Hacia una mejor transferencia de calor por condensación

La transferencia de calor por condensación es fundamental para el funcionamiento de las centrales eléctricas actuales que emplean combustibles fósiles para hervir agua y hacer que el vapor resultante mueva las turbinas para generar electricidad. El vapor debe entonces volver a condensarse en agua, que se recoge y se envía de nuevo a la caldera para reiniciar el ciclo.
Tres cualidades cruciales contribuyen a la eficiencia de la transferencia de calor en estos sistemas: Las gotas  debe formarse fácil y abundantemente en la superficie del condensador, el área de contacto entre la gota y la superficie debe ser lo bastante grande como para facilitar la conducción del calor, y las gotas deben alejarse con rapidez de esa superficie para permitir que nuevas gotas inicien la condensación.
Aunque la mayoría de investigaciones anteriores sobre formas de mejorar los condensadores se ha centrado en la tercera cualidad expuesta en el párrafo anterior, un nuevo trabajo de investigación y desarrollo realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, mejora las tres cualidades a la vez.
El equipo de Evelyn Wang, Rong Xiao, Nenad Miljkovic y Ryan Enright ha adoptado un enfoque innovador para mejorar la transferencia de calor en centrales eléctricas y sistemas de refrigeración. La nueva técnica podría proporcionar una mejora del 100 por cien en la eficiencia de transferencia de calor respecto a los sistemas convencionales.

Un tubo de cobre recubierto con la combinación de un material hidrófobo, que repele el agua, y otro oleoso, con puntos hidrófilos, que atraen el agua, posicionados estratégicamente, logra una densa concentración de formación de gotitas, y una rápida liberación de éstas antes de que tengan la oportunidad de hacerse más grandes. Esta combinación conduce a una transferencia de calor mucho mayor. (Foto: Nenad Miljkovic y Rong Xiao)
El nuevo sistema es una mejora de los condensadores utilizados para convertir vapor en agua. El mismo principio también se podría utilizar para mejorar la eficiencia de los condensadores en plantas de desalinización y en sistemas de control térmico.
La innovación combina dos propiedades: La primera, una superficie nanoestructurada, grabada con pequeños pilares, que reduce el contacto entre las gotitas y la superficie. La segunda, una capa aceitosa que cubre la superficie, ayudando a que se formen abundantes gotitas, y también haciendo más fácil que se deslicen y desprendan de la superficie del condensador.
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