Ensenada, Baja California, México, 14 de octubre de 2022. Con el propósito de atender el problema de calefacción y ventilación de edificaciones, y con ello disminuir el consumo de energía, una investigadora del grupo de Energías Alternas del CICESE construyó un módulo con materiales económicos y asequibles, le adaptó un muro Trombe, acopló una chimenea solar y evaluó el desempeño del sistema. Ahora busca promover el uso de este tipo de sistemas pasivos entre la población, pues su prototipo resultó bastante eficiente en ciudades como Ensenada, cuya temperatura máxima en verano oscila en 32oC.

La doctora Ivett Zavala Guillén explicó que su proyecto “Módulo para evaluación de sistemas pasivos de ventilación y calefacción con propósitos de ahorro de energía en edificaciones”, es de una convocatoria del Conacyt para atender problemas nacionales, pues el consumo de energía en edificaciones en México representa casi una quinta parte de la demanda total nacional, según datos de la Secretaría de Energía.

Para probar el sistema construyó dos módulos de madera: en uno adaptó el muro Trombe y la chimenea solar utilizando vidrio, pintura negra y, en general, materiales económicos y fáciles de conseguir. Como necesitaba medir la temperatura exterior e interior en cada pared, utilizó termopilas y termopares de alta precisión en todas las paredes. Para monitorear el flujo de aire tanto en el canal de la chimenea como en el interior del módulo, utilizó anemómetros de hilo caliente, que miden la velocidad del aire.

El otro módulo solo lo usó de referencia, por lo que ni siquiera se pintó pared alguna. Ambos se probaron bajo condiciones de invierno y de verano en Ensenada.

Un muro Trombe, agregó, es un sistema compuesto por un muro absorbedor que puede ser de concreto, piedra, incluso de agua o aceite. Ese muro debe tener la característica de absorber y almacenar gran cantidad de energía. Generalmente están pintados de negro, y esa pared de almacenamiento se cubre con una pared de vidrio (dejando un espacio de 15 centímetros, en el caso específico de Ensenada) para formar un canal.

“Cuando estamos en el hemisferio norte, la pared orientada al sur es la que recibe mayor cantidad de horas de sol. Entonces en esa pared perforamos dos conductos, uno abajo y otro arriba, y posteriormente se coloca un vidrio. El vidrio tiene la función de generar el efecto invernadero, es decir, permite que ingrese radiación solar de forma directa debido a sus propiedades ópticas, pero evita pérdidas de calor del muro hacia el exterior.

“La radicación solar que incide y que se transmite a través del vidrio es almacenada en el muro. En el invierno o bajo condiciones de climas fríos, esa cantidad de energía se transfiere al aire del canal y lo calienta. Al calentarlo, tiende a subir o a flotar, y regresa a la habitación a través de la apertura superior con una temperatura mayor. De tal manera que al final tenemos un ciclo en donde, al ingresar aire caliente a la habitación, el aire frío también tiende a moverse al canal por la apertura inferior, generando así un ciclo convectivo. Así es como el muro Trombe calienta el interior del edificio durante el invierno”.

En verano lo que se busca es ventilar las edificaciones. Se aprovecha la misma estructura, solo que se cierran las ventilas en la parte superior del muro y se acopla una chimenea solar en la parte superior del canal. La radiación solar incide en la misma placa absorbedora, lo que calienta el aire contenido en el canal. Ese aire caliente tiende a subir, succionando así el aire contenido en el canal y como las ventilas superiores del muro están cerradas, el flujo sube por toda la chimenea y sale al exterior, generando un flujo que permite la ventilación del edificio.

Recordó que el principal problema de las casas habitación en verano es la alta radiación solar. La temperatura exterior puede estar cercano a 30 °C, pero por pocas horas al día. El asunto es que las casas absorben radiación durante toda la mañana y después del mediodía. “Cuando las personas regresan del trabajo en la tarde, ese calor se ha disipado hacia el interior, y eso es lo que percibimos. Pero si ventilamos, ese aire caliente que está contenido dentro de la vivienda se estará removiendo”.

Con este mecanismo, construido con materiales fáciles de conseguir y muy económicos, logró evitar que la temperatura interior fuera mayor que la exterior, igualando ambas.

- Entonces, si el costo de los materiales no es elevado, ¿cuáles son las principales limitantes para que la gente use este tipo de sistemas?

“El desconocimiento. La falta de divulgación a la sociedad. Muchas personas ni siquiera ubican cuál es la parte más soleada de sus casas o que para evitar la absorción en paredes y disipación del calor hacia el interior lo único que necesitan es un toldo para cubrir. Lo primero que piensan es que necesitan aire acondicionado, en lugar de utilizar procesos pasivos que han surgido a la par de la llamada arquitectura bioclimática, para reducir las ganancias de calor y racionalizar el uso de energía”.

El prototipo que construyó para el proyecto permitió caracterizar la fachada solamente. Lo que sigue, con modelación matemática, es conocer cómo se comportará una casa habitación que, además de la fachada, tiene ventanas, puertas, gente que entra y sale a diferentes horarios, probablemente tenga un segundo piso. De esta manera se podría saber qué tan eficiente puede llegar a ser en una vivienda común, es decir, determinar la temperatura que podría alcanzar tanto en verano como en invierno, así como extrapolar la información para otros climas.

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