Un equipo de Alemania y Japón creó un prototipo que transforma energía térmica en movimiento y posteriormente en refrigeración, sin utilizar un compresor eléctrico tradicional.
Una nueva alternativa para la refrigeración podría aprovechar una fuente que normalmente se considera un desperdicio: el calor. Investigadores del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) y de la Universidad de Tsukuba desarrollaron un dispositivo experimental capaz de producir enfriamiento utilizando energía térmica. El trabajo fue publicado en la revista científica Nature Energy.
El sistema pertenece al campo de la refrigeración elastocalórica, una tecnología de estado sólido que utiliza materiales capaces de cambiar sus propiedades cuando reciben una carga mecánica. A diferencia de los sistemas convencionales, el prototipo no necesita un motor eléctrico para generar el movimiento que activa el proceso de enfriamiento.
Dos películas metálicas hacen posible el proceso
El dispositivo está formado principalmente por dos películas extremadamente delgadas fabricadas con aleaciones basadas en níquel y titanio.
La primera tiene un espesor de 22 micrómetros y funciona como actuador térmico. Cuando recibe calor, el material cambia de estructura y se contrae, generando un movimiento mecánico.
Ese movimiento se transmite a una segunda película, de 26.5 micrómetros, elaborada con una aleación de níquel, titanio y hierro. Al someterla a tensión, esta segunda película experimenta una transformación estructural que produce el llamado efecto elastocalórico, responsable del enfriamiento.
De esta manera, el calor utilizado en la primera etapa se convierte en movimiento y ese movimiento permite activar el mecanismo que genera frío. Los investigadores señalan que el concepto puede aprovechar fuentes térmicas que de otra manera se desperdiciarían, así como energía solar térmica.
¿Qué tan efectivo fue el prototipo?
Las pruebas realizadas por el equipo mostraron que la película refrigerante alcanzó una diferencia de temperatura de aproximadamente 12.9 kelvin a nivel del material.
Cuando se evaluó el dispositivo completo mediante calentamiento eléctrico, consiguió una diferencia de temperatura de alrededor de 4 kelvin. En otra prueba, los científicos utilizaron una fuente externa de calor de 130 °C y el sistema consiguió una diferencia de aproximadamente 2.2 kelvin.
Estos resultados demuestran que el principio funciona, pero todavía existe una distancia considerable entre este prototipo y las necesidades de los sistemas comerciales de refrigeración.
Una tecnología que todavía está en desarrollo
Los investigadores consideran que una de las ventajas del diseño es su posibilidad de utilizar calor residual como fuente de energía. Esto podría resultar interesante en aplicaciones donde ya existe una fuente de calor disponible.
Entre las posibilidades que estudia el equipo se encuentran la gestión térmica de componentes electrónicos y otros dispositivos que generan calor. También se analiza su posible utilización en sistemas relacionados con la electrónica de vehículos.
Sin embargo, sería incorrecto presentar esta tecnología como un reemplazo inmediato de los refrigeradores o aires acondicionados actuales. El sistema continúa en una etapa experimental y su capacidad de enfriamiento todavía es pequeña.
El siguiente paso de los investigadores será aumentar la potencia del dispositivo mediante la integración de varias películas que trabajen conjuntamente. Si consiguen incrementar su capacidad, esta tecnología podría convertirse en una opción para aprovechar el calor residual y reducir la dependencia de sistemas de refrigeración accionados directamente por electricidad.
