Perfeccionan ventanas inteligentes para ahorrar energía

El proyecto está encaminado a un ahorro energético

Innovar la tecnología de ventanas inteligentes mediante el uso de materiales electrocrómicos —que al cambiar de color reflejan parte de la radiación solar— y acentúan sus propiedades ópticas y electroquímicas, proponen científicos de la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC).

Con el desarrollo de ventanas inteligentes se busca mantener una combinación entre el confort y la luminosidad adecuada en el interior de edificios y casas-habitación, entre otras instalaciones, mediante la utilización de materiales electrocrómicos que permitan importantes ahorros energéticos en aparatos de aire acondicionado.

Al decir del doctor Marco Antonio García Lobato, el principal motivo de una ventana inteligente es hacer más eficiente los aparatos de control climático –aires acondicionados–, debido a que gran parte de la radiación térmica solar, así como luminosa, no penetra a través de tales dispositivos como ocurre en el caso de las ventanas convencionales de vidrio. A eso se debe que los aires acondicionados requieren menor demanda energética para mantener una temperatura adecuada dentro de la habitación, explicó el profesor investigador de la Facultad de Ciencias Químicas de la UAdeC.

El electrocromismo es una propiedad que tienen ciertos materiales para cambiar de color cuando se les aplica una pequeña carga eléctrica, los investigadores buscan optimizar esta propiedad a través del uso de diversos materiales en los vidrios que se usan en las ventanas inteligentes.

«Una ventana inteligente es un dispositivo en forma de un sándwich compuesto de dos capas electrocrómicas depositadas separadamente sobre un sustrato conductor transparente. Una de las capas electrocrómicas es catódica, mientras que la otra es anódica y ambas están separadas por un conductor iónico», precisó García Lobato.

Ahorro energético

Dijo que estas ventanas bloquean gran parte de la radiación, reflejándola hacia afuera, lo que permite que el interior de una habitación no sea impactada por las ondas de calor provenientes del sol, haciendo más eficiente el uso de aparatos de control climático.

«Trabajamos en materiales electrocrómicos anódicos, que es una parte de todo el dispositivo, y estos están basados en óxido de níquel (NiO) dopado con otros elementos para aumentar la eficiencia de coloración y mejorar otras propiedades, como el tiempo de respuesta óptica del material», explicó el investigador.

Además del proceso de aclarar–oscurecer el vidrio, los especialistas trabajan otros parámetros para alcanzar un buen nivel de oscurecimiento y obtener un ahorro de energía.

«Desarrollamos recubrimientos sobre vidrio y algunos otros sustratos transparentes, que al momento de estar incorporados al sustrato y aplicar una diferencia de potencial de corriente directa como el de una batería, estos pueden cambiar su tonalidad y, en términos de la física, su absorción óptica; es decir, cambian su coloración para que no permitan el paso de la luz», detalló el doctor Carlos Eduardo Rodríguez García, profesor investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UAdeC y colaborador del proyecto.

«Se busca desarrollar un dispositivo que opere a voltajes que sean estándar a nivel mundial en relación con los que existen actualmente», indicó.

Ventanas de oportunidades

A pesar de que los científicos desarrollan el proyecto enfocados en ventanas inteligentes, destacan que existen otras aplicaciones potenciales para esta investigación.

«El proyecto está encaminado a un ahorro energético, pero si lo vemos desde el punto de vista de energía veo dos vertientes; una de ellas es el aprovechamiento de energía solar para obtener energía eléctrica, el otro es para hacer más eficiente, disminuir o ahorrar el consumo de energía», mencionó el García Lobato.

Las propiedades de estos materiales que reaccionan a estímulos externos con poco voltaje otorgan la posibilidad de tener otro tipo de aplicaciones.

«Uno puede decir que solo son ventanas, pero también se usan para otros fines. Por ejemplo, algunos retrovisores que ya se utilizan en algunos automóviles ante luces altas, el dispositivo se oscurece ligeramente y la reflexión disminuye en gran medida; también en las ventanas de los autos, en algunos aviones y en la detección de algunos gases», apuntó.

Hasta el momento, los investigadores han logrado mejorar el proceso de aclaramiento–oscurecimiento, mediante la introducción de ciertos elementos en el óxido de níquel, aumentando el tiempo de vida del material.

«Falta hacer todavía algunas pruebas, queremos meter otros elementos que den mayor durabilidad al material, ya que el óxido de níquel tiene, en ese aspecto, ciertas desventajas; en cuestión cíclica después de 400 a 500 veces que oscurece–aclara el vidrio, la transparencia en el estado claro disminuye», subrayó el investigador.

A futuro, los científicos buscarán aumentar el tiempo de vida de los materiales electrocrómicos, estudiar otras de sus propiedades, optimizando las técnicas de preparación utilizadas.

De acuerdo con García Lobato, este tipo de investigación no es sencillo, pero continuarán trabajando en las ventanas inteligentes y sus diferentes áreas de oportunidad.

«La investigación de los electrocrómicos no es sencilla, sobre todo basado en estos cerámicos, pero en el futuro lo que queremos es tener un material que compita con los polímeros, principalmente en cuestiones como velocidad de respuesta y durabilidad cíclica, que requiera menor cantidad de carga para poder alcanzar buenos cambios ópticos, esa es la intención», afirmó. ♦

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