El cambio climático y el aumento de las olas de calor en ciudades de todo el mundo han llevado a científicos e ingenieros a desarrollar soluciones de refrigeración más eficientes y sostenibles. Uno de los avances más prometedores ha sido el desarrollo de sistemas pasivos de refrigeración, que permiten reducir la temperatura de los edificios sin la necesidad de utilizar energía eléctrica, lo que supone una mejora tanto económica como ambiental.
Refrigeración pasiva: una nueva era de eficiencia energética
Investigadores de la Universidad de Stanford han dado un paso importante en esta dirección con el desarrollo de un sistema que mediante el uso de paneles reflectantes instalados en los tejados de los edificios disipa el calor del interior hacia el exterior. Este sistema, basado en el principio del enfriamiento radiativo pasivo, promete una reducción de la temperatura interna de hasta 5°C, lo que disminuiría notablemente el consumo energético destinado a sistemas de aire acondicionado, especialmente en áreas urbanas.
Este avance podría ser determinante, ya que, solo en Estados Unidos, se estima que el 15% del consumo eléctrico de los edificios se destina a sistemas de refrigeración. La implementación de estos sistemas permitiría reducir considerablemente el impacto ambiental y los costos asociados a la climatización.
Cómo funciona el sistema de enfriamiento radiativo pasivo
El sistema pasivo de refrigeración desarrollado por Stanford se basa en la capacidad de reflejar la radiación solar y disipar el calor acumulado en la superficie de los edificios a través de una ventana de transparencia en la atmósfera. Esto permite radiar el calor acumulado directamente al espacio exterior sin calentar el ambiente circundante.
El componente clave de este sistema son los paneles reflectantes, fabricados con una capa de 1.8 micras de dióxido de silicio y óxido de hafnio, sobre una fina lámina de plata. Esta combinación de materiales actúa como un radiador y un espejo, reflejando la radiación infrarroja en longitudes de onda específicas que atraviesan la atmósfera sin ser absorbidas por el aire que rodea los edificios.
Además, el sistema ha sido probado en condiciones de luz solar directa, demostrando que puede reducir la temperatura de un edificio en hasta 5°C. Esto lo convierte en una solución ideal para zonas urbanas, donde las islas de calor exacerban las temperaturas durante los meses de verano.
El uso de sistemas ancestrales como inspiración
Una de las características más interesantes de la refrigeración pasiva es que, aunque se basa en tecnologías modernas, algunos de los principios utilizados ya existían hace siglos. Por ejemplo, sistemas inspirados en construcciones del antiguo Egipto emplean torres de ventilación para captar el aire y enfriarlo mediante la evaporación del agua. En otras regiones de Medio Oriente, los llamados malqafs permitían la refrigeración adiabática aprovechando las corrientes de aire y el agua.
Este tipo de soluciones aún son viables hoy en día y están siendo modernizadas. Un ejemplo es TerraCool, donde se utiliza terracota mediante un sistema de evaporación natural para enfriar edificios sin consumo energético. Asimismo, el proyecto TerraMound desarrollado en la Universidad de Arquitectura Bartlett combina arcilla y diseño geométrico para maximizar el flujo de aire, creando estructuras que enfrían sin necesidad de electricidad.
Refrigeración evaporativa: otra opción viable
En regiones de climas más secos, otras tecnologías como la refrigeración por evaporación también han demostrado ser muy útiles. Este método utiliza la evaporación del agua para generar una disminución de la temperatura ambiental. Ciudades como Ahmedabad, en India, han implementado sistemas pasivos basados en este principio en centros de investigación avanzados para mejorar la climatización.
A diferencia del aire acondicionado tradicional, que consume grandes cantidades de electricidad y emite gases de efecto invernadero, estos sistemas se valen de la naturaleza para reducir la temperatura, aprovechando un recurso tan básico como el agua.
Por ejemplo, el Pearl Academy en Jaipur, India, emplea un diseño inspirado en las celosías tradicionales que, junto con una piscina interior, genera corrientes de aire fresco que enfrían el edificio sin necesidad de energía eléctrica.
La evolución tecnológica de los sistemas pasivos
La refrigeración pasiva no solo se basa en principios antiguos, sino que está constantemente evolucionando, combinando tecnología avanzada con materiales innovadores. Ejemplos como los Hydroceramics, desarrollados recientemente, utilizan la porosidad de la cerámica y el hidrogel para absorber y almacenar agua que luego se evapora en los días calurosos, enfriando el aire circundante.
Otra tecnología prometedora es el aerogel utilizado en proyectos como el desarrollado en el MIT. Este material ultraligero permite optimizar la refrigeración por evaporación sin consumir electricidad. Los dispositivos basados en aerogel pueden reducir la temperatura interna hasta en 9,3°C, proporcionando una alternativa eficiente y limpia a los sistemas convencionales.
Además, al no necesitar grandes cantidades de energía, estos sistemas son aplicables en zonas con escasez de recursos, especialmente en países en desarrollo o comunidades aisladas.
La implementación de sistemas pasivos en la arquitectura moderna no solo se traduce en un ahorro de energía, sino también en edificios más sostenibles y en una mejor calidad de vida para los habitantes.
A medida que el cambio climático continúa intensificándose, es esencial encontrar alternativas al aire acondicionado que no agoten los recursos naturales ni empeoren la situación ambiental. Los sistemas de refrigeración pasiva están demostrando ser una de las mejores soluciones y, seguramente, en el futuro veremos un crecimiento en su adopción a escala global.