Tendencias biomiméticas y constructales aplicadas en microcanales para la disipación de energía

Abstract

Ante la pregunta, ¿cómo distribuye la naturaleza materia en sus diferentes arreglos para lograr objetivos específicos?, la respuesta se puede encontrar en muchas estructuras naturales, tales como los árboles, sus ramificaciones y sus hojas; o en los sistemas vitales que conforman al hombre, como lo son el sistema circulatorio, el sistema respiratorio, etc. En estas estructuras la materia es transportada a través de ductos con áreas de sección transversal variables a través de diferentes ramificaciones. Uno de los resultados de este proceso es una mejor distribución de materia en el sistema, logrando una mayor interacción entre ambos a fin de cumplir con los objetivos deseados. Estas razones dan la pauta para realizar diseños de nuevos equipos y dispositivos basados en el comportamiento que la naturaleza ha presentado por muchos años. Algunos nuevos diseños han tomado este comportamiento como inspiración produciendo resultados satisfactorios. Como consecuencia se han generado algunas teorías novedosas expuestas en recientes investigaciones. La Teoría Constructal (del latín construre que significa construir) expresada por Adrian Bejan! es una de estas teorías. Su desarrollo parte del expresar en forma matemática los parámetros que interfieren en un sistema determinado a fin de obtener formas geométricas óptimas que cumplan con las necesidades del sistema disminuyendo sus imperfecciones. Como resultado se obtienen relaciones matemáticas simples que expresen la forma del sistema y que, dependiendo de las restricciones planteadas a éste en su análisis, son similares a las formas naturales. Por lo tanto, ¿es posible y factible aplicar estos postulados en dispositivos para la disipación de altos flujos de calor en forma compacta?. Este trabajo intenta dar alguna respuesta a esta pregunta, proponiendo modelos de disipadores de calor compactos, como lo son de tipo microcanal, construidos a partir de las relaciones presentadas por estos postulados que intentan copiar las formas naturales.