Mejores fluidos refrigerantes para aeronaves
Los lazos de bombeo capilar (LBC) son sistemas bifásicos de gestión térmica. Aprovechan la tensión superficial capilar para provocar la circulación de un fluido refrigerante entre un evaporador y un condensador. A diferencia de las conducciones térmicas convencionales, los LBC separan los caudales de líquido y de vapor (de ahí su denominación como bifásicos). Los fluidos convencionales solo son compatibles parcialmente con los requisitos aeroespaciales, y muchos de ellos no cumplen con los objetivos medioambientales. Por tanto, se hace necesario disponer de un fluido nuevo. La UE financió el proyecto DIPHASICFLUID (Identification of a fluid for two phase capillary pumped cooling systems) con miras a hallar una solución al respecto. Ese fluido debía optimizar una serie de parámetros distintos, como la capacidad de transferencia térmica, la viscosidad, la densidad y la temperatura operativa. Esta era una tarea idónea para realizarse mediante ordenadores, y los científicos participantes aplicaron el enfoque de la ingeniería inversa para hallar moléculas y mezclas que pudiesen cumplir los requisitos de rendimiento establecidos previamente. Los investigadores desarrollaron una función matemática de rendimiento basada en las contribuciones de varias propiedades pretendidas, ponderadas en función de su importancia. La inclusión de los efectos de los parámetros químicos en cada una de las propiedades de la función de rendimiento permitió dar con varias mezclas de fluidos que se postulaban como candidatas ideales. Acto seguido, el equipo científico buscó nuevos candidatos realizando análisis ascendentes y descendentes. El algoritmo ascendente se centró en materiales renovables que presentasen rutas de síntesis química viables. La herramienta informática descendente se basaba en métodos estimativos de propiedades para examinar nuevos compuestos puros y mezclas. A partir de los fragmentos químicos identificados con cada uno de los métodos, se elaboraron y compararon fluidos candidatos, lo cual permitió identificar moléculas similares. Para reducir la lista de candidatos, los investigadores actualizaron la función de rendimiento de cada candidato afinando los valores de sus propiedades, bien extrayéndolos de bases de datos, bien prediciéndolos conforme a métodos basados en principios fundamentales. Los experimentos llevaron a determinar los fluidos refrigerantes más adecuados para los sistemas de gestión térmica en aeronaves. En estas mezclas, las propiedades de un compuesto pueden compensar los valores de las propiedades de otro compuesto que se alejan de los valores objetivo. Contar con fluidos refrigerantes con mejores características y menor impacto ambiental contribuirá de manera importante a la sostenibilidad y la competitividad de la industria aeroespacial europea. Ello también aportará ventajas significativas de cara a la salud y la seguridad de los operarios. DIPHASICFLUID aprovecha la potencia de los ordenadores para hallar una solución óptima estableciendo rápidamente concordancias entre las prestaciones deseadas y las propiedades químicas de diversos fluidos.
Palabras clave
Fluidos refrigerantes, aeronaves, gestión térmica, lazos de bombeo capilar, DIPHASICFLUID
