El Laboratorio de Ingeniería de Fluidos y Energía (LIFEn) comenzó a formar parte del I3A el año pasado, dentro del Grupo de Tecnologías Fluidodinámicas (TFD). Más de 400 metros cuadrados albergan un conjunto de instalaciones experimentales para estudiar las aplicaciones de la combustión y para el ensayo de dispositivos y sistemas fluidodinámicos, algunas de ellas referencia única a nivel nacional.
Por sus instalaciones han pasado más de 150 proyectos, contratos con empresas e investigación con financiación pública. Actualmente, el grupo supera el millón de euros de financiación concedida en los últimos meses en convocatorias competitivas y colaboraciones con empresas.
Desde sus inicios, el LIFEn ha abordado una gran variedad de aplicaciones de combustión, trabajando en la mejora de la eficiencia y reducción de emisiones con fueloil pesado y con carbones pulverizados, distintas tecnologías de baja emisión de óxidos de nitrógeno, combustión de biomasa y residuos, desarrollo de métodos avanzados de monitorización y control de llamas, entre otros. También, llevan a cabo numerosos proyectos sobre fluidodinámica aplicada, casi siempre en colaboración con empresas de sectores de la energía, automoción, electrodomésticos, gas o petróleo.
Su actividad se remonta a 1988, cuando se creó el Laboratorio de Investigación en Tecnologías de la Combustión (LITEC), impulsado por el profesor César Dopazo, como centro pionero a nivel nacional en la ciencia y tecnología de la combustión. Fue un centro mixto de la Universidad de Zaragoza, el CSIC y el Gobierno de Aragón hasta 2011, cuando pasó a denominarse LIFTEC y dejó de estar participado por el Ejecutivo autonómico. No fue hasta el año pasado cuando dejó de ser centro mixto CSIC – Unizar y el LIFEn se integró en el I3A.
Hoy, cinco líneas de trabajo centran su actividad:
Combustión de hidrógeno
El uso de hidrógeno como vector energético y método de almacenamiento de energías renovables es un elemento esencial en las hojas de ruta hacia una economía descarbonizada. El LIFEn lleva más de una década estudiando distintos aspectos de la combustión de hidrógeno, tanto en aplicaciones domésticas como industriales. Además de analizar las características de la llama con distintos diseños y condiciones de trabajo, se realizan estudios específicos sobre fenómenos de inestabilidad y problemas de flashback.
Otra línea de trabajo es el desarrollo de nuevos métodos de monitorización de llama utilizando sensores e inteligencia artificial, como una vía prometedora para detectar cambios de comportamiento o lograr una adaptación permanente del equipo en función de la composición del combustible.
Aparte de colaboraciones con empresas, estos estudios se realizan en el marco de un Proyecto de Generación de Conocimiento financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, ‘Retos para la combustión eficiente, limpia y segura de mezclas de hidrógeno y gas natural’ y del Plan Complementario del Hidrógeno Verde y la Energía, coordinado por Itainnova y en el que también participan la Fundación Hidrógeno Aragón y otros grupos de la Universidad de Zaragoza. Dentro del proyecto NeoCC se tiene previsto analizar la utilización de mezclas con hidrógeno, sea verde o subproducto de procesos, en plantas de ciclo combinado.
Generación de hidrógeno verde
En colaboración con una empresa energética, en el LIFEn se están desarrollando métodos de análisis de plantas de generación de hidrógeno verde (SOPHiE, Simulación y Optimización de Plantas de Hidrógeno verdE), cuya primera aplicación es una planta que suministra hidrógeno para fabricación de fertilizantes, considerada la mayor planta de hidrógeno verde para uso industrial en Europa.
Este tipo de herramientas de simulación son un apoyo esencial para la gestión de la planta, facilitan la gestión y la optimización tecno-económica de la operación de los electrolizadores y de los sistemas de almacenamiento (tanques de hidrógeno y baterías) o la importación de electricidad fotovoltaica o desde la red.
Nuevas estrategias de operación de ciclos combinados
La previsión en el corto y medio plazo es que las plantas de ciclos combinados asuman un papel relevante en la transición energética, como complemento esencial a las fluctuaciones en la generación de energías renovables y con incorporación progresiva de combustibles alternativos (por ejemplo, hidrógeno verde o procedente de corrientes residuales de otros procesos).
En este contexto, es imprescindible impulsar nuevas estrategias de operación y soluciones de monitorización avanzada para lograr una operación eficiente y con bajas emisiones del equipo de combustión y de la planta global. Desde hace casi una década, el LIFEn mantiene una colaboración activa con empresas del sector, que ha dado lugar ya a avances muy notables y que continuará en los próximos tres años en el proyecto NeoCC (Nuevas estrategias de operación de ciclos combinados para la transición energética), recientemente aprobado en la convocatoria de Proyectos de Colaboración Público-Privada.
Combustibles líquidos alternativos
Aparte del biodiesel o bioetanol, el bioqueroseno parece la opción más viable a corto plazo para descarbonizar el transporte aéreo, y también pueden obtenerse combustibles líquidos mediante tratamientos a alta temperatura (pirólisis) de biomasa, plásticos o neumáticos o subproductos como la glicerina de proceso, entre otros. Sin embargo, a diferencia de los combustibles convencionales derivados del petróleo, existe un conocimiento muy limitado sobre su comportamiento en equipos de combustión.
El objetivo de los estudios realizados por el LIFEn es, precisamente, generar nuevos datos para combustibles alternativos en condiciones representativas de quemadores reales. Dentro del proyecto “Análisis y optimización de los procesos de evaporación y combustión de líquidos residuales y alternativos” se está analizando una amplia variedad de líquidos o las posibilidades que ofrece su aditivación con nanopartículas o nanotubos de carbono para acelerar el proceso de combustión.
Fluidodinámica aplicada
A lo largo de su trayectoria, el LIFEn cuenta con numerosos estudios sobre el comportamiento fluidodinámico de elementos y sistemas en aplicaciones muy diversas, entre ellos dispositivos para automoción, instalaciones de gas o equipos domésticos.
Por ejemplo, el grupo mantiene una activa colaboración con la empresa BSH para el estudio de las nuevas encimeras de inducción con sistema de extracción integrado. Las instalaciones del LIFEn albergan las pruebas sobre distintos diseños y desarrollan soluciones innovadoras que, en caso de éxito, podrían incorporarse en los próximos años.
También cabe mencionar dentro de este apartado, la actividad del grupo durante la pandemia, para desarrollar y dar a conocer la ventilación y el filtrado de aerosoles como medidas efectivas de prevención, especialmente en recintos de alta ocupación como las aulas, el transporte o la hostelería.
