Programa Científico

El programa HyCoTec articula una estrategia integrada de desarrollo instrumental, experimentación avanzada y modelado numérico para la caracterización cuantitativa de la combustión de combustibles sin carbono, con énfasis en hidrógeno y amoníaco, bajo condiciones relevantes para aplicaciones industriales.

Resumen científico

El programa HyCoTec tiene como objetivo establecer y consolidar una red de investigación de referencia en la Comunidad de Madrid para el estudio de la combustión de combustibles sin carbono, con especial atención al hidrógeno y al amoníaco. El proyecto aborda los principales retos tecnológicos asociados a estos combustibles, estabilidad, emisiones, seguridad y capacidad predictiva, mediante una aproximación integrada que combina instrumentación óptica no invasiva, experimentación avanzada y simulación numérica con cinética y transporte detallados.

El núcleo científico del programa es el desarrollo, calibración y validación de nuevas técnicas espectroscópicas infrarrojas, tanto pasivas (FTIR, IFTS y cámaras multiespectrales) como activas (espectroscopía dual-comb híbrida NIR/MIR), capaces de proporcionar medidas cuantitativas y trazables de temperatura y concentración de especies clave (H₂O, NH₃, NO, NO₂ y OH). Estas técnicas se aplican a llamas canónicas y configuraciones confinadas, incluyendo condiciones de alta presión y regímenes ultrapobres.

Los datos experimentales obtenidos se emplean para validar y mejorar modelos numéricos de combustión, permitiendo una mejor comprensión de fenómenos como la interacción pared-llama, el flashback y las inestabilidades termoacústicas. El resultado final es un conjunto de métricas cuantitativas y trazables orientadas a acelerar el diseño de sistemas de combustión más estables, seguros y con bajas emisiones.

Objetivos científicos

Desarrollar y validar herramientas espectroscópicas ópticas no invasivas para la medida precisa y trazable de temperatura y especies químicas en la combustión de hidrógeno y amoníaco.
Caracterizar la interacción pared–llama mediante medidas simultáneas de temperatura, concentración de especies y dinámica del flujo en configuraciones canónicas.
Identificar la relación entre la aparición de inestabilidades de llama y las variaciones temporales de temperatura y concentraciones de especies intermedias clave.
Caracterizar y anticipar el flashback de la llama en función de la presión de operación y la composición del combustible.
Cuantificar las oscilaciones térmicas y las emisiones contaminantes en llamas ultrapobres y a alta presión.
Validar y mejorar modelos numéricos de combustión con cinética y transporte detallados mediante comparación directa con datos experimentales trazables.

Líneas de investigación

Medida cuantitativa y trazable de temperatura y especies mediante espectroscopía infrarroja. Desarrollo y validación de técnicas espectroscópicas infrarrojas, tanto pasivas como activas, para la medida cuantitativa y trazable de temperatura y especies químicas en la combustión de hidrógeno y amoníaco.

Diagnóstico óptico de llamas de hidrógeno y amoníaco en configuraciones abiertas y confinadas. Caracterización experimental de llamas abiertas y confinadas, incluyendo regímenes ultrapobres y condiciones de presión elevada, mediante técnicas ópticas avanzadas.

Espectroscopía dual-comb NIR/MIR para el estudio de fenómenos transitorios de combustión. Desarrollo de instrumentación basada en espectroscopía dual-comb híbrida NIR/MIR para el estudio de inestabilidades, flashback y dinámicas de llama con resolución sub-milisegundo.

Interacción pared–llama y mecanismos de estabilidad en combustión sin carbono. Análisis de la interacción entre la llama y superficies sólidas, evaluando su impacto sobre la estabilidad, las emisiones y los límites operativos.

Modelado numérico de llamas con cinética química y transporte detallados. Simulación avanzada de la combustión mediante modelos numéricos con cinética química detallada y transporte multiespecie, con validación cruzada frente a datos experimentales.

Diseño de bancos experimentales para combustión a presión atmosférica y elevada. Diseño y operación de configuraciones experimentales adaptadas a condiciones relevantes para aplicaciones industriales y energéticas.

Investigación financiada por la Comunidad de Madrid mediante ayudas a proyectos de I+D que fomentan la colaboración entre grupos y organismos de investigación.