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Solución

“Solar Gate”: así es el sombreado autónomo que responde al cambio climático

Desarrollado con materiales renovables e impresión 4D, el Solar Gate adapta su forma según las condiciones meteorológicas.

Investigadores alemanes crearon un sistema de sombreado autónomo inspirado en el mecanismo de apertura y cierre de las piñas, que se ajusta pasivamente a las condiciones meteorológicas.

Este sistema no requiere energía eléctrica ni componentes mecatrónicos, ya que aprovecha únicamente la respuesta natural de los materiales a los estímulos ambientales.

El sistema de sombreado autoajustable, basado en el funcionamiento de las piñas, ofrece una solución sostenible y autónoma frente a los cambios climáticos.

Tomando como modelo la estructura de las piñas, científicos de las universidades de Stuttgart y Friburgo diseñaron un sistema de fachada energéticamente autónomo, capaz de adaptarse sin intervención externa a las variaciones del clima. Los avances de este estudio fueron publicados en la revista Nature Communications.

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La mayoría de los sistemas de respuesta climática en fachadas arquitectónicas dependen de dispositivos técnicos complejos que consumen energía. En cambio, este nuevo desarrollo adopta un enfoque completamente distinto, aprovechando la capacidad inherente de los materiales para responder a su entorno mediante un diseño computacional avanzado y fabricación aditiva. Según el profesor Achim Menges, director del Instituto de Diseño Computacional y Construcción (ICD) de la Universidad de Stuttgart, este sistema se adapta a los cambios climáticos sin necesidad de energía operativa ni componentes mecatrónicos.

El sistema de fachada, llamado «Solar Gate», es el primer sistema de sombreado autónomo y adaptativo basado en energía natural. Su diseño se inspira en el mecanismo de apertura y cierre de las piñas, que responden a variaciones de humedad y temperatura sin requerir energía metabólica.

El equipo de investigación replicó la estructura anisotrópica (dependiente de la dirección) de la celulosa en los tejidos vegetales utilizando impresoras 3D convencionales. Este enfoque permite que los elementos del Solar Gate respondan de manera eficiente y sostenible a los estímulos climáticos.

La celulosa, un material natural y renovable, tiene propiedades higromórficas, lo que significa que se expande o contrae en función de los cambios en la humedad. Estas características, observadas en fenómenos como la apertura y cierre de las piñas o en las brácteas del cardo plateado, fueron aprovechadas para desarrollar fibras de celulosa biobasadas mediante impresión 4D.

Este proceso permite que los materiales fabricados cambien de forma de manera autónoma en respuesta a estímulos externos. En condiciones de alta humedad, las fibras de celulosa absorben agua, provocando que los elementos impresos se curven y se abran. En ambientes con baja humedad, el material libera agua, lo que genera que se contraiga y cierre.

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El profesor Thomas Speck, líder del Grupo de Biomecánica Vegetal de Friburgo, subraya que el Solar Gate no solo replica la funcionalidad y resistencia de los modelos biológicos, sino también la estética de los movimientos naturales de las plantas.

El sistema de sombreado adaptativo fue probado en condiciones meteorológicas reales durante más de un año antes de ser instalado en el tragaluz orientado al sur del Biomimetic Shell, un edificio demostrador de la Universidad de Friburgo.

En invierno, los elementos impresos en 4D se abren para permitir la entrada de luz solar y promover el calentamiento natural. En verano, se cierran para reducir la radiación solar, regulando de manera eficiente el clima interior del edificio sin necesidad de energía eléctrica.

El Solar Gate ofrece una alternativa sostenible y autónoma a los sistemas de sombreado tradicionales. Dado que los edificios son responsables de una parte importante de las emisiones globales de carbono debido al alto consumo energético para calefacción, refrigeración y ventilación, reducir esta demanda energética es esencial.

Este sistema también pone de manifiesto el potencial de tecnologías accesibles y económicas como la fabricación aditiva, y demuestra cómo materiales renovables como la celulosa pueden ser fundamentales en soluciones arquitectónicas sostenibles. La combinación de innovación, sostenibilidad y diseño bioinspirado convierte al Solar Gate en un modelo ejemplar en el desarrollo de tecnologías ecológicas.

Integración arquitectónica y beneficios ambientales

El sistema de sombreado adaptativo fue probado durante más de un año en condiciones meteorológicas reales, antes de ser instalado en el tragaluz orientado al sur de la Biomimetic Shell, un edificio demostrador de la Universidad de Friburgo.

En invierno, los elementos impresos en 4D se abren para permitir la entrada de luz solar y promover el calentamiento natural. En verano, se cierran para reducir la radiación solar, regulando de manera eficiente el clima interior del edificio sin necesidad de energía eléctrica.

El Solar Gate ofrece una alternativa sostenible y autónoma a los sistemas de sombreado tradicionales. Dado que los edificios son responsables de una parte significativa de las emisiones globales de carbono debido al alto consumo energético para calefacción, refrigeración y ventilación, disminuir esta demanda energética es esencial.

Este sistema también resalta el potencial de tecnologías accesibles y económicas como la fabricación aditiva, además de demostrar cómo materiales renovables como la celulosa pueden jugar un papel clave en soluciones arquitectónicas sostenibles. La combinación de innovación, sostenibilidad y diseño bioinspirado convierte al Solar Gate en un referente en el desarrollo de tecnologías ecológicas.

Fecha de publicación: 16/01, 10:28 am