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HKUST crea enfriamiento elastocalórico con aleación de níquel-titanio, sin compresor y sin HFCs, alcanzando 1.284 vatios en prototipo.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, la HKUST, desarrollaron un dispositivo de enfriamiento elastocalórico a escala de kilovatio, sin compresor y sin gases refrigerantes HFCs. El prototipo utiliza solo 104,4 gramos de tubos de aleación de níquel-titanio, material conocido como aleación con memoria de forma. Según la HKUST, el sistema alcanzó 1.284 vatios de potencia de enfriamiento y 12,3 W/g de potencia específica. En las pruebas, el equipo enfrió un modelo de casa de 2,7 m³, en un ambiente exterior de 30°C a 31°C, a 21°C a 22°C en aproximadamente 15 minutos. El avance fue publicado en la revista Nature y se considera un hito para la refrigeración limpia.
El enfriamiento elastocalórico puede sustituir al aire acondicionado con HFCs
El enfriamiento elastocalórico surge como alternativa al aire acondicionado convencional, que depende de compresor y fluido refrigerante. La tecnología utiliza materiales que se calientan o enfrían cuando sufren compresión y alivio mecánico. En el sistema de la HKUST, la aleación de níquel-titanio libera calor cuando se comprime y absorbe calor cuando se elimina la presión. Este ciclo crea enfriamiento sin necesidad de circular HFCs, fluidos utilizados en muchos aparatos actuales.
La relevancia ambiental está precisamente en los HFCs. Estos gases no destruyen la capa de ozono como los antiguos CFCs, pero tienen un alto potencial de calentamiento global y están en reducción gradual por la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal.
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Aire acondicionado sin gas refrigerante utiliza tubos de níquel-titanio
El núcleo del prototipo está formado por tubos finos de níquel-titanio, también llamado NiTi. Este material cambia de estructura cristalina cuando se comprime, pasando por una transición de fase que libera o absorbe calor.
El equipo liderado por los profesores Sun Qingping y Yao Shuhuai creó una arquitectura llamada “SMAs en serie — fluido en paralelo”. El sistema conecta diez unidades elastocalóricas en serie, cada una con cuatro tubos finos de NiTi.
Esta arquitectura permitió aumentar la masa activa sin elevar demasiado la presión del sistema. Según la HKUST, la presión del fluido se mantuvo por debajo de 1,5 bar, manteniendo una operación estable a alta frecuencia.
Potencia de 1.284 watts rompe barrera del kilovatio en enfriamiento limpio
El mayor avance técnico fue superar la barrera de 1 kilovatio de potencia de enfriamiento. Hasta entonces, los dispositivos elastocalóricos habían estado limitados por baja potencia, lo que dificultaba la aplicación comercial.
El prototipo alcanzó 1.284 watts de potencia en el lado del fluido, usando 104,4 gramos de material activo. Esto generó una potencia específica de 12,3 W/g, casi tres veces el récord anterior citado por los investigadores.
Este número no significa que el producto ya esté listo para la venta. Significa que, por primera vez, la tecnología demostró rendimiento en una escala mucho más cercana a aplicaciones reales de climatización.
Nanofluido de grafeno mejora transferencia de calor en el sistema
La transferencia de calor era uno de los principales cuellos de botella del enfriamiento elastocalórico. Para resolver esto, los investigadores usaron tubos de pared delgada, con gran área de contacto en relación al volumen del material.
Además, el equipo sustituyó el agua destilada por nanofluido de grafeno como fluido de transferencia térmica. Según los datos publicados, este nanofluido presentó conductividad térmica 50% mayor que el agua pura.
La combinación entre geometría tubular, frecuencia de operación de 3,5 Hz y nanofluido de grafeno permitió remover más calor por segundo. Este conjunto explica el salto de rendimiento del prototipo.
Tecnología sin compresor reduce dependencia de piezas móviles y gases climáticos
El aire acondicionado tradicional usa compresor, condensador, evaporador y fluido refrigerante. Este sistema funciona bien, pero depende de gases que pueden fugarse y causar impacto climático.
El dispositivo de la HKUST elimina el ciclo de compresión a vapor. En lugar de comprimir un gas refrigerante, comprime mecánicamente una aleación metálica que absorbe y libera calor durante el cambio de fase.
Este diseño puede reducir la dependencia de fluidos de alto GWP y abrir camino para aparatos de refrigeración de estado sólido. Aun así, ventiladores, controles, carcasa, seguridad eléctrica y certificaciones continúan siendo necesarios en un producto comercial.
HKUST también avanza en refrigeración bajo cero sin HFCs
La misma línea de investigación avanzó también para refrigeración bajo cero. En 2026, la HKUST divulgó un dispositivo elastocalórico capaz de alcanzar temperaturas negativas y demostrar congelación de agua en pruebas reales.
En este experimento, el sistema enfrió una cámara aislada hasta cerca de -4°C en 60 minutos y congeló 20 ml de agua destilada en hasta 2 horas. La demostración amplía el potencial de la tecnología para alimentos y cadena de frío.
No puedo confirmar, en las fuentes abiertas consultadas, que este segundo prototipo haya alcanzado -12°C como resultado demostrado principal. La fuente pública de la HKUST/EurekAlert informa cámara a -4°C en prueba externa.
Lo que aún impide que el aire acondicionado elastocalórico llegue al mercado
El prototipo publicado en Nature aún es una demostración de laboratorio. El primer desafío es el costo de la aleación de níquel-titanio, más cara que materiales comunes usados en compresores e intercambiadores de calor convencionales.
El segundo desafío es la vida útil en ciclos. Un aire acondicionado residencial puede operar por miles de horas, y un sistema elastocalórico en alta frecuencia necesita resistir a millones o cientos de millones de compresiones.
El tercer desafío es la integración industrial. Para convertirse en producto, la tecnología necesita de control electrónico, diseño mecánico confiable, producción en escala, mantenimiento, certificaciones y comprobación de seguridad en uso continuo.
Aire acondicionado del futuro puede ser más limpio, pero aún no está a la venta
El avance de la HKUST muestra que un aire acondicionado sin gas refrigerante dejó de ser solo una hipótesis científica. El equipo demostró enfriamiento en escala de kilovatio, con rendimiento suficiente para poner la tecnología en el radar de la industria.
Esto no significa que aparatos elastocalóricos sustituirán los modelos convencionales inmediatamente. La transición depende de costo, durabilidad, eficiencia real, regulación y capacidad de fabricación a gran escala.
Aun así, el hito es importante: después de más de un siglo de dominio del ciclo de compresión de vapor, la refrigeración de estado sólido comienza a aparecer como una alternativa concreta para reducir HFCs, emisiones e impacto climático de la climatización.
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