Aplicación de nanotecnología en la fabricación de calentadores solares de agua mediante el uso de Polipropileno mejorado térmicamente
LOS POLÍMEROS GANAN TERRENO A LOS METALES EN TUBERÍAS
Actualmente, la nanotecnología ha permitido el surgimiento de un amplio rango de aplicaciones potenciales del plástico en los diferentes sectores industriales, entre los que se encuentran: energía renovable, envasado de alimentos, textiles especiales y, más específicamente, en el desarrollo de materiales avanzados.
Un campo específico de aplicación de esta ciencia son los materiales compuestos, lo que ha dado lugar al desarrollo de nanocompuestos, donde los refuerzos tienen tamaños a escala de 1 a 100 nanómetros. Un ejemplo de ello son los polímeros reforzados con nanotubos de carbono, donde los principales beneficios consisten en mejorar las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas de los polímeros.
Un material plástico simple, sin refuerzo, es considerado como aislante, y se utiliza en un gran número de aplicaciones. No obstante, cuando se requiere conductividad térmica, los materiales metálicos son los mejores.
La aplicación de la nanotecnología en la elaboración de compuestos poliméricos mejorados puede resolver este problema.
En investigaciones recientes se comprobó que los nanotubos de carbono pueden ayudar a que los polímeros adquieran propiedades térmicas y eléctricas nunca antes imaginadas.
Los polímeros reforzados con nanopartículas de carbón tienen una aplicación potencial en el sector energético, ya sea en calentadores solares de agua o en disipadores de calor.
En México, como en la mayoría de los países, hay una preocupación por el cuidado del medioambiente, en especial por la utilización de energías alternativas que reduzcan su deterioro. Desde instituciones educativas, centros de investigación, gobiernos y hasta empresas, han implementado programas para fomentar el uso de tecnologías que permitan el aprovechamiento de recursos renovables.
El uso de calentadores solares de agua es una de las opciones más viables para reducir el consumo de energía en el hogar. La tendencia en el aumento de consumo de los calentadores ha hecho que estos sistemas, que en su mayoría están fabricados con materiales metálicos, como el cobre por su alta conductividad térmica, tengan precios elevados. Es por ello que se han buscado alternativas como los polímeros.
El CIQA, como centro de investigación especializado en plásticos, trabajó en el desarrollo de un nanocompuesto que se adiciona a un material polimérico mediante un proceso de extrusión o inyección. El resultado es un Polipropileno (PP) mejorado con altas propiedades térmicas, con aplicación en la fabricación de tubos para las celdas colectoras de calor en los sistemas de calentadores solares de agua.
En las pruebas realizadas al material polimérico se encontró que éstos igualan la eficiencia térmica del cobre: El agua, dentro de un tubo de cobre, alcanza una temperatura de aproximadamente 50°C, mientras que en el tubo del PP mejorado con el nanocompuesto, alcanza una temperatura cercana a los 55°C, lo cual demuestra que la eficiencia térmica es superior a los tubos de cobre.
Por último, también podemos mencionar que con la implementación de esta tecnología, se resuelven los problemas de daño y robo a los calentadores para la extracción de los tubos de cobre. Las experiencias de las empresas fabricantes de calentadores, que también han instalado estos sistemas y han visto de cerca este problema, así lo demuestran.
Este desarrollo cuenta con una patente otorgada. Además, existe una solicitud denominada “Proceso para la obtención de nanocompuestos poliméricos con conductividad térmica”, con fecha de presentación del 14 de Marzo del 2017.
El presente desarrollo fue realizado por el Dr. Carlos Ávila y su grupo de trabajo en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) del CONACYT, y está basado en una plataforma tecnológica que ofrece al mercado diversos nanocompuestos para atender diversas necesidades en diferentes sectores, así como en la diversificación y mejora de los productos de la Industria del Plástico.
