¿Cómo logra el sonido calentar hasta 270 °C una fábrica?

Una parte enorme de la energía que consume la industria acaba perdida en forma de calor que nadie aprovecha. Un equipo del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias propone una forma poco habitual de recuperarlo: utilizar ondas sonoras para elevar su temperatura hasta 270 °C.

El invento es una bomba de calor termoacústica. Toma calor de una fuente de menor temperatura y, mediante vibraciones acústicas, lo traslada a una zona más cálida, de modo que pueda volver a emplearse en los procesos de una fábrica. Y lo hace sin piezas mecánicas móviles y sin los compresores convencionales.

Los hallazgos aparecieron en la revista científica Energy en octubre de 2025. A continuación, lo que se sabe de esta tecnología: cómo funciona, qué resultados ha dado en el laboratorio, qué límites tiene y qué falta para que llegue a una planta industrial.

Qué es una bomba de calor termoacústica

Una bomba de calor es un dispositivo que mueve calor de un lugar a otro, normalmente desde uno más frío hacia otro más caliente. Lo habitual es que lo haga con un fluido refrigerante y un compresor. La versión desarrollada en China sustituye ese esquema por ondas sonoras: el sonido, que es en esencia una variación de presión que se propaga, hace el trabajo que antes hacían las piezas mecánicas.

El objetivo es elevar la temperatura de una fuente térmica menor para poder reutilizar el calor residual que las fábricas suelen desechar. En el prototipo descrito, el dispositivo alcanza 270 °C, una temperatura que ya resulta útil para procesos industriales exigentes.

La diferencia con una bomba convencional está en el medio que transporta la energía. En lugar de un gas o líquido refrigerante que circula impulsado por un compresor, el movimiento lo genera la propia onda acústica dentro de un circuito cerrado. Por eso el equipo habla de tecnología termoacústica: la conversión de calor en sonido y de sonido en transporte de calor es el núcleo del diseño.

De dónde viene: el problema de los refrigerantes

La línea de trabajo responde a una limitación conocida. Una revisión publicada en Nature Energy, con aportes de Ercang Luo, especialista del ámbito de estas tecnologías, señala que los refrigerantes de los equipos convencionales presentan restricciones ambientales, de seguridad y de funcionamiento a altas temperaturas.

«Los refrigerantes de los equipos convencionales presentan restricciones ambientales, de seguridad y de funcionamiento a altas temperaturas»

Ercang Luo, especialista citado en una revisión publicada en Nature Energy

Frente a estos obstáculos, los expertos analizan alternativas basadas en sólidos o gases para capturar la energía que hoy se desperdicia. La propuesta termoacústica encaja en esa búsqueda: prescinde del refrigerante líquido tradicional y de los compresores, dos de los elementos que más se resienten cuando suben las temperaturas.

Por tanto, el problema que aborda el invento no es solo de eficiencia. Es también de materiales y de componentes: el refrigerante debe cumplir requisitos ambientales y de seguridad, y el compresor debe funcionar a temperaturas que exigen mucho al equipo. Eliminar ambos elementos es el punto de partida de la propuesta china.

Cómo funciona: dos unidades y un circuito cerrado

El dispositivo combina dos unidades en un circuito cerrado, interconectadas mediante resonadores acústicos. Cada una cumple una función distinta:

• Primera etapa: transforma la energía térmica en vibración sonora.
• Segunda etapa: emplea las variaciones de presión acústica para transportar la temperatura sobrante hacia una zona más cálida, según el estudio publicado en Energy.

Es decir, el calor se convierte primero en sonido y ese sonido se usa después para bombear calor hacia arriba. Todo ocurre dentro de un circuito cerrado y sin elementos mecánicos en movimiento.

Según el balance de avances del instituto chino, esa arquitectura supera las limitaciones de durabilidad en condiciones extremas y amplía el rango operativo de las bombas térmicas para el sector industrial. Al no haber piezas móviles que se desgasten, el diseño evita buena parte de los problemas que sufren los equipos con compresor cuando trabajan a temperaturas elevadas.

Qué resultados ha dado en los ensayos

Durante los ensayos experimentales, el extremo caliente del motor estuvo a 300 °C. La unidad de bombeo recibió calor a 145 °C y lo suministró hasta alcanzar la temperatura anunciada de 270 °C.

270 °C Temperatura alcanzada por el sistema para el calor reutilizado.

145 °C Temperatura a la que la unidad de bombeo recibió calor durante los ensayos.

300 °C Temperatura del extremo caliente del motor durante los ensayos.

Los ensayos iniciales registraron una potencia de 1.903 vatios con un coeficiente de rendimiento de 0,41. Este coeficiente mide cuánta energía útil entrega el sistema en relación con la que consume, y es la medida habitual para comparar la eficiencia de las bombas de calor.

1.903 vatios Potencia registrada en los ensayos iniciales.

0,41 Coeficiente de rendimiento en los ensayos iniciales.

Un detalle importante es que la eficiencia no se mantiene constante: al incrementar la temperatura de suministro, tanto la eficiencia como la energía entregada disminuyeron de forma considerable. Es un comportamiento que marca uno de los retos de la tecnología, porque las aplicaciones industriales más exigentes son precisamente las que requieren temperaturas más altas.

Qué significa para la industria

La línea de investigación busca satisfacer la demanda de sectores como la metalurgia, la petroquímica y la cerámica, industrias que necesitan calor a temperaturas altas y que generan, a la vez, grandes cantidades de calor residual. Para ellas, la innovación amplía las opciones de suministro térmico en procesos de alta exigencia y ofrece una solución clave para la eficiencia industrial.

La posibilidad de reutilizar ese calor dentro de la propia planta tiene un doble efecto: por un lado, aprovechar energía que de otro modo se perdería; por otro, reducir la dependencia de fuentes de calor que deben generarse de nuevo en cada proceso. Ese es el argumento central que sostiene la propuesta del instituto.

500-800 °C Rango de temperatura que, en el futuro, podrían aportar fuentes solares o nucleares.

Qué límites tiene

El primero es la dependencia energética. El mecanismo requiere un suministro exterior continuo para activar el proceso, y su eficiencia operativa depende estrictamente de las dos fuentes térmicas con las que trabaja. No genera calor de la nada: aprovecha una diferencia de temperaturas y necesita que se mantenga.

El segundo es la caída del rendimiento cuando se exige más temperatura, como se ha visto en los ensayos. Es, en la práctica, la tensión central del diseño: cuanto más calor se pide al sistema en el punto de entrega, menos energía útil devuelve.

El tercero es el paso del laboratorio a la fábrica: la transición hacia una aplicación comercial requiere analizar la escalabilidad y la integración del sistema en cada planta industrial. Un prototipo que funciona en condiciones de ensayo no garantiza el mismo comportamiento con la carga, el espacio y los procesos de una instalación real.

Especialistas de la Universidad de Liubliana aclaran, además, que diversas propuestas de este ámbito todavía necesitan más proyectos piloto antes de su venta masiva. Su advertencia no se limita al caso chino: apunta a todo el campo de las bombas de calor de nueva generación.

Qué viene ahora y a quién puede servir

El propio Luo ha marcado el siguiente objetivo del equipo:

«El siguiente paso será investigar tecnologías de bombas de calor para procesos industriales con mayores necesidades de temperatura»

Ercang Luo

Luo planteó además, de cara al futuro, el uso de fuentes solares o nucleares capaces de aportar entre 500 y 800 °C. Con una entrada de calor de ese nivel, este tipo de sistemas podría abordar procesos aún más exigentes que los ensayados hasta ahora.

Antes de llegar a esos escenarios, el camino pasa por los proyectos piloto, el análisis de escalabilidad y la integración en cada planta. Son los pasos que los especialistas citados sitúan entre el laboratorio y la venta masiva.

Lo esencial de un vistazo

• Qué es: una bomba de calor que usa ondas sonoras para elevar la temperatura del calor residual hasta 270 °C.
• Quién: el Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias.
• Dónde se publicó: la revista Energy, en octubre de 2025.
• Ventaja principal: no tiene piezas móviles ni compresores convencionales.
• Ensayos iniciales: 1.903 vatios y coeficiente de rendimiento de 0,41.
• Límite principal: la eficiencia cae al subir la temperatura de suministro y hace falta energía exterior continua.
• Próximo paso: más proyectos piloto y estudios de escalabilidad antes de una aplicación comercial.

Por la redacción de GUAY.news.