En Benevento, un pintoresco pueblo del sur de Italia, el ingeniero Adrian Bejan notó un patrón curioso en los tejados de las casas: formas repetidas que parecían ir más allá de una simple decisión estética.
Intrigado, Bejan se unió a su colega Pezhman Mardanpour para investigar el fenómeno. Utilizando principios de la termodinámica y la dinámica de fluidos, demostraron que esas formas no eran fruto del azar. Se trataba, en realidad, de soluciones empíricas desarrolladas a lo largo del tiempo para mejorar el aislamiento térmico de las viviendas.
El aire que queda atrapado bajo un tejado actúa como un aislante natural, pero su eficacia depende en gran medida de la forma del espacio donde se encuentra.
Bejan descubrió un punto clave: si el pico del tejado mide menos de 0,9 metros de alto, el calor se disipa en un flujo laminar -es decir, suave y predecible-, lo que favorece la retención térmica. Sin embargo, si esa altura se supera, el flujo se vuelve turbulento, desordenado y con una mayor pérdida de energía.
El estudio identificó dos configuraciones fundamentales para la eficiencia térmica de los tejados:
- Tejados bajos (con un pico menor a 0,9 metros): funcionan mejor si su ancho es entre tres y cuatro veces mayor que su altura. Esta proporción favorece una distribución térmica estable y eficiente.
- Tejados altos (con un pico superior a 0,9 metros): obtienen mejores resultados cuando adoptan la forma de triángulos equiláteros, es decir, con altura y base iguales.
Lo fascinante es que estas proporciones ya estaban presentes en la arquitectura tradicional mucho antes de que la ciencia pudiera explicarlas. Sin fórmulas ni modelos computacionales, los antiguos constructores lograron soluciones óptimas guiados por la observación, la experiencia y la lógica del resultado práctico.
Hoy se habla con frecuencia de tecnologías avanzadas para mejorar la eficiencia energética: materiales aislantes de última generación, ventanas con triple vidrio o sofisticados sistemas HVAC. Sin embargo, se suele pasar por alto un elemento clave: la forma de la estructura.
El trabajo de Bejan demuestra que simplemente ajustando la geometría del tejado, es posible optimizar la eficiencia energética sin necesidad de incorporar materiales costosos ni tecnologías adicionales.
Los investigadores analizaron el comportamiento del aire bajo el tejado como si fuera un fluido en movimiento, y descubrieron que la forma arquitectónica influye directamente en:
- La formación de vórtices de aire (que aceleran la pérdida de calor).
- La estabilidad térmica del interior de la vivienda.
- La eficiencia del aislamiento pasivo sin necesidad de intervención tecnológica.
El estudio pone en valor el conocimiento empírico acumulado en culturas tradicionales. Durante siglos, los constructores aprendieron que ciertos diseños hacían las casas más frescas en verano y cálidas en invierno.
Esa sabiduría, ahora respaldada por la física, se convierte en una herramienta potente para repensar cómo diseñamos.
Las conclusiones no solo sirven para casas. También se pueden aplicar a:
- Diseño de vehículos para mejorar la disipación térmica
- Arquitectura bioclimática en zonas extremas.
- Biomimética, inspirándose en formas naturales adaptadas al flujo de calor.
La biomimética es una disciplina que estudia la naturaleza como modelo, fuente de inspiración y medida de eficiencia para resolver problemas humanos. Su objetivo es imitar estrategias, estructuras y sistemas biológicos que han evolucionado durante millones de años para diseñar soluciones sostenibles, eficientes y adaptadas al entorno.
El aprovechamiento del diseño geométrico como estrategia de eficiencia energética ofrece una vía accesible, económica y universal para reducir el consumo energético global.
Si los nuevos edificios incorporan estos principios:
- Se podría disminuir significativamente la necesidad de calefacción o refrigeración artificial.
- Se reduciría la huella de carbono del sector construcción.
- Se democratiza el acceso a viviendas más sostenibles, incluso en regiones con menos recursos.
Además, esta visión promueve una arquitectura consciente del entorno, que combina ciencia y tradición, forma y función, estética y eficiencia. Es una oportunidad para redefinir el futuro del hábitat humano con una base sólida en la física y el respeto al conocimiento acumulado por generaciones.