Innovación Tecnológica Redacción de Sitios WebHervir el agua de manera más eficienteUn método más eficiente para calentar y evaporar agua promete reducir significativamente el uso de energía en la industria y en el hogar.La ebullición del agua y otros fluidos es un paso intensivo en energía que ocupa un lugar central en una amplia gama de procesos industriales, incluida la mayoría de las plantas de generación de electricidad, los sistemas de producción química e incluso los sistemas de refrigeración para dispositivos electrónicos.Para optimizar un proceso tan importante, el investigador del MIT, Youngsup Song, utilizó un tratamiento de superficie que combina tres tipos diferentes de modificaciones de superficie, en diferentes escalas de tamaño.Hay dos parámetros principales que describen el proceso de ebullición: el coeficiente de transferencia de calor (CTC) y el flujo de calor crítico (FCC).Al diseñar los materiales utilizados en estos sistemas, a menudo se busca un equilibrio entre los dos, por lo que cualquier cosa que mejore uno de estos parámetros tiende a empeorar el otro.Básicamente, cuando se forman suficientes burbujas en la superficie de ebullición, significa que la ebullición es muy eficiente;pero si se crean burbujas en exceso, pueden fusionarse, formando una película de vapor en la superficie que resiste la transferencia de calor de la superficie caliente al agua; esto es lo que crea el famoso efecto Leidenfrost, que hace que las gotas de agua bailen en la olla caliente.Con una combinación de diferentes texturas añadidas a la superficie del material, el equipo finalmente pudo mejorar significativamente ambas propiedades al mismo tiempo.Agregar una serie de cavidades a microescala a una superficie es una forma bien conocida de controlar cómo se forman las burbujas, manteniéndolas atrapadas en las depresiones y evitando que se extiendan hasta el punto en que formen una película resistente a la transferencia de calor.Song creó una serie de cavidades, cada una de 10 micrómetros de diámetro, separadas por unos 2 milímetros, que resultaron eficaces para prevenir la formación de una película de vapor.Pero esta separación también reduce la concentración de burbujas en la superficie, lo que reduce la eficiencia de ebullición.Para compensar esto, introdujo un tratamiento de superficie a una escala mucho más pequeña, creando pequeñas protuberancias y surcos a escala nanométrica, lo que aumenta el área de la superficie y mejora la tasa de evaporación debajo de las burbujas.Las cavidades se hicieron en los centros de una serie de pilares en la superficie del material.Estos pilares, combinados con nanoestructuras, promueven la absorción de líquido de abajo hacia arriba, y esto mejora el proceso de ebullición al proporcionar una mayor superficie expuesta al agua.En combinación, las tres "capas" de la textura de la superficie (separación de cavidades, pilares y texturado a nanoescala) brindan una eficiencia mucho mayor para el proceso de ebullición."Estas microcavidades definen la posición donde surgen las burbujas. Pero al separar estas cavidades por 2 milímetros, separamos las burbujas y minimizamos la coalescencia de las burbujas", explicó Song.Al mismo tiempo, las nanoestructuras promueven la evaporación debajo de las burbujas y la acción capilar inducida por los pilares proporciona líquido a la base de la burbuja.Esto mantiene una capa de agua líquida entre la superficie de ebullición y las burbujas de vapor, lo que aumenta el flujo de calor máximo.El desafío ahora es salir de la escala de laboratorio y crear aparatos de dimensiones industriales o, al menos, de dimensiones culinarias."Mostrar que podemos controlar la superficie de esta manera para mejorar es un primer paso. Entonces, el siguiente paso es pensar en enfoques más escalables", reconoció Song.