El Sol, fuente de frío

Por: Vicente Montes, La Opinión de Málaga

Aunque aparentemente resulte contradictorio, es posible emplear el calor del Sol para producir frío. Los avances técnicos para buscar fuentes energéticas limpias han permitido desarrollar métodos para aplicar el denominado frío solar: un sistema de refrigeración que aprovecha las propiedades termodinámicas de algunos materiales para lograr bajas temperaturas mediante el suministro de energía procedente de nuestra estrella. ¿Cómo puede aprovecharse el calor del Sol para lograr frío? Para entender el proceso se necesita una pequeña explicación física.

Una propiedad termodinámica básica establece que para refrigerar cualquier material es necesario extraer calor de él y trasladarlo a su entorno. Los refrigeradores que utilizamos en nuestra vida diaria funcionan de ese modo y llevar a cabo ese proceso requiere del aporte extra de energía, que normalmente se suministra en forma de electricidad.

El funcionamiento general de cualquier refrigerador se basa en los principios básicos de la termodinámica y en los procesos de intercambio de calor que se producen cuando ciertos materiales sufren cambios de presión o de estado. Así, conviene recordar que cuando un fluido se evapora absorbe calor, mientras que lo cede cuando se condensa. Además, la temperatura a la que cambia de estado un líquido depende de la presión: a menor presión, el líquido se evaporará a menor temperatura.

Con estos dos principios esenciales se construyeron las primeras máquinas frigoríficas. En ellas, un fluido refrigerante es sometido a distintos cambios de presión, temperatura y estado (líquido y gaseoso) para, así, lograr absorber calor de unas zonas y pasarlo a otras. De este modo, la nevera doméstica logra enfriar su interior a costa de calentar el resto de la estancia. ¿Cómo lo hace?

El refrigerante circula por un circuito cerrado que discurre por el espacio que se quiere enfriar y también por su exterior, que acabará calentado. Un compresor recibe ese refrigerante en estado gaseoso y aumenta la presión sobre él, aportando así energía al proceso. A elevada presión, el refrigerante pasa a un condensador. En él, el gas refrigerante se condensa, se hace líquido, con lo cual cede calor. Ese compresor se encuentra en el exterior del espacio que desea enfriarse, de modo que ese calor eleva la temperatura. Posteriormente, el refrigerante pasa a una cámara de expansión. Allí se reduce la presión lo que hace que la temperatura del fluido baje de forma drástica. El refrigerante, entonces, a baja temperatura, pasa por el denominado evaporador, donde absorbe calor del espacio que desea refrigerarse. En ese proceso, el fluido refrigerante cambia a estado gaseoso antes de llegar nuevamente al compresor, donde se reanuda el proceso. En definitiva, se trata de un ciclo termodinámico que requiere del aporte extra de energía (suministrada al compresor) y permite extraer calor de una estancia para pasarlo a otra.

Siguiendo el mismo esquema, existe otra forma de llevar a cabo el ciclo. En él se aprovecha la capacidad de absorber calor que presenta cierta combinación de sustancias, como es el caso del agua y el bromuro de litio: es la denominada refrigeración por absorción. La patente de este sistema data de 1859 y fue el ingeniero francés Ferdinand Carré el primero en llevarlo a la práctica.

Si en un contenedor con muy baja presión introducimos agua, ésta se evaporará restando calor al entorno. El vapor de agua, posteriormente, circula hasta otra cámara, denominada absorbedor, en la que existe un material capaz de absorber el vapor de agua. El sistema necesita ahora calor para volver a separar el agua del material absorbente. Ese calor puede proceder de distintas fuentes. Precisamente, una de ellas puede ser la energía solar. El calor de sol se utiliza para calentar esta mezcla de agua y absorbente y, así, separarlos de nuevo. Entonces, el agua se condensa en una nueva cámara denominada condensador y la otra sustancia regresa al absorbedor. El agua condensada vuelve a incorporarse al contenedor de baja presión evaporándose de nuevo y absorbiendo más calor de la estancia que queremos refrigerar. Este aparente ciclo sin fin es posible gracias a la aportación de energía. En el caso de las neveras domésticas, proviene de un compresor. En el del frío solar es el calor del Sol el que permite separar el agua de la sustancia absorbente y hacer que el ciclo vuelva a iniciarse.