Enfriar o calentar una estancia con aire acondicionado es un problema. Está claro que cumplen su función, pero son sistemas no muy eficientes, que generan contaminación y que nos comen por los pies en la factura de luz. Hay alternativas al aire acondicionado (los ventiladores de techo o los climatizadores evaporativos, por ejemplo), pero hay quien está investigando para encontrar soluciones más eficientes sin renunciar a una temperatura confortable.
Y la clave puede estar en un sistema similar a un pulmón que genera frío y calor gracias a una aleación conocida como nitinol.
Músculos artificiales. El nitinol es una aleación de níquel y titanio que cuenta con una propiedad muy interesante: tiene efecto memoria de forma. Esto significa que, dependiendo de la temperatura que se le aplique, pueden recuperar su forma sin problemas y de forma rápida. En su composición interna, los átomos se desplazan un poco respecto a su posición de equilibrio. Así, si se enfría es maleable y puede cambiar de forma, recuperando forma original cuando se aplica calor.
La aleación que respira. Sabiendo eso sobre el nitinol, vamos al trabajo que han realizado en la Universidad de Sarre. Básicamente, es lo que se puede ver en la imagen de portada: una especie de frigorífico en el que cabe sólo una botella. Sí, no es lo más eficiente del mundo, pero es sólo un prototipo creado con algo que han llamado "músculos artificiales" a base de nitinol.
Esta aleación recubre la zona interior y funciona gracias a un accionamiento de leva que hace girar continuamente los 'alambres' de nitinol. Son haces de esta aleación de unas 200 micras de espesor que rodean una cámara de refrigeración circular y el proceso es 'simple': "a medida que se mueven en círculo, se cargan mecánicamente por un lado y se descargan por otro", explica uno Lukas Ehl, uno de sus responsables.
Esto hace que el aire se canalice a través de los haces giratorios de la cámara de enfriamiento a la zona exterior y, en pocas palabras, lo que hacen es capturar el calor de dentro de la cámara que quieren enfriar y lo liberan al exterior. Como la respiración, tomando aire frío y soltando aire caliente.
Frigorífico-calefactor. "Con este método, la cámara de refrigeración se enfría unos 10-12 grados centígrados", afirma Nicolas Scherer, otro de los investigadores del proyecto. Ahora bien, esto no sólo tiene aplicaciones en frigoríficos, sino también en sistemas de calefacción debido a que, como hemos comentado, el aire que se toma de la cámara de refrigeración es expulsado fuera de esta en forma de calor. De hecho, el prototipo de frigorífico que han preparado funciona continuamente tanto como refrigerador y calefactor.
Es un proceso muy distinto a los actuales, basados en resistencias que calientan el aire a su alrededor o los aires acondicionados que utilizan un sistema de gases y compresores.
Más eficientes y responsables. Stefan Seelecke es quien dirige las investigaciones de la Universidad de Sarre y afirma que este proceso elastocalórico "permite alcanzar diferencias de temperatura de unos 20 grados centígrados sin necesidad de utilizar refrigerantes perjudiciales para el clima". Además, asegura que es mucho más eficiente desde el punto de vista energético que las tecnologías convencionales actuales.
Y no parece que sea un proyecto pequeñito, ya que esta tecnología es el resultado de más de una década de investigación en proyectos de este tipo para dar lugar a nuevos formatos de transferencia. En total, el Ministerio Federal de Educación e Investigación ha invertido unos 17 millones de euros en estos proyectos y tanto la Comisión Europea como el Departamento de Energía de Estados Unidos piensan que esta solución es una alternativa prometedora a las tecnologías actuales.
Más allá del frigorífico. Ahora bien, aunque la teoría es simple, hay una serie de cuestiones que los investigadores deben estudiar para que el sistema sea viable. Por ejemplo, cuántos cables hay que agrupar, con qué fuerza se deben estirar y contraer y durante cuánto tiempo para asegurar tanto el funcionamiento óptimo como una buena esperanza de vida. Para ello, han desarrollado un software que les permite calcular las variables, así como simular escenarios e investigar el ciclo del producto: desde la producción de materiales, la fabricación de dispositivos y su reciclado.
Paul Motzki, catedrático de la Universidad de Saarland y ZeMa, considera que las cámaras frigoríficas son sólo el comienzo y que hay que estudiar el potencial de los elastocalóricos para "una amplia gama de aplicaciones, como la refrigeración industrial, la refrigeración de vehículos eléctricos y los electrodomésticos". Ahora bien, otro de los problemas es ver cómo, por ejemplo en un frigorífico doméstico, se contiene el calor generado por el electrodoméstico para que, en verano, no tenga los alimentos fríos por dentro, pero convierta la casa en un horno.
Los responsables de este proyecto llevarán su cámara refrigeradora con nitinol a la feria de Hannover, que se celebrará del 22 al 26 de abril. Seguramente podremos tener alguna demostración de esta interesante aplicación.
Imagen | Saarland University