Fluidos que combaten el calor generado en los microprocesadores
Como las tecnologías de refrigeración actuales se están acercando a sus límites técnicos, los investigadores se están centrando en la aplicación a las mismas de determinados nanofluidos cuyas propiedades térmicas son superiores a las de los refrigerantes que se emplean habitualmente. Los informes publicados sobre rendimiento en la escala de laboratorio apuntan hacia una mejora de más del 40 %. No obstante quedan por aclarar los mecanismos subyacentes a dichas propiedades. En este contexto se ha puesto en marcha el mayor proyecto de colaboración en este ámbito jamás realizado, «Enhanced nanofluid heat exchange» (NANOHEX) , cuyos socios pretenden estudiar a fondo y desarrollar refrigerantes nanofluídicos con los que sacar partido a estas posibilidades. Los investigadores se centraron en formulaciones destinadas a la refrigeración de centros de datos y a la refrigeración de dispositivos electrónicos de potencia para aplicaciones de tracción. Las pruebas térmicas efectuadas en una variedad de nanofluidos les permitieron alimentar una amplia base de datos, la mayor hasta la fecha, y seleccionar dos especies de nanopartículas (NP) para su posterior desarrollo. Los miembros del consorcio prepararon y optimizaron dispersiones de carburo de silicio (SiC) y óxido de aluminio (Al2O3) en dos fluidos portadores diferentes: agua y una mezcla de agua y etilenglicol (EG). De este modo pudieron demostrar una mejora de la conductividad térmica de entre un 10 y un 20 % para las NP dispersas en la mezcla de agua y EG. Aunque sea inferior a la que esperaban basándose en los resultados de laboratorio publicados, la mejora no deja de ser muy prometedora. Los investigadores descubrieron además que la adición de NP tiene efectos importantes en la viscosidad, un aspecto que se tendrá en cuenta en futuras investigaciones. Utilizando datos experimentales sobre la viscosidad y la conductividad, el equipo desarrolló un modelo de evaluación capaz de predecir el rendimiento térmico de los nuevos nanofluidos. Además de fabricar dos unidades de demostración para cada aplicación y realizar un análisis del ciclo de vida, los socios del proyecto llevaron a cabo el estudio de viabilidad económica. Los resultados obtenidos prueban que, comparado con la refrigeración habitual, un centro de datos refrigerado con nanofluidos aportaría importantes ventajas para el medio ambiente. Por otra parte, una simulación mostró que la refrigeración por agua podría más que duplicar la capacidad de cálculo de un centro de datos. Si a esto se añade el incremento adicional del 10 % aportado por los nanofluidos, se prevé la apertura de nuevos mercados importantes para esta tecnología de refrigerantes líquidos. Aunque no afectan al impacto ambiental de la electrónica de potencia para aplicaciones de tracción, los refrigerantes nanofluídicos sí podrían aumentar significativamente la vida útil de funcionamiento de los inversores de potencia. Los modelos informáticos y los resultados experimentales del proyecto demostraron la existencia de un mercado evidente para los refrigerantes nanofluídicos con perspectivas particularmente prometedoras en aplicaciones de refrigeración de centros de datos. Por último, la mayor base de datos completa existente sobre propiedades térmicas de los nanofluidos y las herramientas de simulación tendrán una importancia capital en el desarrollo futuro de nanofluidos de alto rendimiento y respetuosos con el medio ambiente para aplicaciones de refrigeración.