Por: Oscar Oswaldo Sánchez Sánchez, alumno del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería;  Marco A. Polo-Labarrios; académico del Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos; y Guillermo Fernández-Anaya, académico del Departamento de Física y Matemáticas.

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Desde el inicio de los tiempos, la humanidad se ha enfrentado a diversos retos que han sido clave en su desarrollo social, cultural y tecnológico, por lo que el proyecto expuesto aquí no solo tiene tintes etnográficos sino también geopolíticos y antropológicos. 

Desde nuestros comienzos, nos hemos visto expuesto a las diferentes representaciones de la energía, tormentas eléctricas, erupciones, incendios, tornados, inundaciones, etcétera, y de forma paralela su necesidad de querer controlar la energía y poder usarla a favor. Con el transcurrir de los siglos la tecnología y los métodos con que esta se genera han evolucionado y se han vuelto sofisticados procesos que involucran muchas disciplinas diferentes de ciencias e ingeniería. 

Actualmente formamos parte de una sociedad que está conectada de forma global y con una dependencia energética en prácticamente todos nuestros procesos actuales; cargar un celular, mandar un email, calentar el café en las mañanas o desplazarte a la escuela y trabajo. Para fortuna nuestra existe una gran cantidad de empresas alrededor del mundo que han desarrollado tecnología para poder generar energía, sin embargo, la principal fuente de obtención de energía al menos desde el siglo XIX ha sido a través de la transformación y quema de hidrocarburos (gas natural, diesel, gasolina, alcoholes, combustóleo y carbón o coque). 

Por ende, nuestra dependencia energética a base de hidrocarburos ha mermado de forma considerable las condiciones climáticas en nuestro planeta. Es por eso que surge la necesidad de adaptar las tecnologías existentes a un nuevo modelo energético más eficiente, evitando los residuos de combustión que han mermado la calidad de vida en todo nuestro planeta, razón por la que nos enfocamos de forma estratégica en turbinas de gas que utilizan hidrógeno como combustible. 

La razón más importante es nuestra preocupación por el medio ambiente y los gases de efecto invernadero que tienen que ser erradicados a más tardar en el año 2050 a nivel global, esto con el objetivo de evitar una catástrofe climática irreversible. Entender el funcionamiento de esta tecnología nos ayudará a proveer formas más limpias y sostenibles de generar energía. Hoy en día las empresas más grandes a nivel global están redireccionando sus recursos y esfuerzos a la implementación de esta tecnología. 

Estamos utilizando una herramienta matemática llamada derivada fraccional que nos permitirá optimizar el tiempo de cálculo, sin comprometer los recursos computacionales, ya que una simulación numérica puede tomar, horas, días, semanas e incluso meses. Es por ello por lo que no solo buscamos impactar de forma positiva en la industria de la generación de energía entendiendo cómo se comportan el aire y el hidrógeno mientras se mueven a través del interior de la turbina, y cómo esto afecta su desempeño. Las derivadas fraccionarias nos ayudan a descifrar y entender de mejor manera este comportamiento. 

La metodología que estamos empleando se basa en la implementación de las ecuaciones de NavierStokes. ¿Qué son esas ecuaciones? Son la base fundamental de la mecánica de fluidos y nos ayudarán a mapear y entender de forma precisa el comportamiento de todas las variables termodinámicas contenidas en el problema desde una perspectiva temporal y espacial, así como un balance energético que nos permitirá rastrear cómo se maneja, aprovecha y se libera el calor dentro y fuera del sistema. 

Queremos entender en detalle su funcionamiento, cómo podemos mejorar su performance y cómo podemos reducir la emisión de gases efecto invernadero (CO2). Al combinar matemáticas avanzadas con modelos físicos detallados, estamos dando pasos importantes hacia soluciones más amigables con el medio ambiente en la generación de energía. En última instancia, esperamos contribuir a la lucha contra el cambio climático y promover una forma más sostenible y responsable de obtener energía limpia.

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