Refrigeración energéticamente eficiente gracias al viento iónico
Adjudicación de la escisión de Empa
Gracias a un nuevo tipo de amplificador de flujo de aire para viento iónico, se abren campos de aplicación completamente nuevos para la empresa de nueva creación Ionic Wind Technologies. En el futuro, la tecnología patentada se utilizará sobre todo para refrigerar centros de datos y aparatos electrónicos de alto rendimiento. La empresa derivada de Empa ya ha ganado varios premios.
Los centros de datos consumen grandes cantidades de energía, alrededor del 40% sólo para refrigerar los microprocesadores. Los nuevos métodos de refrigeración con viento iónico podrían reducir drásticamente el consumo. Se basan en campos electrostáticos para convertir la corriente eléctrica directamente y con eficiencia energética en un flujo de aire. Las bajas velocidades del flujo de aire generado han impedido hasta ahora su uso generalizado. Ahora, la empresa derivada de Empa, Ionic Wind Technologies, ha logrado un gran avance: Su amplificador de flujo de aire acelera el viento iónico mucho más que antes, gracias a unos novedosos electrodos combinados con una carcasa de forma optimizada para el flujo. Si, por ejemplo, los ventiladores convencionales de los centros de datos se sustituyeran por su tecnología patentada, podría ahorrarse hasta un 60% de energía de refrigeración.
Un amplificador patentado
"Aceleramos el aire directamente cargándolo eléctricamente. Como la corriente eléctrica se convierte directamente en flujo de aire, se eliminan los pasos intermedios ruidosos y que consumen energía, como el motor, el rotor o las aspas del ventilador", explica Donato Rubinetti, fundador de star-up, el principio básico del viento iónico. Ya se ha utilizado con éxito en un proceso de secado no térmico de fruta desarrollado en Empa. En el marco de un proyecto de Innosuisse, la tecnología se perfeccionó para poder triplicar con creces el caudal de aire.
En el corazón del impulsor de flujo de aire patentado para el viento iónico se encuentran los llamados electrodos de aguja. Éstos generan el viento iónico de forma mucho más eficiente que los alambres utilizados anteriormente. Pero eso no es todo: Las puntas de las agujas están instaladas en una carcasa que aprovecha el efecto Coandă. Este principio fluídico también se utiliza en las alas de los aviones o en los ventiladores Dyson: aprovecha las diferencias locales de presión para multiplicar el volumen de los flujos de aire. "En combinación, estas dos innovaciones suponen un enorme paso adelante y se fusionan para formar el llamado Amplificador de Viento Iónico, que abre campos de aplicación completamente nuevos con un rendimiento significativamente mejor", afirma Rubinetti.
Llevado al extremo
Hasta ahora, sólo se habían utilizado productos estándar, como clavos de construcción, como electrodos de aguja para el viento iónico. "Nuestras puntas de aguja hechas a medida consiguen hasta el doble de velocidad del flujo de aire en comparación con los electrodos convencionales, y con menos energía", afirma Donato Rubinetti. "Una punta no es infinitamente puntiaguda, sino que tiene una curva en el extremo. Esto desempeña un papel muy importante en el rendimiento de los electrodos de aguja". Al principio, el amplificador de corriente de aire se simuló con alambres. Sin embargo, en el laboratorio reaccionaban de forma distinta a la calculada en el ordenador, por lo que el equipo de Rubinetti cambió a puntas de aguja.
Una solución inesperadamente perfecta para la spin-off de Empa: este tipo de electrodo no sólo crea una asimetría muy fuerte en el campo electrostático, que dirige el flujo de aire y así lo amplifica; las puntas también pueden acomodarse en carcasas mucho más compactas que los alambres. "A partir de ese momento, todo consistió en optimizar sistemáticamente las puntas", recuerda el fundador de la spin-off.
Sin embargo, fabricar las puntas de aguja a medida fue todo menos fácil. Gallen, que también fabricaban las puntas de tungsteno para los experimentos y le sugirieron formas de reducir costes. "Para nosotros, como empresa de nueva creación, es absolutamente crucial poder producir en el futuro puntas con propiedades idénticas en grandes cantidades y a bajo coste", afirma Rubinetti.
Consumo de energía reducido a más de la mitad
Según Rubinetti, la tecnología es adecuada para industrias que dependen de sistemas de refrigeración, procesos de secado y purificación del aire. "Veo el potencial allí donde haya que mover aire con una pequeña diferencia de presión. Pero en el futuro, sobre todo en la refrigeración de ordenadores, servidores o centros de datos". El amplificador de viento iónico patentado no tiene nada que ocultar en comparación con los dispositivos convencionales, sino todo lo contrario: Los flujos de aire se pueden mover hasta un 60 por ciento más eficientemente. Y dependiendo de la aplicación, se puede ahorrar incluso más energía: Especialmente en el secado de alimentos, hay un aumento adicional de la eficiencia a nivel de proceso, ya que los elementos calefactores ya no son necesarios.
Ionic Wind Technologies ya ha recibido el premio "Startfeld Rohdiamant" del St. Galler Kantonalbank a la mejor idea empresarial. Además, el programa de financiación de empresas derivadas Venture Kick y la Gebert Rüf Stiftung prestan apoyo financiero a la empresa derivada de Empa en el marco del programa InnoBooster para que el producto alcance la madurez comercial. "Nosotros mismos fabricamos los amplificadores de flujo de aire y queremos vender componentes en el futuro. Sin embargo, como tenemos patentes y otras ideas, un modelo de licencia también podría ser concebible", dice Donato Rubinetti, que actualmente también está financiado por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia (SNSF) e Innosuisse como becario BRIDGE y está llevando a cabo sus ideas en Empa. "No será fácil, pero estamos resolviendo problemas importantes, lo que nos motiva a seguir adelante".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Donato Rubinetti, Kamran Iranshahi, Daniel Onwude, Julien Reymond, Amirmohammad Rajabi, Lei Xie, Bart Nicolaï, Thijs Defraeye; "Ionic wind amplifier for energy-efficient air propulsion: Prototype design, development, and evaluation"; Cleaner Engineering and Technology, Volume 19
Donato Rubinetti, Kamran Iranshahi, Daniel I. Onwude, Bart M. Nicolaï, Lei Xie, Thijs Defraeye; "Energy-saving discharge needle shape for electrohydrodynamic airflow generation"; Journal of Electrostatics, Volume 127
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