Nuevo sistema de refrigeración «elastocalórica» con bajo impacto ambiental + altamente eficiente

Actualizado: 05/07/2024

Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, ha desarrollado una tecnología de refrigeración basada en un material elastocalórico. Este sistema promete ser altamente eficiente y cumplir con los requisitos para combatir el cambio climático.

La climatización es un tema que ha recibido poca atención en los debates sobre clima y energía. Sin embargo, este sector representa una de las mayores preocupaciones ambientales que deben abordarse.

En efecto, la mayoría de las tecnologías de refrigeración actuales son energéticamente intensivas. Además, algunos sistemas convencionales utilizan hidrofluorocarbonos (HFC), que son gases de efecto invernadero que deben ser eliminados.

Estos refrigerantes contaminantes tienen un potencial de calentamiento global miles de veces mayor que el dióxido de carbono.

En los últimos años, muchos países han acordado reducir la producción y el uso de los HFC. Con el fin de lograr este objetivo, científicos de la Escuela de Ingeniería A. James Clark de la Universidad de Maryland han desarrollado un nuevo sistema de refrigeración elastocalórico sólido, eficiente y ecológico.

Principales características.

Ichiro Takeuchi, un profesor de ciencia e ingeniería de materiales, explicó que hace más de diez años se descubrió el potencial de enfriamiento de un alambre de nitinol (NiTi). Sin embargo, este material con memoria de forma también puede generar un efecto de enfriamiento significativo cuando se estira. A partir de este descubrimiento, el grupo de investigación desarrolló un prototipo de sistema de refrigeración multimodal utilizando tubos de NiTi, que son resistentes a la fatiga. Es importante destacar que el material elastocalórico es capaz de experimentar una transición de fase, liberando o absorbiendo calor según la aplicación requerida.

Esta nueva tecnología tiene un rango de temperatura máxima de 22,5 K (-250,65 °C), uno de los más amplios en la industria. Además, ofrece una potencia de enfriamiento útil de 260 W. Según los investigadores, este sistema cuenta con dos modos de funcionamiento: regeneración activa y enfriamiento máximo. En este nuevo sistema, los materiales se mantienen en estado sólido durante el proceso de generación de frío, a diferencia de los hidrofluorocarbonos presentes en los dispositivos de refrigeración tradicionales, que pasan del estado gaseoso al líquido.

Futuro.

Después de más de diez años de trabajo en laboratorio, financiados por el Departamento de Energía de Estados Unidos, este equipo de investigadores está aplicando su nuevo concepto a un dispositivo de refrigeración.

Han creado un prototipo lo suficientemente potente como para enfriar una bodega de vinos. Además, tienen planes de ampliar el uso de su tecnología elastocalórica sólida a sistemas de climatización, calefacción y ventilación, así como a ventanas. Es importante mencionar que el éxito de este estudio se basa en la colaboración entre el departamento de ciencia de materiales y el centro de ingeniería energética ambiental de la Universidad de Maryland.

Para asegurar la viabilidad comercial del proyecto, se deben cumplir ciertos criterios. El sistema debe tener una potencia de refrigeración adecuada y una alta eficiencia energética.

También es necesario considerar su coste de producción, que está estrechamente relacionado con la disponibilidad del material utilizado. Los ingenieros están trabajando en hacerlo más eficiente y económico.

Tienen previsto reemplazar el NiTi por una aleación a base de cobre que presenta un cambio de temperatura similar pero requiere una fuerza menor. Este nuevo actuador sería más asequible y duradero, con una larga vida útil en términos de fatiga, según afirma el profesor Takeuchi.

Vía umd.edu