Incuba Cidesi el Laboratorio Nacional de Investigación en Tecnologías del Frío
Por Ana Luisa Guerrero
México, DF. 21 de octubre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Único en su tipo en México, el Laboratorio Nacional de Investigación en Tecnologías del Frío (Lanitef) surge con el propósito de contribuir con el desarrollo de alternativas de sustentabilidad energética.
Incubado en el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (Cidesi) en colaboración con el Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (Ciatec), este laboratorio científico, tecnológico y de innovación se instala desde inicios del año para hacer sinergias entre la academia y las industrias de refrigeración, enfriamiento y aire acondicionado, a favor de tecnologías más sustentables y de menor consumo energético.
De acuerdo con el Balance Nacional de Energía realizado por la Secretaría de Energía (Sener), en 2013 México tuvo un consumo de energía per cápita de 76.12 gigajoules, 1.1 por ciento más que un año anterior. En tanto, el refrigerador fue el electrodoméstico que utiliza más electricidad al representar 39 por ciento del total, seguido de los focos con 27 por ciento y la televisión con 12 por ciento, señalan los Indicadores de Eficiencia Energética en el sector Residencial elaborados por la misma dependencia federal.
A estas cifras se suma el incremento en el costo de la generación de energía, su distribución desigual o la escasez de las reservas de energía primaria en el mundo; de ahí que exista la necesidad de introducir mecanismos y aparatos que promuevan la disminución de emisiones de gases contaminantes.
Nuevas tecnologías del frío
En su primera fase de conformación, el Lanitef avanza con recursos provenientes de la convocatoria de Laboratorios Nacionales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) para planificar sus servicios y líneas de investigación con base en estudios de nicho de mercado y vigilancia tecnológica, dar pie a la publicación de artículos científicos, realizar eventos de divulgación y de vínculo con estudiantes de posgrado, así como la generación de planes de trabajo con empresas del ramo.
El doctor Hugo Gámez Cuatzin, investigador del Cidesi, explica a la Agencia Informativa Conacyt que este proyecto gira en torno a dos ejes: realizar investigación para innovar los actuales métodos de 
refrigeración basados en la compresión de gas, y generar tecnologías disruptivas enfocadas en reemplazar esos sistemas a través del uso de materiales capaces de producir frío cuando se someten a los efectos de un campo magnético, un campo eléctrico o un esfuerzo mecánico.
Para ello se requiere de investigación de ciencia básica y aplicada, por lo que se conforma un equipo multidisciplinario en el que participan expertos en termodinámica, tecnología de materiales, sistemas mecatrónicos, de automatización y de simulación de fluidos, entre otros.
"México es un país tropical y requiere el uso del frío, ya sea como aire acondicionado, para refrigeración comercial o doméstica y para sistemas de enfriamiento en el auto o en el transporte de mercancías. El frío se utiliza de manera cotidiana y no había en el país un laboratorio dedicado al desarrollo de estas tecnologías", señala.
Frente a esta necesidad, Cidesi y Ciatec —integrantes del Sistema de Centros Públicos de Investigación del Conacyt— pretenden generar líneas de colaboración con la industria mexicana y la trasnacional interesadas en un impacto ambiental positivo, sobre todo con aquellas proveedoras de refrigeración comercial, a la que se destina hasta 15 por ciento del consumo de energía eléctrica, según el investigador.
El también responsable de la gerencia de dinámicos y de transferencia de Cidesi detalla que la refrigeración doméstica y comercial opera a través de la compresión de gas, un modelo que todavía sigue sin alcanzar la eficiencia energética y la reducción de emisiones contaminantes.
De acuerdo con el doctor Juan Manuel Salgado, ingeniero de proyecto en la Dirección de Sistemas Dinámicos y de Transferencia de Cidesi, el reto al que se enfrenta el Lanitef es generar tecnología disruptiva con nuevos materiales, que tienen características a favor y en contra; por ejemplo, los materiales magneto calóricos que ya están siendo utilizados para evitar la refrigeración con gases, pero son radioactivos y de alto costo.
De ahí que se debe innovar y ya se piensa en materiales compuestos para almacenamiento de hidrógeno líquido y los de transferencia de calor, como pueden ser los metálicos, los cuproníqueles y lo invariables cobres.
Por ello, este laboratorio se enfocará en investigar las propiedades de diferentes materiales, por ejemplo, los magnetocalóricos, que son los que producen cambios de entropía, es decir, generar frío bajo el efecto de campos magnéticos; o por materiales electrocalóricos, que producen cambios de entropía por aplicación o ausencia de electricidad; incluso por materiales isocalóricos, que trabajan bajo la aplicación de una fuerza o una deformación.
"Investigar en tecnologías del frío puede parecer exótico pero no lo es tanto, puesto que hay mercado y todos los días está ahí. Nosotros creemos que hay una oportunidad para ir entrando en esas tecnologías y desarrollar cosas nuevas y tener un impacto positivo", dice Gámez Cuatzin.
Consolidación
En su etapa de consolidación, el Laboratorio Nacional de Investigación en Tecnologías del Frío —que se contempla inicie con 2016— ofrecerá servicios tecnológicos a la industria ubicada en el Bajío; pues de acuerdo con el Sistema de Información Empresarial Mexicano (SIEM), en esa región se ubican alrededor de 80 empresas relacionadas con la refrigeración y el aire acondicionado, entre ellas proveedores de otras que utilizan equipos de la cadena del frío, como tiendas de conveniencia, supermercados y restaurantes.
Entre los servicios que se ofertarán destacan la simulación y análisis computacional de fenómenos de transferencia de energía, incluyendo la realización de estudios de interacción fluido-estructura, con acoplamiento térmico; el desarrollo de instrumentación para el aseguramiento de la cadena de frío, entre ellos instrumentos de metrología legal y metrología científica; la determinación de la eficiencia energética en la cadena de frío; el desarrollo de materiales avanzados para transferencias de energía como los magnetocalóricos, los nanomateriales, los aislantes, los absorbentes de humedad, los materiales desecantes, refrigerantes naturales, el rediseño de plantas frigoríficas para optimizar su eficiencia energética o las transferencias de energía en la búsqueda de sustentabilidad ambiental, así como el estudio de vigilancia tecnológica en sistemas innovadores para la transferencia de energía.
Proyectos
Dr. Hugo Gámez Cuatzin.
Las líneas de investigación del laboratorio están siendo estructuradas, pero hasta ahora se han dirigido a sensores tipo MEMS (Microelectrical and Mechanical Systems), a dinámica computacional de fluidos y su interacción con el entorno térmico para el cálculo y diseño de espacios refrigerados; modelado de nuevos patrones para la cadena de frío, medición y modelado de las pérdidas energéticas en frigoríficos y el estudio de materiales para la elaboración de películas de capa límite.
Gámez Cuatzin —quien realizó sus estudios de doctorado en el Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Lyon, en Francia, con respaldo de las becas de Conacyt— señala que se han iniciado algunos proyectos a varios niveles. En el ámbito académico ya preparan recursos humanos al vincularlos con el Lanitef, pues acompañan la preparación de dos tesistas de maestría y uno de doctorado.
En el área de la vinculación con empresas acompañan a algunas en la convocatoria del Programa de Estímulos a la Investigación, Desarrollo e Innovación porque el laboratorio ya cuenta con clientes interesados en la liofilización, que es la aplicación de frío, y en tecnologías de enfriamiento de sistemas de cómputo de alto rendimiento.
"Es el inicio porque tenemos seis propuestas en preparación alineadas con el laboratorio, y esperemos que si las evaluaciones nos favorecen tendremos dos o tres proyectos en el Lanitef el próximo año, muy alineados con sus líneas de investigación", asevera.
Y es que el laboratorio tendrá entre sus funciones principales la gestión y transferencia del conocimiento que genere, así como sentar las bases para acelerar la creación de empresas de base tecnológica, con el objetivo de fortalecer el aparato productivo y económico regional y del país, con una perspectiva de sustentabilidad ambiental.
Red de investigación
El Cidesi busca integrar una red nacional de investigación en tecnologías del frío alrededor del Lanitef, que se dedique a generar y comercializar servicios tecnológicos, productos, registros de propiedad intelectual y los procesos resultantes de sus estudios al tiempo que promueva la vinculación con la industria y la sociedad.
La primera alianza se suscribió con el Ciatec para la conformación del laboratorio, y a la fecha ha habido acercamientos con el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), el Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados (Cimav) y el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt).
A la vez, explica Gámez Cuatzin, se estrechan lazos de colaboración con el Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), que tiene un grupo consolidado en investigación en bombas de calor; con la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH) campus Apan, que abrió la licenciatura en Ingeniería en Tecnología del Frío, y con investigadores de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ).
En tanto, a nivel internacional se mantienen pláticas con la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza, con la Universidad Rovira i Virgili en Tarragona, España, así como la corporación Tecnalia.
"El impulso que se necesitaba se está dando y esperamos que se desarrolle muy pronto para llegar a ser un grupo fuerte que vaya creciendo", agrega.
El investigador asevera que este laboratorio tiene un alto potencial de crecimiento, por lo que en las convocatorias del próximo año concursarán para equiparlo y consolidarlo en el menor tiempo posible.
"Apostamos para que en un plazo de 10 años, el laboratorio y la red se conviertan en un referente mundial en la investigación de tecnologías del frío. Queremos crear un polo de investigación con el mismo peso que están teniendo los clústers de aeronáutica y automotriz", concluye Gámez Cuatzin.
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