En los días abrasadores de verano, el majestuoso movimiento de las orejas de un elefante no es solo un espectáculo visual: es una lección de ingenio biológico. Estas enormes orejas, repletas de vasos sanguíneos, actúan como un sistema natural de regulación térmica, disipando el calor corporal para mantener fresco al animal. Inspirados por esta solución evolutiva, un equipo de investigadores de la Universidad de Drexel ha desarrollado un material de construcción innovador que imita este mecanismo, abriendo nuevas posibilidades para la arquitectura sostenible en climas extremos.
La inspiración biológica: de la naturaleza al hormigón
La arquitectura moderna enfrenta un desafío crítico: más del 60 % de las pérdidas de energía térmica en los edificios ocurren a través de sus superficies, como muros, suelos y techos. Aunque los avances en aislamiento han mejorado la eficiencia energética, estos elementos estructurales siguen siendo puntos débiles. Para abordar este problema, los investigadores recurrieron a la naturaleza, específicamente a la red vascular de las orejas de elefantes y liebres del desierto, que optimizan la disipación de calor mediante vasodilatación y vasoconstricción.
El resultado es un material revolucionario denominado VASCI (Vascular Self-Responsive Cementitious Composites), que incorpora canales internos llenos de materiales de cambio de fase (PCM), como la parafina. Estos materiales absorben o liberan calor al cambiar entre estados líquido y sólido, permitiendo que las superficies de los edificios regulen su temperatura de manera pasiva, sin necesidad de sistemas mecánicos o eléctricos.
Cómo funciona: materiales que «respiran»
El diseño de VASCI se basa en la creación de una red de canales dentro del hormigón, fabricados con un polímero soluble que no compromete la integridad del material. Estos canales se rellenan con PCM, que responde automáticamente a las variaciones de temperatura. En climas cálidos, el PCM absorbe el exceso de calor al fundirse; en climas fríos, libera calor al solidificarse, estabilizando así la temperatura interior del edificio.
Los investigadores probaron varias configuraciones de canales, incluyendo patrones paralelos, perpendiculares, diagonales y en forma de diamante. El diseño en diamante demostró ser el más eficiente, logrando un equilibrio óptimo entre resistencia estructural y regulación térmica, con una velocidad de cambio de temperatura de solo 1–1,25 °C por hora.
Resultados prometedores: un colchón térmico
Las pruebas, que incluyeron termografía infrarroja en tiempo real, mostraron que los materiales VASCI amortiguan los picos de temperatura, creando un «colchón térmico» que mejora el confort interior y reduce la dependencia de sistemas de climatización. Un índice térmico desarrollado por los investigadores confirmó que los diseños con mayor área de canales y volumen de PCM ofrecían el mejor rendimiento. El patrón en diamante destacó por su capacidad para mantener la estabilidad térmica sin sacrificar la resistencia mecánica del hormigón.
Aplicaciones y futuro de la arquitectura bioinspirada
El sistema VASCI presenta claras ventajas para la sostenibilidad: es pasivo, escalable y adaptable a diferentes climas mediante la selección de PCM adecuados. Además, su diseño permite la sustitución de los materiales de cambio de fase según las necesidades ambientales, lo que lo hace versátil para aplicaciones globales.
A pesar de su carácter exploratorio, el proyecto ya apunta a futuras innovaciones. Los investigadores planean experimentar con otros PCM, implementar técnicas de impresión 3D para crear canales más complejos y evaluar la durabilidad y viabilidad económica del sistema en proyectos reales. Este enfoque no solo promete edificios más eficientes, sino también un cambio de paradigma en la forma en que concebimos los materiales de construcción: de elementos estáticos a sistemas activos que interactúan con su entorno.
Un nuevo horizonte para la sostenibilidad
La investigación de Drexel, publicada en el Journal of Building Engineering, demuestra que la biología puede inspirar soluciones prácticas para los desafíos modernos. Así como los elefantes han perfeccionado sus orejas para sobrevivir al calor africano, la arquitectura del futuro podría adoptar esta sabiduría natural para crear espacios más confortables y sostenibles. Este avance no es solo una innovación técnica; es un paso hacia una relación más armónica entre el entorno construido y el mundo natural.
fuente: Muy Interesante
