Les escoles d’enginyeria o física intenten introduir en els alumnes conceptes no sempre evidents o fàcils d’entendre. Això és especialment rellevant quan es tracta de matèries que difícilment es poden tocar, com ara magnetisme, ones i calor. En aquests casos, tenir algun producte educatiu facilita de manera important la tasca del docent.
No hi ha gaires productes, però, que permetin mostrar principis bàsics i aprofundir en temàtiques tan diferents com física, materials, termodinàmica aplicada, fluídica, electricitat, electrònica, cinemàtica, combustió i energies renovables i que siguin de ràpida i fàcil comprensió.
La termoacústica
Aquesta tecnologia, la termoacústica va ser descoberta a mitjans del segle XVIII, però no va ser sinó fins a intervinguts del segle XX quan Lord Rayleigh la descriu de manera qualitativa connectant so i vibracions.
Aquesta fenomenologia, la termoacústica s’ha començat a estudiar fa només 50 anys i els primers demostradors van veure la llum a Los Alamos National Laboratory, ja vorejant el 1990.
Sense complexos mecanismes ni reaccions químiques estranyes ni sofisticats nanomaterials, amb només uns tubs disposats de manera intel·ligent (i molt de coneixement darrere) es pot accedir a aquesta sorprenent tecnologia.
Per cobrir aquest buit en la informació científica al voltant d’aquesta tecnologia, la càtedra Nebrija-Santander de recuperació d’energia en el transport de superfície ha patrocinat el llibre Introduction to thermoacoustic stirling engines: first steps in foundations and praxis (Thomson Reuters Aranzadi).
Aquest text breu (120 pàgines d’història i teoria i 35 de plànols i programari per fabricar i calcular els paràmetres bàsics d’un prototip) posa a disposició de la formació de joves científics i tecnòlegs el coneixement bàsic per a la comprensió correcta del fenomen termoacústic i el seu aplicació.
Una bomba de calor termoacústica
El preu de la llum i de la calefacció es continua disparant i molts s’estan plantejant instal·lar bombes de calor als seus habitatges. Aquests artefactes permeten que a casa no faci fred a l’hivern ni calor a l’estiu i alguns permeten obtenir aigua calenta sanitària.
Aquest sistema sembla l’alternativa que té més futur i les empreses del sector estan desenvolupant tecnologia que en millora el funcionament. Una d’aquestes firmes és Equium, una startup amb seu a França, que està treballant en una bomba de calor termoacústica, que fa servir ones acústiques per generar calor i fred.
Equium explica que utilitza un altaveu Hi-Fi per generar l’ona acústica, però que el seu sistema és força silenciós. Segons expliquen, quan es vol tenir més potència, els usuaris han de pujar el volum de la bomba, que té un total de tres nivells, que van des dels 10 als 30 decibels.
El nucli d’aquestes màquines sol romandre en estat gasós i, per això, usen heli que pot continuar sent gas fins als -200 °C. La marca francesa ha creat un mecanisme diferent del de les bombes tradicionals, ja que generalment solen tenir un límit de temperatura que es produeix en el canvi de fase de líquid de gas del refrigerant que usen.
L’equip d’Equium ha aconseguit que el model termoacústic funcioni amb un procés de compressió i expansió. D’aquesta manera, les ones sonores generen calor durant la compressió i el fred amb l’expansió. A més, la companyia assegura que el seu invent pot oferir aigua calenta sanitària a temperatures fins a 80 °C.
Mentre les bombes de calor tradicionals tenen un rendiment entre 3kW i 4kW de mitjana, l’objectiu de l’empresa francesa és produir entre 8kW i 10kW amb el sistema innovador. Al principi, la seva creació estarà disponible a la segona meitat del 2023, però encara no es coneix quant costarà la seva instal·lació.
La firma afirma que el nucli de la bomba de calor termoacústica tindrà una vida útil estimada d’aproximadament 30 anys. Tot i que encara quedin uns quants mesos d’espera per a aquest projecte, cal assenyalar que un estudi de la Universitat Reial Institut de Tecnologia de Melbourne (Austràlia) apunten dades favorables que conviden a apostar per les ones acústiques per generar electricitat. De fet, la investigació concloïa que la termoacústica extreu 14 vegades més quantitat d’hidrogen durant l’electròlisi de l’aigua.
Font: 20minutos, theconversation