Identificación de precursores de hollín en procesos de combustión turbulenta por medio de modelamiento numérico para reducir el impacto del hollín en la salud y el medio ambiente.

Según las proyecciones correspondientes, la demanda global de energía aumentará alrededor de 30% hasta el año 2040. Debido a que más del 80% de la energía utilizada por la humanidad proviene de procesos de combustión, estos procesos son vitales para la economía mundial. De hecho, la combustión está presente en diversas áreas de la actividad humana, incluyendo las industrias minera, química, siderúrgica, de transporte, de cemento y vidrio, entre otras. Uno de los principales contaminantes generados en los procesos de combustión es el hollín. Un año atrás (2018), el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) reportó que los niveles de hollín en la atmósfera del área metropolitana de Lima y Callao son alarmantes, pues estos superan los umbrales de protección definidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Situaciones similares son observadas en otras grandes ciudades alrededor del mundo. De lo anterior, el desarrollo de medidas de control del nivel de hollín formado y de reducción de la contaminación asociada a este es vital. Por lo tanto, el objetivo principal de este proyecto es identificar, en procesos de combustión turbulenta, por medio de modelamiento numérico basado en dinámica de fluidos computacional (CFD), las especies químicas precursoras de hollín, con la finalidad de reducir el impacto de este contaminante en la salud y el medio ambiente. En particular, procesos de combustión turbulenta en configuraciones de quemadores tipo “bluf-body”, presentando situaciones desafiadoras como resultado de las fuertes interacciones entre turbulencia, reacción química y formación de hollín, serán estudiados. Modelos numéricos de alta fidelidad, como los basados en el (i) método de simulación de grandes escalas (LES) para turbulencia y el (ii) método de función densidad de probabilidad (PDF) transportada para combustión, serán desarrollados y utilizados. De los resultados obtenidos de las simulaciones numéricas realizadas, las especies químicas precursoras de hollín, responsables por el nivel de hollín formado en procesos de combustión turbulenta, serán identificadas. La identificación de estos precursores de hollín permitirá proponer diseños de sistemas de combustión más eficientes y con menor impacto en la salud y el medio ambiente. Los impactos de los resultados obtenidos a través del desarrollo del presente proyecto son así significativos, pues estos benefician a toda la población y a la sociedad en general.