Chimeneas solares, ventilación natural

Soluciones de climatización que combinan sistemas naturales y equipos de alta eficiencia se replican en todo el mundo; la edificación bajo el concepto de lo sustentable es una prioridad

Manuel Merelles

Desde el uso de ventanas de dimensiones reducidas y sin cristales, que favorecían la circulación del aire en los hogares de los antiguos griegos, la ventilación ha representado un elemento fundamental para el confort en cualquier edificación y constituye un factor relevante en el proceso de diseño y construcción.

La ventilación es importante en cualquier inmueble, pues permite eliminar los excesos de humedad, regular la temperatura interior y optimizar la calidad del aire.

Actualmente, la industria de la ventilación, al igual que muchas otras, debe preocuparse no sólo de la comodidad que provee, sino también de la eficiencia y ahorro en el consumo energético. De esta forma, el cambio climático y el calentamiento global han impulsado el desarrollo de sistemas de acondicionamiento centrados en el principio de lo sustentable, tal es el caso de las chimeneas solares.

Funcionamiento
En su forma más simple, una chimenea solar se define como una cavidad ventilada alargada, pintada de negro para favorecer la absorción del calor del Sol y, en la mayoría de las ocasiones, se ubica  sobre la parte más calurosa del inmueble.

La radiación solar calienta el aire en el interior de la chimenea, lo que incrementa las fuerzas de flotación, que a su vez dirigen el aire a la parte superior y, posteriormente, al exterior de la chimenea. La extracción del aire en una edificación por la chimenea provoca que entre aire al interior del recinto a través de puertas y ventanas y, de esa forma, proporciona ventilación a la edificación. Sin embargo, hay muchos tipos de chimeneas solares.

Algunos de los elementos básicos para tener un óptimo diseño son la localización y la altura del eje principal de la ventilación; las medias y los elementos aerodinámicos de los orificios de entrada y salida.

También se debe contemplar cubrir las chimeneas con pintura negra, pues de esta manera la absorción de calor solar es más eficiente.

Debido a la necesidad de ventilación o enfriamiento a lo largo del año, en la Ciudad de México, en los meses más calurosos (marzo, abril y mayo), un sistema de ventilación pasivo de este tipo puede generar mejores resultados, ya que integra un proceso de ventilación causado por diferencias de temperatura y presión.

En un análisis térmico de una chimenea solar, adosada a una habitación, elaborado por Hugo Francisco Baez Lobato y Manuel Gordon Sánchez, de la Universidad Autónoma Metropolitana, se menciona que la chimenea brinda uniformidad en las temperaturas internas, ya que al evacuar el aire ocasiona un movimiento interno capaz  de llevar confort térmico al interior de las habitaciones.

Una de las principales ventajas del uso de la chimenea solar sobre los dispositivos mecánicos es que no genera ruido ni vibraciones que perturben el confort en las edificaciones en las que se utiliza y provoca una reducción en la contaminación acústica de las ciudades. Sin embargo, el espacio necesario para su instalación representa una desventaja, porque requiere gran parte de la fachada para colocarse.

Uno de los proyectos de mayor importancia que utilizó los principios de la chimenea solar fue desarrollado en Alemania, en 1981, cuando la compañía eléctrica Unión Fenosa, de España, colaboró con el ministerio alemán de Investigación y Tecnología para construir una chimenea solar de 190 metros de altura en la provincia de Manzanares, en España.

La chimenea solar de Manzanares fue construida sobre un colector solar de aproximadamente 240 metros de diámetro, formado en su totalidad por cuadros de 6 metros por lado, elevados a dos metros sobre el nivel del suelo. Además, se instaló un generador eólico de 50 kW de potencia en la base de la chimenea. Debido a problemas en la instalación, la chimenea se derrumbó después de una tormenta en 1989.

Desde entonces se han planeado otros proyectos de igual o mayor magnitud en distintos países, como India, Australia, China, Namibia, Estados Unidos y Chile, pero ninguno se ha concretado. Sin embargo, este tipo de tecnología ya ha sido implementada en importantes inmuebles alrededor del mundo, como en The Hanson EcoHouse, construida por British Research Establishment, y en el centro de visitas del Parque Nacional de Zion en Utah, Estados Unidos.

The Hanson EcoHouse representa un parteaguas para el surgimiento de los edificios cero emisiones. Desde la manufactura de sus muros, que fueron fabricados en un ambiente controlado; hasta su proceso de instalación, el cual esta basado en un proyecto de alta calidad, realizado con celeridad y generando un mínimo desperdicio de materiales.

Además de la chimenea solar, la edificación cuenta con calefacción geotérmica; mientras los pisos de la planta baja permanecen frescos, los de las habitaciones en el segundo nivel se encuentran templados.

El Centro de Visitas del Parque Nacional de Zion es otro ejemplo de cómo la ventilación basada en el principio de chimeneas solares es de suma eficiencia. En este caso se instaló una torre fría con corriente descendente pasiva.

Su diseño fue provisto de varios sistemas sustentables para un ahorro considerable en el consumo energético. Por ejemplo, la iluminación se obtiene mediante la integración de ventanas tipo triforio que también favorecen la correcta circulación de aire.

Cuenta con páneles fotovoltaicos ubicados en el techo Sur , los cuales generan la mayor parte de la energía eléctrica requerida para su operación. También posee un sistema de automatización que recolecta información climática y toma decisiones, siempre basadas en la disminución del consumo energético.