Expertos en ingeniería de la Universidad de Toronto han creado un sistema fluídico de múltiples capas que podría reducir la energía proveniente de la calefacción y refrigeración de los edificios al mejorar la intensidad, la longitud de onda y la dispersión de la luz que pasa a través de las ventanas, según un presione soltar el 30 de enero.
La piel dinámica que cambia de color de organismos como los calamares sirvió como principal fuente de inspiración para la plataforma. El equipo afirma que proporciona más control que los sistemas anteriores y, al mismo tiempo, mantiene los precios bajos porque utiliza componentes simples y accesibles.
Ventanas multicapa
El sistema fue creado por el recién graduado Raphael Kay, junto con el profesor Ben Hatton, Alstan Jakubiec y Charlie Katrycz.
Sus prototipos están hechos de láminas planas de plástico dotadas de conductos de varios milímetros de espesor para bombear fluidos.
También se pueden agregar pigmentos personalizados y otras sustancias para controlar qué tipos de luz, como las longitudes de onda visible o infrarroja cercana, pasan a través de los fluidos y cómo se dispersa posteriormente esta luz.
Estas láminas se pueden ensamblar en una pila de múltiples capas, cada capa maneja una función óptica distinta, como regular la intensidad, eliminar longitudes de onda o ajustar la dispersión de la luz interior.
La tecnología también puede mejorar la transmisión de luz agregando o eliminando fluidos de cada capa mediante pequeñas bombas controladas digitalmente.
“Es simple y de bajo costo, pero también permite un control combinatorio increíble. Podemos diseñar fachadas de edificios dinámicas y de estado líquido que hacen básicamente cualquier cosa que usted quisiera hacer en términos de sus propiedades ópticas”, dijo Kay en un comunicado. .
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Inspirado en calamares
La piel de especies como el calamar está formada por capas de órganos especializados, como los cromatóforos. Controla la absorción de la luz y los iridóforos, que influyen en la reflexión y la iridiscencia.
Juntos, estos componentes producen distintos fenómenos visuales que sólo son posibles gracias a su acción coordinada.
Esto sirvió como principal inspiración para el equipo a la hora de crear las ventanas líquidas de varias capas.
Jakubiec creó complejas simulaciones por computadora que examinaron el posible impacto energético de cubrir una estructura hipotética con esta fachada dinámica, mientras los demás se concentraban en los prototipos.
Se utilizaron atributos físicos obtenidos de los prototipos para informar estos modelos. El equipo también realizó simulaciones de varios métodos de control para encender y apagar las capas en respuesta a circunstancias ambientales cambiantes.
Hatton señala que aunque los humanos crearon los algoritmos de control en este trabajo, el problema de optimizarlos sería una tarea perfecta para la inteligencia artificial, lo que sugiere una posible vía futura para la investigación.
Hatton también espera que otros académicos se sientan inspirados por el trabajo para desarrollar nuevos enfoques para regular 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 fabricar materiales inteligentes para los edificios es un desafío que merece mucha más atención”, dijo Hatton en un comunicado.
Los hallazgos del estudio se publican en la revista. PNAS.
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