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Investigadores de la FES Aragón desarrollan un prototipo
que se abre de día, cuando la temperatura es de 15 grados
centígrados, y se cierra de noche, cuando desciende a seis
• Se basa en una mezcla metálica con “memoria
de forma”; funciona con base en pequeñas láminas
hechas de una aleación de aluminio, cobre y berilio, explicó
Jacinto Cortés Pérez
Unas “persianas inteligentes” que se abran
en el día, cuando la temperatura sea de 15 grados centígrados,
y se cierren por la noche, cuando descienda a seis, es el prototipo
que desarrolla un grupo de investigación del Centro Tecnológico
de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón de la
UNAM, dirigido por Jacinto Cortés Pérez.
La creación de los universitarios se basa en una
mezcla metálica con “memoria de forma”. Funcionan
con base en unas pequeñas láminas hechas de una aleación
de aluminio, cobre y berilio, que soportan el peso de los vidrios
y, a la vez, sirven como un sensor de temperatura que envía
una señal a un conjunto de engranes para que se abran o se
cierren mecánicamente, explicó el especialista.
Los sistemas de control convencionales constan de tres
elementos: un sensor para medir la temperatura; una tarjeta de procesamiento
que recibe la señal, la interpreta y la envía, y un
actuador (generalmente un motor) que la admite y ejecuta la acción
mecánica.
En cambio, las “persianas inteligentes” constan
de un solo elemento (el material utilizado), que al mismo tiempo,
realiza las tareas de un sensor de temperatura y de un actuador
mecánico, expuso.
Transformación martensítica
Los materiales con “memoria de forma”, conocidos
también como inteligentes, son aquellos que al ser expuestos
a una temperatura alta después de haber sido deformados de
manera aparentemente plástica, recuperan su forma original.
“Este comportamiento es el efecto producido por un
cambio de fase llamado transformación martensítica
de tipo termoelástica. El término termoplástico,
se refiere a que la modificación puede ser inducida por temperatura
o esfuerzo”, añadió el universitario.
Entre los materiales con memoria de forma se encuentran
metales puros, cerámicos, polímeros y aleaciones metálicas.
En la actualidad, existen varias aleaciones con memoria
de forma para desarrollar objetos con aplicaciones comerciales;
destacan dos, una de titanio y níquel, producida en Estados
Unidos, y otra de aluminio, cobre y berilio, desarrollada originalmente
en Francia y ahora también fabricada en la UNAM con fines
de investigación; además de la Universidad Nacional,
ninguna otra institución o empresa la elabora en México.
Optamos por la segunda “porque es menos costosa que
la de titanio y níquel, no presenta problemas de oxidación,
su deformación elástica es de cinco por ciento, es
decir, muy grande en relación con la de otros metales, y
porque su estabilidad térmica es mejor que la de otras aleaciones”,
señaló Cortés Pérez.
Modelos matemáticos
Para determinar el comportamiento de la aleación
de aluminio, cobre y berilio en el prototipo fue necesario elaborar
diversos modelos matemáticos que permitieran especificar
el peso proveniente de los vidrios, así como el intervalo
de temperatura en el que aquéllas deben abrirse y cerrarse.
Cortés Pérez trabajó en lo que en ingeniería
mecánica se llama campo de deformación. “Propuse
un modelo matemático que permite simular el comportamiento
de las aleaciones con memoria de forma desde el nivel de la estructura
atómica, hasta el nivel macroscópico. Antes, las teorías
que tienen que ver con el comportamiento de materiales no consideraban
ese tipo de predicciones, y sólo se limitaban a los promedios”,
indicó.
Asimismo, David Ríos Jara y Horacio Flores Zúñiga,
doctores en Ciencias en Física, ex académicos de la
UNAM y que ahora laboran en Centros Conacyt, realizaron labor teórica
para analizar la estructura de la aleación de aluminio, cobre
y berilio, y observar cómo se acomodaban sus átomos.
Beneficios
Los beneficios de utilizar estas persianas inteligentes
están ligados directamente al bienestar y comodidad de los
usuarios: si son instaladas en una casa habitación, se evitarían
problemas domésticos como olvidar cerrar las ventanas por
la noche, o la entrada agua de lluvia.
“Hay una versión de estos aditamentos que
pretende impactar en el ahorro de energía, sobre todo en
edificios altos; con el calor absorbido durante el día, se
podría mantener una temperatura agradable por la noche, y
así se evitaría incrementar la carga térmica
de los sistemas de aire acondicionado”, explicó el
investigador.
En 2007, Cortés Pérez y sus colaboradores
viajaron a Varsovia, Polonia, para participar en el congreso que
anualmente organiza la Sociedad Europea de Investigación
de Materiales; su proyecto “Diseño de persianas inteligentes,
empleando materiales con memoria de forma”, llamaron la atención
a nivel internacional.
“Los materiales con memoria de forma no representan
una parte significativa dentro de la economía mundial; no
obstante, debido al agotamiento de los recursos energéticos,
en algunos años será posible detonar su potencial
comercial.
“De esta manera, la ingeniería enfocada en
los sistemas con impacto en el medio ambiente tendrá un desarrollo
acelerado. Lo importante es que en la UNAM estamos trabajando en
esa línea de investigación”, concluyó.
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