Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Lee Poh Seng del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), ha desarrollado un novedoso sistema de refrigeración más eficaz y económico, que se puede aplicar a los grandes sistemas electrónicos, tales como los de defensa y de transporte, así como a sistemas y dispositivos electrónicos de uso cotidiano como las computadoras, eliminando la necesidad de ventiladores enormes y ruidosos.
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El Dr. Lee y su equipo han demostrado que la nueva técnica es más eficaz en términos de estabilidad y fiabilidad; puede potencialmente alcanzar hasta un 50% más de eficiencia en el enfriamiento de los sistemas electrónicos en comparación con los sistemas de refrigeración actuales. Permite el funcionamiento de estos sistemas a bajas temperaturas prolongando su rendimiento y vida útil.
Esta innovadora técnica es más rentable, reduciendo el consumo de energía ya que el sistema no requiere de bombas enormes para generar el flujo refrigerante. Si se implementa en grandes sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), como centrales nucleares, el sistema está capacitado para transferir enormes cantidades de calor que se podría recanalizar como una fuente adicional de energía.
técnica de dos fases
Los investigadores combinaron con éxito la utilización de dos tipos de disipadores de calor, que son dispositivos estructurales incorporadas en un sistema para disipar el calor, conocido como “microintervalos” y “estabilizador escalonado de microcanales”.
En el novedoso sistema de refrigeración, cada microintervalo, de entre 80 y 1000 micras, está estructurado sobre superficies para permitir la fácil y rápida disipación de calor, que es además reforzada por los microcanales.
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Ilustración de un disipador de calor de microcanales. “El flujo de ebullición en microcanales ha atraído mucha atención en los últimos años debido a su capacidad para disipar significativamente más altos flujos de calor mediante la utilización del calor latente de vaporización , mientras que requiere menores tasas de flujo de refrigerante que su equivalente monofásico”, comenta el Dr. Lee Poh Seng.
Esta técnica de dos fases se basa en el concepto de “punto de ebullición de flujo”. En primer lugar, el refrigerante líquido fluye a lo largo del sistema y entra en los microintervalos donde recoge el calor y alcanza el punto de ebullición. A continuación, el refrigerante se convierte del estado líquido al estado de vapor y absorbe el calor latente durante este proceso de cambio de fase.
Para que se produzca el proceso de ebullición, los investigadores diseñaron la superficie de los microintervalos para asegurarse que sea de la textura ideal y no tan suave, con la finalidad de promover la formación de burbujas de vapor.
Comentarios
El Dr. Lee dice “Hemos trabajado en esta técnica durante dos años antes de llegar a la configuración requerida. Para que el sistema funcione bien, se tienen que tomar en cuenta dos factores, el tamaño de los intervalos y la textura de la superficie de los intervalos por los que circula el refrigerante. Hemos pasado muchas horas supervisando el régimen de ebullición, utilizando cámaras especiales de alta velocidad”.
“A través de los vídeos grabados, nos las arreglamos para extraer los datos para poder diseñar los microintervalos con el tamaño óptimo y la textura de superficie necesaria para permitir que el proceso de enfriamiento se lleve a cabo con rapidez y eficacia” añadió.
Al equipo de investigación se le ha concedido en febrero de 2013 una subvención Proof-of-Concept de 250,000 dólares por la National Research Foundation, y está programado la produción de un prototipo a inicio del próximo año.
Fuentes:
AlphaGalileo
Science Daily
Phys.org
NUS
El Dr. Lee y su equipo han demostrado que la nueva técnica es más eficaz en términos de estabilidad y fiabilidad; puede potencialmente alcanzar hasta un 50% más de eficiencia en el enfriamiento de los sistemas electrónicos en comparación con los sistemas de refrigeración actuales. Permite el funcionamiento de estos sistemas a bajas temperaturas prolongando su rendimiento y vida útil.
Esta innovadora técnica es más rentable, reduciendo el consumo de energía ya que el sistema no requiere de bombas enormes para generar el flujo refrigerante. Si se implementa en grandes sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), como centrales nucleares, el sistema está capacitado para transferir enormes cantidades de calor que se podría recanalizar como una fuente adicional de energía.
técnica de dos fases
Los investigadores combinaron con éxito la utilización de dos tipos de disipadores de calor, que son dispositivos estructurales incorporadas en un sistema para disipar el calor, conocido como “microintervalos” y “estabilizador escalonado de microcanales”.
En el novedoso sistema de refrigeración, cada microintervalo, de entre 80 y 1000 micras, está estructurado sobre superficies para permitir la fácil y rápida disipación de calor, que es además reforzada por los microcanales.
Ilustración de un disipador de calor de microcanales. “El flujo de ebullición en microcanales ha atraído mucha atención en los últimos años debido a su capacidad para disipar significativamente más altos flujos de calor mediante la utilización del calor latente de vaporización , mientras que requiere menores tasas de flujo de refrigerante que su equivalente monofásico”, comenta el Dr. Lee Poh Seng.
Esta técnica de dos fases se basa en el concepto de “punto de ebullición de flujo”. En primer lugar, el refrigerante líquido fluye a lo largo del sistema y entra en los microintervalos donde recoge el calor y alcanza el punto de ebullición. A continuación, el refrigerante se convierte del estado líquido al estado de vapor y absorbe el calor latente durante este proceso de cambio de fase.
Para que se produzca el proceso de ebullición, los investigadores diseñaron la superficie de los microintervalos para asegurarse que sea de la textura ideal y no tan suave, con la finalidad de promover la formación de burbujas de vapor.
Comentarios
El Dr. Lee dice “Hemos trabajado en esta técnica durante dos años antes de llegar a la configuración requerida. Para que el sistema funcione bien, se tienen que tomar en cuenta dos factores, el tamaño de los intervalos y la textura de la superficie de los intervalos por los que circula el refrigerante. Hemos pasado muchas horas supervisando el régimen de ebullición, utilizando cámaras especiales de alta velocidad”.
“A través de los vídeos grabados, nos las arreglamos para extraer los datos para poder diseñar los microintervalos con el tamaño óptimo y la textura de superficie necesaria para permitir que el proceso de enfriamiento se lleve a cabo con rapidez y eficacia” añadió.
Al equipo de investigación se le ha concedido en febrero de 2013 una subvención Proof-of-Concept de 250,000 dólares por la National Research Foundation, y está programado la produción de un prototipo a inicio del próximo año.
Fuentes:
AlphaGalileo
Science Daily
Phys.org
NUS