Las altas temperaturas no solo ponen en aprietos a las personas durante las olas de calor récord de los veranos, también afectan a las máquinas que nos rodean, revela un artículo publicado en The Conversation.
Los autores, Srinivas Garimella y Matthew T. Hughes, indican que desde teléfonos móviles hasta centros de datos, vehículos y aviones, la eficiencia y vida útil de estas máquinas se ven amenazadas por el calor extremo.
¿Cómo el calor impacta en las máquinas y cómo podemos mitigar sus efectos? Investigadores en ingeniería están estudiando cómo manejar este problema y cómo aprovechar eficazmente el calor que, de lo contrario, se desperdiciaría.
La física del calor en las máquinas
Ninguna máquina es completamente eficiente y todas enfrentan fricción interna durante su operación. Esta fricción resulta en la disipación de calor, lo que significa que cuanto más calor haga fuera, más calor generará la máquina. Esto es especialmente relevante para dispositivos con baterías de iones de litio, como los teléfonos móviles, que dejan de funcionar por encima de ciertas temperaturas para evitar el sobrecalentamiento y daños a la electrónica.
Refrigeración y disipación del calor
Los diseños de refrigeración innovadores, como el uso de fluidos de cambio de fase, ayudan a mantener frías las máquinas. Sin embargo, en última instancia, el calor se disipa en el aire. A medida que la temperatura ambiente aumenta, se vuelve más difícil mantener la máquina lo suficientemente fría para un funcionamiento eficaz. Además, la proximidad de las máquinas puede resultar en una mayor disipación de calor en el entorno.
Deformación de materiales
Las altas temperaturas pueden hacer que los materiales de la maquinaria se deformen a nivel molecular. A medida que las moléculas vibran más con el aumento de la temperatura, los materiales tienden a expandirse, lo que puede llevar a deformaciones en las máquinas. Este fenómeno se observa en carreteras de hormigón que se dilatan y agrietan con el calor.
Impacto en la seguridad y funcionamiento de vehículos
Las altas temperaturas pueden afectar la viscosidad de los aceites de motor, provocando posibles averías en los vehículos. Además, el calor puede aumentar la presión interna de los neumáticos, afectando al desgaste y al riesgo de derrape. Incluso los aviones pueden experimentar retrasos y limitaciones de carga durante temperaturas extremas debido a la disminución de la densidad del aire.
Degradación de baterías
Las baterías de iones de litio, comunes en vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos, se degradan más rápidamente a temperaturas más altas, afectando la capacidad de almacenamiento. Los centros de datos, que disipan grandes cantidades de calor, utilizan técnicas como la refrigeración evaporativa, aunque esto puede requerir grandes cantidades de agua, un recurso escaso en algunas regiones.
Desafíos del aire acondicionado
Los aires acondicionados luchan por mantener la eficiencia durante las altas temperaturas, lo que resulta en un aumento en la demanda eléctrica y posibles apagones. En lugares como Texas, cada pequeño aumento de temperatura provoca un notable incremento en la demanda de electricidad, generando preocupaciones sobre la disponibilidad y emisiones de gases de efecto invernadero.
Enfrentando el desafío del calor
Para mitigar los daños del calor en las máquinas, es crucial mantenerlas en espacios frescos y bien aislados. Además, se pueden aprovechar horarios de menor consumo eléctrico para utilizar dispositivos de alto consumo. Además, científicos e ingenieros están trabajando en formas de reciclar el calor generado por las máquinas, transformándolo en una fuente valiosa de energía para sistemas de calefacción y refrigeración.
En conclusión, el calor extremo representa un desafío significativo para la eficiencia de las máquinas modernas. Sin embargo, mediante la comprensión de sus efectos y la implementación de estrategias adecuadas, podemos mitigar sus impactos y trabajar hacia un futuro más sostenible y eficiente en términos energéticos.