Gotas de agua capaces de saltar hacia arriba

Muchas instalaciones industriales dependen de la condensación del vapor de agua sobre placas de metal.

 

Por ejemplo, en las centrales eléctricas, el agua utilizada en algunos pasos es devuelta a una caldera para vaporizarla nuevamente.

Otro ejemplo es el de las plantas de desalinización, donde el vapor que se condensa produce un suministro de agua dulce y limpia.

La eficiencia de estas instalaciones industriales depende de manera crucial de la facilidad con que se puedan formar gotas de agua sobre esas placas de metal, o condensadores, y la facilidad con que éstas hacen que el agua se escurra y las abandone, dejando así espacio para que se formen más gotas.

La clave para mejorar la eficiencia de tales instalaciones industriales es aumentar el coeficiente de transferencia de calor de los condensadores, una medida de la facilidad con que se puede extraer el calor desde esas superficies.

El equipo del ingeniero mecánico Nenad Miljkovic, del MIT, ha hecho precisamente eso: Diseñar, fabricar y probar una superficie que posee un recubrimiento hecho a base de nanoestructuras que siguen patrones muy específicos. Gracias a los patrones de este revestimiento, aumenta de manera notable el coeficiente de transferencia de calor.

En un condensador típico de placas planas, el vapor de agua se condensa para formar una película líquida sobre la superficie, lo cual reduce drásticamente la capacidad del condensador para recolectar más agua hasta que la gravedad haga escurrirse a la película. La película actúa como una barrera para la transferencia de calor. Miljkovic, la ingeniera mecánica Evelyn Wang, y sus colegas han dedicado sus esfuerzos a encontrar formas de promover que el agua se concentre en gotas que luego se desprendan de la superficie con la mayor facilidad posible, lo cual permite eliminar el agua con más rapidez.

La eficacia del nuevo sistema de condensación de agua es muy alta. (Foto: Cortesía de los investigadores)

La eficacia del nuevo sistema de condensación de agua es muy alta. (Foto: Cortesía de los investigadores)

El modo de eliminar esa barrera para la transferencia de calor, o dejarla limitada a su mínima expresión posible, es eliminar las gotitas tan rápido como sea posible. Muchos investigadores han estudiado modos de hacer esto mediante la creación de superficies hidrófobas, ya sea mediante un tratamiento químico o creando patrones especiales en la superficie. Pero Miljkovic y sus colegas ahora han llevado esta idea un paso más hacia delante al crear superficies, reproducibles a casi cualquier escala común, que están equipadas con patrones nanométricos que impiden casi por completo el contacto con las gotas.

El resultado es que las gotitas no sólo caen de la superficie, sino que incluso saltan de ella, aumentando así la eficiencia del proceso. La energía liberada a medida que gotitas diminutas se combinan para formar otras más grandes es suficiente para hacer que las gotas salten hacia arriba desde la superficie, lo cual hace que la eliminación de las gotas no dependa únicamente de la gravedad.

Otros investigadores han trabajado en superficies con patrones nanométricos que induzcan tales saltos, pero éstas han tendido a ser complejas y caras de fabricar, requiriendo por regla general entornos muy controlados. Estos otros métodos también han necesitado superficies planas, diferentes a los tubos u otras formas que frecuentemente se usan en los condensadores.

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Fuente: Noticias de la Ciencia