Proyecto GATE: ventanas como antenas de comunicación

Hace ya tiempo que las ventanas dejaron de ser solo un elemento arquitectónico para proporcionar luz natural en el interior de los inmuebles. Tanto en el aspecto funcional como en el estético, estos cerramientos se han convertido en los protagonistas de las fachadas, que se adaptan a las necesidades constructivas de cada época y de cada lugar. Ahora su futuro está marcado por los avances de la tecnología y por propuestas tan innovadoras como el proyecto GATE.

¿En qué consiste el proyecto GATE?

En octubre de 2019 la Universidad de Sheffield en Reino Unido presentaba un ambicioso proyecto de telecomunicaciones: GATE. El Glass Assessment Technology for glass Embedded antennas (tecnología de evaluación de vidrios para antenas integradas) es una iniciativa financiada con fondos europeos cuyo objetivo está puesto en el potencial de las ventanas en el ámbito de la comunicación.

Cada vez existe un mayor interés por la construcción de edificios inteligentes que sean capaces de autoabastecerse y proporcionar unas condiciones de temperatura, luz y humedad adecuadas. El proyecto GATE focaliza sus esfuerzos en otra parte importante de lo que supone incrementar el confort y la eficiencia de un inmueble: mantenernos conectados con el resto del mundo.

Así como ya hay cerramientos que son capaces de regular la cantidad de luz que dejan pasar en función de la hora del día, GATE pretende seguir explotando el potencial de los vidrios desde una nueva perspectiva: la posibilidad de integrar antenas en los cristales de las ventanas para mejorar el rendimiento de las conexiones inalámbricas está cada vez más cerca de convertirse en una realidad.

Proyecto GATE

Un mundo mejor conectado gracias a las ventanas del proyecto GATE

Hasta el momento, la principal preocupación de los fabricantes de vidrios para ventanas ha sido la de garantizar unos niveles óptimos de las propiedades térmicas y ópticas que ofrece este material. El proyecto GATE abre la puerta a nuevos usos multifuncionales con vidrios inteligentes que además funcionan como antenas.

¿Cómo es posible transformar las ventanas en receptoras de redes inalámbricas? La premisa de la que parte la iniciativa presentada por la Universidad de Sheffield es que el vidrio es un material susceptible de convertirse en un buen contenedor de diminutas celdas de recepción que, en conjunto, servirían para transformar una cristalera en una enorme antena.

De esta forma, no solo mejoraría la calidad de las ondas electromagnéticas que recibimos en hogares y oficinas, sino que se potenciaría y se repartiría: los vidrios reconvertidos en antenas funcionarían a su vez como repetidores, proporcionando una cobertura mucho más eficiente.

¿Qué objetivos plantea el hecho de transformar los vidrios en antenas?

Hasta finales de 2021 no se conocerán los resultados de las investigaciones desarrolladas en el marco del proyecto GATE, pero ya es posible conocer algunos de los retos a los que se enfrenta esta iniciativa. El primero de todos es que una ventana tiene que ser ante todo una ventana. ¿Qué significa esto? Que de poco serviría fabricar vidrios antena si esto implica rebajar sus cualidades ópticas o aislantes.

En base a esta condición indispensable, GATE aborda el futuro de las ventanas para la comunicación desde varias perspectivas:

  • Analizar las propiedades electromagnéticas de los vidrios durante un primer acercamiento a su rendimiento inalámbrico.
  • Definir el potencial de las antenas integradas en vidrio en base a parámetros mesurables como la cobertura de la señal, el ancho de banda, el patrón de radiación y el ruido/interferencias.
  • Encontrar los materiales de fabricación más adecuados para potenciar sus propiedades en la recepción de señales inalámbricas sin que ello suponga una merma en la eficiencia energética de los vidrios.
  • Perfeccionar la fórmula de fabricación a partir de esta base hasta compensar el equilibrio entre el rendimiento inalámbrico, térmico y óptico de los vidrios con antenas integradas.
  • Evaluar los beneficios y la viabilidad de este proyecto aplicado a grandes estructuras, edificios de oficinas y viviendas particulares.

Ventanas inteligentes: otra propuesta innovadora que ya es real

Así como el GATE es todavía un proyecto en desarrollo y esta tecnología podría tardar años en implementarse, hay otras soluciones de cerramiento innovadoras que ya están en marcha. El ejemplo más cercano es el de las ventanas inteligentes, con avanzadas funciones que permiten mejorar la eficiencia energética de los inmuebles.

El principal problema que presenta este tipo de ventanas es que, por el momento, tienen un precio demasiado elevado. Esto se debe a que su proceso de fabricación es todavía costoso y no ha encontrado aún su espacio en el circuito comercial. No obstante, las bases de los futuros cerramientos ya están bien definidas y será cuestión de tiempo que estos dispositivos empiecen a utilizarse en las nuevas construcciones.

Los primeros estudios en relación a este tipo de ventanas se remontan a 2012 y empezaron en The Berkeley Lab de Estados Unidos. Desde hace algunos años, el Instituto de Investigación de los Materiales de Madrid, perteneciente al CSIC, trabaja en su propia versión low cost de este sistema. El objetivo prioritario es encontrar un tipo de material que abarate los costes, ya que el funcionamiento en sí de estos dispositivos no presenta ninguna duda.

La clave está en una serie de reacciones físicas y químicas que se producen en el vidrio tras su tratamiento con tecnología EMDs (Externally Modulated Displays). Esta consiste en la superposición de varias capas de materiales ligeramente porosos (nanopartículas de silíceo) que al contacto con la humedad o sequedad del ambiente hacen que el cristal se vuelva más opaco o más transparente en apenas unos segundos.

¿Qué pueden hacer las ventanas inteligentes?

La regulación automática de las ventanas inteligentes y su rápida respuesta frente a los cambios ambientales sustituyen las funciones propias de cortinas y persianas, aparte de ofrecer nuevas prestaciones que suponen una mejora notable en la eficiencia energética de los inmuebles:

  • Control de la luz que pasa a través del cristal. Son vidrios traslúcidos con capacidad de adaptación a las condiciones lumínicas del ambiente.
  • Redirección de las corrientes de aire. Es habitual que este tipo de ventanas estén provistas de movimiento de hasta 180 ºC para garantizar una mejor ventilación de las estancias.
  • Energía solar para la vivienda. Se abaratan los costes del consumo eléctrico porque los cristales actúan también como paneles fotovoltaicos que proporcionan energía.
  • Comodidad y seguridad. Las funciones de las ventanas inteligentes permite el control en remoto a través de dispositivos móviles. El sistema se puede automatizar para que funcione de forma autónoma o responda a rutinas prediseñadas. Además, es posible la conexión con sistemas de alarma o sensores de humo.

El Internet de las cosas, los edificios inteligentes, las nuevas redes 5G… Nuestras vidas están cada vez más conectadas a la tecnología. Pero estas comodidades implican también nuevas exigencias en cuanto a la gestión de aquello que las pone en funcionamiento: las comunicaciones inalámbricas. Frente a la creciente necesidad de tener más dispositivos conectados a estas redes, se ha incrementado también la urgencia de que esas ondas electromagnéticas tengan un mayor alcance y proporcionen un mayor rendimiento.

Las ventanas, un elemento ya presente en el paisaje de cualquier zona urbanizada, pueden ser una solución efectiva a la hora de aumentar la capacidad de estas redes sin necesidad de modificar el paisaje, así como un paso adelante en ecología y sostenibilidad.

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