La búsqueda de opciones más amigables con el ambiente ha llevado a la creación de nuevos sistemas de enfriamiento, como la refrigeración magnética, un proceso que ofrece grandes ventajas por sus características operativas

Victoria Zárate

El proceso de refrigeración convencional se basa en la compresión y expansión de un gas, que cuando se comprime pasa a estado líquido y al expandirse vuelve a ser gas. Para realizar el proceso de evaporación el sistema necesita calor, el cual se toma del medio en el que se encuentra, con lo que se enfría.

En cambio, en la refrigeración magnética se sustituye el gas por un material sólido magnético. En este caso, un material sólido de hierro se mueve dentro de un campo magnético y, en lugar de expandirse, se desplaza hacia fuera, provocando un cambio de temperatura en el material. En otras palabras, lo que corresponde a compresión y expansión en el proceso tradicional de refrigeración, en los sistemas magnéticos se reemplaza con la imantación y desimantación del metal.

Asimismo, en Principios termodinámicos de la refrigeración magnética, un trabajo de la Universidad de Colombia, se concluye que los refrigeradores magnéticos, inicialmente, operaban con el ciclo de Carnot; sin embargo, actualmente se emplean ciclos regenerativos, como los de Brayton, y de regeneración magnética activa (AMR, por sus siglas en inglés).

• El de Carnot es un ciclo termodinámico reversible, usa un gas perfecto y consta de cuatro etapas: expansión isotérmica (de la misma temperatura o constante), expansión adiabática (elemento que impide la transferencia de calor con el entorno), compresión isoterma y compresión adiabática
• El ciclo de Brayton es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que incluye trabajos mecánicos que se pueden utilizar para la producción de electricidad en los quemadores de gas natural, entre otros. En él, la transferencia de calor entre el material regenerador (generalmente un sólido) y el material refrigerador se realiza a través de un fluido
• La regeneración magnética activa se refiere a que el material magnético no sólo es el material refrigerante, sino también el regenerado y el gradiente. El ciclo permite obtener intervalos de temperatura de operación muy superiores a los obtenidos por ciclos termodinámicos convencionales, en un volumen considerablemente menor

La invención del sistema de refrigeración magnética se hizo con el fin de prevenir la emisión de gases perjudiciales para la capa de ozono. Este sistema se basa en el efecto magnetocalórico, cuyo funcionamiento principal es que ciertos materiales rígidos, que sustituyen a los refrigerantes convencionales (HCFC), se sometan a un campo magnético con el propósito de reducir la temperatura.

El estudio sobre materiales para nuevas tecnologías de refrigeración realizado por el doctor José Luis Sánchez Llamazares, del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), Efecto magnetocalórico en materiales con transiciones de segundo y primer orden, menciona que dicho efecto se utiliza para “el intercambio de calor con un fluido que, una vez frío, circula por el refrigerador que se obtiene del calor del sistema”.

Ventajas

• Menor ruido
• Mayor eficiencia energética
• Diseño simple del equipo
• Bajo costo de mantenimiento
• Reducción de las emisiones de bióxido de carbono
• No utiliza refrigerantes comunes, lo cual lo hace más ecológico
• Sistema que al concluir su vida útil puede retirarse y reciclarse

Desventajas

• Los magnetos permanentes tienen una resistencia de campo limitada
• Los electromagnetos y magnetos superconductores son costosos
• Tienen cambios de temperatura limitados
• Las máquinas multietapas pierden eficiencia con la transferencia térmica entre las etapas
• Se necesita de gran precisión para evitar una reducción del campo magnético

Este fenómeno se ha trabajado con anterioridad y ahora, según General Electric (GE), se planea su uso en electrodomésticos comunes, “gracias a un nuevo material de níquel y manganeso que puede funcionar a las temperaturas normales de una habitación doméstica”. Así, el sistema se convierte en una mejor opción de refrigeración, gracias a sus ventajas ambientales, eficiencia energética y amabilidad ecológica.

Lee el artículo completo en la revista Cero Grados, edición de noviembre 2015