La refrigeración magnética es perseguida desde hace años por ingenieros de todo el mundo, ante el encarecimiento de la energía y el aumento de los problemas medioambientales. Los sistemas actuales se basan en la compresión y expansión de gases que agravan el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono. Una revolucionaria técnica permitiría la refrigeración ecológica.
Los sistemas industriales y domésticos de refrigeración (frigoríficos, congeladores, aire acondicionado, etc) se basan en la compresión y expansión de un gas de forma cíclica. Al comprimirse el gas pasa al estado líquido y al expandirse se evapora de nuevo. Para evaporarse necesita calor, lo extrae del medio al que toca y por tanto lo enfría.
Pero los gases utilizados, tarde o temprano terminan por escapar a la atmósfera y resulta que los más adecuados para el proceso de refrigeración causan efecto invernadero o destrucción de la capa de ozono. El protocolo de Kioto compromete a los países firmantes a reducir la tasa de emisión de dichos gases por lo que se necesita buscar nuevos sistemas refrigerantes que sean eficientes y ecológicos.
Una de las principales alternativas que se está investigando actualmente es la refrigeración magnética. Se trata de cambiar totalmente el principio de enfriamiento utilizado: en vez de gas, usar un sólido magnético y en vez de ciclos de compresión-expansión, ciclos de imanación-desimanación.
En esta nueva forma de refrigeración se pretende sustituir el uso de refrigerantes y compresores –ruidosos, voluminosos- por otro dispositivo que se basa en la física de un fenómeno distinto: el calor asociado a algunos cambios que sufren determinadas sustancias bajo la acción de un campo magnético; éste es el llamado efecto magnetocalórico.
El sistema de refrigeración de las heladeras actuales, ruidoso y derrochador de electricidad, pronto podría ser mucho más pequeño, silencioso y de menor consumo eléctrico, gracias a una exótica aleación de metal descubierta por un equipo internacional que ha trabajado en el Centro para la Investigación de los Neutrones (NCNR) del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), EE.UU.
La aleación puede demostrar ser el material buscado durante mucho tiempo para permitir, con la debida viabilidad práctica, la refrigeración magnética en lugar de los sistemas de compresión de gas hoy usados para los frigoríficos y los aparatos de aire acondicionado domésticos. La técnica de refrigeración magnética, aunque utilizada durante décadas en la ciencia y la industria, todavía tiene que superar muchos obstáculos técnicos y medioambientales para llegar a los hogares, pero la investigación en la que ha colaborado el NIST podría haberlos superado.
La refrigeración magnética depende de los materiales denominados magnetocalóricos. El efecto experimentado por estos materiales puede usarse en el ciclo de refrigeración clásico, y los científicos han logrado de esta manera temperaturas que rozan los cero grados. Dos factores han impedido que la refrigeración magnética pase al mercado del consumidor particular: la mayoría de los sistemas magnetocalóricos que funcionan cerca de la temperatura ambiente requieren tanto del prohibitivo gadolinio, un caro y raro metal, como del arsénico, un veneno mortífero.
La aleación que el equipo ha encontrado (una mezcla de manganeso, hierro, fósforo y germanio) es, por un lado, el primer material magnetocalórico con temperatura de trabajo cercana a la temperatura ambiente que no contiene nada de gadolinio ni de arsénico (lo cual lo hace más seguro y barato). Por otro lado, también tiene propiedades magnetocalóricas tan buenas que un sistema basado en él podría rivalizar en eficiencia con los sistemas clásicos de compresores de gas.
Trabajando junto a los científicos de la Universidad de Tecnología de Pekín, e inspirados por ellos, el equipo del NCNR usó el avanzado equipamiento del NIST para analizar la nueva aleación. Comprobaron que cuando se expone a un campo magnético, la estructura cristalina del material recién descubierto cambia por completo, lo que explica su excepcional manera de comportarse.
Averiguar cómo ajustar con precisión este cambio en la estructura cristalina puede permitir incrementar aún más la eficacia de esta aleación.
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