En los últimos 10 años se han registrado las temperaturas más cálidas de la historia. Las ciudades se calientan más que los espacios suburbanos y rurales, por lo que son más calurosas que las zonas circundantes. Casi el 70% de la población mundial se trasladará a las ciudades de aquí a 2050, lo que agravará los problemas de calor urbano. Las islas urbanas de calor plantean riesgos importantes, como el aumento de las enfermedades y muertes relacionadas con el calor, sobre todo en poblaciones vulnerables como los ancianos y los niños pequeños, así como el empeoramiento de la calidad del aire, el mayor consumo de energía debido a las mayores necesidades de aire acondicionado y el posible impacto en los ecosistemas locales y la calidad del agua.
Siga leyendo para saber cómo las superficies refrigerantes inteligentes y las tecnologías de IoT , incluidos los sensores térmicos y los dispositivos inalámbricos, pueden colaborar para ayudar a controlar y combatir el calor urbano.
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¿Qué es el efecto isla de calor urbano?
El efecto isla de calor urbano es el resultado de que los edificios, las estructuras de hormigón y las carreteras de los centros urbanos absorben y retienen el calor más que las zonas naturales, como parques, bosques y zonas verdes. Incluso las zonas suburbanas son menos propensas al calor, porque suele haber muchos más árboles, así como césped y parques. Con su densa construcción, las ciudades se convierten en islas urbanas de calor que tienden a atrapar y retener el calor.
Por qué el calor urbano es un problema
En Estados Unidos, el 80% de la población vive en zonas urbanas que sufren los efectos del calor urbano. Estas zonas pueden experimentar temperaturas de 8 grados Fahrenheit por encima de las zonas circundantes. Según el Instituto Nacional de Salud, cada grado extra en una ola de calor aumenta la mortalidad en casi un 2,5%. Otros efectos notables del calor urbano son:
- Cambios en los patrones climáticos: el tiempo extremo, las inundaciones generalizadas y las sequías de años se hacen más comunes.
- Disminución de la calidad del aire: el aumento de la demanda de refrigeración genera mayores niveles de emisiones, como el ozono.
- Disminución de la calidad del agua - El aumento de la temperatura del agua dificulta la supervivencia de los peces
- Facturas de energía más elevadas: eliminar el exceso de calor de los edificios provoca facturas de energía más elevadas.
- La demanda de refrigeración en EE.UU. ha aumentado un 97% desde 1972.
- Enfriamiento desigual - Demasiado pavimento y pocas zonas naturales provoca problemas de salud relacionados con el calor, y se ha demostrado que este efecto afecta de forma desproporcionada a las zonas de bajos ingresos.
¿Cuáles son las causas de las islas de calor urbanas?
El entorno construido de las zonas urbanas tiene más superficies pavimentadas de calzadas y tejados que las zonas periféricas. Estas superficies artificiales atraen y retienen el calor mucho más fácilmente que las superficies naturales. Otros factores que provocan islas de calor urbanas son:
- Reducción del paisaje natural - Los paisajes naturales proporcionan sombra y refrigeración natural a través de la evaporación del agua.
- Materiales artificiales - Los materiales artificiales de las zonas urbanas absorben y emiten más calor que los paisajes naturales.
- Trazados urbanos - Las grandes masas de edificios densamente apiñados bloquean el flujo del viento que enfría el aire de forma natural.
- Calor residual: el aire acondicionado, los vehículos y la industria liberan calor en el entorno urbano.
¿Por qué algunas ciudades son más frías que otras?
Los edificios, tejados y pavimentos que absorben el calor dominan el entorno construido. Estas superficies absorben e irradian calor mucho más que las superficies naturales, los árboles, los jardines y el césped. En las ciudades que combaten activamente el calor urbano con una serie de estrategias, las temperaturas se mantienen más frescas. Estas ciudades combinan superficies refrigerantes, espacios verdes estratégicamente diseñados, bosques urbanos y tecnologías IoT .
¿Cómo pueden las ciudades mantenerse frescas?
A medida que aumentan las temperaturas, las ciudades de todo el mundo tratan de mantenerse más frescas. Las ciudades pueden replantearse los materiales de construcción, por ejemplo utilizando superficies más ligeras que no absorban el calor, creando espacios más naturales y adoptando soluciones de ciudad inteligente y tecnología verde.
Enfriar las ciudades con tecnología de superficies frías
Una superficie urbana típica refleja hasta el 20% de la luz solar, absorbiendo el resto y calentando la superficie y los alrededores. Los materiales con un revestimiento más reflectante pueden reflejar al menos el 50% de la luz solar. Esto reduce considerablemente las temperaturas. Gracias a la tecnología de revestimiento de superficies frías, los edificios y el pavimento absorben mucho menos calor.
La Coalición de Servicios Inteligentes informó de que un análisis de un proyecto de superficies inteligentes en toda la ciudad de Baltimore podría enfriar la ciudad 5 grados Fahrenheit. El éxito del proyecto animó a otras ciudades estadounidenses a participar en un programa de tres años para combatir el calor urbano. Atlanta, Nueva Orleans, Dallas, Boston y Columbia (Carolina del Sur) se apuntaron al programa Ciudades por Superficies Inteligentes.
Superficies inteligentes contra el calor urbano
Las superficies inteligentes que reducen la temperatura del aire en las ciudades pueden incluir vegetación natural y materiales reflectantes. La mayoría de las ciudades que combaten el calor urbano utilizan una combinación de estos enfoques.
- Tejados fríos: la pintura y los revestimientos altamente reflectantes reflejan el sol para reducir las temperaturas urbanas y los costes energéticos.
- Pavimentos reflectantes - El material de alto albedrío refleja el sol para reducir las temperaturas en la ciudad
- Azoteas verdes: la vegetación plantada en los tejados reduce la temperatura de la ciudad, así como la escorrentía y la contaminación atmosférica.
- Árboles y jardines - Los bosques urbanos y las vías verdes reducen la temperatura del aire al tiempo que filtran los contaminantes atmosféricos.
- Hormigón captador de carbono - Este hormigón especial tiene una mayor reflectividad para reducir la temperatura del aire.
Espacios verdes y plantación de árboles
Uno de los pasos más proactivos que pueden dar las ciudades es volverse ecológicas, en todos los sentidos posibles. Esto incluye diseñar espacios verdes, jardines, césped y árboles en el plan urbano. Cuando los ciudadanos pueden desplazarse a pie, en bicicleta o en patinete por corredores verdes para ir al trabajo y a otros destinos, se reduce el número de vehículos que crean atascos. Y lo que es igual de importante, toda esa vegetación tiene un efecto refrescante.
En la actualidad, muchas ciudades están innovando en torno a los huertos urbanos, incluidos los jardines verticales, los huertos en azoteas y los huertos comunitarios que ayudan a los habitantes de la ciudad a implicarse en el apoyo a una ciudad más verde.
Superficies más inteligentes y espacios más verdes en todo el mundo
Veamos algunos ejemplos de iniciativas de gestión del calor urbano en ciudades de todo el mundo.
Los Ángeles, California, EE.UU.
Los Ángeles es la ciudad más densamente poblada de Estados Unidos y tiene un problema de calor urbano. El 40% de la ciudad está cubierta de pavimento que absorbe el calor. ¿Y si Los Ángeles pudiera reducir los efectos de la isla de calor urbano en 1,7 grados Fahrenheit de aquí a 2025? La ciudad elaboró un plan para tratar los tejados y las carreteras recubriéndolos de superficies frías. El proyecto de pavimentación de superficies frías recubrió 20.000 tejados. ¿El resultado? La ciudad redujo las temperaturas superficiales en casi 10 grados Fahrenheit.
Sevilla, España
Ciudades de todo el mundo consideran el calor urbano una gran amenaza. Sevilla (España) , una de las ciudades más calurosas de Europa, incluso pone nombre a sus olas de calor. Para reducir las temperaturas, el alcalde sevillano creó una "política de sombra". Sevilla plantó 5.000 árboles e instaló toldos por todo el país. Además de plantar árboles, también invierte en materiales de construcción de superficies frescas. En otras palabras, Sevilla recurre a múltiples estrategias de adaptación al calor.
Rotterdam, Países Bajos
En Rotterdam (Países Bajos), las autoridades tienen previsto cubrir de vegetación tres millones de metros cuadrados de tejados para combatir el calor urbano. Los tejados verdes también ayudan a absorber el exceso de agua de lluvia, reducen la contaminación atmosférica y aumentan la biodiversidad.
Medellín, Colombia
Medellín, la segunda ciudad más grande de Colombia, creó vías verdes urbanas a lo largo de 18 carreteras y 12 cursos de agua. Estas vías verdes conectan los parques con otras partes de la ciudad. Esta red urbana densamente arbolada ha reducido las temperaturas hasta 5,5 grados Fahrenheit.
Los árboles, los revestimientos de superficies frías y los tejados verdes ofrecen propiedades únicas para reducir el calor. Pero añadir sensores de calor a IoT contribuye a iniciativas climáticas más amplias. Por ejemplo, los sensores de calor ayudan a seguir y predecir las temperaturas en zonas extensas y a lo largo del tiempo. En combinación con la inteligencia artificial, los sistemas de IoT pueden predecir episodios de calor urbano y enviar alertas a los ciudadanos. Esa es una de las razones por las que no podemos pensar en el calor urbano sin IoT.
Londres, Inglaterra
Londres es una de las ciudades más inteligentes del mundo. También experimenta una de las islas de calor urbano más extremas del mundo. Por ejemplo, en la zona de Kilburn y South Hampstead se registraron temperaturas 7 grados centígrados más altas que en el cercano Regents Park. ¿La razón? Regent Park soportaba mucha más vegetación. No es de extrañar que el alcalde de Londres se asociara con Arup en un proyecto de rehabilitación de tejados con paneles reflectantes y fotovoltaicos. Pero como ciudad inteligente que es, las soluciones de superficie inteligentes deben incluir también sistemas de control. Los sistemas IoT utilizan sensores térmicos para controlar y gestionar a distancia todo tipo de tecnologías renovables y de reducción del calor.
La ciudad de Londres adopta IoT de forma innovadora para compensar el cambio climático. Por ejemplo, en el Parque Olímpico Queen Elizabeth, una serie de innovaciones de apoyo a IoT dependen exclusivamente de la energía limpia. El parque cuenta con pasarelas pavimentadas que generan energía, sensores de microclima, sensores de calidad del aire, cubos de basura que funcionan con energía solar, estaciones de carga de vehículos eléctricos e incluso iluminación inteligente alimentada por energías renovables.
Utilización de IoT para detectar el calor urbano
Las ciudades inteligentes de todo el mundo integran IoT en las operaciones municipales para hacer un seguimiento de las condiciones. Pero, ¿qué ocurre con el calor urbano? El proyecto City Scanner del MIT instaló varios tipos de sensores ambientales en los camiones de la basura, entre ellos sensores de calor. Mientras los camiones de basura circulan por las calles, los sensores comprueban constantemente los cambios de temperatura y humedad en los alrededores. Un mapa de datos casi en tiempo real ayuda a los operarios a detectar el calor provocado por el hombre y las islas de calor urbano en la ciudad de Cambridge, Massachusetts.
Medición de temperaturas superficiales
Hay una serie de herramientas y tecnologías que intervienen en el control de las distintas temperaturas en las islas de calor. Por ejemplo, un termómetro de infrarrojos o una cámara térmica miden la temperatura de la superficie. El termómetro de infrarrojos utiliza una lente para enfocar la luz infrarroja de la superficie hacia un detector. Cuando la radiación infrarroja incide en el detector, se absorbe en forma de calor. El detector recibe una tensión proporcional que se transmite como datos de temperatura. Estos tipos de sensores de calor pueden combinarse con sensores de temperatura que detectan los niveles de calor en el aire, para obtener una visión más precisa de las islas de calor.
Tanto si se trata de captar el albedo de tejados inteligentes como de predecir una isla de calor urbana, son las redes IoT las que soportan la recopilación de datos en el borde de la red, así como la computación en el borde y la transferencia eficiente de datos. Unas redes inalámbricas robustas y seguras, diseñadas para los entornos más adversos, amplían nuestra capacidad para gestionar el calor urbano. Las redes integradas de IoT admiten de todo, desde contadores de calor y drones con sensores térmicos hasta medidores portátiles del índice de calor y sensores incrustados en el pavimento y los postes de la luz.
IoT permiten recoger y gestionar en tiempo real datos sobre las zonas que contribuyen al calor urbano. A continuación, los municipios utilizan estos datos de IoT para tomar mejores decisiones sobre la mitigación del calor urbano. La recopilación de datos medioambientales hiperlocales permite a los residentes de las zonas afectadas recibir alertas de calor y otra información proactiva.
Cómo la tecnología IoT y la tecnología verde apoyan a las ciudades más frías
IoT es uno de los principales contribuyentes a las iniciativas para ayudar a enfriar las ciudades. Esto incluye desde el alumbrado urbano inteligente, que consume menos energía y genera menos calor que la tecnología de iluminación urbana más antigua, hasta innovaciones en gestión solar, del agua y la energía, edificios inteligentes, contadores inteligentes y sistemas de gestión de residuos mejorados por IoT que optimizan las rutas y reducen el tiempo de conducción de los vehículos que queman combustible.
Detrás de todas estas tecnologías ecológicas y de ciudades inteligentes está la conectividad IoT , que incluye sensores térmicos y dispositivos de comunicación inalámbricos como pasarelas de sensores, módulos de comunicación integrados y routers celulares que transmiten datos. Además, la computación de borde y las herramientas de supervisión y gestión remotas permiten que estos dispositivos proporcionen de forma rápida y eficaz información procesable. La combinación de todos estos enfoques ayudará a reducir significativamente las temperaturas urbanas.
Trabajar con Digi
IoT están en el corazón de las ciudades inteligentes de todo el mundo. A medida que se extiendan las islas de calor urbanas, las ciudades necesitarán socios de confianza en IoT para seguir y gestionar las iniciativas de refrigeración. Así es como Digi puede ayudar.
Durante más de 35 años, Digi ha diseñado e implantado soluciones de conectividad IoT en numerosos sectores. Creamos soluciones escalables de conectividad celular remota, soluciones de comunicaciones integradas y soluciones de gestión de infraestructuras para ayudar a las ciudades inteligentes a combatir el calor urbano. Trabaje con Digi. Conviértase en la ciudad más inteligente y fresca del mundo.
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