Sun Devils genera innovación en la sostenibilidad de los edificios

Cada año, Schneider Electric, una empresa de soluciones de energía y automatización digital, organiza una competencia estudiantil para promover nuevas ideas en sostenibilidad llamada Schneider Go Green. En 2023, el concurso encargó a los solicitantes que conceptualizaran una idea que revolucionaría la circularidad y la eficiencia energética de los edificios.

Hussain Bhavnagarwala, un estudiante que obtiene su maestría en ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería de Materia, Transporte y Energía, parte de las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de la Universidad Estatal de Arizona, se enteró de la competencia por el profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial Patrick Phelan mientras estaba inscrito en un curso que estudiaba las propiedades de transferencia de calor de los materiales. Los estudios de Bhavnagarwala lo inspiraron a desarrollar una idea sobre la transferencia de calor para mejorar la sustentabilidad en los materiales de construcción. Sun Devil Sparks tiene como objetivo aumentar la eficiencia energética de los edificios mediante la conceptualización de un panel de pared que absorberá el calor durante el día y lo liberará por la noche, refrescando los espacios interiores con un menor consumo de energía. Gráfico de Hayley Hilborn y Erika Gronek, ASU/Midjourney Descargar imagen completa

"La transferencia de calor es uno de mis temas favoritos", dijo Bhavnagarwala. "Mi padre, que es ingeniero de calefacción, ventilación y aire acondicionado, trabaja mucho en esta área, y tiendo a tener muchas conversaciones con él sobre edificios 'verdes'. La eficiencia energética está muy relacionada con la transferencia de calor, por lo que esto me motivó a tomar esta competencia con gran interés".

Cuando buscaba inscribirse en la competencia en línea, Bhavnagarwala encontró que un equipo de ASU, Sun Devil Sparks, ya estaba registrado. El equipo había sido creado por Deanna Chaney, una estudiante de pregrado de ASU Online con sede en Tennessee. Chaney está obteniendo su licenciatura en sustentabilidad con un enfoque en energía, materiales y tecnología en la Escuela de Sustentabilidad, parte del Colegio de Futuros Globales.

Chaney decidió inscribirse en la competencia ya que el desafío de este año se enfoca en soluciones innovadoras de energía sostenible para espacios urbanos, lo que, según ella, está en su "callejón académico".

Bhavnagarwala se unió al equipo en el sitio web de la competencia. Posteriormente, los dos reclutaron a dos compañeros de equipo: Tosin Clement, un estudiante graduado que estudia análisis de negocios en la Universidad de Louisville, y Sai Saketh Narabathula, un estudiante de ASU que busca una maestría en ingeniería mecánica.

La primera fase de la competencia requería que los equipos enviaran una presentación de 10 diapositivas conceptualizando su idea.

Al pensar en formas de mejorar la sustentabilidad de los edificios, el equipo comenzó identificando uno de los mayores consumidores de energía en el hogar: los acondicionadores de aire. Durante el día, las unidades de aire acondicionado consumen grandes cantidades de energía para enfriar los edificios, pero esta función es menos necesaria durante la noche cuando las temperaturas son más bajas.

Sin embargo, el aislamiento en la mayoría de los edificios retiene el calor incluso después de que se pone el sol, lo que hace que los interiores se calienten y requieran un control climático continuo. Los estudiantes trabajaron para reducir este consumo de energía evitable mediante el desarrollo de un panel de pared que funciona tanto como conductor de calor como aislante. El panel funcionará como aislante durante el día y, al accionar un interruptor, se convertirá en conductor durante la noche para expulsar el calor retenido fuera del edificio.

Este tipo de material, una sustancia que absorbe y libera energía térmica cuando cambia de fase, se conoce como material de cambio de fase o PCM. Los PCM ya se están investigando para diferentes aplicaciones, como el uso en baterías de automóviles para mantener la temperatura de funcionamiento ideal.

La idea y la presentación del equipo les valieron un lugar en las finales norteamericanas de la competencia, donde viajarán a la sede norteamericana de Schneider Electric en Tennessee para presentar su idea a los jueces.

Un diagrama que muestra cómo la idea de los estudiantes, a la que han denominado Struct-Spire, funcionará para mantener los espacios más frescos. Gráfico cortesía de Sun Devil Sparks

Para explicar aún más esta idea y garantizar presentaciones completas de los estudiantes, Schneider asignó mentores a cada equipo para señalar los desafíos que deben abordarse para convertir sus ideas en productos comercialmente viables.

Sun Devil Sparks se reunió con tres mentores de Schneider: Chris Campbell, arquitecto de sistemas; Marissa Ainsworth, líder de estrategia de sostenibilidad y descarbonización; y Saeid Golshaeian, director de la unidad comercial de automatización industrial de Schneider. Después de incorporar los comentarios de sus mentores, el equipo está reinventando su presentación para las finales de junio.

Chaney está investigando la variedad de objetivos de sostenibilidad que el equipo puede abordar con su idea. También demostrará cuánta energía ahorrarán los paneles de pared investigando otros productos con funciones similares. Los mentores del equipo también los alentaron a abordar la circularidad de su producto para establecer formas de producirlo y desecharlo de manera sostenible.

Bhavnagarwala está investigando las propiedades técnicas necesarias que guiarán el diseño, como el material más eficaz a utilizar y el grosor que debe tener el panel, para establecer los parámetros de producción.

Narabathula está aprendiendo a trabajar con Blender, una herramienta de software de gráficos por computadora en 3D, para desarrollar una simulación animada del panel de pared para la presentación del equipo.

Si bien los estudiantes ya han adquirido conocimientos sobre el desarrollo de productos con los aportes de sus mentores de Schneider, abundan más oportunidades educativas y de crecimiento profesional.

Durante su visita a la sede de Schneider en Tennessee, los estudiantes recorrerán las instalaciones y tendrán la oportunidad de entrevistarse para realizar prácticas en la empresa.

Si los estudiantes tienen éxito en las finales de América del Norte, avanzarán a las finales internacionales y viajarán a la sede mundial de Schneider en París.

Aunque la experiencia por sí sola es un constructor de carrera, Bhavnagarwala dijo que el historial de la compañía de contratar a los estudiantes ganadores y promover su idea de investigación es un motivador para Sun Devil Sparks para darlo todo en esta competencia.

La competencia es un momento de círculo completo para Bhavnagarwala, quien creció junto a una planta de fabricación de Schneider en su ciudad natal de Chennai, India. Dijo que le encantaría buscar un empleo en la empresa y posiblemente trabajar en un lugar cercano a sus raíces.

Chaney, quien también estudia en Barrett, The Honors College, dijo que la competencia es una oportunidad para ella de "obtener experiencia en la vida real trabajando con un equipo en ideas grandes e innovadoras".

"Quiero establecer conexiones con profesionales de la sustentabilidad en el campo de la energía y la tecnología y posiblemente abrir la puerta para una futura pasantía", dijo. "Quiero familiarizarme mejor con las habilidades y el conocimiento en el campo de la sustentabilidad que no aprendí en mis cursos antes de graduarme, y creo que este proyecto ha logrado precisamente eso".

Phelan, quien también se desempeña como decano asistente de programas de posgrado de las Escuelas de Fulton, expresa su entusiasmo por el espíritu de innovación de los estudiantes.

"El éxito de este diverso equipo de estudiantes dice mucho sobre las capacidades de nuestros estudiantes para abordar los problemas más grandes de la ingeniería", dijo. "El concepto innovador de este equipo puede ayudar a cumplir la promesa de hacer que los edificios sean verdaderamente sostenibles".

Especialista en comunicaciones, Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton

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