Las neveras magn¨¦ticas, silenciosas y eficaces, se acercan al mercado

Hace a?os que se utiliza la propiedad de algunos metales de calentarse en presencia de un campo magn¨¦tico para refrigeraci¨®n, pero s¨®lo en laboratorios y a bajas temperaturas. Ahora, investigadores holandeses han presentado un compuesto barato que funciona a temperatura ambiente y que se a?ade a otro m¨¢s caro experimentado en EE UU.

En 1881, el f¨ªsico alem¨¢n Emil Warburg coloc¨® una pieza de metal cerca de un im¨¢n fuerte. El metal se calent¨®. Los cient¨ªficos e ingenieros de ahora esperan aprovechar ese fen¨®meno, no para calentar, sino para lo contrario: para construir un nuevo tipo de refrigerador que sea sencillo y eficaz.

Dicen que en s¨®lo uno o dos a?os ya habr¨¢ en el mercado grandes refrigeradores comerciales o sistemas de aire acondicionado basados en esta tecnolog¨ªa. Una empresa de Wisconsin (EE UU) tiene un prototipo de una unidad de refrigeraci¨®n enchufado y en funcionamiento.

El poder de refrigeraci¨®n de las neveras actuales procede de la compresi¨®n y expansi¨®n repetida de un gas. A medida que el gas se expande, se enfr¨ªa, y se hace circular por un compartimento aislado, para enfriar los contenidos. En cambio, los refrigeradores magn¨¦ticos enfr¨ªan activando y desactivando repetidamente un campo magn¨¦tico.

En algunos metales, los ¨¢tomos act¨²an como min¨²sculas barras imanadas que apuntan en direcciones aleatorias. Cuando se colocan en un campo magn¨¦tico, estos imanes rotan r¨¢pidamente para orientarse en paralelo al campo. Es un estado de energ¨ªa inferior y la energ¨ªa sobrante hace que los ¨¢tomos vibren, produciendo calor. En otras palabras, el metal se calienta.

En laboratorios

Hace d¨¦cadas que los ingenieros aprendieron que pueden invertir este proceso para sacar calor de un objeto y as¨ª enfriarlo. La refrigeraci¨®n magn¨¦tica se ha utilizado en los laboratorios para enfriar hasta un grado por encima del cero absoluto.

Ahora se pueden aplicar los mismos principios a las temperaturas cotidianas. Alg¨²n d¨ªa, un disco de metal rotatorio, un im¨¢n y un poco de agua podr¨¢n enfriar su comida de la siguiente forma:

El im¨¢n se monta sobre una parte del disco. Como siempre una parte del disco gira dentro de un campo magn¨¦tico, los min¨²sculos imanes rectos del disco se alinean y la temperatura se eleva. El agua circula sobre esa parte del disco enfri¨¢ndolo.

Cuando esa parte del disco deja el campo magn¨¦tico, los imanes rectos ya no se ven forzados a alinearse. Parte de la energ¨ªa calor¨ªfica se disipa en empujar las barras imanadas en direcciones aleatorias, enfriando el disco por debajo de la temperatura ambiente. Una segunda corriente de agua corre sobre el disco, y ese agua fr¨ªa se utiliza para enfriar el refrigerador.

Aunque el concepto est¨¢ claro, los investigadores han estado puliendo los detalles, empezando por buscar metales que aprovechen al m¨¢ximo el efecto magnetocal¨®rico. El prototipo actual utiliza un disco -aproxima-damente del mismo tama?o que un disco compacto de datos- de gadolinio, que es un metal que se utiliza en los cabezales de grabaci¨®n de los aparatos de v¨ªdeo.

Los primeros prototipos utilizaban tambi¨¦n imanes superconductores, que tienen que ser enfriados a muy bajas temperaturas, para generar el campo magn¨¦tico. En el ¨²ltimo prototipo, los cient¨ªficos crearon un im¨¢n permanente que genera un campo casi igual de fuerte.

'Cada vez est¨¢ m¨¢s cerca de ser una m¨¢quina real que se coloca en un aparato real', afirma Karl A. Gschneidner, jefe de metalurgia del Laboratorio Ames de Iowa (EE UU), que ha estado trabajando en los prototipos con sus compa?eros de Ames y con una empresa, Astronautics Corporation of America, de Mil-waukee (EE UU)

El uso de un im¨¢n permanente 'es clar¨ªsimamente un buen avance', comenta Robert D. Shull, jefe del grupo de materiales magn¨¦ticos del Instituto Nacional de Normas y Tecnolog¨ªa de Gaithersburg, Maryland (EE UU). Pero Shull se?ala que le gustar¨ªa conocer m¨¢s detalles.

'No s¨¦ hasta qu¨¦ punto es eficaz', comenta. '?se es uno de los factores clave para saber si se puede comercializar'. Todav¨ªa se puede mejorar.

En un art¨ªculo publicado en enero en la revista Nature, los cient¨ªficos de la Universidad de Amsterdam informaron de que hab¨ªan creado un compuesto basado en el hierro que tambi¨¦n presenta un gran efecto de calentamiento en un campo magn¨¦tico. El hierro y los dem¨¢s ingredientes del compuesto son considerablemente menos caros que el gadolinio.

Ekkes Br¨¹ck, profesor de f¨ªsica y uno de los autores del art¨ªculo, dice que el compuesto 'probablemente es m¨¢s pr¨¢ctico' para la producci¨®n, 'porque es mucho m¨¢s barato'.

Shull comenta que otra de las ventajas del compuesto de hierro es que funciona a temperaturas m¨¢s altas, de hasta 100 grados, mientras que el gadolinio puede fallar cuando hace calor. 'Eso es lo que lo hace especialmente bueno', comenta Shull. 'Tiene efectos muy grandes a temperaturas ligeramente m¨¢s elevadas'.