Al estudiar cómo se forman las burbujas en una gota de biodiesel, los investigadores de la Universidad de Gotemburgo podrían ayudar a que los motores del futuro obtengan la mayor cantidad de energía del combustible.

En un motor de combustión interna, el combustible se distribuye en pequeñas gotas en las válvulas de inyección para lograr la máxima combustión.

En el motor, las gotas de combustible se comprimen para convertirse en gas y quemarse. Cuando se forma el gas, se forman burbujas dentro de las gotas, y son estas las que los investigadores de la Universidad de Gotemburgo estudiaron utilizando un láser de femtosegundo.

Menores emisiones

“Las burbujas tienen un impacto significativo en los átomos de biodiesel en los motores. Por lo tanto, nuestra investigación es extremadamente importante para abordar cuestiones fundamentales sobre la eficiencia de los motores de biodiesel”, dice el Dr. Yogeshwar Nath Mishra, quien dirigió el estudio en la Universidad Estatal de Ohio. Gutenberg con el profesor Dag Hanstorp.

Los investigadores están intentando comprender cómo y cuándo se forman burbujas en las gotas de combustible. A largo plazo, este conocimiento podría conducir al desarrollo de un motor más eficiente que queme más combustible que hoy, lo que generaría menos emisiones nocivas para el medio ambiente.

“La investigación sobre el biodiesel es crucial en nuestra transición de los combustibles fósiles a la lucha contra el cambio climático”, dice el Dr. Yogeshwar. “En los motores, las burbujas afectan la combustión del combustible y contribuyen a la formación de gotas más grandes que no se evaporan ni se queman por completo. lo que lleva a un aumento de las emisiones”. Nath Mishra.

La gota se eleva acústicamente.

La formación de burbujas en las válvulas de inyección de motores es difícil de estudiar debido a su estrecha estructura de canales en los cuerpos metálicos. Pero con la última tecnología, los físicos pueden realizar un experimento de laboratorio que les permite estudiar el proceso en una gota de biodiesel del tamaño de un milímetro. En primer lugar, la gota de combustible se hace levitar, es decir, quedar atrapada en el aire, mediante una onda sonora estacionaria.

“Luego activamos la gota con un láser de femtosegundo, que enfoca la energía luminosa en un punto dentro de la gota durante un período muy corto, 100 femtosegundos, entre 10 y 13 segundos. Esto forma burbujas de gas, cuyo número, crecimiento y distribución precisa se estudian utilizando. una cámara de alta velocidad”, explica Dag Hanstorp, profesor de física en la Universidad de Gotemburgo.

Muchas aplicaciones

Los resultados, publicados en la revista Nature Scientific Reports, han proporcionado importantes conocimientos sobre el fenómeno de la formación de burbujas que no sólo son útiles para desarrollar combustibles y motores de combustión más eficientes.

“La formación de burbujas es importante en sectores como la ingeniería química, por ejemplo en el caso de los refrescos, la obtención de imágenes por ultrasonidos, los procesos de ebullición para la transferencia de calor y procesos como la desgasificación de cuerpos de agua y la formación de nubes. Pero lo que hemos logrado es todavía una investigación básica. No hay manera de hacerlo”, afirma Dag Hanstorp. “Antes de poder utilizarlo, es necesario desarrollar mucho”.

Artículo científico en Nature Scientific Reports: Dinámica de burbujas y disolución de gotas de diésel y biodiésel levitadas acústicamente mediante pulsos de láser de femtosegundos.