¿Te imaginas estar en una habitación en donde la temperatura sea autorregulada por medio de sus ventanas? Las ventanas inteligentes son uno de los avances tecnológicos que ofrecen mantener la temperatura estable dentro de una habitación, sin la necesidad de aparatos de alto consumo energético y sin la emisión de contaminantes. Para describir estos dispositivos, vamos a centrar nuestra atención únicamente en las ventanas inteligentes termocrómicas.
El Sol como interruptor
Las ventanas inteligentes termocrómicas requieren el estímulo del cambio de temperatura para poder excitarse, y qué mejor que la radiación emitida por el Sol para activar o desactivar la respuesta de la ventana.
Para describir este proceso, imagina un día caluroso donde la radiación solar es intensa y una sala de estar con un enorme ventanal que comunica con el exterior. Con el vidrio convencional que normalmente usan los ventanales, al transcurrir el día, la temperatura de la sala también aumenta (o disminuye), volviéndose la temperatura del interior completamente dependiente de la temperatura del exterior. Esto pasa porque un porcentaje del calor generado por la radiación solar fluye al interior de la casa por sus ventanas y aunque no es el único lugar por donde ocurre la trasferencia (figura 1), sí representa un medio importante para transmitir el calor. Las ventanas inteligentes suelen evitar eso, y en su lugar, aprovechan la radiación del Sol para mantener un ambiente controlado dentro de la habitación.
Figura 1. Flujo de calor a través de diferentes zonas de una casa.
Básicamente, en estos vidrios existe un rango de temperaturas en el que las ventanas no modifican sus propiedades ópticas, es decir, la radiación proveniente del Sol afecta por igual cuando la radiación infrarroja incide sobre las ventanas inteligentes, sin embargo, en otro rango de temperaturas, las ventanas se vuelven opacas a la radiación solar, esto es, dejan de ser el medio por donde fluye calor y reflejan la mayoría de radiación, evitando temperaturas elevadas dentro de una habitación. Esto último no implica que se dejará de observar a través de la ventana, ya que sus vidrios bloquean una parte significativa de calor y no la luz visible. Este proceso se describe con más detalle en el siguiente ejemplo (figura 2):
Figura 2. Radiación transmitida al aumentar la temperatura (curva naranja).
Debajo de cierta temperatura exterior (24 °C), la ventana transmite prácticamente toda la radiación solar que recibe al interior de la habitación. Esto genera que la temperatura interior aumente conforme la temperatura exterior también aumenta, como normalmente lo hacen las ventanas convencionales.
Después de que la temperatura exterior alcanza 24 °C, la ventana entra en un estado de transición, donde drásticamente comienza a evitar la transmisión de radiación solar. Este proceso concluye cuando la temperatura externa llega a 25 °C.
Una vez que la temperatura externa es de 25 °C, la ventana estabiliza la transmisión de radiación solar al interior y, sin importar cuanto más aumente la temperatura externa, la ventana regula la entrada de radiación solar como si la temperatura externa fuera de 25 °C.
Ahora te preguntarás: ¿de qué dependen las temperaturas en las que la ventana se activa? Dependen principalmente de los materiales con que se recubre el vidrio, pero también de otros parámetros como los procesos de fabricación, las morfologías microscópicas que adopta el recubrimiento, entre otros. En un principio, estos vidrios se diseñaron para temperaturas de activación de aproximadamente 53 °C (en 2017 se registraron temperaturas de hasta 50 °C en zonas pobladas del estado de Hidalgo, México). Hoy en día, se han logrado obtener recubrimientos funcionales a tan sólo 25 °C, que es una temperatura con la que muchas personas podrían sentirse cómodas.
Las ventanas inteligentes son, por lo tanto, una opción de climatización y que, en contraste con el aire acondicionado, no representa daños al ambiente, y requieren únicamente la energía del Sol.
Dra. Sandra del Carmen Amador Alvarado | Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dra. Vivechana Agarwal | Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas / Universidad Autónoma del Estado de Morelos