Hacer frente al gasto de luz y gas en casa se ha convertido en una de las principales preocupaciones de los ciudadanos debido al elevado precio de la energía. Por ello, buscan en la tecnología formas de ahorrar dinero, como instalar paneles solares, entre los que destaca uno hecho en España que se pueden poner en el balcón, o colocando en el tejado pequeños aerogeneradores. Ahora, un grupo de investigadores ha creado unas ventanas líquidas que se postulan como una interesante alternativa al reducir drásticamente las facturas de la electricidad y calefacción.

Un equipo de científicos de la Universidad de Toronto, en Canadá, ha desarrollado un prototipo de ventana líquida de varias capas que puede reducir el gasto en energía de calefacción, aire acondicionado y electricidad de los edificios. Una tecnología inspirada en la capacidad para cambiar de color de la piel de organismos como el calamar. Aunque no es una novedad, ya que hay herramientas similares, como un sistema que rellena las ventanas con agua para ahorrar luz. 

En el caso del prototipo canadiense, éste optimiza la longitud de onda, la intensidad y la dispersión de la luz que se transmite a través de la ventana, lo que ofrece un control mayor de la energía en comparación con otras tecnologías existentes. Además, es una ventana sencilla y barata de fabricar, ya que usa componentes simples que se pueden encontrar en el mercado. 

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"Los edificios usan una tonelada de energía para calentar, enfriar e iluminar sus espacios interiores. Si podemos controlar estratégicamente la cantidad, el tipo y la dirección de la energía solar que ingresa en ellos, podemos reducir enormemente la cantidad de trabajo que se le pide a la calefacción, el aire acondicionado y las luces", explica Raphael Kay, autor principal del proyecto, en un estudio publicado en la revista científica estadounidense PNAS. 

Ventanas líquidas

En la actualidad existen otras tecnologías de construcción 'inteligentes', como ventanas que dejan pasar la luz y bloquean el calor. Sin embargo, Kay asegura que estos sistemas son limitados, al no poder discriminar entre diferentes longitudes de onda de luz ni controlar cómo se distribuye esa luz de forma beneficiosa. "La luz del sol contiene luz visible, que afecta a la iluminación del edificio, y otras longitudes de ondas invisibles, como luz infrarroja, que podemos considerar esencialmente como calor", indica el autor.

Una ventana con agua.

En cambio, este nuevo prototipo sí es capaz de controlar todo esto. Consiste en láminas planas de plástico que están impregnadas con una serie de canales de un milímetro de espesor a través de los cuales se pueden bombear líquidos. Sus creadores afirman que es posible mezclar pigmentos personalizados, partículas u otras moléculas en los fluidos para controlar qué tipo de luz pasa y en qué dirección se distribuye.

Las láminas se pueden combinar en una pila de varias capas en la que cada una de ellas es responsable de un tipo diferente de función óptica, como controlar la intensidad, filtrar la longitud de onda o ajustar la dispersión de la luz transmitida en interiores. Luego se utilizan pequeñas bombas controladas digitalmente para añadir o eliminar los fluidos de cada capa, para que de esta forma el sistema pueda optimizar la transmisión de la luz.

El calamar, la clave

Los investigadores han tomado la piel del calamar como inspiración para crear esta tecnología. Muchas especies de este animal poseen una piel que contiene capas apiladas de órganos especializados, entre los que se incluyen los cromatóforos, que controlan la absorción de la luz, y los iridóforos, que afectan a la reflexión y la iridiscencia.

Unos elementos que trabajan juntos para generar comportamientos únicos que solamente son posibles cuando se combinan. Ese es el punto de partida de este proyecto. Mientras trabajan en el prototipo, los investigadores construyeron modelos informáticos que analizaron el impacto energético potencial que habría si la fachada de un edificio incorporara estas ventanas líquidas.

Esquema de la inspiración biológicas de las ventanas. Universidad de Toronto Omicrono

El equipo también simuló varios algoritmos de control para activar o desactivar las capas en respuesta a las condiciones ambientales cambiantes. "Si tuviéramos una ventana líquida con solo una capa que se enfoca en modular la transmisión de luz infrarroja cercana, sin siquiera tocar la parte visible del espectro, encontramos que podríamos ahorrar alrededor de un 25% anual en energía de calefacción, aire acondicionado e iluminación", afirma Raphael Kay.

En el caso de tener dos capas, "infrarroja y visible, es más del 50%. Estos son ahorros muy significativos", añade. Por el momento los algoritmos de control de entrada de líquido en las capas han sido diseñados por humanos, pero los investigadores creen que el desafío de optimizarlos sería una tarea ideal para la inteligencia artificial.

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Incluso están trabajando en cómo escalar esta tecnología de manera efectiva para poder cubrir un edificio completo; algo que requerirá mucho trabajo, pero dado que "se puede fabricar con materiales simples, no tóxicos y económicos, es un desafío que se podría cumplir".

Los investigadores esperan que el estudio anime a otros científicos a pensar de manera creativa en nuevas formas de gestionar la energía en los edificios. "A nivel mundial, la cantidad de energía que consumen los edificios es enorme, es incluso mayor que lo que gastamos en fabricación o transporte. Creemos que crear materiales inteligentes para edificios es un desafío que merece mucha más atención", concluye Kay.

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