Un nuevo estudio de la Universidad de Hawái en Manoa ha producido una nueva técnica que involucra calor que podría ayudar a prevenir accidentes en centrales nucleares.
La ebullición generalmente se asocia con el calentamiento, sin embargo, en muchas aplicaciones industriales asociadas con componentes extremadamente calientes, como las centrales nucleares y la fundición de metales, la ebullición se utiliza como un mecanismo de enfriamiento efectivo. Esto se debe al "calor latente", el calorse absorbe para convertir el agua en vapor, lo que elimina una gran cantidad de calor de una superficie caliente.
Existe un límite en la cantidad de calor que puede eliminarse mediante la ebullición. El aumento de este límite de calor tolerable es importante por muchas razones, pero especialmente por seguridad.
Sangwoo Shin, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería UH Manoa, ha demostrado un concepto novedoso que supera el límite de calor tolerable o lo que se conoce como el flujo de calor crítico CHF. Dirige un equipo de investigación que ha llegadocon un nuevo método que aumentó el CHF en un 10 por ciento en comparación con los enfoques utilizados en el pasado.
Según Shin, esto es importante porque, si la superficie está extremadamente caliente, el agua cerca de la superficie se convertirá rápidamente en vapor, sin dejar líquido para enfriar la superficie.
"El resultado de esta falla de enfriamiento conduce a una fusión de la superficie calentada, como lo atestiguó el desastre en la central nuclear de Fukushima en 2011", explicó Shin. El incidente fue provocado por el terremoto de Tohoku que sacudió el este de Japón,que generó un tsunami y desactivó los sistemas de energía y enfriamiento de los reactores de la planta. "En este sentido, se han realizado grandes esfuerzos para aumentar el CHF", dijo.
Hasta la fecha, una de las formas más efectivas de mejorar el CHF es endureciendo la superficie con nanoestructuras, específicamente, nanocables. La alta rugosidad de la superficie conduce a un mayor número de sitios en los que se produce el burbujeo, lo que resulta en un CHF mejorado.
El estudio descubrió que la transferencia de calor en ebullición era mucho más favorable con un nuevo concepto que consiste en recubrir la superficie caliente con bimorfos a nanoescala, una pieza de metal largo que puede doblarse cuando se expone al calor debido a la expansión térmica.
La superficie caliente hace que los bimorfos se deformen espontáneamente, lo que hace que la condición de la superficie sea más favorable para la ebullición.
Shin dice que se pueden esperar futuros estudios para mejorar aún más el CHF eligiendo la geometría y el material correctos para los nano-bimorfos, que pueden contribuir al desarrollo de tecnologías energéticamente eficientes para sistemas extremadamente calientes.
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Materiales proporcionado por Universidad de Hawaii en Manoa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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