPK, que se utilizará en todo el proyecto (WP2.1). Posteriormente, se desarrollará el modelado para cuantificar los procesos de atomización y mezcla (WP2.2). Estos modelos serán utilizados a continuación en casos de aplicación, que se compararán con los experimentos correspondientes (WP2.3). La mayor parte del equipamiento y la infraestructura necesarias ya están disponibles, incluyendo los clústeres de HPC e IRENE (quemador de flujo continuo de alta presión y temperatura), que deberá ser convenientemente adaptada. Así pues, SAFLOW-break contribuirá a establecer novedosas y prometedores soluciones para alcanzar los objetivos de descarbonización nacionales y europeos, proveyendo de conocimiento fundamental para el desarrollo de las futuras tecnologías de combustión en aeromotores. Los resultados, después de publicados, claramente contribuirán a los Objetivos de Desarrollo Sostenibles.