Refrigeración magnética

• 1. Se introduce el material ferromagnético en el campo electromagnético, los momentos dipolares se alinean a favor del campo aumentando la temperatura de la aleación.
• 2. El compuesto se enfría hasta temperatura ambiente mediante el contacto con algún líquido que ponga en contacto el material con el exterior, en los refrigeradores magnéticos se usa agua.
• 3. Al sacar el material del campo magnético los momentos se orientan al azar debido a la agitación térmica de los átomos, la temperatura disminuye.
• 4. Una vez enfriado el material se pone en contacto con el medio a enfriar normalmente mediante un líquido que atraviesa el material ferromagnético.

Aunque la finalidad de la refrigeración magnética es evitar el uso de fluidos dañinos para la atmósfera, la eficiencia también resulta mejor que con los sistemas tradicionales, es decir, permiten un ahorro de energía. En un sistema tradicional basado en la compresión – expansión de un fluido la eficiencia raramente supera un 20% del límite teórico, obtenido en un ciclo de Carnot. En los prototipos probados de refrigeradores magnéticos se obtienen eficiencias de hasta un 60%, lo que supone decir que un refrigerador magnético consume la tercera parte de electricidad de uno convencional.

A todo esto se añade que la mecánica de un refrigerador magnético es más sencilla y robusta que en los refrigeradores convencionales, ya que no emplea fluidos a alta presión en los que pueden producirse fugas a la atmósfera.

La tecnología necesaria es realmente sencilla y lo que se necesita es encontrar materiales con suficiente capacidad refrigerante en el rango de temperaturas de cada aplicación.

En este momento los prototipos probados ya superan en todos los aspectos al método tradicional, pero no se ha llegado al límite de lo posible en la optimización de los materiales.

¿Qué hacemos en el INMA?

La determinación de las propiedades magnetocalóricas de un material no es fácil, por lo que hasta el momento se utilizaban medidas indirectas de imanación o de capacidad calorífica en función del campo aplicado, puesto que las directas sólo presentaban muy baja precisión.

En el INMA se ha desarrollado un sistema adiabático adaptado para determinar directamente el efecto magnetocalórico y que permite medir el incremento de temperatura producido al aplicar un campo en un material térmicamente aislado con un error inferior al 1%.

Varios grupos del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón estudian materiales con efecto magnetocalórico, con especial énfasis en aspectos térmicos, problemas magnéticos y estructurales o sistemas a muy baja temperatura.