En una fábrica, alcanzar temperaturas de cientos de grados suele significar quemar gas, carbón u otros combustibles para alimentar hornos y procesos industriales. Pero ¿qué ocurriría si parte de ese calor pudiera recuperarse y elevarse hasta temperaturas útiles mediante ondas sonoras, sin recurrir a los compresores convencionales?
Eso es precisamente lo que consiguió un equipo de científicos chinos. Investigadores del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias desarrollaron una bomba de calor capaz de alcanzar los 270 °C mediante un sistema termoacústico, una tecnología que utiliza las oscilaciones de presión de un gas para transferir energía.
Los resultados, publicados en la revista científica Energy, muestran que el dispositivo puede recuperar calor a unos 145 °C y elevarlo hasta 270 °C, una temperatura que supera el rango habitual de muchas bombas de calor industriales comerciales. La innovación no consiste en producir energía de la nada, sino en aprovechar una fuente térmica para impulsar un proceso capaz de recuperar calor y suministrarlo a una temperatura superior.
Una máquina que utiliza ondas sonoras para transportar calor
Las bombas de calor tradicionales funcionan mediante circuitos de refrigerante y compresores que permiten trasladar energía térmica desde una zona fría hacia otra más caliente. Sin embargo, trabajar a temperaturas superiores a 200 °C plantea dificultades relacionadas con los materiales, la estabilidad de los fluidos y la resistencia de los componentes mecánicos.
El equipo dirigido por Ercang Luo decidió explorar una alternativa diferente: utilizar ondas acústicas dentro de un circuito cerrado. El prototipo está formado por dos unidades conectadas mediante resonadores. La primera utiliza una fuente de calor para generar ondas de presión en un gas. La segunda aprovecha esa energía acústica para transportar calor hacia una zona de mayor temperatura.
El sistema funciona sin pistones ni compresores mecánicos móviles en esta configuración, lo que podría reducir el desgaste y simplificar determinadas tareas de mantenimiento. Pero existe una condición fundamental: el dispositivo necesita energía externa para funcionar. En los experimentos, la unidad que generaba las ondas acústicas requería una fuente térmica cercana a los 300 °C.
Es decir, el sonido no genera calor gratuitamente, sino que permite transferirlo mediante un proceso que aprovecha diferencias de temperatura.
Alcanzó los 270 °C, pero todavía existe un problema: la eficiencia
En las pruebas, el sistema consiguió elevar una fuente térmica de 145 °C hasta los 270 °C. Sin embargo, aumentar la temperatura también tuvo consecuencias sobre su rendimiento.
El estudio original publicado en Energy documenta que, con un salto térmico de 125 °C, el prototipo suministró aproximadamente 1,9 kilovatios de potencia calorífica y alcanzó un coeficiente de rendimiento de 0,41. Esto significa que todavía necesita mejoras importantes antes de poder competir con soluciones industriales consolidadas.
El potencial es considerable. Según la Agencia Internacional de la Energía, la industria representa cerca del 40% del consumo final de energía mundial, y una parte importante de esa demanda corresponde a procesos que necesitan calor. Recuperar energía térmica que actualmente se desperdicia podría reducir el consumo de combustibles fósiles, especialmente en instalaciones químicas, petroquímicas y de fabricación de materiales. Pero el equipo chino todavía debe demostrar que su tecnología puede escalarse, funcionar durante períodos prolongados y ofrecer ventajas económicas reales. Además, sus emisiones dependerán de cómo se produzca el calor que alimenta el sistema.
Los investigadores ya exploran otras configuraciones capaces de trabajar a temperaturas todavía mayores. En una revisión publicada en Nature Energy, Ercang Luo y otros especialistas analizaron tecnologías que podrían ampliar considerablemente los límites de las bombas de calor industriales. El siguiente objetivo es aprovechar fuentes térmicas como la energía solar concentrada o el calor de reactores nucleares para suministrar temperaturas de entre 500 y 800 °C. Por ahora, se trata de una posibilidad tecnológica, no de una capacidad comercial demostrada.
El avance deja una idea especialmente interesante: el futuro de algunas fábricas podría depender no solo de cómo producen calor, sino también de cómo aprovechan el que ya tienen. Y China acaba de demostrar que las ondas sonoras podrían desempeñar un papel importante en esa transformación.
