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¡Bienvenidos de nuevo al Blog Noticalor! En esta nueva actualización encontrarás 10 noticias relacionadas con el calor por conducción, convección y radiación, todas de diferentes fuentes y portales de noticias. Al final encontrarás la fecha de publicación, las fuentes de información (link del articulo) y el nombre del autor de la noticia. ¡Esperamos que sea enriquecedor para ti leernos!
Noticia 1
Estas ventanas inteligentes no necesitan electricidad para mantener el calor dentro en invierno y dejarlo salir en verano
Imagen: Getty Images
Imagínate tener unas ventanas que automáticamente conserven el calor de tu hogar en invierno y lo dejen salir en verano para mantener la casa fresca, con el correspondiente ahorro energético y medioambiental. Aunque no están en el mercado todavía, ya existen. Son las ventanas inteligentes creadas por la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y ofrecen una forma rentable y escalable de reducir la factura energética.
Si tienes unas malas ventanas o tu edificio no tiene un buen aislamiento, gastarás mucho más a final de mes en calefacción y aire acondicionado y, además, el uso de estos aparatos resultará menos eficiente.
De hecho, las ventanas representan hasta el 60% de la pérdida de energía en los edificios, siendo uno de los elementos estructurales menos eficientes.
Las tecnologías de aislamiento, así como las de enfriamiento y calentamiento pasivo, los jardines verticales o el aprovechamiento de nuevas fuentes limpias de energía son algunas propuestas ante los desafíos que plantean ciudades cada vez más superpobladas y un calentamiento global que no da tregua.
Una ventana que conserva el calor en invierno y lo libera en verano
En New Scientist recogen un invento muy útil que podría estar presente en futuras edificaciones y ahorrar un buen pellizco de la factura energética a sus inquilinos. Se trata de una ventana inteligente que automáticamente conserva dentro el calor durante en invierno y lo libera en verano, refrescando el habitáculo.
En los climas cálidos, sucede que las ventanas se calientan desde el exterior e irradian energía térmica hacia los edificios. Cuando hace frío afuera, las ventanas se calientan adentro e irradian calor al ambiente exterior. El proceso se conoce como enfriamiento radiativo.
Lo que precisamente logra este nuevo invento, desarrollado por Yi Long y su equipo de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur es activar o desactivar este efecto, dependiendo de la temperatura.
Para ello los científicos incorporaron a un lado del vidrio una fina capa de dióxido de vanadio, un compuesto que cambia de aislante a conductor a partir de los 68 ° C.
Por debajo de esta temperatura, la ventana bloquea el escape de la radiación infrarroja, manteniendo la temperatura en el interior. Por encima de esta temperatura, la ventana refleja el calor del exterior y deja salir el de dentro.
Ya que 68 °C se trata de una temperatura demasiado elevada, por encima de los picos más altos de ola de calor que se puedan sufrir en verano, los investigadores de Singapur añadieron tungsteno al dióxido de vanadio para reducir la temperatura de transición a 28 ° C.
Entre el vidrio y el dióxido de vanadio dopado con tungsteno, el equipo insertó una capa de polimetacrilato de metilo conocida como PMMA, un plástico transparente, que mejora la capacidad aislante de la ventana.
“Este es un sistema pasivo, lo que significa que se puede ajustar según la temperatura. No hay necesidad de electricidad”, dice Long. De llegar a buen puerto y estar disponibles en el mercado comercial, estas ventanas inteligentes podrían instalarse por todo el mundo y funcionar durante todo el año.
Para que la prueba de concepto de ventana sea comercialmente viable, deberán mejorar su eficiencia para bloquear la radiación infrarroja y alargar su durabilidad.
Esta nueva forma rentable y escalable de ahorrar energía aparece publicada en la revista Science.
Fuente: Bussiness Insider
Publicado por: Andrea Núñez
Fecha de publicación: 17 dic. 2021
Leer más:
https://www.businessinsider.es/estas-ventanas-guardan-calor-invierno-dejan-salir-verano-982255
Noticia 2
Microsoft está sumergiendo sus servidores para enfriarlos y ahorrar energía
La propia firma de Redmond dio a conocer el curioso método que adoptó en un centro de datos. El objetivo es conseguir mayor eficiencia energética y rendimiento.
Imagen: Getty Images
Microsoft está literalmente sumergiendo sus servidores como método de enfriamiento. La corporación compartió un detallado informe sobre el proceso de "enfriamiento por inmersión en dos fases". El mismo se aplicó en un centro de datos a orillas del río Columbia, y el dato peculiar es que el líquido utilizado está "hirviendo" debido al calor generado por los servidores.
"Los correos electrónicos y otras comunicaciones enviadas entre empleados de Microsoft literalmente hacen que el líquido hierva dentro de un tanque de almacenamiento de acero repleto de servidores informáticos", dice el reporte firmado por John Roach. Rápidamente, deja en claro, sin embargo, que no se utiliza agua en este procedimiento, sino un fluido no conductor e "inofensivo para equipos electrónicos" que está basado en fluorocarbono.
De acuerdo con Microsoft, el líquido en cuestión fue diseñado para hervir a 50° C. Esto significa que requiere la mitad de la temperatura para alcanzar el punto de ebullición, si se lo compara con el agua. ¿Y esto cómo beneficia al enfriamiento? Cuando el calor generado por los componentes se transfiere al fluido, este se evapora y aleja el calor. Evidentemente, dicho proceso se facilita porque la ebullición se alcanza en una temperatura menor a la habitual.
La ebullición a baja temperatura permite que los servidores de Microsoft funcionen continuamente "a potencia plena, sin riesgo de fallas por sobrecalentamiento". Ahora bien, ¿cómo se logra ese funcionamiento constante si el líquido se evapora? Es aquí donde interviene un sistema de circuito cerrado.
Los servidores de Microsoft funcionan en un sistema de circuito cerrado
Imagen: Getty Images
Con los racks de servidores de Microsoft sumergidos, dentro del tanque se genera un sistema de enfriamiento de circuito cerrado. Esto es posible porque el vapor generado por el fluido en ebullición llega a un condensador enfriado, ubicado en la tapa del dispositivo de almacenamiento. De esta manera, el vapor se convierte en líquido y cae de nuevo sobre los componentes en proceso de refrigeración.
Microsoft asegura que la industria de las criptomonedas fue pionera en la utilización de este tipo de sistemas de refrigeración a base de líquidos. Estudios internos indican, además, que el enfriamiento por inmersión en dos fases es capaz de reducir el consumo energético de cualquier servidor hasta un 15%. Y esto ha sido viable, incluso, para equipos dedicados a tareas de alto rendimiento relacionadas con inteligencia artificial.
El objetivo de Microsoft es que los data centers sean sostenibles. Pero para ello considera que no dependerá sólo de sumergir sus equipos, sino de administrar los recursos -energía, refrigeración o mantenimiento- apoyándose en el aprendizaje automático. Asimismo, la compañía está investigando otras opciones, como el potencial de las celdas de combustible de hidrógeno para reemplazar a los generadores diésel que brindan energía de respaldo a los centros de datos.
Fuente: Hipertextual
Publicado por: Gabriel Erard
Fecha de publicación: 6 de abril de 2021
Leer más: https://hipertextual.com/2021/04/microsoft-sumerge-servidores-para-enfriarlos
Noticia 3
El calor extremo es más peligroso para los menores de 64 años
El cambio climático trae consigo un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos. Ahora, un nuevo estudio concluye que no son los mayores de 75 años los más afectados por el calor extremo, sino los adultos de entre 18 a 64
Foto: EFE/Rafa Alcaide
El calor extremo mata. Las altas temperaturas representan el riesgo natural que provoca más muertes en España y cada vez en más países del mundo con la frecuencia, la intensidad y la duración en aumento de las olas de calor a causa del cambio climático.
La subida de temperaturas extremas es una amenaza creciente para toda la población, ya que se espera que los días de calor extremo sean peores debido a los efectos continuos del clima cambiante. Aunque los efectos adversos del calor en la salud han sido bien documentados entre los adultos mayores, pues los estudios han demostrado durante mucho tiempo que las personas mayores de 65 años se enfrentan a un mayor riesgo de hospitalización y muerte durante los días de más calor, se sabe bastante menos sobre los impactos potenciales del calor en los adultos jóvenes y aquellos de mediana edad. Ahora, un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Boston (BUSPH) ha encontrado que, a pesar de nuestra creencia de que los mayores son más sensibles a las temperaturas, las complicaciones del calor extremo parecen ser más pronunciadas entre los adultos jóvenes y de mediana edad que entre los de mayor edad.
Primera evaluación de los efectos del calor en todas las edades
La nueva investigación, la primera de su clase respecto a los efectos del calor extremo en adultos de todas las edades, considerando, además, las visitas al servicio de urgencias como un marcador más de estos efectos colaterales negativos del calor, descubrió que los días de calor extremo se asociaban mucho más con adultos de 18 a 64 años. Un dato llamativo si tenemos en cuenta que los estudios anteriores se habían centrado principalmente en la mortalidad o los ingresos hospitalarios entre las personas mayores, como bloque poblacional más vulnerable.
"Las olas de calor son especialmente peligrosas en regiones con climas más fríos que pueden estar menos adaptados"
Para el estudio, los investigadores analizaron los datos de 74 millones de adultos de nacionalidad estadounidense, incluidas más de 22 millones de visitas al servicio de urgencias del país. Los datos arrojaron que los días de calor extremo (que variaban según la ubicación, lógicamente, pero con un promedio de 34,4 ºC), se asociaron con un 66% más de riesgo de visitas al servicio de urgencias por enfermedades relacionadas con el calor, así como un 30% más de riesgo de enfermedad renal, en comparación a las visitas al servicio de urgencias en los días más fríos.
¿Cómo influía la edad?
Como ejemplo, un día de calor extremo fue asociado a un 10,3% más de riesgo de visitas al servicio de urgencias entre las personas de 45 a 54 años, en comparación con apenas un 3,6% más de riesgo entre los mayores de 75 años. Según los expertos, la diferencia en las visitas al servicio de urgencias entre los distintos grupos de población podría tener más que ver con las diferencias en el estilo de vida entre los jóvenes y las personas mayores que con las diferencias fisiológicas. “Los adultos más jóvenes pueden tener un mayor riesgo de exposición al calor extremo, particularmente entre los trabajadores que pasan mucho tiempo al aire libre”, dicen los autores.
Más visitas a urgencias
Aparte del aumento de las muertes a causa de la exposición a altas temperaturas, los extremos de calor están asociados con un alto número de visitas al hospital, problemas de salud mental, embarazos con dificultades y mayores costos en la atención médica.
“Muchas enfermedades que conducen a la utilización del departamento de emergencias no conducen a la hospitalización porque pueden tratarse en un período corto de tiempo, particularmente entre la población adulta más joven”, explica Gregory Wellenius, profesor de salud ambiental y director del Programa de Clima y Salud de BUSPH. “Al observar las visitas a la sala de emergencias, nuestro objetivo era obtener una imagen más completa de la verdadera carga de enfermedad que podría atribuirse a los días de mucho calor”.
Los efectos nocivos del calor extremo
El calor extremo amenaza la salud de todo el mundo, pero “este estudio proporciona más evidencia de que es especialmente peligroso en regiones con climas más fríos que pueden estar menos adaptados al calor”, aclara Kate Weinberger, profesora asistente de la Universidad de Columbia Británica. “A medida que las temperaturas sigan aumentando debido al cambio climático, la implementación de medidas de adaptación al calor en estas regiones será de vital importancia”.
Foto: EFE/Salas
Así, el estudio muestra que los efectos del calor en la salud muestran que los adultos de todas las edades tienen un mayor riesgo de efectos en la salud relacionados con el calor, no solo las personas mayores, proporcionando estimaciones del impacto potencial del calor, y demostrando que el riesgo de enfermedades asociadas al calor es evidente en todas las regiones, particularmente en las regiones con climas más gélidos.
Fuente: El Confidencial
Publicado por: Sarah Romero
Fecha de publicación: 02/12/2021 - 05:00
Leer más:
https://www.elconfidencial.com/medioambiente/clima/2021-12-02/calor-extremo-peligros-para-la-salud-edades_3334413/#:~:text=Ahora%2C%20un%20nuevo%20estudio%20concluye,de%20entre%2018%20a%2064&text=El%20calor%20extremo%20mata.
Noticia 4
Torraval explica cómo se produce el calor latente en torres de refrigeración
Imagen: Getty Images
La torre de refrigeración se basa en el mismo principio físico de enfriamiento de la sencilla ánfora de terracota. Mediante la evaporación forzada de una mínima cantidad de agua se sustrae calor a la masa principal y en consecuencia, esta se enfría. La torre de enfriamiento perfecciona este sistema de intercambio de calor agua/ aire, y lo hace más eficiente. Para ello usa componentes simples y efectivos que requieren el mínimo mantenimiento.
Para entender mejor cómo se produce esa eliminación de calor debemos hablar de dos conceptos:
Calor sensible: cantidad de energía calorífica que se agrega o se sustrae de un elemento físico para variar su temperatura.
Calor latente: es el calor que se añade o elimina para cambiar el estado del agua. (de líquida a sólida o de líquida a gaseosa). En torres de refrigeración este calor se denomina calor de evaporación latente.
¿Cómo conseguir el intercambio de calor latente óptimo?
Para ello, la torre de refrigeración debe ofrecer la mayor superficie de contacto entre el aire y el agua. Esto se logra mediante un relleno de intercambio de calor, diseñado expresamente para este propósito.
En el momento del diseño y elección del relleno es vital:
Conocer la calidad del agua
Conocer las condiciones climáticas y morfológicas del entorno donde se va a ubicar.
Por ejemplo, una Torre que recibe agua industrial limpia, pero está situada al lado de otra industria con un ambiente pulverulento, debe considerarse a estos efectos como si tuviera agua cargada en sólidos.
Además, la elección del relleno influirá, así mismo, en la del ventilador ya que éste tiene que ser capaz de mover el volumen de aire definido y vencer las pérdidas de carga del sistema, que serán diferentes en función del relleno escogido.
En definitiva, el propósito de una torre es aprovechar al máximo el calor latente. Solo teniendo en cuenta todas las variables mencionadas aseguraremos el máximo rendimiento de la torre con la máxima durabilidad de sus componentes.
Fuente: caloryfrio.com
Publicado por: Alejandro Rodríguez
Fecha de publicación: Miércoles, 01 Diciembre 2021
Leer más:
https://www.caloryfrio.com/refrigeracion-frio/torraval-explica-como-produce-calor-latente-torres-refrigeracion.html#:~:text=Mediante%20la%20evaporaci%C3%B3n%20forzada%20de,y%20lo%20hace%20m%C3%A1s%20eficiente.
Noticia 5
HERO, el catalizador de hidrógeno a calor que podría ayudar a descarbonizar la industria alimentaria
Una nueva empresa australiana desplegará su innovadora tecnología de hidrógeno a calor para producir calor industrial para la producción de alimentos, lo que podría ayudar a descarbonizar las industrias de fabricación de alimentos.
La tecnología HERO de la compañía se utilizará para suministrar calor para el saneamiento de las operaciones de producción de alimentos, reduciendo el uso de gas de Mars Australia en la producción de calor, y servirá como la primera aplicación de la tecnología en el mundo real.
“Como compañía global, estamos comprometidos a descarbonizar nuestros procesos y trabajar para ser ‘Sostenibles en una Generación’, lo que incluye invertir en energía renovable y calor de proceso”, dijo Bill League, gerente general de Mars Food Australia.
«Esta prueba piloto proporciona un paso real y tangible hacia un futuro más sostenible, y estamos encantados de participar».
Mars Australia produce una variedad de marcas de alimentos y alimentos para mascotas, incluida la gama Masterfoods y la gama de alimentos para mascotas Pedigree. En marzo, la compañía anunció que había pasado a comprar electricidad 100% renovable para sus oficinas y fábricas australianas.
Un portavoz de Star Scientific confirmó que la asociación estaba «en discusión avanzada con los proveedores de hidrógeno verde», y se espera que el hidrógeno suministrado al proyecto provenga de fuentes renovables.
El proyecto piloto formará parte del Clúster de alimentos de hidrógeno de la costa central que apoyará el mayor uso de hidrógeno en operaciones alimentarias a escala industrial, creado a través de una asociación entre Star Scientific y Central Coast Industry Connect.
«Con el establecimiento del Clúster de alimentos de hidrógeno de la costa central, tenemos la plataforma para que los actores de la industria se involucren en el desarrollo de fuentes de calor alternativas para la industria alimentaria que utilizan hidrógeno», dijo el director ejecutivo de Central Coast Industry Connect, Frank Sammut.
“El hecho de que una empresa global como Mars Food Australia participe en este primer proyecto piloto demuestra la voluntad y la necesidad de la industria de avanzar para convertirse en verdaderamente ‘limpia y ecológica’ y mostrará la enorme oportunidad de esta tecnología en el mercado local e internacional.»
El presidente de Star Scientific, Andrew Horvath, dijo que la colaboración servirá como un ejemplo clave de prueba de concepto para el uso de hidrógeno en aplicaciones de calor térmico y eventualmente podría «allanar el camino» para que las energías renovables desplacen el uso de gas fósil en la producción de alimentos.
«Estamos muy emocionados de poder demostrar cómo nuestro HERO puede allanar el camino para que los fabricantes de alimentos australianos reduzcan las emisiones, y estamos muy agradecidos por el apoyo de todos los niveles de gobierno para este piloto», dijo Horvath.
“Para nosotros, es un reconocimiento del papel fundamental que desempeñará el clúster como una ‘incubadora’ de cuestiones regulatorias para la cadena de suministro de hidrógeno y, más específicamente, el hidrógeno ‘verde’ elaborado a partir de energía renovable. Esto nos permitirá identificar desafíos y brindar soluciones”.
Con sede en Berkley Vale, en la costa central, Star Scientific ha desarrollado un nuevo e innovador material catalizador, denominado Optimizador de liberación de energía de hidrógeno, o HERO, que dice que puede convertir el hidrógeno en calor sin combustión y con una eficiencia térmica muy alta.
La tecnología HERO utiliza un material catalizador secreto desarrollado originalmente a través de su trabajo anterior en tecnologías de energía de fusión. La compañía dice que espera que se implemente en aplicaciones de generación de energía, almacenamiento de energía, desalinización y calor industrial.
La compañía dice que la asociación con Mars Food Australia le permitirá probar la tecnología en condiciones reales y brinda la oportunidad de abordar una variedad de requisitos regulatorios que permitirían su implementación en una escala mucho más amplia para la producción de alimentos.
“En el transcurso del año pasado, ha habido un cambio significativo en la conversación sobre el hidrógeno con un nuevo sentido de urgencia en todas las industrias. El sector mundial de fabricación de alimentos exige una vía ecológica para procesar el calor para cocinar y limpiar”, agregó Horvath.
“Nuestra tecnología HERO responde a la llamada; es un catalizador no contaminante que utiliza hidrógeno para generar cero emisiones, calor ilimitado necesario para muchas aplicaciones industriales importantes sin combustión”.
Fuente: elperiodicodelaenergia.com
Publicado por: José A. Roca
Fecha de publicación: 08/12/21
Leer más:
https://elperiodicodelaenergia.com/hero-el-catalizador-de-hidrogeno-a-calor-que-podria-ayudar-a-descarbonizar-la-industria-alimentaria/#:~:text=La%20tecnolog%C3%ADa%20HERO%20de%20la,tecnolog%C3%ADa%20en%20el%20mundo%20real.
Noticia 6
Diseñan una innovadora ventilación textil que libera el calor cuando se suda
Imagen: EFE/Jeon Heon-kyun
Investigadores de la Universidad de Duke en Carolina del Norte (Estados Unidos) han desarrollado un material textil ligero que atrapa la energía térmica cuando el cuerpo está seco, pero que abre una serie de diminutas rejillas de ventilación para dejar escapar el calor cuando una persona empieza a sudar.
Estas rejillas de ventilación se vuelven a cerrar para retener el calor una vez la persona vuelve a secarse.
La descripción se publica en la revista Science Advances y, según sus responsables, al utilizar la física en lugar de la electrónica para abrir las rejillas de ventilación, el material tiene potencial como parche en varios tipos de ropa para ayudar a mantener al usuario cómodo en una amplia gama de situaciones.
Las personas que esquían o van de excursión en climas fríos suelen llevar capas para poder ajustar la cantidad de calor que su ropa atrapa a medida que su cuerpo se calienta, explica Po-Chun Hsu, profesor adjunto de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Duke.
"Pero colocando estratégicamente parches de un material que pueda dejar salir el calor cuando una persona está sudando, se podría pensar en hacer un textil de una sola pieza que sirva para todo".
En sus experimentos, Hsu usó nylon, un material barato, ligero y suave, y que si se corta en solapas se enrosca un poco sobre sí mismo cuando un lado se expone a la humedad.
Para aumentar la calidez del nailon, añadió una capa de plata muy fina -50 nanómetros, 2.000 veces más fina que una hoja de papel- capaz de atrapar el calor; para su sorpresa constató que la adición de la plata provocó que las solapas -que se abren y cierran- se curvaban aún más.
"Es sorprendente y contraintuitivo, pero añadir algo pesado encima de un polímero puede hacer que se doble y se abra más", apunta por su parte Cate Brinson, quien detalla: "Lo que ocurre es que la plata se encoge y el nailon se expande".
Los investigadores crearon un parche del tamaño de una mano humana con solapas de unos pocos milímetros, más o menos del tamaño de una uña.
En comparación con un tejido tradicional medio, representado por una mezcla de poliéster y elastano, el prototipo es un 16% más cálido cuando está seco con las solapas cerradas y un 14% más frío cuando está húmedo con las solapas abiertas.
En conjunto, el híbrido de nailon y plata puede ampliar la zona de confort térmico en un 30%.
Según Hsu, este enfoque tiene ventajas respecto a los métodos actuales para ventilar el calor, como la colocación de cremalleras bajo las axilas.
"Queremos que se ventilen las partes del cuerpo que más sudan, que no son necesariamente las axilas", explica Hsu: "El pecho y la espalda necesitan más ventilación, pero el esfuerzo para abrir estas zonas, si es que hay cremalleras, es casi el mismo que el de quitarse la ropa".
El equipo trabaja ahora para que las ventilaciones sean lo más pequeñas posible sin perder eficacia y explora el uso de una capa superior de nanocompuestos para que el material sea de cualquier color sin cambiar sus atributos térmicos.
Fuente: EFE Noticias
Publicado por: Redacción Ciencia
Fecha de publicación: 15 dic. 2021
Leer más:
https://www.efe.com/efe/america/tecnologia/disenan-una-innovadora-ventilacion-textil-que-libera-el-calor-cuando-se-suda/20000036-4699045
Noticia 7
Desarrollan un techo inteligente que regula la temperatura de una casa sin consumir energía
El laboratorio de energía, Berkerly Lab, ha creado un revestimiento de techo inteligente que emite calor y frío sin consumir gas natural ni electricidad.
Imagen: Thor Swift/Berkeley Lab
La revista 'Science' ha publicado los resultados de una investigación sobre un techo inteligente que mantiene las casas con una cálida temperatura durante el invierno y ofrece una sensación de frescor durante el verano, sin consumir electricidad. Una tecnología innovadora que puede ahorrar mucho dinero.
Junqiao Wu, científico de la División de Ciencias de los Materiales del Laboratorio de Berkeley y profesor de Ciencia e Ingeniería de los Materiales de la Universidad de Berkeley que dirigió el estudio, ha explicado a través de un comunicado el funcionamiento de este techo inteligente, "revestimiento de tejado para todas las estaciones pasa automáticamente de mantener el frío a calentar, en función de la temperatura del aire exterior. Se trata de un sistema de aire acondicionado y calefacción sin energía ni emisiones, todo en un solo dispositivo".
"Permite ahorrar energía"
"Nuestro nuevo material -llamado revestimiento radiactivo adaptable a la temperatura o TARC- permite ahorrar energía al desactivar automáticamente la refrigeración radiactiva en invierno, superando el problema del sobreenfriamiento", continúa explicando el científico.
Los techos fríos pueden elevar los costes de calefacción al emitir calor en invierno, por lo que Junqiao Wu se planteó la posibilidad de modificar automáticamente entre el enfriamiento radiactivo cuando hace calor y la retención del calor cuando hace frío, lo que le llevó al el dióxido de vanadio.
El dióxido de vanadio, cuando alcanza los 67 grados centígrados, es capaz pasar a un estado metálico que absorbe la luz infrarroja térmica, lo que le hace tan importante en este proyecto.
Más aplicaciones de esta tecnología
Wu afirma que este proyecto podrá tener más utilidades como protector térmico para alargar la vida de batería de dispositivos electrónicos, proteger a los satélites y los coches de temperaturas extremadamente altas o bajas, incluso fabricar tejidos reguladores de la temperatura.
Fuente: Antena 3
Fecha de publicación: 19.12.2021
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https://www.antena3.com/noticias/tecnologia/desarrollan-techo-inteligente-que-regula-temperatura-casa-consumir-energia_2021121961bf093d97e21a0001509895.html
Noticia 8
Distritos térmicos, una realidad con el objetivo de potenciar las grandes ciudades
Estos producen frío o calor de manera centralizada y que mediante redes de tuberías son distribuidos a múltiples usuarios
Imagen: Getty Images
El acelerado calentamiento global y el afán por cuidar el medio ambiente han obligado al ser humano a crear soluciones para los retos cotidianos que produzcan menos impacto sobre los recursos naturales no renovables. Una de esas necesidades es la climatización a gran escala en ciudades que por su clima requieren de frío o de calor o para diversos usos industriales.
Los distritos térmicos responden a esta necesidad. Son infraestructuras que producen frío o calor de manera centralizada y que mediante redes de tuberías son distribuidos a múltiples usuarios en edificaciones agrupadas en entornos urbanos. Pueden atender sectores residenciales, industriales, comerciales o incluso edificaciones especializadas como hospitales. Estas instalaciones son más sostenibles que cientos de aparatos de aire acondicionado o calentadores funcionando de manera individual con tecnologías obsoletas y contaminantes.
Desde hace casi ya 20 años, se han ido madurando proyectos de los cuales algunos ya son una realidad. En el 2004, Empresas Públicos de Medellín hizo un piloto extendiendo un tubo desde el edificio inteligente hacia unas instalaciones en Plaza Mayor, ya que tenían un excedente de casi 40% de la energía térmica que producía el edificio.
Ese piloto se convirtió luego en el primer distrito térmico del país, La Alpujarra, que opera consolidado desde 2016 y ha evitado hasta la fecha la emisión de 1.200 toneladas de CO2 anuales, equivalente a 235 vehículos conducidos durante un año, ha disminuido el uso de energía equivalente al consumo de 220 hogares durante un año y ha eliminado 100% de emisiones de sustancias agotadoras de la capa de ozono.
Celsia también ha incursionado en distritos térmicos y es líder en el ámbito privado, no sólo por el número y el tamaño de los proyectos, sino porque combinan sectores residenciales, comerciales y hasta hospitalarios. Construyó y opera los de Serena del Mar en Cartagena y el Centro Comercial Nuestro en Montería.
El futuro es amplio y prometedor. Aparte de los ejercicios exitosos en Medellín, Cartagena y Montería, existen otras ciudades como Bogotá, Barranquilla, Cali y Neiva con altas capacidades y algunos proyectos planteados.
“Se están generando las condiciones de capacidades sumadas y de calificaciones profesionales para potencializar este mercado”, indicó Cristina Mariaca, coordinadora técnica nacional del Proyecto Distritos Térmicos.
Fuente: La República
Publicado por: Julián Vélez Robledo
Fecha de publicación: viernes, 24 de septiembre de 2021
Leer más:
https://www.larepublica.co/especiales/los-retos-de-la-industria-del-frio/distritos-termicos-una-realidad-con-el-objetivo-de-potenciar-las-grandes-ciudades-3237216
Noticia 9
Manipulan flujos de calor a través de una nanocavidad
Investigadores del Instituto de Física de la UNAM desarrollaron un modelo teórico para manipular transferencias de calor a escala nanométrica.
Los investigadores Jaime Everardo Pérez Rodríguez, Giuseppe Pirruccio y Raúl Esquivel-Sirvent lograron predecir la posibilidad de suprimir casi por completo y en un rango espectral eligible un tipo de transferencia de calor conocido como transferencia de calor radiactivo a campo cercano (NFRHT, por sus siglas en inglés). Sus resultados fueron publicados recientemente en la revista Physical Review Materials (Rapid Communications).
A diferencia de otros tipos de transferencia de calor como la conducción o la convección, el NFRHT ocurre por medio de ondas electromagnéticas cuando dos cuerpos se encuentran a distancias nanométricas y a diferentes temperaturas.
Esta transferencia de calor radiactiva presenta dos regímenes: por un lado, cuando los dos medios están separados por una distancia mucho mayor a la longitud de onda térmica, el NFRHT es dominado por los modos de propagación, mientras que a distancias menores los modos evanescentes son los que dominas, lo que propician un aumento en el flujo de calor.
Para poder manipular este tipo de transferencia de calor, los investigadores decidieron enfocarse en el segundo caso, a través de la creación de nanocavidades.
“Las micro o nanoavidades son estructuras diseñadas para confinar una onda electromagnética de cierta frecuencia y hacerla resonar; normalmente se diseñan en un tamaño comparable a la longitud de onda de la luz o, incluso, más pequeña, y están hechas de superficies semi-reflejantes que propician el efecto de resonancia”, explica el investigador Giuseppe Pirruccio.
Así que el equipo de investigadores eligió un rango de frecuencia específico y diseñaron una nanocavidad con los materiales ideales para ese rango: un material polaritónico recubierto por capas de metal.
Imagen: Physical Review Materials.
“El objetivo de usar esta combinación es que podemos inducir un acoplamiento fuerte entre los modos plasmónicos de superficie en el metal y los fonones de superficie del material dieléctrico”, dice Pirruccio.
Es importante inducir un acoplamiento fuerte entre los materiales porque eso permite la creación de un sistema nuevo con propiedades combinadas de los materiales originales. En este caso, los investigadores demostraron que la nueva entidad acoplada es capaz de aumentar resonantemente la transferencia de calor en ciertas regiones espectrales, suprimirla casi por completo en otras, e incluso conducir a la apertura de una brecha de banda térmica.
Aunque concluyeron que el acoplamiento plasmón-fonón es responsable de la apertura de un espacio de banda térmica controlable, los resultados obtenidos son generales y pueden aplicarse a cualquier región de longitud de onda seleccionando adecuadamente los materiales.
De acuerdo con Pirruccio, normalmente, la transferencia de calor radiactivo no es tan importante en comparación con los mecanismos de conducción o convección, "pero si vamos muy cerca y a un nivel nanométrico, resulta que la transferencia de calor radiactivo puede ser muy importante e incluso prevalecer sobre los otros mecanismos".
Lo que hicimos fue "básicamente es un filtro térmico", dice Pirruccio. Y una posible aplicación en el futuro podría estar en la nanoelectrónica: "si queremos evitar que el calor dañe el rendimiento de nuestros dispositivos debido a alguna frecuencia que sobrecalienta el sistema, basta con identificar la frecuencia específica y será posible diseñar un filtro térmico que suprima esa transferencia de calor".
Por lo pronto, los investigadores seguirán estudiando este tipo de cavidades desde el punto de vista fundamental y de la física aplicada. Actualmente, gracias a una colaboración entre el Instituto de Física y el Consejo Nacional de Investigación de Italia, están construyendo un microscopio de campo cercano con el que será posible estudiar fenómenos térmicos generales.
Fuente: fisica.unam.mx
Publicado por: Aleida Rueda
Fecha de publicación: 29/nov/2021
Leer más: https://www.fisica.unam.mx/es/noticias.php?id=1562
Noticia 10
Un nuevo mecanismo para transferir calor a través del vacío cuántico
Experimentos a escalas nanométricas demuestran que dos objetos pueden intercambiar calor a través del espacio vacío sin necesidad de radiación, gracias a las fluctuaciones cuánticas.
Imagen: Getty Images
La mayoría de los niños aprenden muy pronto que pueden quemarse si tocan una estufa caliente o incluso si se ponen demasiado cerca de un fuego. Ya lleguen a través del contacto directo o de rayos de luz que se propagan en el espacio, las lecciones sobre la transferencia de calor son tan intuitivas (y a menudo dolorosas) como inolvidables. Pero los científicos acaban de revelar una nueva y sorprendente forma en que el calor puede desplazarse entre dos puntos. Gracias a las extrañas propiedades cuánticas del espacio vacío, el calor puede viajar de un lugar a otro sin la ayuda de la luz. El hallazgo se publicó el 11 de diciembre en la revista Nature.
En términos generales, el calor es la energía relacionada con el movimiento de las partículas: cuanto más rápido se mueven, más calientes están. A escalas cósmicas, casi toda la transferencia de calor ocurre a través del espacio vacío, por medio de los fotones (partículas de luz) emitidos por las estrellas: así es como el Sol calienta nuestro planeta, pese a estar a unos 150 millones de kilómetros de distancia. Aquí en la Tierra, el flujo de calor a menudo se produce de manera más íntima, por el contacto directo entre dos materiales y con la ayuda de las vibraciones colectivas de los átomos, cuyas unidades básicas o cuantos se denominan «fonones».
Durante mucho tiempo se pensó que los fonones no podían transferir energía térmica a través del espacio vacío: requerían dos objetos que estuvieran en contacto o, al menos, conectados por un medio adecuado como el aire. Este principio es el que aprovechan los termos para mantener su contenido caliente o frío: emplean una pared que encierra un vacío para aislar un recipiente interior. No obstante, los científicos han especulado durante años sobre la posibilidad de que los fonones pudieran transmitir calor a través del vacío, seducidos por una curiosa consecuencia de la mecánica cuántica: el hecho de que el espacio nunca puede estar realmente vacío.
De acuerdo con la mecánica cuántica, el universo es intrínsecamente indeterminado: por ejemplo, por mucho que lo intentemos, nunca podremos especificar a la vez la posición y el momento de una partícula subatómica. Como resultado de esta incertidumbre, el vacío es un hervidero de fluctuaciones cuánticas, partículas virtuales que se crean y se destruyen sin cesar. «El vacío nunca está del todo vacío», corrobora Xiang Zhang, físico de la Universidad de California en Berkeley y autor principal del nuevo estudio sobre la transferencia de calor mediante fonones.
Los científicos descubrieron hace decenios que las partículas virtuales no eran solo posibilidades teóricas, sino que podían generar fuerzas detectables. Por ejemplo, el efecto Casimir es una fuerza atractiva que se observa entre ciertos objetos próximos, como dos espejos situados en el vacío a muy poca distancia el uno del otro. Estas superficies reflectantes se mueven debido a la fuerza generada por los fotones virtuales que aparecen y desaparecen continuamente.
Si esas efímeras fluctuaciones cuánticas podían dar lugar a fuerzas reales, cavilaban los teóricos, tal vez también serían capaces de transferir calor sin radiación térmica. Para visualizar cómo podría ocurrir este calentamiento basado en fonones y asistido por las fluctuaciones cuánticas, imaginemos dos objetos a distinta temperatura separados por un vacío. Los fonones del objeto más caliente podrían conferir energía térmica a los fotones virtuales del vacío, que luego la transferirían al objeto más frío. Si ambos objetos son básicamente colecciones de átomos que oscilan, las partículas virtuales podrían actuar como muelles que trasladan las vibraciones del uno al otro.
La cuestión de si las fluctuaciones cuánticas podían ayudar a los fonones a transferir calor a través del vacío «ha sido objeto de debate entre los teóricos durante alrededor de una década», señala John Pendry, físico del Colegio Imperial de Londres que no participó en el nuevo estudio. «En ocasiones, las estimaciones sobre la fuerza del efecto variaban enormemente, ya que los cálculos son bastante complejos.»
En general, esas investigaciones previas sugerían que el fenómeno sólo podría observarse entre objetos separados como mucho por unos pocos nanómetros (milmillonésimas de metro), explica Pendry. A distancias tan diminutas, añade, las interacciones eléctricas entre los objetos u otros fenómenos a escala nanométrica podrían encubrir este efecto de los fonones, dificultando mucho su detección.
Zhang y sus colegas trabajaron denodadamente durante cuatro años para resolver ese problema. Diseñaron y perfeccionaron experimentos por ensayo y error, con el fin de poder observar la transferencia de calor mediante fonones en el vacío a mayores distancias, de hasta cientos de nanómetros.
Para ello emplearon dos membranas de nitruro de silicio, cada una de unos 100 nanómetros de espesor. La extraordinaria delgadez y ligereza de estas láminas hace que resulte más fácil determinar si la energía de una de ellas tiene algún efecto sobre los movimientos de la otra. Las vibraciones de los átomos de las membranas las curvan hacia delante y hacia atrás, con una frecuencia que depende de su temperatura.
El equipo de Zhang se percató de que si las láminas fueran del mismo tamaño, pero estuvieran a temperaturas distintas, temblarían con frecuencias diferentes. Con esto en mente, los científicos ajustaron los tamaños de las membranas de manera que, aunque sus temperaturas iniciales (13,85 y 39,35 grados Celsius) no coincidían, ambas vibraban unas 191.600 veces por segundo. Cuando dos objetos comparten la misma frecuencia, tienden a entrar en «resonancia» e intercambian energía de manera muy eficiente. Un ejemplo bien conocido de este fenómeno de la resonancia ocurre cuando una cantante de ópera consigue dar con la nota correcta para que una copa de champán se rompa.
Además, los investigadores debieron asegurarse de que las membranas fueran casi perfectamente paralelas entre sí (con una precisión de unos pocos nanómetros), algo esencial para poder medir con precisión las fuerzas que podían ejercer una sobre otra. También se cercioraron de que las membranas fueran extremadamente lisas, con variaciones superficiales que no sobrepasaban 1,5 nanómetros.
Las láminas estaban fijadas a una superficie en el interior de una cámara de vacío, y una de ellas estaba conectada a un calentador y la otra a un refrigerador. Ambas membranas, recubiertas con una finísima capa de oro para hacerlas reflectantes, se irradiaron con rayos láser de baja potencia para detectar sus oscilaciones y, por lo tanto, su temperatura. Ensayo tras ensayo, los científicos comprobaron que las membranas no intercambiaban calor a través de la superficie sobre la que estaban fijadas o por medio de cualquier emisión de luz visible u otra radiación electromagnética.
«Este experimento nos obligó a controlar de manera muy precisa la temperatura, la distancia y la alineación», comenta Zhang. «En una ocasión, durante el verano, tuvimos problemas para llevarlo a cabo porque las altas temperaturas ambientales calentaban el laboratorio. Además, se tarda mucho tiempo en realizar la propia medición, porque hay que eliminar el ruido: nos llevó cuatro horas obtener cada uno de los datos.»
En última instancia, Zhang y sus colaboradores hallaron que cuando las membranas se acercaban a menos de 600 nanómetros, comenzaban a exhibir cambios de temperatura que sólo podían explicarse a partir de los fonones y las fluctuaciones cuánticas. Por debajo de los 400 nanómetros, la tasa de intercambio de calor era lo bastante alta como para que las láminas tuvieran una temperatura casi idéntica, lo que demuestra la eficacia del mecanismo.
Los investigadores calcularon que la máxima tasa de energía que transmitieron los fonones a través del vacío fue de unos 6,5 × 10-21 julios por segundo. A esa velocidad, se necesitarían unos 50 segundos para transferir la energía de un fotón de luz visible. Aunque el efecto pueda parecer insignificante, Zhang remarca que no deja de constituir «un nuevo mecanismo para la transferencia de calor entre objetos».
«Me alegra ver datos experimentales que confirman que los fonones pueden saltar la brecha [del vacío]», afirma Pendry. «Es un experimento sensacional y diría que sin precedentes.»
En principio, este mecanismo podría incluso servir para que las estrellas calentaran sus planetas. Sin embargo, dadas las distancias de las que estamos hablando, la magnitud del efecto sería «sumamente pequeña», hasta el punto de resultar completamente insignificante, dice Zhang.
En clave más cercana, el hallazgo podría permitir que los ingenieros gestionen mejor el calor de los componentes electrónicos en que se basan los teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y otros dispositivos, a medida que se hacen más y más pequeños. «Por ejemplo, en los discos duros, el cabezal magnético de lectura y escritura se mueve sobre la superficie del disco a una distancia de tan solo tres nanómetros», apunta Zhang. «A distancias tan cortas, esperamos que el nuevo mecanismo de transferencia de calor juegue un papel importante, por lo que debería tenerse en cuenta a la hora de diseñar dispositivos de almacenamiento magnético.»
Zhang observa que las fluctuaciones cuánticas no producen solo fotones virtuales: hay muchos otros tipos de partículas virtuales, entre ellas los gravitones virtuales (cuantos de energía gravitatoria). «Una pregunta abierta muy interesante es si las fluctuaciones cuánticas de los campos gravitatorios podrían dar lugar a un mecanismo de transferencia de calor que resulte relevante a escalas cosmológicas», concluye.
Fuente: Investigación y Ciencia
Publicado por: Charles Q. Choi
Fecha de publicación: 13 de diciembre de 2021
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