Futuro de la refrigeraci n

Futuro de la refrigeración: Enfriamiento magnético

Cristian Camilo Ruiz Vásquez (244699)

Universidad Nacional de Colombia-Sede Bogotá
Mayo 26 de 2010

En este trabajo se dan a conocer los principios que rigen la refrigeración por medio de campos magnéticos, se especifican los materiales para llevar a cabo este tipo de procesos así como los conceptos estos implican, entre ellos la definición demateriales ferro y paramagnéticos y su relación con la temperatura de Curie. A demás se explica de manera detallada como se lleva a cabo un ciclo de refrigeración magnética, que ventajas presenta con respecto a otros tipos de refrigeración y los distintos cambios de propiedades que ocurren a lo largo del mismo.

Índice de Términos—Refrigeración magnética, material ferro-magnético, Temperatura deCurie, material paramagnético.
I. Introducción

Actualmente, uno de los principales temas de interés investigativo consiste la creación, producción y comercialización de nuevas tecnologías que sean mucho más amigables con el medio ambiente, entre ellas la implementación de nuevos procesos a nivel doméstico en industrial que reemplacen otros con el fin de disminuir la contaminación atmosférica, suimpacto sobre la capa de ozono y sobre la biodiversidad del planeta. Una de las principales causas del daño en la capa de ozono y de la contaminación atmosférica lo hacen los compuestos hidroclorofluorocarbonados (HCFC) presentes en la mayoría de sistemas de refrigeración doméstica; Con el fin de reducir los gastos energéticos y de disminuir la producción de gases de efecto invernadero se estánestudiando actualmente los principios y ventajas de un sistema de refrigeración que funcione por medio de campos magnéticos [1], con un material adecuado y una temperatura precisa se tiene que algunas sustancias modifican su temperatura en presencia de un campo magnético fuerte, aprovechando esta propiedad se realizan estudios en el diseño y la viabilidad de refrigeradores “ahorradores” y mucho másecológicos.

II. Refrigeración magnética
El principio de refrigeración magnética consiste en aplicar un campo magnético muy fuerte a un material ferro-magnético cuya temperatura se encuentra cerca del punto de Curie [1] con el fin de modificar las propiedades termodinámicas del mismo; la temperatura o punto de Curie es la temperatura en la que un material ferro-magnético [2] pierde suspropiedades y se convierte en un



material puramente paramagnético, es decir, un material que bajo ciertas condiciones de temperatura experimenta atracción por un imán y se puede magnetizar, por encima del punto de Curie pierde su capacidad de ser magnetizado, esta temperatura es específica para cada material ferro-magnético debido a que la naturaleza de la transformación obedece a las propiedadesintrínsecas de cada material (Tabla 1).

Material Material
Curie temperature Temperatura Curie
(K) (K)
Fe Fe
1043 1043
Co Co
1388 1388
Ni Ni
627 627
Gd Di-s
293 293
Dy Dy
85 85
CrBr3 CrBr3
37 37
Au2MnAl Au2MnAl
200 200
Cu2MnAl Cu2MnAl
630 630
Cu2MnIn Cu2MnIn
500 500
EuO EUO
77 77
EuS EuS
16.5 16,5
MnBi MnBi
670 670
GdCl3 GdCl3
2.2 2,2
Fe2B Fe2B
1015 1015


Tabla 1.Temperatura de Curie para algunos materiales ferro-magnéticos [3].

Un material ferro-magnético es una sustancia capaz de orientar sus electrones desapareados en función de la dirección de un campo magnético externo (figura 1) aumentando la intensidad del mismo, cuando un material de este tipo interactúa con un campo magnético se alinean todos los electrones del mismo produciendo un campo magnéticouniforme (Ley de Ampere, cada electrón en movimiento produce un pequeño campo magnético, como todos van en el mismo se suman y dan como resultado un aumento en el campo magnético), este proceso es conocido como imantación, por otro lado un material paramagnético también orienta sus electrones en presencia de un campo magnético con la diferencia que en este tipo de material cuando la intensidad...