Ventanas líquidas: Inspiración en la piel de calamar para ahorrar energía

Inspirándose en la dinámica piel de organismos como el calamar, que cambia de color, investigadores de la Universidad de Toronto han desarrollado un sistema fluídico multicapa capaz de reducir los costes energéticos de calefacción, refrigeración e iluminación de los edificios.

La plataforma, que optimiza la longitud de onda, la intensidad y la dispersión de la luz transmitida a través de las ventanas, ofrece un control mucho mayor que las tecnologías existentes, al tiempo que mantiene los costes bajos gracias al uso de componentes sencillos y disponibles en el mercado.

«Los edificios consumen una tonelada de energía para calentar, enfriar e iluminar sus espacios interiores», explica Raphael Kay, recién licenciado en Ingeniería Mecánica por la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista PNAS.

«Si podemos controlar estratégicamente la cantidad, el tipo y la dirección de la energía solar que entra en nuestros edificios, podemos reducir masivamente la cantidad de trabajo que pedimos a calefactores, refrigeradores y luces».

En la actualidad, algunas tecnologías «inteligentes» de construcción, como las persianas automáticas o las ventanas electrocrómicas -que cambian su opacidad en respuesta a una corriente eléctrica-, pueden utilizarse para controlar la cantidad de luz solar que entra en la habitación. Pero Kay afirma que estos sistemas son limitados: no pueden discriminar entre las distintas longitudes de onda de la luz ni controlar cómo se distribuye esa luz espacialmente.

«La luz solar contiene luz visible, que influye en la iluminación del edificio, pero también contiene otras longitudes de onda invisibles, como la luz infrarroja, que podemos considerar esencialmente calor», explica.

En las horas centrales del día en invierno, probablemente queramos que entren ambas, pero en las horas centrales del día en verano, querremos que entre sólo la luz visible y no el calor». Los sistemas actuales no pueden hacer esto: bloquean ambas o ninguna. Tampoco pueden dirigir o dispersar la luz de forma beneficiosa.

Desarrollado por Kay y un equipo dirigido por el profesor asociado Ben Hatton, el sistema aprovecha la potencia de la microfluídica para ofrecer una alternativa. El equipo también incluía al candidato al doctorado Charlie Katrycz, ambos del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y a Alstan Jakubiec, profesor adjunto de la Facultad de Arquitectura, Paisajismo y Diseño John H. Daniels.

Los prototipos consisten en láminas planas de plástico impregnadas de una serie de canales milimétricos por los que pueden bombearse fluidos. En los fluidos pueden mezclarse pigmentos, partículas u otras moléculas personalizadas para controlar qué tipo de luz pasa -por ejemplo, longitudes de onda visibles frente a infrarrojas cercanas- y en qué dirección se distribuye.

Estas láminas pueden combinarse en una pila multicapa, en la que cada capa es responsable de un tipo distinto de función óptica: controlar la intensidad, filtrar la longitud de onda o sintonizar la dispersión de la luz transmitida en el interior. Mediante el uso de pequeñas bombas controladas digitalmente para añadir o retirar fluidos de cada capa, el sistema puede optimizar la transmisión de la luz.

«Es sencillo y barato, pero también permite un control combinatorio increíble. Podemos diseñar fachadas de edificios dinámicas en estado líquido que hagan básicamente cualquier cosa que se desee en cuanto a sus propiedades ópticas», afirma Kay.

En el estudio más reciente, los algoritmos de control fueron diseñados por humanos, pero Hatton señala que el reto de optimizarlos sería una tarea ideal para la inteligencia artificial, una posible dirección futura para la investigación.

«La idea de un edificio que pueda aprender, que pueda ajustar este conjunto dinámico por sí mismo para optimizar los cambios estacionales y diarios en las condiciones solares, es muy emocionante para nosotros», dice Hatton.

«También estamos estudiando cómo ampliarlo de forma que pueda cubrir todo un edificio. Eso llevará trabajo, pero dado que todo esto puede hacerse con materiales sencillos, no tóxicos y de bajo coste, es un reto que puede resolverse.»

Hatton también espera que el estudio anime a otros investigadores a pensar de forma más creativa en nuevas formas de gestionar la energía en los edificios.

«En todo el mundo, la cantidad de energía que consumen los edificios es enorme, incluso mayor que la que gastamos en la industria o el transporte», afirma. «Creemos que fabricar materiales inteligentes para edificios es un reto que merece mucha más atención».

Ventanas líquidas: Inspiración en la piel de calamar para ahorrar energía

Related articles

Recette de bouillon

Recette de salade de pommes de terre

Cuisiner une salade de Venise rapide

Salade d’hiver : recette d’un plat délicieux et sain

Cuisiner une salade chaude avec du fromage frit

Dejar respuesta Cancelar respuesta

Don't miss

Los nuevos «relojes atto» miden el movimiento de los electrones a escala de quintillonésimas de segundo

100% in 9 minutes: the smartphone with the fastest charging today is presented

Comment préparer un petit pain pita rapide avec des bâtonnets de crabe ?

Must Read

Eleven More Deaths Linked to Crashes Involving Vehicles With Automated Technology, US Government Data Shows

Il SUV a tre file Land Rover Defender 130 viene mostrato in vista del debutto del 31 maggio

Honda announced the update of Gold Wing motorcycles