Cómo es el aire acondicionado que se puede vestir

Julio de 2019 fue el mes más caluroso jamás registrado. Y lo más probable es que las temperaturas sigan escalando, al igual que la boleta de la luz, si seguimos dependiendo del acondicionador de aire tradicional para mantenernos frescos. La cantidad de unidades de aire acondicionado ya es una amenaza para el clima mundial debido a la cantidad de energía que estos dispositivos consumen. En la actualidad, ya hay 1200 millones de equipos de aire acondicionado bombeando aire frío en los hogares y se espera que para 2050 se llegue a las 4500 millones. Además, se prevé que la demanda de energía se triplicará en el mismo período. Es un círculo vicioso: lo que hacemos para refrescarnos contribuye al cambio climático que está recalentando el planeta.

Enfriar a los individuos podría ser mucho más barato y generar menos desperdicio que enfriar edificios enteros. La industria de enfriado de hogares es un mercado grande: los acondicionadores de aire cuestan a los estadounidenses US$29.000 millones al año, según el Departamento de Energía. Pero mantenerse fresco no solo tiene que ver con el dinero o la energía. Las personas con problemas de salud, como el cáncer, pueden sufrir de sofocos de calor y les puede resultar difícil regular su temperatura. Al elevarse las temperaturas globales, la eficiencia en el uso de energía se vuelve cada vez más importante y un grupo de compañías, startups y grupos de investigación se están apresurando a crear dispositivos "vestibles" (conocidos como wereables, en inglés) y portátiles que pueden actuar como miniunidades de aire acondicionado personalizadas, ya sea que el cliente quiera ahorrar dinero, cuidar su salud o reducir su huella de carbono.

Sony, fabricante global de productos electrónicos, es una de las compañías que se están metiendo en el juego del enfriado wereable. A fines de junio, la compañía lanzó una campaña de recolección de fondos masiva en Japón para un dispositivo llamado Reon Pocket, que se colocará en la nuca, en un bolsillo especialmente diseñado en la camiseta y que producirá un sistema de enfriado instantáneo gracias a una propiedad de los semiconductores llamada efecto Peltier.

El proyecto, que es parte del Sony Startup Accelleration Program, ya cuenta con los fondos necesarios y Sony planea comenzar a vender el producto en 2020, a tiempo para los Juegos Olímpicos de Tokio. Dada la reciente ola de calor en la ciudad japonesa, un dispositivo como este podría hacer más tolerable ver los juegos en exteriores o incluso podría ayudar a los atletas mismos. Junto con la camiseta, el precio será de alrededor de US$130, pero por ahora solo se venderá en Japón.

Sony no es la única compañía que está tratando de capitalizar el calor en aumento. Embr Labs es una startup fundada por tres estudiantes de doctorado del MIT que se sentían frustrados por el hecho de que su laboratorio siempre estaba a temperaturas heladas en el verano, aun cuando solo hubiera pocas personas en el edificio.

¿No tendría sentido, pensaron, proveer dispositivos de enfriado a cada individuo en el laboratorio en vez de usar cantidades delirantes de energía para enfriar enormes espacios? Su solución es un pequeño dispositivo, que cuesta US$299, llamado Embr Wave que se lleva en la muñeca. Al oprimir un botón una placa cerámica pegada a la piel se enfría, dando alivio al contactarse con los nervios termorreceptores sensibles en la parte interior de su muñeca. La compañía sostiene que, dado que Embr permitiría a las personas refrescarse a sí mismas en vez de toda la oficina o el hogar, podría traducirse en ahorro de energía de entre el 15 y el 35% de los costos generales de enfriado de un edificio.

Crear un "vestible" que pueda refrescar es increíblemente difícil, principalmente por las leyes de la física: para enfriar algo, hay que calentar otra cosa. Es por eso que las unidades de aire acondicionado tienen que tener salida al exterior: sacan aire caliente al exterior a la vez que introducen aire frío al interior. "A medida que el dispositivo se vuelve más pequeño, especialmente si se lo quiere hacer portable, se hace cada vez más difícil disipar el calor", dice Sam Shames, cofundador y jefe operativo de Embr. Hay otro problema también: se necesita mucha más energía para enfriar algo que para calentarlo. Como resultado, los dispositivos de enfriado son por lo general grandes, voluminosos y ruidosos, porque el proceso de enfriado es inherentemente ineficiente.

Es por eso que el Embr Wave, así como el Reon Pocket de Sony, usan una particularidad de la ciencia de materiales llamada el efecto Peltier para dar sensaciones intensas de enfriado en forma más pequeña. En la década del 30 el físico francés Jean Charles Athanase Peltier descubrió que si se hace pasar una corriente eléctrica por la unión entre un metal y un semiconductor (el mismo material que se usa hoy en la electrónica), se puede crear un efecto de enfriado. Si se hace pasar la corriente en la dirección opuesta se produce calor. Hoy se puede encontrar dispositivos que usan este efecto, llamado termoeléctrico, en todo tipo de cosas, desde asientos de auto calefaccionados hasta enfriadores de vino. Así se enfrío el vehículo marciano (Mars Rover) y es lo que hace funcionar los sistemas de enfriado y calefacción en la Estación Espacial Internacional.

El Embr Wave y el Reon Pocket usan el efecto termoeléctrico para generar el enfriado en un dispositivo que es lo suficientemente pequeño como para llevarlo en el cuerpo. Pero la termoeléctrica también requiere mucha energía. Para hacer más eficiente le Embr Wave, el equipo de la startup hizo que el dispositivo sólo generara las temperaturas a las que mejor responde el cuerpo humano. Debido a que las sensaciones de temperatura son relativas, el dispositivo no necesita acercarse a la de congelado, simplemente tiene que estar un poco más fresca que la temperatura normal del cuerpo humano. La temperatura del dispositivo aumenta y se reduce lentamente, gracias a un algoritmo que cambia la temperatura sólo lo suficiente para producir una sensación de frescura mientras conserva la batería. El equipo de Embr dice que se puede hacer funcionar los ciclos de dos a tres minutos del dispositivo hasta 50 veces con una sola carga. (Sony no dio más detalles respecto de cómo soluciona este problema el Reon Pocket.)

Mientras tanto, investigadores académicos también están explorando las maneras en que puede usarse el efecto Peltier para crear "vestibles". En la Universidad de California en San Diego, el profesor de ingeniería mecánica y ciencias de materiales Renkun Chen y su equipo crearon un parche "vestible" que usa tecnología similar para generar enfriado instantáneo.

El parche flexible, cuyo desarrollo fue financiado por el departamento de Energía, tiene un diseño ingenioso que usa el efecto termoeléctrico para enfriar pero no necesita un disipador de calor porque el parche tiene una capa de aislante entre el lado del parche que se apoya en la piel y el lado opuesto del parche que expele calor al medio ambiente. La meta de Chen es eventualmente incorporar el parche a la vestimenta, lo que podría ayudar a personas como obreros de la construcción, que trabajan en exteriores en condiciones extremas, aunque su prototipo puede aplicarse a la piel usando un brazalete. Está en conversaciones con varias compañías de vestimenta y espera comercializar la tecnología en pocos años. "Uno de nuestros planes es hacer un parche de enfriado más grande para personas que tienen necesidades más urgentes, especialmente problemas de salud" dice Chen, en referencia a personas que tienen sofocos de calor. "Y gradualmente haremos productos más sofisticados, como los integrados a ropa para actividades especiales". Aunque las propiedades termoeléctricas se cuentan entre los principales recursos que se están investigando para crear dispositivos de aire acondicionado wereables, algunas startups están examinando técnicas diferentes para crear el enfriado personalizado. La startup Mobil Comfort, que está comercializando investigaciones de aire acondicionado portátil de la Universidad de Maryland, está desarrollando un aire acondicionado llamado RoCo que se ve casi como un purificador de aire grande, con una abertura cerca de la parte superior que lanza aire frío hacia el usuario.

Aunque RoCo usa los compresores (las bombas que sacan el aire caliente hacia afuera) más pequeños disponibles para generar aire frío, usa el mismo proceso que el aire acondicionado tradicional. Pero no necesita la ventilación que los equipos requieren habitualmente. En cambio la unidad usa un disipador ingenioso: un material de cambio de fase o una sustancia que puede cambiar su forma física en base a cuanta energía tiene. El hielo es un ejemplo de un material de cambio de fase: cuando se le aplica calor cambia lentamente de sólido a líquido. Pero mientras el hielo requiere mucho menos energía para derretirse que para congelarse, Mobile Comfort eligió un material de cambio de fase que requiere mucha más energía para cambiar de sólido a líquido. En vez de lanzar aire caliente hacia afuera el prototipo de RoCo envía todo el calor que genera a este material, llamado alcohol graso, que absorbe el calor al derretirse lentamente.

Esto permite al dispositivo funcionar unas ocho horas. En ese tiempo, RoCo usa una cámara para ubicar al usuario en un espacio y gira 360 grados para seguirlo, lanzando aire frío a través de una abertura en la parte superior del dispositivo, de modo que esté constantemente refrescado. Cuando la persona deja el cuarto, la unidad automáticamente se apaga. Cuando el dispositivo eventualmente agota su disipador de calor, el usuario tiene que revertir el proceso: lleva unas horas pero todo lo que hay que hacer es ordenarle que libere el calor que ha almacenado mientras usted está fuera del cuarto. Eso puede sonar contraproducente pero la compañía dice que durante el proceso el prototipo solo genera la cantidad de calor equivalente a dos lámparas encendidas.

Mobile Comfort se han asociado con el gran fabricante de aire acondicionado Daikin y la investigación fue originalmente financiada por el departamento de Energía con la idea que la gente algún día podría usar el dispositivo para reducir su cuenta de electricidad. "La idea es que si fija el termostato en una temperatura un poco más elevada que lo que le resulte cómodo y luego usa esto para sustituir el enfriado producirá un inmenso ahorro de energía", dice Todd Stave, CEO de Mobile Comfort.

Sin embargo, Mientras Stave descubrió a través de estudios de mercado que los consumidores en Asia y Europa, donde es menos prevaleciente el aire acondicionado central, en general aceptan esta idea, los consumidores en Estados Unidos no lo hacen. "A la gente en América del Norte no le importa el costo de la energía. Es demasiado barata", dice. "Por lo que van a usarlo en lugares en los que no había aire acondicionado antes: el patio, junto a la piscina, el garaje".

RoCo todavía está lejos de llegar a las tiendas: Stave apunta a su lanzamiento en 2021. Quizás para entonces la energía en los Estados Unidos sea más cara. En ese momento, encontrar maneras de evitar el uso de acondicionadores de aire tradicionales puede ser un modo práctico de ahorrar un poco de dinero en el costo de la energía. Aparatos de aire acondicionado más pequeños y eficientes, como el RoCo o "vestibles" termoeléctricos como Embr y Reon quizás puedan quebrar el círculo vicioso de los aire acondicionados que gastan mucha energía y contribuyen al calentamiento global que a su vez lleva a más gente a encender el aire acondicionado para estar cómoda. En vez de ello podrían ayudar a la gente a ahorrar energía y mantenerse fresca cuando hace calor.

Una amenaza real

El futuro del aire acondicionado

• 29 - Desembolso: Son los miles de millones de dólares al año que están gastando los consumidores norteamericanos en la compra de equipos de aire acondicionado.
• 4500 - Crecimiento: Son los equipos de aire acondicionado en millones de unidades que se espera que estén en operaciones en los hogares a nivel mundial para 2050, frente a los actuales 1200 millones..
• 35% - Ahorro: Es el ahorro en energía que prometen alcanzar los nuevos equipos de aire acondicionado "vestibles", que ofrecen empresas como Embr Wave, a un costo de US$299 por aparato.

Traducción Gabriel Zadunaisky