Hong Kong asegura haber creado un nuevo tipo de aire acondicionado que no usa gas refrigerante

Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha dado un paso relevante hacia un aire acondicionado sin gas refrigerante. La propuesta sustituye el circuito tradicional de compresión por un material metálico capaz de absorber y liberar calor mediante cambios mecánicos repetidos. El trabajo, publicado en la revista científica Joule, aborda uno de los grandes obstáculos que hasta ahora habían frenado la refrigeración elastocalórica: mantener el rendimiento después de miles de ciclos de funcionamiento.

La tecnología parte de una idea muy distinta a la empleada actualmente por neveras y equipos de climatización. Los sistemas convencionales hacen circular un fluido refrigerante que cambia de presión y temperatura para transportar calor, mientras que el dispositivo desarrollado en Hong Kong utiliza una aleación con memoria de forma. Al someterla a presión, su estructura interna se transforma y desprende calor; cuando se libera esa fuerza, el proceso se invierte y el material absorbe energía térmica del entorno.

Este principio físico ya era conocido, pero llevarlo hasta un sistema capaz de trabajar durante largos periodos planteaba un problema serio. Las aleaciones de níquel y titanio utilizadas habitualmente como refrigerantes sólidos terminaban sufriendo fatiga funcional, de modo que su capacidad de enfriar disminuía conforme aumentaba el número de compresiones. El grupo dirigido por el profesor Qingping Sun centró precisamente su investigación en evitar ese deterioro progresivo.

Una nueva aleación metálica

Los investigadores desarrollaron una aleación formada por titanio, níquel, cobre y cobalto, identificada como TiNiCuCo. Su composición permite mantener de forma estable las transformaciones que generan el efecto elastocalórico incluso después de un uso intensivo. Durante los ensayos acelerados de fatiga, el material conservó su respuesta después de 100 millones de ciclos, un resultado con el que el equipo pretende resolver una de las principales limitaciones de esta tecnología.

El metal no era el único punto que debía mejorarse. El grupo de HKUST diseñó una estructura refrigerante con aletas de doble capa para favorecer la transferencia de calor y aumentar la resistencia frente a las deformaciones provocadas por las sucesivas compresiones. Esta arquitectura superó 10 millones de ciclos mecánicos y permitió, al mismo tiempo, simplificar el dispositivo: el número de componentes se redujo aproximadamente un 50% y la proporción de piezas ineficaces pasó del 15% al 5%.

La combinación del nuevo material y esa arquitectura permitió construir un prototipo integrado formado por varias unidades refrigerantes. Durante las pruebas, el sistema sostuvo una potencia frigorífica de 400 W y una diferencia de temperatura de 41 °C a lo largo de un millón de ciclos de funcionamiento sin degradación detectable. Según los investigadores, las pruebas de fatiga permiten estimar que el refrigerante podría trabajar durante más de 10 años en condiciones reales, aunque esa duración procede de una extrapolación experimental.

El siguiente paso es un aire acondicionado

El avance todavía no equivale a disponer de un equipo doméstico preparado para sustituir a los aparatos actuales. HKUST reconoce que quedan varios frentes por resolver antes de plantear una implantación comercial, especialmente la eficiencia energética, la densidad de potencia y el coste. El propio equipo ya trabaja en el desarrollo de un aire acondicionado basado en refrigeración elastocalórica, con el objetivo de trasladar el sistema desde el laboratorio hasta una aplicación convencional.

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POR
R. Badillo

Qingping Sun explicó el alcance del trabajo en una nota de prensa: “Aunque durante la última década se han logrado avances significativos en el rendimiento de la refrigeración, la estabilidad a largo plazo es crucial para su aplicación práctica. Al integrar materiales avanzados de aleaciones con memoria de forma con una ingeniería innovadora del dispositivo, hemos abordado este desafío clave”. El investigador añadió que el siguiente objetivo pasa por mejorar la eficiencia energética, la potencia y la competitividad en costes, tres condiciones que determinarán si esta refrigeración sin gas puede acabar llegando al mercado.

Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha dado un paso relevante hacia un aire acondicionado sin gas refrigerante. La propuesta sustituye el circuito tradicional de compresión por un material metálico capaz de absorber y liberar calor mediante cambios mecánicos repetidos. El trabajo, publicado en la revista científica Joule, aborda uno de los grandes obstáculos que hasta ahora habían frenado la refrigeración elastocalórica: mantener el rendimiento después de miles de ciclos de funcionamiento.