LOS NUEVOS PROCESOS DE ENFRIAMIENTO

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LOS NUEVOS PROCESOS DE ENFRIAMIENTO

Agregado: 21 de AGOSTO de 2007 (Por Eduardo A. Castro) | Palabras: 4870 | Votar |

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Autor: Eduardo A. Castro (eacast@gmail.com)

LOS NUEVOS PROCESOS DE ENFRIAMIENTO

Eduardo A. Castro
INIFTA, División Química Teórica, Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, Suc.4, C.C. 16, La Plata 1900, Argentina

E-mail: castro@quimica.unlp.edu.ar, eacast@gmail.com, direccion@inifta.unlp.edu.ar

Cuando surge el tema del enfriamiento, la mayor parte de la gente probablemente piensa en el refrigerador familiar basado en el uso de compresores o el equipo de aire acondicionado. Como estas aplicaciones son tan familiares (y al mismo tiempo, anticuadas), la posibilidad de generar nuevos materiales para ser empleados en los procesos alternativos del enfriamiento parece una cosa extraña e improbable. Sin embargo, se está trabajando intensamente en el desarrollo de nuevas tecnologías de enfriamiento de interés químico, tales como la refrigeración termoeléctrica, la termoniónica y la magnética, así como bombas químicas de calor y nuevos desecadores. Aunque el enfriamiento basado en el uso de compresores ya lleva un largo tiempo de existencia, todavía no habrá de desaparecer a favor de estos otros nuevos métodos. Así, por ejemplo, los dispositivos termoeléctricos se encuentran disponibles desde hace ya unos 30 años. Pero como esta tecnología es dos o tres veces menos eficiente que la de un refrigerador casero o de un equipo de aire acondicionado, naturalmente el factor costo de la energía eléctrica limita su uso.

Por otra parte, a diferencia de los equipos convencionales, los enfriadores termoeléctricos no poseen partes mecánicas móviles que se puedan romper o que sean difíciles de miniaturizar. En consecuencia, ellos son confiables y robustos y de un comportamiento excelente en las aplicaciones pequeñas. Los dispositivos comerciales del tipo termoeléctrico se basan esencialmente en materiales semiconductores, tales como las aleaciones de telurato de bismuto (Bi2Te3) y de telurato de antimonio (Sb2Te3). Un dispositivo típico está basado en una cupla constituida por un segmento de un semiconductor del tipo n conectado a un segmento de un semiconductor del tipo p a través de una junta metálica. La corriente suministrada por una fuente externa de poder provee el enfriamiento a un sumidero caliente conectado a dicha junta. La sección fría se puede colocar próxima a un dispositivo tal como un chip de computadora para enfriarlo. El dispositivo desprende calor en la junta opuesta donde los segmentos semiconductores están unidos al resto del circuito. Si la corriente se desplaza en la dirección opuesta, las juntas calientes y frías se intercambian.

Típicamente más de cien de estas celdas se empaquetan en serie para formar un módulo de enfriamiento termoeléctrico, que tiene una superficie aproximada de una pulgada cuadrada con un espesor de un cuarto de pulgada. El módulo absorbe calor en un extremo y lo descarga en el otro, de manera que esencialmente se tiene un refrigerador de estado sólido que bombea calor por medio del desplazamiento de la corriente eléctrica. Los módulos de enfriamiento generalmente son utilizados para el control de temperatura a pequeña escala y en forma localizada, ya sea para mejorar la sensibilidad de un detector infrarrojo o un misil del tipo crucero, por ejemplo. El único producto de esta clase que existe al día de hoy para este dispositivo termoeléctrico se conecta en los encendedores de cigarrillos de los automóviles para enfriar bebidas y/o comidas. Pero también se están estudiando otros usos de estos módulos para su empleo en gran escala. Un caso particular lo constituye el empleo en submarinos, donde se debe evitar toda clase de ruidos que permitan la detección de las naves. Hasta donde se sabe, el submarino Dolphin de la armada de U.S.A. es enfriado por medio de módulos termoeléctricos.

A pesar de las ventajas destacadas, la eficiencia de los enfriadores termoeléctricos es bastante baja, ya que el consumo de electricidad es harto elevado. Esto está demandando una investigación sostenida para llegar a identificar materiales termoeléctricos optimizados con mejores eficiencia de conversión. La eficiencia se define como el poder generado por un sistema dividido por el poder entregado al mismo, o sea que es una medida de cuan bien el material convierte una forma de energía en otra clase de ella. La eficiencia llega a ser solamente entre un 8 y 12% para los dispositivos termoeléctricos que se encuentran disponibles al presente. Para hacer competitiva esta clase de tecnología la eficiencia debería, cuanto menos, duplicarse. Hay indicaciones de que un refrigerador enfriado por medio de películas delgadas del tipo termoeléctrico demanda una eficiencia entre el 15 y 20% y actualmente falta mucho para llegar a estas cifras.

Cuando se discuten las aplicaciones en los refrigeradores, los investigadores a menudo se refieren a una medida similar, denominada el coeficiente de desempeño, el cual se define como el poder de enfriamiento del dispositivo dividido por la potencia eléctrica que demanda. El coeficiente de desempeño generalmente se ubica entre 1 y 2 para los refrigeradores enfriados por materiales termoeléctricos. En comparación, los refrigerados clásicos basados en el uso de los compresores y que se emplean en el hogar y en los comercios, tienen un coeficiente de desempeño entre 2 y 9. Entonces resulta evidente que el coeficiente de desempeño para los materiales termoeléctricos deberían duplicarse o aún triplicarse.

Tanto la eficiencia de un dispositivo termoeléctrico como su coeficiente de desempeño se basan en las propiedades de sus componentes semiconductores individuales, los cuales se pueden cuantificar como el "índice de mérito", conocido en la industria como ZT. Los materiales termoeléctricos que se encuentran en uso al presente tienen un ZT de aproximadamente 1 y lo que se está buscando es elevar este índice a un rango entre 2 y 4.

Una vía promisoria que está atrayendo la atención son las estructuras de los pozos cuánticos, en los cuales la estructura masiva del material termoeléctrico convencional se reemplaza por un racimo de cientos o aun miles de películas delgadas alternadas de dos materiales semiconductores distintos. Los investigadores que están trabajando en los pozos cuánticos apelan a los familiares materiales semiconductores termoeléctricos, tales como el siliciuro de germanio, el telurato de bismuto y el telurato de plomo. O sea que se está recurriendo a materiales conocidos y se les está transformando la estructura. Se está tratando de minimizar el número de variables de modo tal de poder comparar los resultados con aquello que se conoce del material masivo. La conformación de películas delgadas de los pozos cuánticos confina a los transportadores de carga de los semiconductores (i.e. los electrones y los agujeros) y así se puede hacer que los efectos termoeléctricos sean mucho más eficientes que en el material masivo. Esto se puede comprender examinando el mecanismo de trabajo de un refrigerador convencional. Un refrigerante gaseoso se encuentra mecánicamente comprimido, el cual entrega calor dentro del sumidero a través de las aletas en la parte posterior del refrigerador. Luego el gas es transferido a un condensador donde es enfriado y licuado a través del contacto con bobinas llenas de aire o de agua. Luego se mueve hacia el evaporador donde se expande, absorbiendo calor del interior del refrigerador. Y después el ciclo se reinicia. O sea que se toma calor de un lado por expansión del gas y se vierte en el otro lado por medio de la compresión del gas. En otros términos, se hace algo similar en el dispositivo termoeléctrico, con la diferencia substancial que el gas se reemplaza por los electrones.

En ambos casos, la eficiencia depende de cuan fácilmente el transportador (sean los electrones o el gas) se puede mover. Si resulta muy dificultoso impulsar a los electrones a través del circuito, entonces se emplea casi toda la energía que se usa en el sistema para moverlos en vez de transportar al calor. En un dispositivo masivo normal del tipo termoeléctrico, los electrones se mueven a través de los componentes en la dirección prefijada, pero también se gasta energía en movimientos azarosos a lo largo de los ejes perpendiculares a la dirección del desplazamiento deseado. En las películas delgadas de los pozos cuánticos, que habitualmente tienen un espesor de 10 a 100A, el movimiento de los electrones está limitado esencialmente a sólo dos dimensiones. En los alambres cuánticos, que miden menos de 10A de diámetro, tal movimiento está limitado a una sola dimensión, lo cual disminuye la pérdida energética y por ende aumenta la eficiencia.

Las predicciones teóricas sugieren que la eficiencia del material en la estructura de un pozo cuántico podría ser entre el doble y el quíntuple de aquella correspondiente al material masivo. Los resultados experimentales indican que un ZT = 2 ya pudo haber sido logrado. Asimismo los alambres cuánticos muestran enormes perspectivas. Se ha desarrollado un método para sintetizar alambres cuánticos de bismuto cristalino, con más de 1010 hilos por cm2. El mejor ZT que los investigadores han alcanzado con el uso de materiales termoeléctricos convencionales es alrededor de 1,5 y ello es para una estructura compacta de skutterudite. El nombre skutterudite deriva de una región de Noruega donde el mineral se encontró por primera vez. Los especialistas están empezando a conocer las características y las posibilidades de este material, el cual todavía no ha sido empleado en un dispositivo termoeléctrico. La fórmula general de estos materiales es RM4X12, donde R es un elemento de tierra rara, tal como el lantano o el cerio; M es hierro, rutenio u osmio; y X es fósforo, arsénico o antimonio. Los agujeros dentro de la estructura cristalina están llenos con "sonajeros" -el R de la fórmula. Estos átomos débilmente ligados vibran dentro de los agujeros, dispersando las ondas térmicas que se propagan por el material.

Las skutterudites llenas tienen una conductividad térmica excepcionalmente baja, casi como la que corresponde al vidrio. Este es un requerimiento para los materiales termoeléctricos a fin de mantener una diferencia de temperatura entre los extremos frío y caliente del dispositivo. Por otra parte un material con una conductividad térmica alta actúa como un deficitario térmico. El reciente suceso en el empleo de tales materiales en incrementar el valor de ZT contradice algunas suposiciones largamente sostenidas. Durante bastante tiempo los resultados experimentales parecían indicar que ZT = 1 era lo más que se podía llegar con la termoelectricidad. Se puede trazar una analogía con las suposiciones incorrectas sostenidas respecto de los avances en el campo de la superconductividad. En efecto, hacia el comienzo de los 80 se pensaba que el fenómeno de la superconductividad tenía un límite de temperatura y posteriormente se encontraron materiales que presentaban este fenómeno a temperaturas más altas. Un caso similar podría tenerse en el terreno de los dispositivos termoeléctricos. En verdad, no se han podido encontrar razones teóricas a la baja eficiencia de los materiales termoeléctricos. En efecto, los cálculos termodinámicos indican que no hay límites para el ZT. La única restricción es que el material no puede tener una eficiencia mayor que la correspondiente a una máquina de Carnot, la cual es el desempeño límite para cualquier clase de refrigerador. La eficiencia de Carnot está limitada por los principios termodinámicos de la diferencia de temperatura entre las juntas caliente y fría dividida por la temperatura de la junta caliente.

Además de las skutterudites llenas, los materiales que han mostrado características promisorias para extender el rango de ZT son estructuras exóticas y compuestos tales como los clatratos. Estos entramados de estructuras tipo cajas pueden contener átomos de tierras raras en sus poros, como por ejemplo Sr4Eu4Ga16Ge30. También se están estudiando pentateluros para aplicaciones de enfriamiento. Otro material interesante del tipo termoeléctrico se basa en el ópalo. El ópalo ordinario, que no es conductor, está constituido por un arreglo ordenado de glóbulos de sílice de diámetros 300 nm. Se ha logrado desarrollar una técnica para convertir esta estructura en un "ópalo inverso" semiconductor sintético. Se comienza con un arreglo tridimensional de esferas de dimensiones nanoméricas de sílice similar al ópalo natural. Para las aplicaciones termoeléctricas se inyecta un semiconductor, tal como el bismuto, para llenar los espacios entre las esferas. Luego se tratan a las esferas de sílice con un ácido, generando con este tratamiento un entramado de baja densidad de cajas de bismuto interconectadas que tienen un diámetro 300 nm.

Otra estructura macroporosa que podría llegar a resultar útil en el enfriamiento termoeléctrico son los aerogeles, suponiendo que se les puedan conferir características de conducción eléctrica. En principio, se ha conjeturado que ello se podría lograr con el bismuto o el telurato de bismuto, aunque todavía nadie lo ha podido materializar. Alternativamente, se sabe cómo producir un aerogel de sílice y que el mismo luego podría ser recubierto con una capa de bismuto.

LOS ELECTRONES CALIENTES

El procedimiento termoiónico es una vieja idea que al presente está ganando aceptación. La idea central es muy simple: se calienta suficientemente una pieza metálica de manera que algunos electrones lleguen a tener una energía suficiente como para desprenderse del material masivo y así se tiene una emisión termoiónica. Esta es la principal característica de la vieja tecnología de los tubos de vacío, usados, por ejemplo, en los tubos de televisión. Si los electrones son expelidos desde una cátodo caliente o "emisor" y recapturados a lo largo de una pequeña separación en un ánodo más frío y se les permite circular a lo largo del circuito retornando al cátodo, el dispositivo genera electricidad. Hace seis años se propuso que este ciclo se podría invertir para crear un refrigerador termoiónico. En esencia, al lanzar electrones al emisor del dispositivo se enfría esa parte del mismo en tanto que el colector se calienta. Sin embargo, es bastante difícil arrancar a los electrones del metal y conducirlos a la zona de vacío entre el emisor y el colector. Se ha sugerido que una película delgada semiconductora podría insertarse entre el emisor y el colector para reemplazar al vacío. Como esto evita la separación de carga requerida para impulsar a los electrones desde el metal hacia la zona de vacío, las necesidades energéticas disminuyen substancialmente. Esto significa que un enfriador termoiónico que utilice un semiconductor puede funcionar a temperatura ambiente en vez de tener que hacerlo a altas temperaturas.

El semiconductor se diseña de modo tal que también sirva como un filtro selectivo, limitando la emisión desde el metal sólo de aquellos electrones de alta energía. Si se permitiera el escape desde el emisor de los electrones más fríos, ellos podrían cancelar el efecto de los electrones calientes, reduciendo así la diferencia de temperatura. De todos modos, los resultados logrados hasta el presente con los refrigeradores termoiónicos son bastante modestos. Solamente un grupo de trabajo logró el éxito en la fabricación de un equipo de esta clase. Y este equipo apenas pudo concretar un enfriamiento de 0,5�C en un chip a temperatura ambiente. Luego se pudo arribar a un enfriamiento de 7�C a una temperatura operativa de 150�C. Mediante la optimización del espesor y la composición de la película semiconductora delgada así como el empaquetamiento de estos microenfriadores, las estimaciones muestran que se podrían alcanzar entre 20 y 30�C de enfriamiento. Se ha experimentado con componentes semiconductores tal como el fosfoarseniuro de indio y galio con fosfuro de indio y silicio con germaniuro de silicio en sus enfriadores termoiónicos.

Como los dispositivos están construidos mediante la tecnología estándar de la fabricación de semiconductores y los materiales usuales, se pueden convertir directamente en chips electrónicos al ser manufacturados. Los ejemplos incluyen a los chips de computadoras de alta velocidad y los chips de láseres semiconductores, los cuales se usan en los dispositivos de telecomunicaciones por fibras ópticas. Además del trabajo termoiónico, se está estudiando una tecnología similar basada en el denominado cátodo emisor frío. Estos dispositivos son creados a partir de estructuras de dimensiones micrométricas de silicio con forma piramidal, dispuestas sobre una plataforma de silicio en un arreglo que contiene miles de ellos por cada centímetro cuadrado. Como estos elementos tienen una forma puntiaguda, se genera un campo eléctrico intenso en el punto, de modo tal que emiten electrones cuando están fríos. Estos dispositivos han existido por años, pero los investigadores están ahora comenzando a considerar su uso en las aplicaciones de técnicas de enfriamiento.

ENFRIAMIENTO MAGNÉTICO

Son varios los equipos de investigación y desarrollo que están trabajando en diversos países en el área del enfriamiento magnético y estos esfuerzos bien podrían resultar en la generación de equipos de refrigeración y en aplicaciones de calentamiento y aire acondicionado en unos cinco años. En el proceso de enfriamiento magnético, se aplica un fuerte campo magnético a un refrigerante, tal como el metal gadolinio, alineando los espines de sus electrones desapareados. Esto disminuye la entropía y hace que el refrigerante se caliente. Cuando se elimina el campo magnético, los espines revierten sus orientaciones en una forma azarosa y el refrigerante se enfría. A una mayor intensidad de campo magnético le corresponde un mayor cambio de temperatura. Este comportamiento se denomina "efecto magnetocalórico".

Un grupo de trabajo apeló a un modelo de trabajo para demostrar que la refrigeración magnética puede ser comercialmente viable y competitiva con la tecnología de enfriamiento por compresión gaseosa. En el primer diseño, las esferas del metal gadolinio se empaquetan en un contenedor de unos 5 cm de altura. El contenedor se coloca en un fuerte campo magnético calentando las esferas de gadolinio. El calor se transfiere a una corriente de agua que fluye por el contenedor, la cual podría estar enfriando las aletas en la parte posterior de un refrigerador, donde cede su exceso de calor. A medida que el contenedor del refrigerante sale del fuerte campo magnético, el mismo se enfría. El refrigerante frío baja la temperatura del agua que se desplaza a través del contenedor. El agua fría sigue a un intercambiador de calor-frío, donde expele calor del objeto que se desea enfriar. Se puede agregar un antirrefrigerante al agua para enfriar a temperaturas por debajo del enfriamiento, o el agua puede ser reemplazada por el gas helio para trabajar a temperaturas extremadamente bajas. Actualmente se está trabajando en la construcción de un prototipo más avanzado, en el cual las esferas del refrigerante se colocan en un disco rotatorio que circula el material por dentro y por fuera del campo magnético. Inicialmente se empleó gadolinio y luego se utilizaron refrigerantes más complejos, tales como gadolinio con silicio y germanio en una aleación del tipo Gd5Si2Ge2.

Cambiando la concentración relativa de los componentes de la aleación, o sea la relación silicio/germanio, se logran cambios de temperaturas a las cuales tienen lugar los máximos efectos magnetocalóricos. Para los casos estudiados, el máximo rango de variación alcanzado ha sido -240�C a 15�C. Se pueden usar diferentes aleaciones en combinación en un refrigerador magnético para mantener la eficiencia a bajas temperaturas.
Se ha llegado a descubrir esta clase de materiales ferromagnéticos gigantes con características magnetocalóricas de fórmula general Gd5(SixGel-x)4. Así, se ha informado acerca del logro de una potencia de enfriamiento de 600 W, un coeficiente de desempeño cercano a 15, y una eficiencia del 60% del límite de Carnot. Como referencia, baste citar que un refrigerador por compresión de gas típicamente alcanza una eficiencia máxima del 40% del límite de Carnot. Como la refrigeración magnética no debe recurrir a la expansión y compresión de un refrigerante, entonces requiere alrededor de un tercio menos de energía que la tecnología convencional de compresión gaseosa. Esto hace que la refrigeración magnética resulte atractiva para usos intensivos en energía, tales como las unidades de refrigeración de los supermercados, el procesamiento químico o el refinamiento del azúcar.

Otros materiales magnéticos para el enfriamiento incluyen al gadolinio-niquel-galio, un híbrido de gadolinio-zinc, disprosio-erbio-aluminio y RM2, donde R es un metal lantanido pesado y M es aluminio, cobalto o níquel.

LA ACTUALIZACIóN DEL BOMBEO CALóRICO

Hay una buena cantidad de trabajo de investigación y desarrollo orientada a mejorar los procesos de la refrigeración, pero para algunos usos terminales el aspecto de calentamiento del ciclo es igualmente importante. Industrias tales como las del sector alimenticio que emplea cantidades significativas tanto del enfriamiento como del calentamiento, por ejemplo, para limpiar el equipamiento con agua caliente en una parte del equipo y congelar alimentos en otro, podría encontrar al bombeo de calor particularmente atractivo. Pero aún podrían ser beneficiosas las bombas de calentamiento químico, las cuales almacenan energía para calentar o para enfriar en un tiempo posterior. Las bombas de calor son dispositivos que ahorran energía cuando se las compara con los hornos de gas porque las primeras poseen la capacidad de transferir al calor existente en el entorno. Por otro lado, los hornos de gas obtienen todo su calor quemando combustible. Una bomba de calor convencional se asemeja a un refrigerador hogareño ya que contiene un evaporador que convierte un líquido refrigerante en vapor para eliminar el calor de una porción del sistema. El compresor presuriza al vapor y el condensador lo transforma en líquido, desprendiendo calor. La bomba calórica usualmente está impulsada por la corriente eléctrica.

Una bomba calórica química se basa en una reacción química para producir el efecto de calentamiento o de enfriamiento. A menudo esta reacción se produce entre el amoníaco y una sal, tal como el cloruro de calcio o el cloruro de cobalto, para formar la sal de amonio. Se trabaja en condiciones muy próximas al equilibrio con el vapor de amoníaco y una sal en estado sólido. La sal debe ser mezclada con un aglomerante, tal como el grafito, para mejorar la conducción calórica y la difusión gaseosa. El sistema, constituido por uno o más tanques conectados a un condensador y a un evaporador, está térmicamente activado. Una fuente de calor, tal como el calor extra proveniente de alguna parte del lugar, la energía solar o la combustión de gas natural calienta a la sal. Esta desorbe al gas, el cual condensa en otro reservorio, desprendiendo calor. En esta instancia, los reactores sólido y gaseoso se pueden desconectar para almacenar energía, al igual que lo hace una batería. La energía se puede recuperar en un tiempo posterior reconectando los reservorios. Este desprendimiento puede durar horas o aun días, dependiendo de la temperatura que requiere el usuario. El enfriamiento se produce a través de la evaporación del amoníaco líquido, en tanto que el calentamiento se produce cuando el sólido reabsorbe al gas.

Los investigadores están buscando reactivos químicos alternativos y las técnicas para procesarlos, de modo tal de que puedan mantener los procesos de almacenamiento y desprendimiento energético a través de los sucesivos ciclos sin que se produzcan daños de ningún tipo. Lamentablemente, todavía las bombas calóricas químicas son demasiado onerosas y peligrosas en términos de los requerimientos de los materiales como para ser competitivas en el área industrial. A pesar de ello, otros grupos están experimentando con técnicas alternativas. Así, este trabajo involucra bombas calóricas de absorción que usan amoníaco como refrigerante. Se están experimentando dos prototipos de estos sistemas diseñados para las aplicaciones de calefacción y de refrigeración residencial. Estas bombas de calor térmicamente activadas emplean gas natural como combustible. Pero se podría apelar a otras fuentes alternativas de calor, tales como el agua caliente de un radiador de automóvil, celdas de combustibles o paneles solares. El combustible se usa para calentar una mezcla de amoníaco y agua, por lo cual el amoníaco más volátil ebulle y se elimina de la solución. El vapor de amoníaco se alimenta a través de una bobina que es enfriada con agua fría, haciendo que el amoníaco condense y pase al estado líquido. Luego el amoníaco pasa a un evaporador, donde absorbe calor del compartimento a ser enfriado. El vapor de amoníaco viaja hacia un absorbedor donde se recombina con agua, desprendiendo calor. Este exceso de calor se puede usar para solventar las necesidades de combustible cuando el ciclo se reinicia.

El enfriamiento por gas con otros tipos de refrigerantes es conocido desde hace ya bastante tiempo, aunque recién se lo tuvo en cuenta hacia los comienzos de los 70 durante la crisis energética. El mercado todavía es muy incipiente, pero ha comenzado a crecer nuevamente. Sin embargo, el calentamiento con amoníaco/agua y gas natural es nuevo. Es dable esperar que las bombas de calentamiento por amoníaco/agua ayudarán al ahorro de energía y mejorarán la eficiencia de calentamiento en un 40% respecto de los mejores hornos de gas existentes en el mercado, que es el de combustión de pulso de gas natural.

Un interesante desarrollo lo constituye la miniaturización de una bomba de calentamiento químico. Este dispositivo de enfriamiento portátil será incorporado en la indumentaria usada para proteger a los soldados de amenazas tales como las provenientes de la guerra química. Esta bomba calórica puede operar por horas con mínimos requerimientos de combustible en base a hidrocarburos líquidos y ella emplea un sistema de bromuro de litio y absorción de agua. Las dimensiones a microescala de los componentes del dispositivo permite lograr altas velocidades de transferencia de calor y de masa, proveyendo un desempeño tan bueno como la de una unidad que es 60 veces más grande.

LA ELIMINACIóN DE LA HUMEDAD

Los códigos de construcción de edificios de toda clase están demandando una toma incrementada de aire fresco del exterior para mejorar la calidad del aire interior. Esto requiere de mayores demandas en sistemas de manejo del aire para controlar la humedad, lo cual puede conducir al enmohecimiento y al deterioro de los materiales de construcción, así como a la enfermedad de Legionnaire. En algunos casos, estas demandas se pueden satisfacer recurriendo a los desecadores, los cuales absorben la humedad existente en el medio ambiente. Los sistemas desecadores también hacen más fácil enfriar el aire, reduciendo la demanda energética debajo de los índices requeridos para los acondicionadores de aire tradicionales. Se estima que los deshumificadores desecantes podrían reducir la demanda de electricidad en un 25% en regiones húmedas. Por ahora, sin embargo, estos sistemas no han llegado a insertarse en el mercado debido a su alto costo inicial.

En el sistema desecador, un agente secador se coloca en una rueda que rota lentamente. El aire exterior se inyecta a través de parte de un arco de la rueda y el aire seco fluye hacia el sistema de aire acondicionado para ser enfriado. A medida que la rueda gira, ella rota el desecador húmedo hacia la corriente de aire caliente, la cual seca al agente desecante. Luego el desecante regenerado rota hacia el flujo de aire exterior húmedo, continuando así el ciclo. La energía térmica necesaria para secar al agente desecante puede ser suministrada por medio del gas natural, el calor en exceso o la energía solar. También se está trabajando en un sistema pasivo denominado "rueda entálpica". Este sistema carece de un calefaccionador del sistema activo. En su lugar, genera el desecante con el aire acondicionado eliminado del sistema que está siendo enfriado. Esto significa que el sistema pasivo no puede suministrar un control significativo de la humedad.

Los sistemas de enfriado por desecación son usados principalmente en supermercados y anfiteatros, así como en procesos de producción sensibles a la humedad, tal como la manufactura de drogas y de cereales. Es dable esperar que estos sistemas que ahorran energía se apliquen en edificios destinados a las escuelas y oficinas. Al presente, los investigadores están tratando de mejorar la eficiencia y de bajar los costos de los equipos de enfriamiento por medio de la optimización de los agentes desecantes y el diseño de los mismos. Se apunta a recortar los costos hasta en un 50%.

Si bien no se conocen detalles técnicos acerca de los agentes desecadores, algunas características generales son conocidas. Los desecadores sólidos convencionales incluyen a la alúmina, la sal cloruro de litio y las zeolitas. Otros desecantes sólidos más eficientes incluyen materiales del tipo 1M, tal como el silicato de titanio. Los desecantes del tipo 1M son similares a las zeolitas, pero poseen poros algo más extensos. También hay desecadores del tipo líquido, incluyendo soluciones de cloruro de litio, bromuro de litio, cloruro de calcio y trietilén-glicol.

Actualmente se está trabajando para llegar a hacer a los desecantes líquidos más prácticos de mantener. Considérese, por ejemplo, el caso de la solución del cloruro de litio. El líquido desecante se dispersa sobre un lecho aglomerado de anillos plásticos y el aire se inyecta a través de ese lecho para ser desecado. Pero el cloruro de litio es realmente corrosivo y el aire puede transportar gotículas de agua a todo lo largo del recorrido. Este problema de transportación puede constituir todo un serio inconveniente en un edificio. De modo que se está investigando sobre algunos nuevos diseños del sistema de absorción, donde el líquido desecante se retiene en un entretejido y hay pocas posibilidades de que el aire elimine previamente sus gotículas. El diseño utiliza retículos cubiertos de láminas de plástico, eliminando la necesidad de emplear sprays, medios aglomerados y eliminadores de humedad.

Todo lo anterior ha sido ilustrativo del hecho de que todos los proyectos alternativos en las tecnologías de enfriamiento están siendo desarrollados en forma un tanto irregular y existen diversos frentes de trabajo. Sin embargo, aquello desconocido en el ámbito estrictamente científico no es la única clase de desafío que los proponentes de estos nuevos métodos deben enfrentar. Aun cuando se produzcan avances fructíferos en la faz del conocimiento, se debe tener en cuenta que el mercado de los dispositivos refrigerantes puede ser marcadamente conservador con respecto a la adopción de nuevas tecnologías. Sin embargo, es dable esperar que a medida que el desempeño de esta clase de equipos mejore, la aceptación de los mismos aumente significativamente.

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