Publicado: 
28 de julio de 2021

Llamas frías creadas durante una investigación inicial de la Estación Espacial Internacional

imagenes de las llamas frías
Varias imágenes obtenidas de una intensificada cámara filtrada para buscar la emisión muy baja de una llama fría durante un experimento CFI-G, muestran una llama caliente saliendo y una llama fría apareciendo. Crédito de imagen: NASA

Las llamas frías son llamas que se queman a temperaturas extremadamente bajas y son casi imposibles de crear en la gravedad de nuestra Tierra. Sin embargo, se pueden producir fácilmente en microgravedad dentro de la Estación Espacial Internacional.

Llamas frías sin premezclar son creadas cuando un combustible y oxidante no se mezclan antes de reaccionar; fueron descubiertas en el 2012 a bordo de la Estación durante Los Estudios de Extinción de Llamas (FLEX, por sus siglas en inglés), lo que ayudó a engendrar un campo investigativo que creció rápidamente hacia la índole de las llamas frías.

"Ha habido avances significativos en las investigaciones y entendimiento de llamas frías desde el año 2012. El descubrimiento de llamas frías firmes sin premezclar han permitido un estudio más a fondo de las llamas frías y su química", comentó el científico Daniel Dietrich, del Centro de Investigación Glenn, NASA.

Nuevas investigaciones conducidas dentro del laboratorio en órbita en junio, 2021 ahora han logrado otro estreno para las investigaciones de llamas frías en la microgravedad. 

La información coleccionada por parte de la Investigación de Llamas Frías con Gases (CFI-G), patrocinadas por el ISS U.S. National Lab y la Fundación Nacional de Ciencias, demuestran la presencia de llamas frías. Mientras que las llamas creadas a bordo de la Estación Espacial en 2012 queman combustible líquido, estas nuevas llamas frías queman combustibles gaseosos. Esta fue la primera vez que se observaron llamas frías esféricas sin mezclar quemando combustibles gaseosos.

Los resultados de esta investigación nos pueden dirigir a la creación de motores de combustible interno limpios y más eficientes.

"Es importante estudiar llamas frías porque la tecnología de motor se está dirigiendo a la tecnología de temperaturas bajas. Poco sabemos sobre la química de combustión a estas temperaturas, y experimentos como CFI-G nos podrían ayudar", comenta Peter Sunderland, el Principal Investigador de CFI-G.

Mientras que las llamas frías son importantes en motores, la mayoría de los motores de combustión interna están diseñados utilizando modelos de computadora que ignoran su química. La química de llamas frías también tiene un impacto en la valoración de combustibles de octano y cetano, los números que describen el rendimiento y el encendimiento del combustible. Entender estas llamas puede tener grandes resultados económicos.

Como las llamas frías dan poco calor o luz, eran demasiado débiles para ser visibles en tiempo real durante las pruebas en la Estación Espacial. El equipo de investigación descubrió la presencia de tres llamas frías en los datos sobre la radiación térmica y las medidas de temperatura del quemador después de que las llamas calientes se apagaron.

"Este es un avance significativo en el entendimiento de las llamas frías, y estamos entusiasmados de ver los resultados de estos experimentos", comenta Dietrich. "La geometría y el hardware son únicos y permiten a Sunderland y su equipo estudiar la estructura y límites de las llamas frías con más detalle de lo que era posible en los anteriores experimentos de la Estación Espacial".

Una cámara intensificada fue filtrada para buscar las bajas emisiones de una llama fría producida en las imágenes de arriba. Como se esperaba, la llama fría era más pequeña que la llama caliente. La secuencia demuestra el apagar de la llama caliente, seguido de un periodo comparativamente oscuro que duró aproximadamente un segundo, después de la cual una llama fría se hace evidente.

"Lo que antes era una posibilidad en teoría, ahora es una realidad experimental", comenta Vedha Nayagam, co-investigador principal de FLEX. "Confío que estas observaciones iniciales nos llevaran a nuevas exploraciones experimentales de los límites de las llamas frías".

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Erin Winick Anthony
Oficina de Programas de Investigación de la Estación Espacial Internacional
Centro Espacial Johnson