{"id":332497,"date":"2020-02-14T14:54:48","date_gmt":"2020-02-14T17:54:48","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=332497"},"modified":"2020-02-14T18:40:59","modified_gmt":"2020-02-14T21:40:59","slug":"frio-por-un-hilo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/frio-por-un-hilo\/","title":{"rendered":"Fr\u00edo por un hilo"},"content":{"rendered":"

La torsi\u00f3n y destorcedura de fibras de caucho, sedales de pesca o alambres de una aleaci\u00f3n de n\u00edquel y titanio puede alterar la temperatura del material hasta en 20 \u00baC. Al enrollarlos sobre s\u00ed mismos, los filamentos se calientan. A continuaci\u00f3n, entran en equilibrio t\u00e9rmico con el ambiente y pierden algunos grados. Finalmente, al desenrollarlos, se enfr\u00edan en la misma medida que se hab\u00edan calentado. Seg\u00fan el material que se emplee, la cantidad de fibras utilizadas y el nivel de torsi\u00f3n y destorcedura ejercido, las oscilaciones t\u00e9rmicas pueden ser mayores o menores. Cuanto mayor sea la torsi\u00f3n, m\u00e1s se calientan los hilos y, por ende, m\u00e1s se enfr\u00edan al realizar el proceso inverso. Un art\u00edculo publicado el 11 de octubre en la revista Science<\/em>, adem\u00e1s de dar cuenta de este efecto, hasta ahora desconocido, indica que parte del fr\u00edo generado por ese tipo de manipulaci\u00f3n de hilos o cables puede transferirse al ambiente y convertirse en una alternativa que podr\u00eda emplearse en sistemas de refrigeraci\u00f3n, tales como heladeras y aparatos de aire acondicionado.<\/p>\n

Un experimento del cual se informa en el estudio, llevado a cabo por cient\u00edficos de Estados Unidos, China y Brasil, revela que la temperatura de un circuito de agua disminuy\u00f3 entre 4,7 y 7,7 \u00baC al pasar por un dispositivo refrigerado por el movimiento de destorcedura de tres fibras retorcidas de n\u00edquel y titanio de 0,7 mil\u00edmetros (mm) de di\u00e1metro. \u201cA ese efecto lo denominamos refrigeraci\u00f3n cal\u00f3rica por torsi\u00f3n\u201d, afirma en un comunicado a la prensa el f\u00edsico Ray Baughman, director del Instituto NanoTech de la Universidad de Texas en Dallas, Estados Unidos, coordinador del equipo que realiz\u00f3 el estudio. El grupo liderado por Baughman ha testeado la torsi\u00f3n de hilos e incluso de nanotubos de carbono en experimentos con diversas finalidades, tales como la producci\u00f3n de energ\u00eda o la fabricaci\u00f3n de m\u00fasculos artificiales.<\/p>\n

Esta nueva forma de promover la refrigeraci\u00f3n constituye una variante de un fen\u00f3meno que se conoce desde hace 200 a\u00f1os y que se denomina efecto elastocal\u00f3rico. \u201cDesde 1805, se sabe que al estirar el caucho este aumenta r\u00e1pidamente su temperatura\u201d, explica Douglas Galv\u00e3o, del Instituto de F\u00edsica Gleb Wataghin de la Universidad de Campinas (IFGW-Unicamp), coautor del trabajo. Se trata de una propiedad muy simple de entenderse: estirar una fibra la torna m\u00e1s caliente; al soltarla, para que vuelva a su formato original, su temperatura se reduce en la misma proporci\u00f3n en que hab\u00eda aumentado. \u201cEl descubrimiento de que la torsi\u00f3n hacer que la temperatura de esta estructura var\u00ede en forma significativa tiene aplicaciones tecnol\u00f3gicas potenciales\u201d, comenta Galv\u00e3o.<\/p>\n

La variaci\u00f3n de temperatura se produce porque al ejercer una deformaci\u00f3n mec\u00e1nica sobre un hilo (su estiramiento o torsi\u00f3n) disminuye la entrop\u00eda, una dimensi\u00f3n termomec\u00e1nica que mide el desorden de las part\u00edculas de un sistema f\u00edsico. Esta alteraci\u00f3n hace que el material le ceda calor al ambiente. Cuando se la libera a esa fibra, el efecto se revierte y la temperatura disminuye. En el estudio, efectuado recurriendo a an\u00e1lisis de cristalograf\u00eda por rayos X, los cient\u00edficos notaron ese reordenamiento molecular en el interior de las fibras retorcidas y destorcidas cuando ellas se calentaban y enfriaban. Y tambi\u00e9n constataron que al retorcer o destorcer hilos se altera su temperatura con el doble de la eficiencia que estirando y soltando un mismo material. En algunos experimentos, se utilizaron pinturas que cambian de color en funci\u00f3n de las variaciones de temperatura para pintar los hilos, un recurso que permiti\u00f3 observar los cambios t\u00e9rmicos.<\/p>\n

El efecto de la disminuci\u00f3n de la temperatura se obtuvo en experimentos con fibras de caucho, sedales de pesca e hilos de n\u00edquel y titanio<\/p><\/blockquote>\n

El enfriamiento por torsi\u00f3n ofrece incluso otra ventaja pr\u00e1ctica en comparaci\u00f3n con el estiramiento del hilo: un el\u00e1stico enrollado requiere un espacio menor que uno estirado. \u201cLa construcci\u00f3n de un refrigerador basada en el efecto elastocal\u00f3rico cl\u00e1sico ser\u00eda inviable\u201d, explica el f\u00edsico Alexandre Fontes da Fonseca, tambi\u00e9n del IFGW, otro coautor del estudio. Para producir fr\u00edo en cantidad suficiente, el aparato deber\u00eda tener un tama\u00f1o seis o siete veces mayor que el largo original de sus fibras de caucho. Ese espacio extra se utilizar\u00eda para estirar y soltar los hilos. Una forma de resolver ese problema ser\u00eda la utilizaci\u00f3n de materiales a escala nanom\u00e9trica, que no requerir\u00edan demasiado espacio para su estiramiento en los aparatos de refrigeraci\u00f3n. Algunos estudios indican que esa ser\u00eda una posibilidad. Otra manera ser\u00eda valerse del enfriamiento cal\u00f3rico por torsi\u00f3n de hilos macrosc\u00f3picos. \u201cAl descubrirse que la torsi\u00f3n de las fibras produce el mismo efecto t\u00e9rmico que su estiramiento, la idea de utilizar materiales s\u00f3lidos en lugar de gases para los sistemas de refrigeraci\u00f3n puede convertirse en algo viable\u201d, dice Fontes da Fonseca.<\/p>\n

Las heladeras actuales enfr\u00edan su compartimiento interno mediante compresi\u00f3n de vapor. Este proceso es eficiente, pero genera un costo ambiental. Hasta hace algunos a\u00f1os, los gases que se utilizaban para esa finalidad eran los clorofluorocarburos (CFC), que destruyen la capa de ozono de la atm\u00f3sfera, que tiene por objeto proteger al planeta de la radiaci\u00f3n ultravioleta proveniente del Sol. Luego de la prohibici\u00f3n del uso de esos compuestos en muchos pa\u00edses, incluso en Brasil, se comenzaron a utilizar los hidrofluorocarburos (HFC) en los refrigeradores y en los sistemas de aire acondicionado. Si bien no da\u00f1an la capa de ozono, los HFCs contribuyen al aumento del efecto invernadero, el calentamiento anormal de la temperatura de la atm\u00f3sfera terrestre.<\/p>\n

Este panorama estimula la b\u00fasqueda de alternativas al uso de gases para refrigeraci\u00f3n como objeto de nuevas investigaciones. Entre ellas, despuntan aquellas que promueven cambios en la corriente el\u00e9ctrica, en el campo magn\u00e9tico o en el movimiento mec\u00e1nico de materiales s\u00f3lidos (tales como el estiramiento y la torsi\u00f3n de fibras) para disminuir la temperatura en sistemas cerrados, como en el caso de un refrigerador.<\/p>\n

Para que pueda ser factible a escala comercial, un m\u00e9todo alternativo de refrigeraci\u00f3n debe ser barato y eficiente al optimizar los intercambios de calor entre el material que produce el fr\u00edo \u2013la fibra de caucho o el sedal de pesca en el caso del nuevo experimento\u2013 y el ambiente que se desea modelar t\u00e9rmicamente, tal como es el caso del aire en el interior de un heladera o, en un aparato climatizador. EsTe es el reto que los dispositivos actuales, enfriados por gases, superan sin problemas si no fuese por el impacto que generan sus vapores sobre el clima del planeta. \u201cLa eficiencia del uso de la torsi\u00f3n o del estiramiento de fibras en sistemas para generar fr\u00edo a\u00fan no es tan buena como la de una heladera com\u00fan, pero es mejor a la que se obtiene con otros m\u00e9todos de refrigeraci\u00f3n descritos en la literatura cient\u00edfica\u201d, dice Fontes da Fonseca.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nCentro de Ingenier\u00eda y Ciencias Computacionales \u2013 CECC (n\u00ba 13\/08293-7<\/a>); Modalidad<\/strong>\u00a0Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid);\u00a0Investigador responsable<\/strong>\u00a0Munir Salom\u00e3o Skaf (Unicamp);\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 24.519. 718, 86 (para la totalidad del proyecto).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/strong>
\nWANG, R. et al<\/em>. Torsional refrigeration by twisted, coiled, and supercoiled fibers<\/a>. Science<\/strong>. 11 oct. 2019.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un sistema de refrigeraci\u00f3n basado en la torsi\u00f3n y destorcedura de fibras reduce hasta 7 \u00b0C la temperatura del agua\r\n","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-332497","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/332497","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=332497"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/332497\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":333350,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/332497\/revisions\/333350"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=332497"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=332497"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=332497"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=332497"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}