Internacional. Un descubrimiento de 1917 se vuelve viable para el futuro. Un equipo de investigadores del Instituto Fraunhofer para Técnicas de Medición Física IPM está desarrollando sistemas eficientes de enfriamiento magnetocalórico que funcionan sin refrigerantes dañinos. Los investigadores esperan alcanzar el 50 por ciento del máximo nivel de eficiencia con su proceso. Los sistemas magnetocalóricos existentes comparables alcanzan solo aproximadamente el 30 por ciento.
Muchos grupos de investigación en todo el mundo están trabajando en refrigeradores, sistemas de enfriamiento industrial y aires acondicionados que bombean calor utilizando materiales magnetocalóricos (ver imagen). El ciclo de calentamiento y enfriamiento generado por la magnetización es excelente para el enfriamiento. El físico Dr. Kilian Bartholomé y su equipo en el Fraunhofer IPM en Friburgo, Alemania, están utilizando esta tecnología para desarrollar un concepto de conductividad térmica extremadamente eficiente que elimina la necesidad de refrigerantes perjudiciales para el medio ambiente.
Aleación de lantano-hierro-silicio respetuosa con el medio ambiente como material magnetocalórico
Un sistema de enfriamiento magnetocalórico no requiere refrigerantes dañinos de ningún tipo. Los investigadores están utilizando una aleación de lantano-hierro-silicio ecológica como material magnetocalórico, que se calienta cuando se aplica un campo magnético y se enfría cuando se elimina el campo. Kilian Bartholomé y su equipo han desarrollado y patentado un procedimiento especial para transferir el calor producido.
El sistema de enfriamiento de Bartholomé utiliza calor latente, es decir, la energía requerida por un líquido para convertirse en vapor. "Dado que el agua absorbe mucha energía cuando cambia de un estado líquido a un estado gaseoso, utilizamos el proceso de evaporación para transferir el calor", dice el físico. "Este es un medio altamente eficiente de transferir la energía térmica".
Al decidir utilizar el proceso de evaporación para el transporte de calor, Kilian Bartholomé y su colega Jan König se inspiraron en los tubos de calor utilizados, por ejemplo, como colectores de tuberías en sistemas de energía solar y para enfriar computadoras. Una tubería de calor es un recipiente evacuado, donde se ha encerrado una pequeña cantidad de fluido. Si se calienta un lado de la tubería, el fluido se evapora en este lado calentado y se condensa nuevamente en el lado frío. Se logran tasas de transmisión de calor muy altas en el proceso.
Sin embargo, el tubo de calor magnetocalórico que se desarrolla en Fraunhofer IPM es significativamente más complejo. Se compone de muchas cámaras pequeñas que contienen el material magnetocalórico. La aleación tiene una estructura finamente porosa para que pueda ser penetrada de manera óptima por el vapor de agua. El método para producir la aleación porosa es el trabajo del Dr. Sandra Wieland y el Dr. Martin Dressler en el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM.
Nuevo récord mundial para sistemas de enfriamiento magnetocalórico
Para aumentar aún más la eficiencia, Bartholomé organiza los segmentos del tubo de calor en un patrón circular y coloca un imán giratorio en el medio. Se espera que el demostrador genere 300 vatios de potencia para cuando termine a fin de año. A modo de comparación: el compresor en un refrigerador doméstico produce de 50 a 100 vatios de potencia. El sistema actual ya funciona a una frecuencia muy alta.
Los investigadores en Friburgo planean usar el demostrador para romper un récord mundial de sistemas de enfriamiento magnetocalórico con respecto a la frecuencia del sistema. El objetivo a largo plazo es alcanzar el 50 por ciento del nivel teórico de máxima eficiencia. Los sistemas existentes comparables alcanzan aproximadamente el 30 por ciento.
Los actores de la industria ya están expresando un gran interés en la investigación, por ejemplo Philipp Kirsch GmbH, que fabrica refrigeradores especiales para laboratorios médicos, farmacias y hospitales. La antigua empresa alemana está trabajando junto con Fraunhofer IPM en un proyecto patrocinado por el Ministerio Federal de Economía y Tecnología (BMWi) de Alemania. "Queremos poner una unidad de menos 86 grados en el mercado basada en magnetocalóricas", dice el CEO Jochen Kopitzke. “El magnetocalórico tiene un potencial disruptivo muy grande y podría ser capaz de reemplazar el enfriamiento basado en el compresor en el plazo de tiempo medio. Vemos aquí un mercado claramente en desarrollo en el que podemos penetrar”.
Fuente: Fraunhofer.
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