FLUIDOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR NUEVOS Y MEJORADOS POR NANOPARTÍCULAS | NECESIDADES Y TENDENCIAS
Los fluidos son esenciales para muchos procesos de transferencia de calor
en la mayoría de los equipos de ingeniería. Los fluidos de transferencia de calor
convencionales incluyen agua, glicol etileno, aceites térmicos y de
motor.
Los procesos modernos requieren en gran medida mejorar los procesos
térmicos. Esto ocurre especialmente en la búsqueda de nuevas soluciones que
favorezcan la miniaturización de componentes para la mayoría de equipos
térmicos. Otra necesidad urgente es obtener tasas de transferencia de calor más
altas combinadas con grados más altos de conversión de energía.
Los fluidos de transferencia de calor comunes en realidad tienen
capacidades limitadas en términos de propiedades térmicas. A su vez, estas
limitaciones pueden imponer severas restricciones en muchas aplicaciones
térmicas. A pesar de la considerable investigación y los esfuerzos desplegados,
sigue existiendo una necesidad clara y urgente de desarrollar nuevas
estrategias para mejorar los comportamientos térmicos efectivos de estos
fluidos.
Mejora de la transferencia de calor
Se aplican innumerables procedimientos para mejorar la transferencia de
calor. Sin embargo, los inconvenientes de rendimiento de los fluidos
convencionales todavía dificultan la mejora del rendimiento y la compacidad de
los equipos de calefacción/refrigeración.
En general, las estrategias se refieren a lo básico y consideran la ley de
convección de Newton. La mejora de la transferencia de calor por convección se
basa en dos técnicas principales, y en métodos activos y pasivos. La más común
es aumentar (extender) el área de transferencia de calor de la superficie
proporcionando extensiones o diferentes aletas (es decir, circulares, de pino,
etc.)
Por otro lado, si se considera que el propio fluido puede mejorarse,
aumentando su coeficiente de transferencia de calor por convección, este debe
tener en cuenta la mejora de la conductividad térmica. ¿Cómo se puede mejorar
esta propiedad intrínseca? La respuesta puede ser simple si se considera que
casi todos los fluidos tienen una conductividad térmica menor que los sólidos.
La idea se basa en mejorar el fluido suspendiendo partículas de alta
conductividad. Por tanto, se puede esperar que un fluido que contenga
partículas sólidas pueda aumentar su conductividad. Estas son las bases de la
idea de los no fluidos en la comunidad científica.
Sin embargo, incluso si esta idea recibió una gran atención, surgen varios
inconvenientes y preguntas. ¿Cómo pueden las partículas permanecer suspendidas
en el fluido? ¿Cómo reducir las obstrucciones? ¿Qué partículas son adecuadas?
¿Cómo se ven afectadas otras propiedades por la adición de partículas? Estas
son solo algunas preguntas generales que requieren una investigación intensiva
en el área de los nuevos fluidos de transferencia de calor.
Nanotecnología en la transferencia de calor
Técnicas de aumento de transferencia de calor son utilizadas para agregar
partículas sólidas como aditivo a los fluidos. Este enfoque tiene más de 100
años, pero ha perdido su popularidad en los últimos años. Si bien es eficaz, el
uso de partículas sólidas como aditivos creó casi tantos problemas como los que
resolvió:
- Erosión
- Incrustaciones
- Caída
de presión
- Sedimentación
Los avances más recientes en materiales y nanotecnología ofrecen una mejor
alternativa: partículas de tamaño nanométrico. Los innovadores fluidos de
transferencia de calor suspendidos por partículas sólidas de tamaño nanométrico
se denominan nanofluidos. Se cree que el pionero fue Choi. Aunque, algunos dan
crédito a otras personas que indicaron se descubrieron por primera vez en China
unos años antes de que Choi publicara su primer material sobre esto.
1995 fue el año en que los nanofluidos aparecieron como una idea de
investigación pionera. Desde entonces se han realizado grandes esfuerzos para
avanzar en el conocimiento sobre fluidos de transferencia de calor mejorados
con nanopartículas.
Autor: Alina Adriana Minea
Fuente: Wattco. Manufacturer of Electric Heating Elements and Controls.
https://www.wattco.com/es/2020/12/fluidos-transferencia-nanoparticulas/
Ana Cristina Moncayo Riascos - 1674416
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