Las neveras magnéticas, silenciosas y eficaces, se acercan al mercado

Hace años que se utiliza la propiedad de algunos metales de calentarse en presencia de un campo magnético para refrigeración, pero sólo en laboratorios y a bajas temperaturas. Ahora, investigadores holandeses han presentado un compuesto barato que funciona a temperatura ambiente y que se añade a otro más caro experimentado en EE UU.

En 1881, el físico alemán Emil Warburg colocó una pieza de metal cerca de un imán fuerte. El metal se calentó. Los científicos e ingenieros de ahora esperan aprovechar ese fenómeno, no para calentar, sino para lo contrario: para construir un nuevo tipo de refrigerador que sea sencillo y eficaz.

Dicen que en sólo uno o dos años ya habrá en el mercado grandes refrigeradores comerciales o sistemas de aire acondicionado basados en esta tecnología. Una empresa de Wisconsin (EE UU) tiene un prototipo de una unidad de refrigeración enchufado y en funcionamiento.

El poder de refrigeración de las neveras actuales procede de la compresión y expansión repetida de un gas. A medida que el gas se expande, se enfría, y se hace circular por un compartimento aislado, para enfriar los contenidos. En cambio, los refrigeradores magnéticos enfrían activando y desactivando repetidamente un campo magnético.

En algunos metales, los átomos actúan como minúsculas barras imanadas que apuntan en direcciones aleatorias. Cuando se colocan en un campo magnético, estos imanes rotan rápidamente para orientarse en paralelo al campo. Es un estado de energía inferior y la energía sobrante hace que los átomos vibren, produciendo calor. En otras palabras, el metal se calienta.

En laboratorios

Hace décadas que los ingenieros aprendieron que pueden invertir este proceso para sacar calor de un objeto y así enfriarlo. La refrigeración magnética 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. Algún día, un disco de metal rotatorio, un imán y un poco de agua podrán enfriar su comida de la siguiente forma:

El imán se monta sobre una parte del disco. Como siempre una parte del disco gira dentro de un campo magnético, los minúsculos imanes rectos del disco se alinean y la temperatura se eleva. El agua circula sobre esa parte del disco enfriándolo.

Cuando esa parte del disco deja el campo magnético, los imanes rectos ya no se ven forzados a alinearse. Parte de la energía calorífica 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 fría se utiliza para enfriar el refrigerador.

Aunque el concepto está claro, los investigadores han estado puliendo los detalles, empezando por buscar metales que aprovechen al máximo el efecto magnetocalórico. El prototipo actual utiliza un disco -aproxima-damente del mismo tamaño que un disco compacto de datos- de gadolinio, que es un metal que se utiliza en los cabezales de grabación de los aparatos de vídeo.

Los primeros prototipos utilizaban también imanes superconductores, que tienen que ser enfriados a muy bajas temperaturas, para generar el campo magnético. En el último prototipo, los científicos crearon un imán permanente que genera un campo casi igual de fuerte.

'Cada vez está más cerca de ser una máquina 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 compañeros de Ames y con una empresa, Astronautics Corporation of America, de Mil-waukee (EE UU)

El uso de un imán permanente 'es clarísimamente un buen avance', comenta Robert D. Shull, jefe del grupo de materiales magnéticos del Instituto Nacional de Normas y Tecnología de Gaithersburg, Maryland (EE UU). Pero Shull señala que le gustaría conocer más detalles.

'No sé hasta qué punto es eficaz', comenta. 'Ése es uno de los factores clave para saber si se puede comercializar'. Todavía se puede mejorar.

En un artículo publicado en enero en la revista Nature, los científicos de la Universidad de Amsterdam informaron de que habían creado un compuesto basado en el hierro que también presenta un gran efecto de calentamiento en un campo magnético. El hierro y los demás ingredientes del compuesto son considerablemente menos caros que el gadolinio.

Ekkes Brück, profesor de física y uno de los autores del artículo, dice que el compuesto 'probablemente es más práctico' para la producción, 'porque es mucho más barato'.

Shull comenta que otra de las ventajas del compuesto de hierro es que funciona a temperaturas más 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 más elevadas'.