Nanopartículas magnéticas para reforzar la refrigeración basada en agua

Los sistemas de refrigeración para diversas clases de instalaciones industriales a menudo usan agua a la que se bombea y hace circular a través de tuberías para eliminar el calor no deseado. Ahora, unos investigadores han encontrado una forma de mejorar la transferencia de calor en estos sistemas mediante el uso de campos magnéticos, un método que podría evitar la aparición de puntos peligrosamente calientes que puedan provocar fallos en el sistema de refrigeración. La nueva técnica, según sus creadores, también podría aplicarse a la refrigeración de muchas otras cosas, desde aparatos eléctricos comunes hasta reactores de fusión nuclear. La clave del nuevo sistema es que al agua se le añaden nanopartículas de magnetita, una forma de óxido de hierro.

El nuevo método es fruto de los esfuerzos del equipo de Jacopo Buongiorno, profesor de ciencia y tecnología nucleares en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, y Lin-Wen Hu, directora adjunta del Laboratorio del Reactor Nuclear del MIT.

En el nuevo sistema, las nanopartículas de magnetita que flotan en el agua que circula por las tuberías del circuito de refrigeración reciben la influencia de imanes colocados fuera de las tuberías.


Los imanes atraen las partículas hacia la superficie caliente del tubo, mejorando en gran medida la transferencia de calor desde el fluido, a través de las paredes del tubo, hacia el aire exterior.

Sin la presencia de los imanes, el líquido se comporta como el agua común, sin ningún cambio en sus propiedades de refrigeración. Pero con los imanes, el coeficiente de transferencia de calor es más alto; en el mejor de los casos, cerca de un 300 por ciento mejor que solamente con agua. Los propios creadores del sistema, según confiesa Lin-Wen Hu, se sorprendieron mucho con la magnitud de la mejora.

Los métodos convencionales para aumentar la transferencia de calor en sistemas de refrigeración emplean elementos tales como aletas disipadoras de calor sobre las superficies de las tuberías, aumentando su área de superficie y ayudando a que extraigan calor con mayor eficiencia. Sin embargo, la mejora es muy inferior a la lograda con las partículas magnéticas. Además, la fabricación de tuberías dotadas con esas intrincadas estructuras no es barata.

Aunque se puede mejorar la transferencia de calor de otras maneras, como por ejemplo sencillamente bombeando con mayor rapidez el fluido de refrigeración a través del sistema, esos métodos utilizan más energía y tienden a incrementar la caída de presión en el sistema de refrigeración, lo cual puede ser inaceptable en algunas situaciones.

En el trabajo de investigación y desarrollo del nuevo sistema también han intervenido Thomas McKrell del MIT, así como Elham Doroodchi, Behdad Moghtaderi y Reza Azizian de la Universidad de Newcastle en Australia (no confundir con la universidad del mismo nombre en el Reino Unido).

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