Existen evidencias de que algunas ciudades del Imperio Romano ya albergaban en su interior edificios con pequeños apartamentos. Ante la congestión urbana que se palpaba en sus urbes, la mera idea de habitar en una casa individual era una aspiración reservada únicamente a las clases más acaudaladas. Aquella organización urbanística sobrevivió a la caída de este superestado, llegando a extenderse a localidades grandes y pequeñas. Es este el paradigma que impera en España, sobre todo tras el éxodo rural de la población registrado a mediados del pasado siglo. Según los últimos datos actualizados por Eurostat, este país es el Estado miembro de la Unión Europea donde más personas viven en pisos. En concreto, un 65,7 % de la población asentada en el territorio reside en este tipo de viviendas, frente a la media comunitaria del 46,3 %.
Este fenómeno convive, a su vez, con la presencia de oficinas, fábricas y grandes centros de producción dentro y a las afueras de las ciudades. En su conjunto, el modelo entraña un gran desafío medioambiental. En el marco de la Directiva de Eficiencia Energética en Edificios, la Comisión Europea estimó que estas construcciones son responsables del 40 % del consumo energético y generan un 36 % de las emisiones de gases de efecto invernadero de la UE.
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
Son cifras que invitan a encontrar alternativas más amables con el entorno, sobre todo si se quieren cumplir los compromisos reflejados en el Pacto Verde Europeo. Eso es, precisamente, lo que persigue Aevometa II, un proyecto liderado por la Asociación de la Industria Navarra (AIN) en colaboración con la Universidad Pública de Navarra (UPNA). La iniciativa está coordinada por ADItech -a su vez coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI)– y financiada por el Ejecutivo foral en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
“Tratamos de encontrar soluciones de enfriamiento pasivo que no impliquen consumir energía, sobre todo en este momento de transición ecológica y digital y de descarbonización”, resume Pilar Herrera, investigadora principal del proyecto y coordinadora del Grupo de Sistemas Inteligentes en AIN.
Es un objetivo que no hace sino cobrar más importancia en el escenario actual. “Lo que ocurre a día de hoy -explica Miguel Beruete, profesor de Teoría de la Señal y Comunicaciones, miembro del Grupo de Antenas y líder del laboratorio Teralab en la UPNA- es que, dentro de las grandes ciudades, los sistemas de refrigeración de edificios generan el máximo consumo energético. No resulta algo sorprendente en un contexto de cambio climático, pero todo lo que ayude a reducirlo es bienvenido”.
Pilar Herrera (AIN): “Trabajamos con técnicas de optimización de computación evolutiva, una disciplina inspirada en la biología y en los principios de evolución de Darwin”
Con ese reto en mente, los equipos investigadores de ambas entidades han centrado sus esfuerzos en diseñar estructuras que, en primera instancia, puedan servir para autorrefrigerar objetos pequeños. A largo plazo, no obstante, Herrera y Beruete esperan que su trabajo pueda otorgar pistas a quienes fabriquen recubrimientos para coches o edificios, por ejemplo.
El proyecto parte de una premisa: “Si queremos enfriar un cuerpo, tenemos que garantizar que este solo emita dentro de la ventana atmosférica. De esta manera -expone el profesor universitario-, nos aseguramos de que no reciba nada de la atmósfera. Además, durante el día debemos conseguir que el cuerpo no absorba la radiación solar”. De cumplir estas dos condiciones, se obtendrá un balance de potencias positivo. “Es decir, que el cuerpo se enfriará más de lo que se calienta. Pero diseñar y fabricar estructuras que posibiliten esto es muy complicado”, advierte Beruete.
COMPUTACIÓN EVOLUTIVA
Por eso, el papel que ha jugado AIN en este sentido ha sido crucial para avanzar en la iniciativa. “Como se trata de metaestructuras muy complejas, aquí aplicamos la Inteligencia Artificial para la búsqueda óptima del diseño”, detalla Herrera. Una labor que lleva a cabo mediante técnicas de optimización de computación evolutiva, una disciplina “inspirada en la biología y en los principios de evolución de Darwin” que permite generar “un montón” de soluciones aleatorias.
Durante el verano, el equipo investigador del proyecto instaló un prototipo que medía el enfriamiento producido en la sede de AIN.
“Hemos ido buscando qué combinación, qué anchura y qué altura del material nos produce el efecto deseado. Tras una primera fase, hemos encontrado estructuras de nueve capas que son más fáciles de fabricar y que son las que están demostrando una mejor potencia de enfriamiento”, precisa la coordinadora del Grupo de Sistemas Inteligentes en AIN.
Ante la cantidad de alternativas posibles generadas, a su vez, esta física señala las ventajas de trabajar con Inteligencia Artificial, un campo en el que es experta. “También estamos aplicando deep learning y diseño inverso en Aevometa II. Buscar la mejor opción implicaría un coste muy importante de tiempo. Para evitar esto, con todas las soluciones encontradas podemos hacer un modelo aproximado que, tras introducir las características de diseño deseadas, nos dé la respuesta que estamos buscando”, expone Herrera.
Miguel Beruete (UPNA): “La altura máxima de la estructura es de 3,6 micras. Para hacernos una idea, es muchísimo más pequeña que un milímetro”
El resultado será siempre, en todo caso, algo diminuto para el ojo humano. “Aquí nos estamos valiendo de nanotecnología para elaborar soluciones. Puede parecer enorme, pero la altura máxima de la estructura que hemos elegido es de 3,6 micras. Para hacernos una idea -plantea Beruete-, es muchísimo más pequeña que un milímetro y en su interior alberga nueve capas diferentes”.
Por eso, “plantear esta alternativa a gran escala todavía no es posible”. Pese a los retos inherentes a la naturaleza de Aevometa II, su equipo investigador logró fabricar una pequeña ‘oblea’ que alberga, en su interior, la estructura de nueve capas diseñada. Asimismo, durante el verano se instaló un prototipo en el jardín próximo a sede de AIN para medir el enfriamiento producido.
La investigación desarrollada, por otra parte, ha abierto tanto a Herrera como a Beruete nuevas oportunidades de colaboración relacionadas con esta iniciativa. Así, desde hace algunos meses, ambas entidades participan en un proyecto europeo que estudia la fabricación de un cemento ‘inteligente’, que tenga capacidad de enfriamiento radiativo y esté producido, a su vez, a partir de materiales sostenibles.
