¿Cómo funciona tu aire acondicionado?

Normalmente, con cualquier pieza de tecnología, obtienes lo que inviertes. Si introduces una unidad de energía en una tostadora eléctrica, obtienes aproximadamente una unidad de calor. Eso es simplemente la primera ley de la termodinámica: la energía debe conservarse. Pero hay una tecnología llamada bomba de calor, donde por cada unidad de energía que pones, obtienes de 3 a 5 veces más calor. ¿Qué clase de magia es esta?

Las bombas de calor (innecesarias en Culiacán) han sido aclamadas como una solución de calefacción amigable con el clima en comparación con los calentadores tradicionales, la mayoría de los cuales funcionan quemando combustibles fósiles. Tanto es así que en 2021, la calefacción de edificios fue responsable de aproximadamente el 10 por ciento de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía. Las bombas de calor reducen las emisiones de dos maneras: primero, funcionan con electricidad, lo que significa menos uso de combustibles fósiles a medida que las redes cambian a energías renovables. Y segundo, son más eficientes que sus contrapartes, usando menos energía para producir la misma cantidad de calor. Mientras que una caldera típica de gas o aceite es, en el mejor de los casos, aproximadamente un 90 por ciento eficiente, algunas bombas de calor pueden alcanzar una eficiencia del 500 por ciento.

Las bombas de calor utilizan la misma tecnología que los aires acondicionados. De hecho, a menudo también funcionan como aires acondicionados, calentando tu hogar en invierno y enfriándolo en verano. ¿Cómo? Los aires acondicionados extraen el calor de tu hogar y lo trasladan al exterior, aprovechando la segunda ley de la termodinámica, que dice que el calor siempre se moverá de un objeto más caliente a uno más frío. Cuando enciendes tu aire acondicionado, un ventilador sopla el aire caliente de tu casa sobre unas bobinas que contienen una sustancia llamada refrigerante. Las moléculas del refrigerante se convierten en gas a temperaturas relativamente bajas, por lo que al recoger la energía térmica del aire caliente de tu hogar, hierve. Luego, pasa a un compresor, que empuja las moléculas de gas más cerca unas de otras, calentándolas aún más. Ahora ese gas está caliente, mucho más caliente que el aire exterior. Así que cuando un ventilador sopla sobre el refrigerante, la energía térmica se transfiere al aire comparativamente frío del exterior. A medida que el refrigerante libera calor, empieza a licuarse. Pasa por una válvula de expansión, que disminuye la presión, haciéndolo aún más frío. Ahora está listo para recoger más calor de tu casa y comenzar el ciclo de nuevo.Todo esto suena genial, pero por ahora hay algunos inconvenientes con esta tecnología.

Primero, los refrigerantes pueden ser potentes gases de efecto invernadero. Los hidrofluorocarbonos son algunos de los refrigerantes más populares. Pero una sola molécula de hidrofluorocarbono puede tener 2 mil veces el impacto en el calentamiento global que el CO2. Mientras se usan, el refrigerante permanece contenido en un circuito cerrado. Pero cuando las bombas de calor, aires acondicionados y refrigeradores se instalan incorrectamente o se tiran en vertederos, el refrigerante puede filtrarse. Por eso, los científicos están tratando de crear nuevos refrigerantes que sean mejores para el medio ambiente.

A medida que los riesgos del cambio climático se hacen más evidentes, muchos países están ofreciendo subsidios para ayudar con los costos. algunas ciudades están aprovechando creativamente los mares, vientos y nuevas formas arquitectónicas.

Existen diversas formas alternativas y sostenibles de enfriar un hogar, que no sólo son eficientes en términos energéticos, sino que también son respetuosas con el medio ambiente. Una de las estrategias más efectivas es el enfriamiento pasivo. Esto incluye el uso de sombreado a través de toldos, persianas, cortinas gruesas o plantas trepadoras en ventanas y áreas expuestas al sol, lo que reduce significativamente la cantidad de calor que ingresa a la casa. Además, la ventilación natural, abriendo ventanas y puertas para crear corrientes de aire que atraviesen la casa, es particularmente útil durante las noches y mañanas frescas.

El aislamiento es otra técnica crucial. Mejorar el aislamiento de paredes, techos y ventanas ayuda a mantener el calor fuera durante el verano y a retenerlo en invierno. Los techos frescos, que utilizan materiales reflectantes para reflejar la luz solar y absorber menos calor, también son muy efectivos. Usar materiales de construcción con propiedades térmicas adecuadas, como ladrillos, piedra o adobe, puede contribuir a una casa más fresca.

Las tecnologías innovadoras también juegan un papel importante. Los paneles solares térmicos pueden ser utilizados para alimentar sistemas de enfriamiento por absorción. Los techos y paredes verdes, con jardines instalados en techos y paredes, ayudan a reducir la temperatura interior mediante sombra y evaporación. Las ventanas inteligentes, que cambian su opacidad para bloquear o permitir el paso de la luz solar según las condiciones climáticas, son otra solución innovadora.

El enfriamiento geotérmico, mediante sistemas de tubos enterrados que utilizan la temperatura constante del suelo para enfriar el aire circulante, es extremadamente eficiente. Métodos tradicionales de arquitectura, como casas con patios interiores, gruesas paredes de adobe y techos altos, facilitan la circulación del aire y la regulación de la temperatura de manera natural. Además, el uso de agua en fuentes, estanques y piscinas puede contribuir a un ambiente más fresco al aumentar la evaporación y reducir la temperatura ambiente.

En conjunto, estas alternativas sostenibles no solo son eficaces para enfriar un hogar, sino que también minimizan el impacto ambiental y promueven un uso más eficiente de los recursos energéticos.

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alberto.kousuke@uas.edu.mx