Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) presentó un prototipo de refrigeración elastocalórica que, según las pruebas reportadas por la institución, mantuvo 400 vatios de potencia frigorífica y una diferencia térmica de 41 kelvin durante un millón de ciclos sin degradación funcional medible. El sistema usa una aleación de memoria de forma TiNiCuCo como refrigerante sólido y una estructura de aletas diseñada para soportar cargas mecánicas repetidas. El resultado, publicado en Joule, ataca uno de los principales obstáculos de esta tecnología: que el material pierda rendimiento con el uso. Todavía se trata de un prototipo de laboratorio, mientras el equipo trabaja en una versión de aire acondicionado.
La refrigeración elastocalórica sustituye el ciclo de vapor por una aleación
La refrigeración elastocalórica aprovecha el cambio de fase que ocurre en ciertas aleaciones con memoria de forma cuando se deforman. Al aplicarles una carga mecánica liberan calor y, al descargarla, absorben calor del entorno. El proceso puede producir enfriamiento sin depender del mismo ciclo de compresión de vapor ni de un refrigerante gaseoso convencional.
El reto no es solo generar un cambio de temperatura. La aleación debe repetirlo miles o millones de veces sin acumular daños, perder capacidad de enfriamiento o deformarse de manera permanente. Trabajos anteriores sobre esta tecnología también han señalado que la fuerza necesaria para accionarla y la eficiencia del sistema siguen siendo barreras para construir equipos compactos.
La línea de investigación ya había producido otros diseños con objetivos distintos. En agosto, FomoEra explicó cómo 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 dispositivo de HKUST aborda otra parte del problema: mantener el rendimiento cuando el ciclo mecánico se repite durante mucho tiempo.
Lee la cobertura anterior de FomoEra sobre otro prototipo elastocalórico.
El dispositivo combina una aleación nueva con aletas resistentes
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, a diferencia de la fatiga funcional que puede afectar a las aleaciones comerciales de níquel y titanio usadas en prototipos anteriores.
La aleación se integró en una estructura de refrigerante con aletas dispuestas en dos capas. El diseño busca mejorar la transferencia de calor y resistir el pandeo durante la compresión. En pruebas aceleradas, la estructura soportó más de 10 millones de ciclos de carga compresiva, una cifra que corresponde a ese componente y no al funcionamiento completo del equipo.
El rediseño también 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 vatios y un salto térmico de 41 K durante un millón de ciclos.
Los 41 K representan una diferencia de temperatura de 41 grados Celsius entre los puntos comparados durante el ensayo. No significan que el aparato produzca aire a una temperatura fija de 41 grados ni que esa cifra describa por sí sola la eficiencia energética del sistema.
La prueba de un millón de ciclos 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 es un avance importante porque elimina 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, no un reemplazo listo para llegar a los hogares.
