Tecnologia do fogo: Chama é controlada eletricamente

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Esta é uma de uma série de imagens que mostram o fogo sendo controlado por campos elétricos contínuos e alternados.[Imagem: Dae Geun Park et al. - 10.1016/j.combustflame.2017.06.011]

Compreensão do fogo

O fogo foi uma das primeiras tecnologias dominadas pelo homem, mas estamos longe de entender exatamente o que ele é e conhecer todos os mecanismos que operam em seu interior.

Se soubermos controlar com precisão uma chama ou a queima de um combustível, por exemplo, poderemos reduzir drasticamente as emissões de poluentes no setor de transportes e na indústria.

Assim, a busca por uma melhor compreensão do fogo continua, e agora cientistas conseguiram pela primeira vez construir um mapa de como as chamas respondem aos campos elétricos.

Ventos iônicos

As chamas contêm átomos carregados eletricamente - íons - e elétrons, ambos passíveis de serem manipulados usando eletricidade.

Daí a importância desse mapa de "ventos iônicos" fluindo a partir da chama sob a ação de campos elétricos de corrente contínua e de corrente alternada.

Dae Geun Park e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita, iluminaram a chama de metano usando um laser de íons de argônio e detectaram a luz refletida para traçar o movimento de partículas individuais - para melhorar a visualização, eles adicionaram à chama partículas reflexivas de óxido de titânio e óleo.

Resposta do fogo à eletricidade

As imagens revelam detalhes sem precedentes de como a dinâmica das chamas responde à eletricidade.

Com um campo de corrente contínua, a chama se inclinou visivelmente para o eletrodo negativo, porque os íons positivos (que superam largamente a quantidade de íons negativos na chama) foram atraídos pelo polo negativo.

Contudo, e de forma surpreendente, o vento iônico soprou em direção a ambos os eletrodos na corrente alternada, indicando um papel importante também dos íons negativos. A dinâmica do vento iônico dependeu não da polaridade, mas da frequência da corrente alternada, embora apenas em baixas frequências.

Aplicações práticas

Esses ventos iônicos podem influenciar o processo de combustão ao permitir uma redistribuição controlada do calor e dos produtos da combustão por convecção.

"A beleza deste método é que ele pode ser adaptado a aparelhos existentes - pode ser adicionado como um método de controle ativo para qualquer sistema de combustão pré-existente. Dependendo da configuração do sistema e do tipo de combustão que queiramos controlar, podemos usar nosso conhecimento e compreensão para descobrir os locais apropriados dos eletrodos e escolher os melhores parâmetros operacionais, como tensão ou frequência," disse o professor Min Suk Cha.

Apesar do avanço, o experimento ainda é simples, baseando-se na emissão de eletricidade por dois eletrodos, cada um posto de cada lado da chama. Mas o campo elétrico pode ser manipulado com grande precisão espacial e temporal, oferecendo um vislumbre das novas possibilidades de controle à disposição.

Bibliografia:

Visualization of ionic wind in laminar jet flames
Dae Geun Park, Suk Ho Chung, Min Suk Cha
Combustion and Flame
Vol.: 184, October 2017, Pages 246-248
DOI: 10.1016/j.combustflame.2017.06.011