Estudio de los factores que afectan la estabilidad de nanofluidos usando un diseño factorial fraccionado

Abstract

A nivel mundial la búsqueda de alternativas que permitan incrementar la eficiencia energética en los procesos industriales ha estado en constante crecimiento, debido principalmente a la disminución en las reservas energéticas no renovables y a la preocupación mundial por la disminución de los gases de efecto invernadero. La mayoría de los procesos a nivel industrial, involucran producción o absorción de energía en forma de calor, estos procesos podrían tener mayores eficiencias energéticas, a partir de la sustitución de sus fluidos térmicos convencionales (agua, etilenglicol, aceite motor) por nanofluidos. Los nanofluidos son suspensiones coloidales obtenidas al dispersar nanopartículas (tamaño<100 nm) de diferentes materiales, una de sus principales aplicaciones es en transferencia de calor y se usan con el objetivo de incrementar la conductividad térmica de los fluidos convencionales utilizados en estos procesos. Sin embargo, a pesar de los numerosos estudios que se encuentran en la literatura mostrando los incrementos en la conductividad térmica y la transferencia de calor en los diferentes sistemas térmicos a escala de laboratorio, la inestabilidad de los nanofluidos ocasionada por la aglomeración y sedimentación de las nanopartículas sigue siendo un reto de investigación. Entre los factores que afectan la estabilidad de un nanofluido se encuentran el método de dispersión, la concentración de nanopartículas, el pH, tipo de nanopartícula y aditivos químicos. En este estudio, se prepararon nanofluidos de óxido de aluminio (Al2O3) y dióxido de titanio (TiO2) y se implementó un diseño factorial fraccionado 26-2 de resolución IV, con el fin de evaluar el efecto de diferentes parámetros en la estabilidad de los nanofluidos. La estabilidad se evaluó como el cambio en la conductividad térmica con el tiempo. En el estudio estadístico realizado, los factores e interacciones con un efecto significativo en la estabilidad del nanofluido fueron:el tiempo de ultrasonido y la concentración de surfactante, tipo de nanopartícula/tipo de surfactante y tipo de nanopartícula/concentración de surfactante respectivamente.