Lo que parece un simple detalle podría cambiar la factura de la luz de millones de hogares: científicos surcoreanos crean un recubrimiento de 100 nanómetros que multiplica por 5,5 la eficiencia de los tubos de cobre en la condensación
Una capa de polímero casi invisible puede cambiar cómo se comporta el agua sobre un tubo de cobre. Investigadores del KAIST, en Corea del Sur, han logrado que el calor pase hasta 5,5 veces más deprisa durante la condensación, el proceso por el que un vapor vuelve a convertirse en líquido.
El avance no significa que un aire acondicionado vaya a gastar cinco veces menos electricidad. Sí podría ayudar a diseñar condensadores e intercambiadores más eficientes en climatización, centrales eléctricas, desalinizadoras y refrigeración electrónica, siempre que el recubrimiento funcione durante años fuera del laboratorio.
El agua deja de formar una película
Cuando el vapor toca un metal frío, el agua puede extenderse como una película continua. Esa capa funciona como una pequeña manta y frena el paso del calor, porque el agua conduce peor la energía térmica que el cobre.
El equipo favoreció la condensación por gotas. En lugar de cubrir todo el tubo, el agua aparece en gotas separadas que crecen, se unen y caen, dejando zonas libres para que el proceso empiece otra vez. La superficie se renueva sin parar.
Un polímero de 100 nanómetros
Jun Soo Kim figura como primer autor del trabajo desarrollado en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea, conocido como KAIST. El equipo depositó un fluoropolímero llamado pPFDMA mediante una técnica que crea una capa uniforme a partir de vapor.
Las películas de 100 nanómetros o menos generaron pequeños agregados que ofrecían unas tres veces más puntos donde podían nacer gotas. Después, los científicos calentaron el recubrimiento a 80 grados Celsius durante una hora para reducir la adherencia del agua y facilitar su caída.
Hasta 5,5 veces más transferencia
En las pruebas con vapor puro y tubos de cobre, la mejor superficie alcanzó un coeficiente térmico cercano a 88 kilovatios por metro cuadrado y grado. El resultado fue hasta 5,5 veces superior al del cobre convencional cubierto por una película continua de agua.
El recubrimiento también superó en más de un 50 por ciento a tratamientos hidrófobos convencionales, diseñados para repeler el agua y promover la formación de gotas. Pero conviene no mezclar escalas. La mejora corresponde a la superficie del tubo, no al consumo total de una instalación.
Menos energía y equipos más compactos
En climatización, una superficie que evacúa mejor el calor podría reducir parte del esfuerzo necesario para condensar el refrigerante. También abre la puerta a intercambiadores más compactos o capaces de gestionar más calor sin aumentar su tamaño.
La misma idea puede ser útil en centrales de vapor, desalación, recuperación de agua y refrigeración de centros de datos. En todos esos casos, retirar rápido el líquido condensado evita que el agua se convierta en un obstáculo para el calor.
La durabilidad decidirá su futuro
Los condensadores industriales trabajan durante años entre cambios de temperatura, vibraciones, corrosión, suciedad y limpiezas periódicas. El siguiente paso será comprobar si la película conserva sus propiedades en esas condiciones y si puede fabricarse a gran escala con un coste razonable.
También habrá que estudiar el mantenimiento y el impacto ambiental de un recubrimiento fluorado. La física resulta prometedora. La prueba de verdad llegará cuando estos tubos funcionen de forma estable en equipos reales.
El estudio se ha publicado en Nature Communications.
Imagen: KAIST
