Mejora de la eficiencia energética en plantas de energía e instalaciones de desalinización
Expectativas de mejora en el rendimiento del enfriamiento de dispositivos electrónicos
Se ha desarrollado una tecnología que aumenta el rendimiento de transferencia de calor hasta 5,5 veces facilitando que las gotas de agua se formen más rápidamente y caigan con mayor velocidad. Se espera que esta innovación se utilice para mejorar la eficiencia energética en plantas de energía y plantas desalinizadoras, así como para optimizar el rendimiento de enfriamiento en dispositivos electrónicos.
El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) anunció el 23 de agosto que un equipo de investigación conjunto dirigido por el profesor Nam Young-seok del Departamento de Ingeniería Mecánica y el profesor Im Sung-gab del Departamento de Ingeniería Bioquímica ha desarrollado una tecnología que mejora la eficiencia de transferencia de calor en el proceso de condensación mediante el control del espesor y la estructura de películas de revestimiento polimérico.
La condensación se refiere al fenómeno en el que el vapor de agua se convierte en agua líquida. Esta tecnología se aplica en procesos como la conversión del vapor nuevamente en agua en plantas de energía, la desalinización para obtener agua dulce del agua de mar y el enfriamiento de dispositivos electrónicos. La eficiencia de transferencia de calor en el proceso de condensación depende de la rapidez con que se elimina el agua que se forma en la superficie.
La tecnología existente presentaba limitaciones: al hacer la superficie más rugosa para aumentar la zona donde se forman las gotas de agua, estas no se desprendían fácilmente; y al hacer la superficie más suave, se reducía la formación de gotas.
El equipo de investigación resolvió este problema utilizando aglomerados de tamaño nanométrico que anteriormente se consideraban defectos en la película polimérica. Mediante la "deposición química en fase de vapor iniciada por iniciadores (iCVD)", crearon películas de revestimiento polimérico delgadas que permitieran la formación de aglomerados de tamaño nanométrico. La técnica iCVD, que acumula materias primas en estado gaseoso sobre la superficie para crear una película polimérica delgada, ofrece la ventaja de poder aplicar un revestimiento uniforme incluso en superficies de formas complejas.
Los aglomerados de tamaño nanométrico formados actuaron como "sitios de nucleación" donde se iniciaba la formación de gotas de agua. Como resultado, en la película polimérica delgada se formaron aproximadamente tres veces más gotas que en la película más gruesa.
El equipo de investigación aplicó un tratamiento térmico para reducir la fuerza de adhesión en la superficie. Ajustando el espesor de la película polimérica para aumentar la formación de gotas de agua y utilizando el tratamiento térmico para acelerar la velocidad de eliminación de estas gotas, lograron optimizar ambos parámetros simultáneamente.
Cuando el equipo de investigación aplicó esta película polimérica en tuberías de cobre utilizadas en condensadores reales, registró un rendimiento de transferencia de calor aproximadamente 5,5 veces superior al de la superficie de cobre ordinaria y más del 50% superior al de la superficie con revestimiento hidrófobo convencional.
El profesor Nam comentó: "Lo significativo de este trabajo es que hemos utilizado nanoestructuras que anteriormente se consideraban defectos como elementos que favorecen la formación de gotas de agua". Añadió: "Dado que podemos aplicar revestimientos delgados y uniformes incluso en superficies de formas complejas, esperamos que esta tecnología se utilice en diversas aplicaciones en los sectores de energía y medio ambiente, incluyendo intercambiadores de calor industriales".
* Este artículo ha sido traducido por IA.