Frente al calor extremo y la presión sobre las redes eléctricas, investigadores del Technion y de Cornell desarrollaron un sistema de refrigeración pasiva basado en cerámica porosa y evaporación, inspirado en principios centenarios y pensado para escalarse. Crédito foto: Haim Zinger
Los sistemas de refrigeración y aire acondicionado son cada vez más esenciales ante el cambio climático y la intensificación de las olas de calor extremo, pero su funcionamiento supone una gran carga para las redes eléctricas y contribuye a la contaminación atmosférica.
Además, al refrigerar viviendas, fábricas y otros espacios cerrados, estos sistemas liberan aire caliente al ambiente.
¿Qué hacer frente a este problema? Dos científicos -uno actualmente en el Technion, de Israel, y el otro de Cornell Tech, el centro de investigación de la Universidad Cornell, en Nueva York- apelaron a un enfoque «nuevo y antiguo»: el enfriamiento por evaporación, junto a un proceso de fabricación necesario para su implementación a gran escala.
El profesor adjunto Ofer Berman se graduó del programa de Diseño Industrial de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo del Technion, y luego completó un posgrado en el Cornell Tech, en el Laboratorio de Materia Tecnológica dirigido por el doctor Thijs Roumen.
Junto a Roumen, Berman desarrolló CeraPiper, un método innovador para la producción rápida y económica de tubos cerámicos porosos que refrigeran su entorno mediante la evaporación del agua en su interior.
El equipo también incluyó a Ethan Seiz, becario de investigación de pregrado de Bowers, quien desarrolló el software de fabricación asistida por computadora que sustenta el sistema. El proceso de fabricación ofrece un alto grado de control sobre el espesor, el tamaño y la distribución de los poros de la cerámica, explicaron desde el Technion.
Tubos y software
CeraPiper, agregaron desde Haifa, donde tiene su base la universidad israelí, es un proceso de fabricación totalmente integrado que produce tubos de cerámica mediante un software específico desarrollado por el equipo de investigación y una máquina de extrusión inteligente.
Ese método permite crear tubos en una amplia gama de tamaños y formas en segundos. Combina una alta velocidad de producción, inalcanzable con la impresión 3D, con la flexibilidad y modularidad de forma y escala que la producción en masa convencional basada en moldes no puede ofrecer.
La estructura cerámica porosa permite que el agua del interior de los tubos se evapore y refresque eficientemente el ambiente, creando lo que podría describirse como «aire acondicionado pasivo».
Los tubos pueden doblarse y moldearse inmediatamente después de salir de la máquina de extrusión, mientras aún son blandos y flexibles. Al ser cerámica, la materia prima puede reintroducirse en la máquina y remodelarse en caso de un error de producción o desgaste del material.
El punto justo
«Ofer estaba realmente interesado en la tensión entre la producción en masa y la fabricación personalizada, y lo que terminamos haciendo aquí realmente se sitúa en el punto justo entre estos dos», señaló Roumen.
El proceso aplica una máquina mezcladora comercial para la fabricación por extrusión, ampliando su funcionalidad mediante una matriz dinámica personalizada que puede programarse para producir tubos de diferentes diámetros, perfiles exteriores y longitudes.
Además, se pueden ensamblar diferentes secciones de tubo para crear estructuras de refrigeración adaptadas al espacio donde se utilizarán.
«Tuvimos que realizar mucha ‘ingeniería’ —aunque no soy ingeniero— para que funcionara», explicó Berman. «Hay muchas piezas móviles, además de una herramienta de software que controla la secuencia de la extrusión», agregó.
Citado por el blog de noticias de Cornell, Roumen dijo que el equipo está ahora trabajando en modificaciones al sistema de fabricación para que pueda producir formas más variadas para los tubos, ampliando así el campo de diseño de las estructuras de refrigeración por evaporación.
El investigador remarcó que CeraPiper emplea un principio centenario, y representa «un pequeño paso hacia la lucha contra el cambio climático, que funciona sorprendentemente bien».
