El enfriamiento es un proceso sumamente importante en el mundo de hoy. Pero, ¿cómo se puede llevar a cabo en el futuro de una manera que no dañe el clima y que ayude a conservar los recursos naturales? El enfoque adoptado por los profesores Stefan Seelecke y Andreas Schütze de SaarlandLa universidad se enfoca en sistemas que usan materiales con memoria de forma, también conocidos como 'músculos metálicos' o 'músculos artificiales'. Trabajando junto con investigadores en Bochum, están desarrollando un nuevo método de enfriamiento en el cual el calor y el frío se transfieren usando 'músculos' hechosde una aleación de níquel-titanio. Una amplia serie de pruebas han arrojado resultados que ahora se están utilizando para desarrollar un prototipo de circuito de enfriamiento que se utilizará para aumentar aún más la eficiencia del proceso. La Fundación Alemana de Investigación DFG, que ha estado financiandoEl proyecto durante los últimos tres años, acordó invertir otros 500,000 euros. En total, el proyecto ha traído alrededor de 950,000 euros en fondos para la región.
El enfriamiento se lleva a cabo en todas partes del mundo. Los refrigeradores funcionan las 24 horas, las unidades de aire acondicionado enfrían las oficinas, los sistemas de enfriamiento ayudan a mantener las computadoras y los motores funcionando sin problemas. Y la demanda de enfriamiento está siendo impulsada tanto por el cambio climáticoy el crecimiento de la población mundial. Pero más sistemas de enfriamiento tienen un precio, y no solo uno financiero. Un mayor enfriamiento significa un mayor consumo de energía eléctrica y, por lo tanto, mayores emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, lo que impulsa el calentamiento global aún más rápido.Los equipos de investigación dirigidos por los ingenieros Stefan Seelecke y Andreas Schütze junto con los científicos de materiales Gunther Eggeler y Jan Frenzel de la Universidad Ruhr Bochum han desarrollado un método de enfriamiento amigable. El proceso de enfriamiento que están desarrollando no requiere refrigerantes perjudiciales para el clima y debe consumirmenos energía que las tecnologías de enfriamiento convencionales utilizadas hasta ahora.
"En nuestros sistemas, las aleaciones con memoria de forma SMA se utilizan para eliminar el calor", explica Stefan Seelecke, profesor de Sistemas Inteligentes de Materiales en la Universidad de Saarland. "La memoria de forma significa que los alambres o láminas hechas de una aleación de níquel-titanio tienen uncierta capacidad para recordar su forma original: si se deforman, volverán a su forma anterior. Por lo tanto, pueden tensarse y flexionarse como músculos. El hecho de que absorben y liberan calor cuando lo hacen es algo que explotamos para lograrenfriamiento '', explica Seelecke.
Si un alambre o lámina de níquel-titanio se deforma o se tira de la tensión, la estructura de la red cristalina puede cambiar creando tensión dentro del material. Este cambio en la estructura cristalina, conocida como transición de fase, hace que la aleación con memoria de forma se calienteSi se deja que la muestra estresada se relaje después de la igualación de la temperatura con el medio ambiente, se somete a un enfriamiento sustancial a una temperatura de aproximadamente 20 grados por debajo de la temperatura ambiente. 'La idea básica era eliminar el calor de un espacio, como el interior de un refrigerador,- al permitir que un material de memoria de forma súper elástico pretensado se relaje y, por lo tanto, se enfríe significativamente. El calor absorbido en este proceso se libera externamente a los alrededores. La SMA se vuelve a tensionar en los alrededores, elevando así sutemperatura, antes de que el ciclo comience nuevamente '', explica Seelecke.
En los estudios experimentales y de modelado llevados a cabo hasta ahora, los investigadores de la Universidad de Saarland y el Centro de Tecnología de Mecatrónica y Automatización ZeMA en Saarbrücken han demostrado que este tipo de enfriamiento funciona y que puede usarse en la práctica.un sistema modelo para determinar cómo optimizar la eficiencia del proceso de enfriamiento, examinando factores tales como la fuerza con que se debe alargar o doblar el material para lograr un cierto rendimiento de enfriamiento, o si el proceso es más efectivo cuando se lleva a cabo lentamente omás rápidamente. Se implementó una cámara termográfica para analizar con precisión cómo se desarrollan las etapas de calentamiento y enfriamiento.
'Actualmente estamos utilizando estos resultados para construir un prototipo optimizado para un sistema de enfriamiento por aire. Estamos creando un ciclo de enfriamiento en el que el aire caliente pasa sobre un lado de un haz giratorio de cables de memoria de forma. Se usan cables múltiples enpara mejorar la potencia de enfriamiento. El paquete se tensiona mecánicamente en un lado a medida que gira, calentando así los cables de SMA, a medida que gira más, el SMA se relaja y se enfría. El aire a enfriar es guiado más allá del paquete de cables fríos, enfriando asíun espacio adyacente ", dice el profesor Schütze del Laboratorio de Tecnología de Medición de la Universidad. El equipo de ingenieros actualmente está ajustando el proceso para optimizar su eficiencia." Una mayor optimización del proceso de enfriamiento implicará modelar todas las etapas de los componentes y luego refinar estos modelos comparandolas predicciones con resultados experimentales. Los datos del trabajo de modelado y experimental deberían permitirnos determinar el número ideal de cables de memoria de forma para nuestro haz de cables giratorio tambiéncomo la velocidad óptima de rotación '', explica Schütze.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Saarland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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