✨︎ Resumen (TL;DR):
- HKUST presentó un prototipo de refrigeración elastocalórica con una aleación TiNiCuCo.
- El sistema mantuvo 400 W de potencia frigorífica y una diferencia térmica de 41 K durante un millón de ciclos.
- Sigue en etapa de laboratorio: el grupo trabaja en un aire acondicionado, pero aún debe mejorar la eficiencia energética, la densidad de potencia y el costo.
Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) presentó un prototipo de refrigeración elastocalórica que, según las pruebas de la institución, mantuvo 400 W de potencia frigorífica y una diferencia térmica de 41 K durante un millón de ciclos. Usa la aleación TiNiCuCo y una estructura de aletas para resistir cargas repetidas, pero todavía es un prototipo de laboratorio.
La refrigeración elastocalórica es una tecnología de enfriamiento que aprovecha el cambio de fase de ciertas aleaciones con memoria de forma cuando reciben una carga mecánica. Al aplicar esa carga, las aleaciones liberan calor; al retirarla, absorben calor del entorno. El proceso puede producir enfriamiento sin depender del ciclo de compresión de vapor ni de un refrigerante gaseoso convencional.
El desafío consiste en repetir ese cambio de temperatura miles o millones de veces sin acumular daños, perder capacidad de enfriamiento o deformarse de manera permanente. La fuerza necesaria para accionar la aleación y la eficiencia del sistema también siguen siendo barreras para construir equipos compactos.
El dispositivo de HKUST se enfoca en la durabilidad. En agosto, un prototipo del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y la Universidad de Tsukuba intentó reducir la electricidad necesaria para accionar el material mediante dos láminas de aleaciones con memoria de forma. El equipo de Hong Kong aborda otra parte del problema: mantener el rendimiento cuando el ciclo mecánico se repite durante mucho tiempo.
Una aleación TiNiCuCo y aletas contra la fatiga
El equipo dirigido por el profesor Sun Qingping desarrolló una aleación cuaternaria de titanio, níquel, cobre y cobalto, identificada como TiNiCuCo. HKUST afirma que conserva su comportamiento elastocalórico durante numerosos cambios de fase, mientras que las aleaciones comerciales de níquel y titanio usadas en prototipos anteriores pueden sufrir fatiga funcional.
El conjunto combina dos decisiones de diseño:
- Aleación TiNiCuCo: funciona como refrigerante sólido y busca conservar su desempeño a través de numerosos cambios de fase.
- Aletas en dos capas: mejoran la transferencia de calor y ayudan a resistir el pandeo durante la compresión.
En pruebas aceleradas, la estructura soportó más de 10 millones de ciclos de carga compresiva. Esa cifra corresponde a ese componente y no al funcionamiento completo del equipo.
El rediseño redujo en 50% el número de componentes y bajó de 15% a 5% la proporción que el equipo identifica como partes ineficaces. Con varias unidades de refrigerante conectadas, los investigadores construyeron el dispositivo que mantuvo una potencia frigorífica constante de 400 W y un salto térmico de 41 K durante un millón de ciclos, sin degradación funcional medible.
Los 41 K representan una diferencia de temperatura de 41 grados Celsius entre los puntos comparados. No significan que el aparato produzca aire a una temperatura fija de 41 °C ni que esa cifra, por sí sola, describa la eficiencia energética del sistema.
El resultado, publicado en Joule, aborda uno de los principales obstáculos de la refrigeración elastocalórica: que el material pierda rendimiento con el uso.
La prueba todavía no equivale a un producto comercial
HKUST también informó que una prueba acelerada de la aleación TiNiCuCo no detectó degradación funcional después de 100 millones de ciclos. A partir de ese resultado, el equipo estima que el refrigerante podría operar durante más de una década bajo condiciones reales.
Esa vida útil es una proyección basada en ensayos acelerados, no una demostración de diez años en un aire acondicionado instalado. La propia universidad sitúa el desarrollo en una fase previa al mercado.
Sun Qingping dijo que el grupo ya trabaja en un aire acondicionado basado en esta tecnología y que todavía busca mejorar la eficiencia energética, la densidad de potencia y el costo. El comunicado no presenta una fecha de lanzamiento, precio, tamaño comercial, nivel de ruido ni un coeficiente de rendimiento que permita compararlo directamente con un aire acondicionado doméstico.
La estabilidad mecánica atiende uno de los obstáculos que frenaban la refrigeración elastocalórica, pero no resuelve por sí sola la fabricación a gran escala, el consumo total del sistema ni su costo. Por ahora, el resultado verificable es un prototipo que conserva su capacidad de enfriamiento durante una prueba prolongada. Su llegada a los hogares queda pendiente de los avances que el equipo todavía desarrolla.
