¿Cómo enfriar las casas tradicionales sin aire acondicionado? Ciencia detrás de “ladrillos inteligentes”

Hace calor. La tarde y a la temperatura interna de la casa de Ahmed, en Marruecos, excede los 32ºC de afuera, el sol ataca con fuerza, pero no hay aire acondicionado. Ni siquiera lo necesito. Su casa, construida con ladrillos especiales que contienen material de cambio de fase, que absorben o ponen grandes cantidades de energía térmica durante un cambio de estado, mantiene una temperatura interna estable gracias al fenómeno físico. El calor no adivina, pero se absorbe en las paredes.

¿Qué es especial para este ladrillo? Durante el día, cuando aumenta la temperatura, almacene el exceso de calor. Y cuando llega la noche, lo libera lentamente cuando la atmósfera se enfría. No hay ventiladores, ni compresores o gastos eléctricos: solo física aplicada al diseño.

Este tipo de tecnología pasiva ya está probada en regiones cálidas como India, Argelia, México o el sur de Europa. Y puede cambiar completamente la forma en que protegemos contra el calor sin depender de sistemas activos que consumen energía y creen emisiones.

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¿Qué son PCM y por qué son importantes?

Materiales de cambio de fase (PCM), cambiando el estado, por ejemplo, de sólido a líquido, absorbido o libera calor sin diferencia en su temperatura, un fenómeno conocido como almacenamiento de calor latente. Durante el día, cuando la temperatura crece, PCM absorbe el exceso de calor y la fusión. Por la noche, cuando cae la temperatura, el material se firma y libera calor acumulado. Este ciclo se repite todos los días, lo que permite mantener temperaturas internas estables y reducir los picos de calor sin la necesidad de aire acondicionado mecánico.

Básicamente, hay tres tipos de PCM: paraffini, sales hidratadas o mezclas eutcticas, cada una con ventajas y restricciones. Su elección depende de factores como el tiempo, el tipo de edificio y el rango de temperatura deseado.

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Ladrillos inteligentes: cómo integrar PCM en la construcción

La conversión de ladrillos en el controlador térmico no requiere arquitectura para residentes, sino para reconsiderar sus materiales. Hoy, hay varias formas de involucrar a PCM en elementos constructivos, y no todas implican el mismo nivel de complejidad.

Algunas técnicas directas, como mezclar PCM con ladrillos de cemento o ladrillos sumergidos, son simples, pero pueden causar fugas y pérdida de eficiencia. Una alternativa más práctica y segura es llenar las cavidades de ladrillo internas con un PCM incapsulado. Por lo tanto, el espacio de los materiales de construcción se utiliza para mantener la energía térmica, especialmente especialmente útil en el aire acondicionado, donde ayuda a mantener una temperatura interteca más estable.

Por otro lado, las técnicas de integración indirecta se apuestan por envolver PCM en pequeñas cápsulas, tuberías o placas, que luego se insertan en agujeros de ladrillo o incorporados como capas agregadas. Esta opción facilita el mantenimiento, le permite reemplazar PCM sin influencia en la estructura y abre puertas con soluciones modulares y personalizables.

Ambos enfoques tienen un propósito común: convertir las paredes pasivas en componentes activos que se comunican con el entorno. No es accidental que esta tecnología espera interés en regiones con todos los veranos extremos. Marruecos, India, México, Taiwán o el sur de España ya tienen investigación y ensayos que muestran su eficiencia. Porque si el calor atraviesa las paredes, ¿por qué no convertir las mismas paredes en parte de la solución?

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¿Qué ventajas de las contribuciones?

La pregunta clave es simple: ¿realmente funcionan? Y la respuesta, según las decenas de estudios recientes, es afirmativo.

Los ladrillos de PCM no solo estabilizan la temperatura interna, sino que sí sin aditivos, y sin costos de energía adicionales y pasan desapercibidos. Son una solución tan pasiva, tranquila y permanente.

En las casas construidas por estos materiales, se registró una disminución en 6 ° C. en la temperatura interna durante las horas más cálidas. Esto no es solo una cuestión de comodidad: puede ser una diferencia entre la sincronización del sueño o pasar la noche en una vela o entre el soporte de calor o un ventilador necesario durante la onda de calor.

Además, las paredes PCM reducen la oscilación de calor dentro de los edificios. ¿Qué significa eso? Que el calor no sale de repente y la casa no es genial a la vez. La curva de temperatura se suavizó y con ella reduce la demanda de aire acondicionado. Cuanta temperatura más pequeña fluctúa, menos energía es necesaria para corregirla.

El impacto en el consumo es significativo: en algunas simulaciones realizadas en Marruecos, India o Mediterráneo, el uso de ladrillos PCM ha permitido ahorros entre el 20% y el 50% de energía de enfriamiento. Incluso en áreas moderadas, donde se observó la diferencia entre el día y la noche, se observaron los beneficios.

Y hay otro detalle: que es una mayor exposición al sol, por ejemplo, las orientadas al sur o al oeste, es un efecto PCM más grande. Por lo tanto, ajustar la orientación y el diseño del edificio puede mejorar aún más su eficiencia.

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Menos espectáculos y más sostenibilidad

La integración de PCM en ladrillos no solo mejora la eficiencia energética de los edificios, sino que también reduce las emisiones de COG. Al estabilizar el interior de la temperatura, se reduce la necesidad de calefacción y aire acondicionado, lo que significa menos consumo eléctrico y, por lo tanto, se muestran menos relacionados.

Además, si se selecciona el origen biológico o reciclado PCMS, el impacto en el medio ambiente disminuye aún más del origen. Aunque estos materiales pueden tener un costo inicial más alto, el ahorro de energía de larga duración compensa las inversiones. Varios estudios han demostrado que el uso de ladrillos con PCM en edificios puede reducir hasta 700 kg de CO, las emisiones de alojamiento anualmente y generar ahorros de energía hasta un 40% en climas cálidos.

¿Qué necesita popularizar esta tecnología?

Aunque PCM promete mucho, todavía tienen varios desafíos que resolver. Primero, su conductividad térmica debería mejorar para que el calor se transfiera más rápido. También es necesario reducir los costos de producción y un proceso incapsulado, que actualmente termina el producto final más caro.

Además, la seguridad es un punto clave: algunos PCM, como ciertos parafines, son inflamables, lo que limita el uso en la construcción. Finalmente, faltan estándares técnicos claros y sistemas estandarizados para evaluar su rendimiento, lo que se ve obstaculizado por su adopción de masa.

La superación de estos obstáculos requiere una estrecha cooperación de científicos, arquitectos, ingenieros y fabricantes. Solo entonces esta tecnología se puede cruzar del laboratorio a las paredes de nuestros hogares.

Solución inteligente para el cambio climático

En el contexto del cambio climático y la crisis energética que enfrentamos, necesitamos reconsiderar cómo construimos. La integración de los materiales de cambio de fase en el edificio no requiere la rueda nuevamente: se trata de usar la sabiduría de la arquitectura tradicional de inercia térmica gruesa, con herramientas de la ciencia actual.

El estudio confirma que la integración de PCM en ladrillos tradicionales es una estrategia efectiva para mejorar la eficiencia energética y la comodidad de calor en los edificios. Estos materiales actúan como amortiguadores térmicos, absorben y liberan calor latente durante los cambios en sus fases, lo que reduce significativamente las fluctuaciones en el interior, el flujo de calor y la demanda de enfriamiento.

Por lo tanto, la solución no solo está en el aire acondicionado, sino también en las paredes en sí. Y ya tenemos tecnología para lograr esto.