En un laboratorio chino, una máquina sin pistones, sin compresor y sin piezas móviles ha conseguido elevar calor hasta 270 ºC usando sólo ondas de presión que recorren un gas. Es un paso en una historia humana antigua: la de aprovechar mejor la energía que ya existe, y que hoy escapa por las chimeneas de fábricas que necesitan calor a temperaturas que las bombas convencionales apenas alcanzan. Aún es un prototipo modesto, pero señala una vía posible para que el calor perdido vuelva a tener utilidad.
China desarrolla una bomba de calor termoacústica que alcanza 270 ºC sin piezas mecánicas móviles
Una máquina sin piezas móviles entrega calor a 270 ºC usando solo sonido
En un laboratorio chino, una máquina sin pistones, sin compresor y sin piezas móviles ha conseguido elevar calor hasta 270 ºC usando sólo ondas de presión que recorren un gas. Es un paso en una historia humana antigua: la de aprovechar mejor la energía que ya existe, y que hoy escapa por las chimeneas de fábricas que necesitan calor a temperaturas que las bombas convencionales apenas alcanzan. Aún es un prototipo modesto, pero señala una vía posible para que el calor perdido vuelva a tener utilidad.
En un laboratorio chino, una bomba de calor termoacústica ha logrado entregar calor a 270 ºC sin pistones, sin compresor y sin ninguna pieza que se mueva. El trabajo procede del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias, junto con la Universidad de la Academia y la empresa AECC Commercial Aircraft Engine, y sus resultados se publicaron en la revista Energy.
El problema de fondo es conocido. Industrias como la química, la metalúrgica, la cerámica o la papelera necesitan enormes cantidades de energía térmica, a menudo por encima de 200 ºC, un rango difícil para las bombas de calor tradicionales. La máquina funciona como dos sistemas conectados: un motor termoacústico que convierte calor en ondas de presión, y una sección que usa esas ondas para trasladar calor de una zona fría a otra más caliente. El sonido no crea energía de la nada; sirve para transportar y concentrar el calor disponible.
En las pruebas, el equipo elevó calor recuperado de unos 145 ºC hasta 270 ºC, con un salto térmico de 125 ºC. A esa temperatura, la unidad alcanzó hasta 2.671 vatios con un COP de 0,36. En otro ensayo con una presión de 5 megapascales, entregó 1.903 vatios con COP de 0,41. Subir la presión aumenta el calor entregado, pero no siempre mejora la eficiencia.
La promesa es clara: en lugar de perder ese calor al ambiente, una fábrica podría recuperarlo y reutilizarlo en secado, procesos químicos o fabricación de materiales, reduciendo el consumo de gas, carbón o petróleo. Pero el camino es largo. El prototipo ofrece sólo unos pocos kilovatios, muy lejos de lo que exigen las grandes instalaciones, y aún debe mejorar su rendimiento y demostrar que puede integrarse en fábricas reales. Ahí se decidirá si este avance de laboratorio llega a convertirse en una herramienta industrial.
En un laboratorio chino, una máquina sin pistones, sin compresor y sin ninguna pieza que se mueva ha entregado calor a 270 ºC usando solo ondas de presión que viajan por un gas. Es el resultado de una bomba de calor termoacústica desarrollada por investigadores del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias, junto con la Universidad de la Academia China de Ciencias y la empresa AECC Commercial Aircraft Engine.
El problema que intenta atacar es conocido. Sectores como el químico, el metalúrgico, el cerámico o el papelero necesitan enormes cantidades de energía para producir calor, y a menudo trabajan por encima de los 200 ºC, un rango difícil de alcanzar con las bombas de calor convencionales. Los resultados se publicaron en la revista Energy, en un artículo titulado A heat-driven thermoacoustic heat pump supplying heat up to 270 °C.
La máquina se entiende mejor como dos sistemas conectados. El primero es un motor termoacústico: recibe energía térmica y la convierte en energía acústica, es decir, ondas de presión que se propagan por un gas. El segundo aprovecha esas ondas para empujar el calor desde una zona más fría hacia otra más caliente. Entre ambos hay conductos llamados resonadores acústicos, que transmiten la energía sonora a través de un circuito cerrado. El gas se mueve en ese circuito y transporta la energía mediante variaciones sucesivas de presión y temperatura. El sonido, por tanto, no crea calor de la nada: sirve para transportar y concentrar el calor disponible.
En los ensayos, el equipo elevó calor recuperado de unos 145 ºC hasta una temperatura de suministro de 270 ºC. Para lograrlo, la unidad motriz trabajó con un extremo caliente a 300 ºC. El salto térmico fue de 125 ºC, una cifra especialmente relevante para una bomba de calor de una sola etapa.
A 270 ºC, la máquina alcanzó una potencia térmica de hasta 2.671 vatios, con un coeficiente de rendimiento térmico (COP) de 0,36 en unas condiciones experimentales concretas. En otro ensayo, con el mismo salto de 125 ºC y una presión de trabajo de 5 megapascales, entregó 1.903 vatios con un COP de 0,41. Los investigadores comprobaron además que subir la presión de trabajo puede aumentar el calor suministrado, aunque no siempre mejora la eficiencia.
La utilidad potencial está en el calor que muchas fábricas generan y que hoy termina perdido. En lugar de expulsarlo al ambiente, una planta podría recuperar parte de esa energía, elevar su temperatura y reutilizarla en otros procesos. Eso reduciría la necesidad de quemar gas, carbón o petróleo, siempre que exista una fuente térmica adecuada y que el sistema pueda integrarse en las instalaciones existentes. Entre las aplicaciones posibles figuran el secado industrial, ciertos procesos químicos, la fabricación de materiales y la industria cerámica.
Queda, sin embargo, camino por recorrer. El prototipo que llega a 270 ºC ofrece una potencia de apenas unos pocos kilovatios, muy inferior a la que exigen las grandes instalaciones industriales. Falta mejorar su rendimiento y estudiar cómo conectarlo a fuentes reales de calor residual y a los sistemas productivos de las fábricas, que es donde se verá si el avance de laboratorio escala a la industria.
Quer a matéria completa?
Leia o original em Híbridos y Eléctricos ↗
World & Diplomacy