Revolución en la climatización con bombas de calor magnetocalóricas más eficientes y sostenibles
16 enero, 2025
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**Científicos estadounidenses desarrollan una bomba de calor magnetocalórica con alta densidad de potencia**
Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Ames, perteneciente al Departamento de Energía de Estados Unidos, ha presentado un prototipo de bomba de calor magnetocalórica (MCHP, por sus siglas en inglés) que promete competir en peso, costo y rendimiento con las bombas de calor tradicionales basadas en compresión de vapor. Este avance podría marcar un antes y un después en el sector energético, al ofrecer una alternativa más eficiente y sostenible.
La tecnología magnetocalórica aprovecha un fenómeno físico conocido como el efecto magnetocalórico, que consiste en el calentamiento o enfriamiento de ciertos materiales magnéticos al variar un campo magnético externo. Este principio permite diseñar sistemas de calefacción y refrigeración altamente eficientes que, además, eliminan la necesidad de refrigerantes dañinos para el medio ambiente.
El prototipo desarrollado utiliza gadolinio como material principal en un regenerador magnético activo (AMR, por sus siglas en inglés), un componente clave que transfiere energía térmica mediante un fluido que circula a través de un lecho de partículas magnetocalóricas. Este sistema está complementado por una fuente magnética compuesta de imanes permanentes y acero magnético de alta permeabilidad.
Julie Slaughter, autora principal de la investigación, destacó el potencial de esta tecnología como sustituto de los sistemas de calefacción y refrigeración convencionales. “Las bombas de calor magnetocalóricas pueden eliminar las emisiones de refrigerantes y requieren menos energía para operar”, señaló.
En el estudio titulado *“Scalable and compact magnetocaloric heat pump technology”*, publicado en la revista *Applied Energy*, los investigadores explicaron que, aunque el gadolinio fue el material elegido para este prototipo inicial debido a su disponibilidad y simplicidad, están explorando otros materiales como el lantano-hierro-silicio (LaFeSi). Este último tiene un mayor potencial de densidad de potencia, aunque su implementación es más compleja y costosa debido a la necesidad de combinar múltiples materiales en un solo dispositivo.
El equipo también realizó simulaciones para optimizar el diseño del sistema, evaluando fuentes de campo magnético y geometrías del AMR con el objetivo de reducir el uso de materiales y espacio, mientras aumentaban la densidad de potencia del sistema. Estas pruebas abarcaron capacidades de enfriamiento que iban desde 37 W hasta 43.5 kW.
Uno de los logros más destacados del proyecto fue aumentar la densidad de potencia del sistema desde un valor inicial de 5.9 W/kg hasta 81.3 W/kg. Según los investigadores, este nivel de rendimiento es competitivo con los compresores de vapor actuales para potencias de enfriamiento de hasta 1 kW. En condiciones óptimas, se estima que esta tecnología podría alcanzar una densidad de potencia máxima de 114 W/kg, comparable con los compresores utilizados en sistemas de hasta 3 kW.
Slaughter enfatizó que el diseño del prototipo priorizó la asequibilidad, al concentrar la mayor parte de la masa en los imanes permanentes y el acero magnético, en lugar de depender exclusivamente de materiales magnetocalóricos costosos. “Si un dispositivo pesa aproximadamente lo mismo, su costo en producción masiva será similar”, explicó.
Este avance posiciona a las bombas de calor magnetocalóricas como una alternativa viable y sostenible frente a las tecnologías tradicionales, abriendo la puerta a sistemas de climatización más ecológicos y eficientes en el futuro cercano.
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