APROCEAN

lunes, 23 de junio de 2025

Investigadores de EEUU crean una nueva tecnología que enfría el doble que el aire acondicionado y consume la mitad de energía

Aplicaciones en el medio marino:

La innovación viene del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, junto con ingenieros de Samsung. Han desarrollado un sistema termoeléctrico en estado sólido llamado CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures). Este material permite duplicar la capacidad de enfriamiento de un aire acondicionado convencional mientras consume solo la mitad de la energía, y sin necesidad de compresores, ventiladores ni gases refrigerantes arxiv.org+10computerhoy.20minutos.es+10ahoraeg.com+10.

🔍 ¿En qué consiste la tecnología?

Nanocapas termoeléctricas: estructuras tipo p y tipo n de materiales como bismuto teluro y antimonio teluro, ensambladas en capas ultrafinas. Esto maximiza la conducción eléctrica y minimiza la transmisión de calor, logrando mayor eficiencia en el ciclo Peltier xatakahome.com.
Sin partes móviles ni refrigerantes: el calor se mueve directamente mediante electricidad, lo que también reduce el ruido y el mantenimiento mireddenoticias.com+2ahoraeg.com+2computerhoy.20minutos.es+2.
Publicación científica: los resultados aparecen en Nature Communications, demostrando mejoras significativas en laboratorio as.com+9xatakahome.com+9elespanol.com+9.
Apoyo de la industria: Samsung colabora en pruebas de campo, lo que sugiere una posible escalabilidad comercial reddit.com.

¿Qué significa esto para el usuario?

Eficiencia energética: podría reducir a la mitad el consumo eléctrico, con gran impacto en la factura (y el medio ambiente).
Sostenibilidad: sin gases HFC ni actitud contaminante, lo que también baja la huella de carbono.
Diseños novedosos y silenciosos: compactos, sin compresores, lo que abre camino a aplicaciones en hogares, portátiles, coches, e incluso en ámbitos médicos.
Etapa actual: todavía en fase de laboratorio y pruebas controladas. Aunque Samsung participa, pasar a equipos comerciales tomará meses o años.

✅ Estado del desarrollo

CHESS representa un gran avance en refrigeración termoeléctrica de estado sólido, demostrando mejoras de rendimiento y eficiencia no alcanzadas antes. Es sin duda una de las soluciones prometedoras para sustituir sistemas de compresión tradicional.

Aplicaciones en el medio marino:

La tecnología CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures) tiene un enorme potencial en el medio marino, tanto en plataformas civiles como militares, por las siguientes razones clave:

🌊 Aplicaciones en el medio marino

1. Sistemas de refrigeración de submarinos

✅ Ventaja: Ausencia de partes móviles → silencioso y compacto, ideal para operaciones furtivas.
🔋 Ahorro energético: Crucial en submarinos nucleares o convencionales, donde la eficiencia energética determina autonomía y duración de misiones.
🌡️ Climatización interna: Refrigeración localizada en habitáculos, servidores o zonas críticas sin necesidad de grandes sistemas.

2. Buques de guerra o investigación

⚓ Control térmico en sistemas electrónicos: Radar, sonar, armas láser, ordenadores de combate requieren refrigeración precisa.
♻️ Reducción de impacto ecológico: Eliminación de gases refrigerantes HFC, lo que es esencial en entornos naturales delicados como reservas marinas.

3. Plataformas offshore (petróleo, eólicas, científicas)

💨 Condiciones extremas: CHESS puede adaptarse a zonas con alta humedad y corrosión al carecer de partes móviles metálicas expuestas.
🧪 Laboratorios marinos: Climatización de módulos científicos sensibles al calor o humedad.
🔇 Silencioso: Ideal para evitar interferencias acústicas en estudios de fauna marina.

4. Vehículos autónomos marinos (USV, AUV)

🤖 Refrigeración de equipos electrónicos y baterías: La refrigeración pasiva o termoeléctrica de bajo consumo es fundamental para alargar misiones.
📡 Drones de superficie o sumergibles: CHESS permite mantener sensores y componentes en rango térmico seguro sin comprometer diseño ni consumo.

5. Hábitats marinos o bases submarinas

🏠 Climatización humana y de equipos: Habitáculos permanentes o temporales para exploración, minería o investigación marina.
🔌 Energía limitada: Al requerir poca energía, CHESS permite refrigeración sostenible sin necesidad de grandes generadores.

🔧 Ejemplo de integración práctica

Un dron sumergible científico autónomo puede integrar módulos CHESS para:

Mantener temperatura estable de sensores ópticos o espectrales.
Alargar la vida útil de sus baterías de litio o sodio.
Operar en aguas cálidas sin sobrecalentamiento interno.
Aumentar la precisión en mediciones ambientales.

¿Qué habría que adaptar?

Sellado contra agua salina y humedad extrema.
Integración modular en sistemas navales ya existentes.
Optimización del sistema de disipación térmica hacia el agua, que ya actúa como sumidero natural.

Diseño conceptual de un sistema CHESS adaptado a un dron naval o submarino

Diseño conceptual de un sistema CHESS adaptado a un dron naval o submarino, optimizado para eficiencia térmica, sigilo y autonomía prolongada, ya sea para usos científicos, militares o de vigilancia:

🔧 Diseño Conceptual: Sistema CHESS en Dron Submarino Autónomo (AUV)

🛠️ 1. Componentes Principales del Sistema CHESS Integrado

Componente	Función
Módulo CHESS	Enfriamiento termoeléctrico basado en superredes nanométricas (tipo P y N).
Microcontrolador térmico	Ajusta el voltaje según temperatura interna (modo adaptativo).
Interfaz térmica líquida	Conecta los módulos CHESS a zonas calientes (CPU, baterías, sensores).
Disipador marino	Transfiere el calor a través de la carcasa externa del dron hacia el agua.
Cámara hermética anticorrosiva	Protege los módulos CHESS y la electrónica. Puede usar titanio o cerámicas recubiertas.

🌀 2. Zonas de Refrigeración Crítica en el Dron

🔋 Batería de alta densidad energética: Necesita enfriamiento constante durante misiones largas.
🧠 Computadora de navegación y procesamiento de datos (IA, GPS, sonar, visión): Requiere control térmico preciso.
🎥 Sensores y cámaras ópticas: Evita distorsiones térmicas.
🔊 Transmisor-acústico y radar lateral (si equipado): Protege el sistema durante emisiones de larga duración.

🧊 3. Funcionamiento del Sistema CHESS en Entorno Marino

Monitorización térmica continua mediante sensores internos.
Cuando alguna zona alcanza un umbral (por ejemplo, 45 °C):
- Se activa el módulo CHESS, que utiliza efecto Peltier para extraer calor.
El calor se transfiere mediante el disipador interno a la estructura externa del dron, que lo libera directamente al agua circundante.
CHESS entra en modo stand-by al descender la temperatura, reduciendo el consumo.

⚡ 4. Ventajas Técnicas en Operaciones Marinas

Ventaja	Descripción
Bajo consumo energético	Consume 50 % menos que compresores tradicionales, ideal para vehículos autónomos.
Ausencia de ruido	Sistema sin partes móviles, ideal para evitar detección acústica (uso militar/sigiloso).
Escalable y modular	Puede colocarse en múltiples nodos térmicos del dron.
Resistencia al entorno marino	Tecnología sólida y encapsulada. No requiere fluidos ni ventiladores.

🧪 5. Especificación Técnica Propuesta (versión conceptual)

Parámetro	Valor
Módulos CHESS activos	4 unidades (2 para CPU, 1 para batería, 1 para sensores)
Consumo total máximo	~15 W
Capacidad de refrigeración estimada	Hasta 2x sistemas Peltier tradicionales (~60–80 W de extracción térmica)
Integración estructural	Módulos insertados entre blindaje interno y sensores térmicos
Disipador	Interfaz metálica termoacoplada a carcasa exterior de titanio
Control	Algoritmo térmico adaptativo (feedback por sensores)

🌍 6. Posibles Aplicaciones del Dron Equipado con CHESS

🌊 Cartografía de fondos oceánicos en zonas cálidas
🐟 Observación de fauna marina sin contaminación térmica ni acústica
🚫 Vigilancia costera o antisubmarina con sigilo térmico
🧪 Estaciones científicas móviles para monitoreo climático
🚢 Soporte logístico a plataformas offshore en el mantenimiento autónomo de sensores

Imagen: Diseño Conceptual: Sistema CHESS en Dron Submarino Autónomo (AUV)