Los sistemas de enfriamiento generalmente dependen del agua bombeada a través de tuberías para eliminar el calor no deseado. Ahora, Investigadores del MIT y de Australia han encontrado una forma de mejorar la transferencia de calor en tales sistemas mediante el uso de campos magnéticos. un método que podría prevenir puntos de acceso que pueden conducir a fallas en el sistema. El sistema también podría aplicarse para enfriar todo, desde dispositivos electrónicos hasta reactores de fusión avanzados, ellos dicen.

El sistema, que se basa en una suspensión de pequeñas partículas de magnetita, una forma de óxido de hierro, se describe en el Revista internacional de transferencia de calor y masa , en un artículo escrito en coautoría por los investigadores del MIT Jacopo Buongiorno y Lin-Wen Hu, y otros cuatro.

Hu, director asociado del Laboratorio de Reactores Nucleares del MIT, dice que los nuevos resultados son la culminación de varios años de investigación sobre nanofluidos, nanopartículas disueltas en agua. El nuevo trabajo involucró experimentos en los que el nanofluido de magnetita fluía a través de tubos y era manipulado por imanes colocados en el exterior de los tubos.

Los imanes Hu dice, "atraer las partículas más cerca de la superficie calentada" del tubo, mejorando en gran medida la transferencia de calor del fluido, a través de las paredes del tubo, y al aire exterior. Sin los imanes en su lugar, el fluido se comporta como el agua, sin cambios en sus propiedades de enfriamiento. Pero con los imanes el coeficiente de transferencia de calor es mayor, ella dice, en el mejor de los casos, aproximadamente un 300 por ciento mejor que con agua corriente. "Nos sorprendió mucho" la magnitud de la mejora, Dice Hu.

Los métodos convencionales para aumentar la transferencia de calor en los sistemas de enfriamiento emplean características como aletas y ranuras en las superficies de las tuberías, aumentando su superficie. Eso proporciona alguna mejora en la transferencia de calor, Hu dice, pero no tanto como las partículas magnéticas. También, la fabricación de estas características puede resultar cara.

La explicación de la mejora en el nuevo sistema, Hu dice, es que el campo magnético tiende a hacer que las partículas se agrupen, posiblemente formando una estructura en forma de cadena en el lado del tubo más cercano al imán, interrumpiendo el flujo allí, y aumento del gradiente de temperatura local.

Si bien la idea se sugirió anteriormente, nunca se había probado en acción, Dice Hu. "Este es el primer trabajo que conocemos que demuestra esto de manera experimental, " ella dice.

Tal sistema no sería práctico para su aplicación a un sistema de enfriamiento completo, ella dice, pero podría ser útil en cualquier sistema donde aparezcan puntos calientes en la superficie de las tuberías de enfriamiento. Una forma de lidiar con eso sería poner un fluido magnético, e imanes fuera de la tubería junto al punto de acceso, para mejorar la transferencia de calor en ese punto.

"Es una forma sencilla de mejorar la transferencia de calor, "dice Buongiorno, profesor asociado de ciencia e ingeniería nucleares en el MIT. "Puedes imaginar imanes colocados en ubicaciones estratégicas, "y si son electroimanes que se pueden encender y apagar, "cuando quieras encender el enfriamiento, enciendes los imanes, y conseguir un enfriamiento muy localizado allí ".

Si bien la transferencia de calor se puede mejorar de otras formas, por ejemplo, simplemente bombeando el fluido refrigerante a través del sistema más rápido, tales métodos usan más energía y aumentan la caída de presión en el sistema, que puede no ser deseable en algunas situaciones.

Podría haber numerosas aplicaciones para dicho sistema, Buongiorno dice:"Puede pensar en otros sistemas que no requieran necesariamente refrigeración en todo el sistema, pero enfriamiento localizado ". Por ejemplo, Los microchips y otros sistemas electrónicos pueden tener áreas sujetas a un fuerte calentamiento. Los nuevos dispositivos, como los microsistemas de "laboratorio en un chip", también podrían beneficiarse de este enfriamiento selectivo, él dice.

Avanzando, Buongiorno dice, este enfoque podría incluso ser útil para reactores de fusión, donde puede haber "puntos calientes localizados donde el flujo de calor es mucho más alto que el promedio".

Pero estas aplicaciones siguen estando bien en el futuro, dicen los investigadores. "Este es un estudio básico en el punto, "Dice Buongiorno." Simplemente muestra que este efecto ocurre ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.