La mente maestra detrás de los estadios refrigerados por aire de Qatar 2022

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De pie con orgullo en el estadio Al Janoub, el Dr. Saud Abdulaziz Abdul Ghani, nacido en Sudán, explica a una multitud de periodistas que enfriar un estadio es como enfriar un automóvil.

Apodado ‘Dr. Cool’, el ingeniero detrás de las tecnologías de refrigeración exterior para los estadios de la Copa Mundial de la FIFA Qatar 2022™, dice a los periodistas que se inspiró en su estudio de doctorado sobre aire acondicionado para el Ford Mondeo.

Allí expresó: «Estas tecnologías de enfriamiento usan las mismas herramientas, pero en una escala mucho mayor». El Dr. Saud se unió al proyecto Qatar 2022 en 2009 cuando el país se presentó como candidato para albergar la 22a. edición del torneo mundial de fútbol mundial. El Comité Supremo para la Entrega y el Legado (SC) se acercó a la Universidad de Qatar (QU), en donde es profesor en la Facultad de Ingeniería, para encontrar soluciones para frenar el calor del verano de Qatar durante los partidos.

«Cuando estábamos preparando nuestra presentación para la Copa del Mundo en 2022, queríamos una oferta única que se destacara entre otros países candidatos. La mayoría de los países normalmente presentarían sus estadios como una idea de diseño y no como una tecnología. Presentamos nuestra estadios de una manera nueva, como una tecnología», agregó.

En 2022, las diferentes tecnologías de refrigeración de Dr. Saud se utilizarán en los ocho estadios de la Copa del Mundo, y la refrigeración en el Estadio Al Janoub y el Estadio Internacional Khalifa ya estan en pleno funcionamiento.

Usando una combinación de aislamiento y lo que el Dr. Saud llama ‘refrigeración dirigida o puntual’, lo que significa que la refrigeración solo tiene lugar donde las personas realmente están, el estadio actúa como una barrera que contiene una burbuja fría en su interior.

El aire enfriado entra a través de rejillas en las gradas y grandes boquillas en la cancha. Usando la técnica de circulación de aire, el aire enfriado se retira, se vuelve a enfriar, se filtra y se expulsa.

Explicó: «Lo más importante para enfriar de manera efectiva es que no desea que el viento exterior ingrese al estadio. Es por eso que el tamaño y el diseño del estadio deben estudiarse y modificarse en consecuencia para que bloqueen la entrada de aire caliente». el estadio.»

La mente maestra detrás de los estadios refrigerados por aire de Qatar 2022

«No solo estamos enfriando el aire, lo estamos limpiando», dijo el Dr. Saud. “Estamos purificando el aire para los espectadores. Por ejemplo, las personas que tienen alergias no tendrán problemas dentro de nuestros estadios. Tenemos el aire más limpio y puro que existe”.

Se estima que la tecnología de refrigeración del Dr. Saud es un 40 % más sostenible que las técnicas existentes. Su método significa que los estadios solo necesitan enfriarse dos horas antes de un evento, lo que reduce significativamente el consumo de energía del lugar en comparación con los métodos existentes.

El Estadio Internacional Khalifa, el único estadio preexistente que se renovó para Qatar 2022, se completó en 2017, lo que lo convierte en el primer lugar listo para el torneo. Las renovaciones incluyeron un dosel que protege las áreas de descanso del sol y una versión de la tecnología de enfriamiento del Dr. Saud. Dado que los siete estadios restantes se están construyendo desde cero, el Dr. Saud pudo proporcionar soluciones a medida para cada lugar. Esto comienza en su laboratorio, donde se coloca un modelo 3D del estadio en un túnel de viento y se prueba con humo, que representa el viento, que se expulsa a diferentes presiones.

Agregó: «Probamos cómo reacciona el modelo al viento a diferentes velocidades. Luego usamos cámaras para acercarnos y ver por dónde entra el aire y por dónde sale del estadio. Es una forma de ver cómo el aire interactúa con el diseño del estadio».

Su equipo comenzó el trabajo mediante la impresión en 3D de modelos a escala de los estadios propuestos para la Copa del Mundo. Una vez impresos, los modelos de estadios impresos en 3D se colocaron en un túnel de viento para realizar pruebas aerodinámicas para ver cómo su forma y tamaño interactuaban con el viento externo y cómo se podía mejorar.

“Después de colocar el modelo impreso en 3D en el túnel de viento, se expulsó humo, que representa el viento, a diferentes presiones para probar cómo reaccionaba el diseño al viento a diferentes velocidades y en varias direcciones entrantes”, dijo el Dr. Ghani. “Luego usamos láminas láser y cámaras para analizar el flujo de aire sobre el diseño, incluida la forma en que el aire entra y sale del estadio”.

Luego, las mediciones se procesaron utilizando un software de dinámica de fluidos computacional (CFD) para ver cuál sería la temperatura en cada nivel. Se agregaron variantes como el número de espectadores y el sudor producido, y luego se realizaron simulaciones numéricas para ver su efecto en la distribución de la temperatura dentro del estadio.

Sin embargo, diseñar los primeros estadios refrigerados para la Copa del Mundo no es una tarea fácil.

Explicó: «Lo más importante que trabaja en su contra cuando intenta enfriar un estadio es la apertura del techo del estadio porque es por donde entra el aire caliente externo. Es por eso que estudiar por dónde puede salir el aire y cómo podemos empujar y retroceder el aire difiere de un estadio a otro, ya que depende de su forma, altura y anchura».

El Dr. Saud destacó que tales estudios son cruciales para ayudar al desarrollo de tecnologías de enfriamiento y eventualmente hacerlas más sostenibles. El estadio Al Bayt, que inicialmente se diseñó con una fachada más oscura, ahora presenta una más clara, un cambio que redujo la temperatura dentro del estadio en aproximadamente 5 °C, según el Dr. Saud.

Además, los diseños están hechos para garantizar la máxima comodidad de los aficionados durante los partidos. Ya en uso en el estadio Al Janoub, los difusores debajo de los asientos empujan el aire en ángulo para entregarlo de manera suave.

Una vez que se optimizaron los diseños, el siguiente paso fue comenzar a trabajar en el sistema de enfriamiento real que crearía un microclima dentro de los estadios. El momento ‘eureka’ del Dr. Ghani en el proyecto fue cuando se dio cuenta de que no necesitaba enfriar todo el estadio, sino solo el campo de juego y los espectadores. “No necesitábamos enfriar a las aves. Necesitábamos comenzar desde el campo de juego y subir a una altura de dos metros sobre el nivel más alto de asientos para espectadores. Eso es todo el enfriamiento que necesitábamos.

“Bombear grandes cantidades de aire frío para enfriar todo el espacio abierto es, en el mejor de los casos, ineficiente. Bombeamos la cantidad exacta de aire frío en el lugar exacto, lo mantenemos y lo contenemos, luego lo reciclamos todo”.

Al darse cuenta de esto, trabajó en el desarrollo de un sistema de enfriamiento puntual, uno que solo enfría las áreas objetivo. Después de una extensa investigación y pruebas, el equipo ideó una tecnología de enfriamiento de última generación que sopla aire frío sobre los jugadores a través de boquillas del tamaño de una pelota de fútbol a lo largo del campo y difusores de aire más pequeños debajo del asiento de cada espectador, expulsando el aire frío en nivel del tobillo.

Al operar juntos, los dos sistemas de suministro de aire frío imitan un flujo de aire frío natural. Y el enfoque del Dr. Ghani no solo es innovador, sino que también es sostenible. Usando la técnica de circulación de aire, el aire se retira y se vuelve a enfriar antes de ser expulsado. Este paso de reciclaje de volver a enfriar el aire del interior del estadio ya enfriado y no tomar aire sofocante del exterior es muy eficiente desde el punto de vista energético y, como dice el Dr. Ghani: “El aire también se purifica y filtra cada vez que se devuelve, por lo que no hay preocupaciones sobre la calidad del aire recirculado”.

Cuando se le preguntó si el intrincado diseño de los difusores de aire debajo de los asientos es solo por estética, el Dr. Ghani dijo: “Eso es una ventaja. La realidad es que se pensó mucho en el diseño de estos difusores. No queríamos simplemente expulsar aire frío de los difusores, sino que queríamos empujarlo hacia afuera en ángulo, para que se entregue de manera suave”.

La línea de difusores debajo del asiento del Dr. Ghani tampoco está patentada, una elección hecha para servir a la comunidad científica.

Él dijo: «Cuando comenzamos a diseñar para la comodidad térmica de los espectadores, consideramos que tendríamos gente de todo el mundo asistiendo a los partidos. Queríamos asegurarnos de que todas estas personas tuvieran comodidad térmica durante los juegos».

En 2022, los estadios se enfriarán a una temperatura agradable de 18 a 24 °C.

A pesar de que la Copa del Mundo de Qatar se llevará a cabo en noviembre y diciembre, cuando la temperatura ronda los 20°C; perfecto para jugadores y fanáticos: el SC ha seguido desarrollando tecnologías de enfriamiento para brindar un sólido legado en el torneo.

El Dr. Saud explicó: «Nuestros estadios se pueden usar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, durante todo el año, dejando un legado para Qatar después del torneo, y sin dejar elefantes blancos».

Además de enfriar los estadios, el próximo paso es enfriar otros espacios públicos en Qatar. Katara Plaza se ha presentado recientemente como la primera plaza comercial al aire libre con aire acondicionado de Qatar. Otro proyecto en Aspire Park presenta una pasarela refrigerada, que utiliza paneles solares para generar energía.

¿En qué se diferencia la tecnología de refrigeración del Estadio Al Wakrah de la del Estadio Internacional Khalifa?

Cada estadio tiene su propia personalidad, forma y estructura únicas. El Estadio Internacional Khalifa es un estadio maduro con una pista de atletismo. Intrínsecamente, el estadio tiene un gran óculo y este desafío exigió un tratamiento poco convencional.

Como Khalifa es un estadio existente bien establecido, no pudimos implementar toda la tecnología que queríamos porque estábamos limitados por las estructuras de hormigón existentes y la falta de espacio libre. Por ejemplo, no podíamos proporcionar refrigeración debajo del asiento, pero utilizamos pequeñas boquillas que proporcionan la cantidad exacta de aire frío necesaria para que las personas disfruten del juego cómodamente.

En el estadio Al Wakrah, estamos utilizando una técnica de circulación de aire, lo que significa que retiramos parte del aire que ya se ha enfriado, lo volvemos a enfriar y luego lo devolvemos a los aficionados y jugadores.

En Khalifa tomábamos aire fresco y lo llevábamos a la gente. Esta es la razón por la cual la tecnología en Al Wakrah es mucho más eficiente que en Khalifa. Además, se ha desarrollado una nueva línea de difusores bajo los asientos para llevar el aire a los ventiladores de forma suave.

¿Qué pasa con los otros estadios de Qatar 2022?

Para los otros estadios hemos tenido el privilegio de estar involucrados en el diseño desde el primer día. Durante cada proyecto aprendemos y desarrollamos la tecnología. Espero que el país esté disfrutando de nuestro trabajo y vea los beneficios del mismo. Este es un gran esfuerzo de equipo: no es solo ingeniería, tenemos muchas personas involucradas en la entrega, es un esfuerzo colectivo. Nuestro grupo de investigación de tecnología de enfriamiento en la Universidad de Qatar cuenta con el respaldo de SC y Aspire Zone Foundation , y tenemos una estrecha colaboración.

¿Cuál es el potencial de esta tecnología en Qatar?

La participación activa en deportes y actividades al aire libre es una de las herramientas más importantes para producir generaciones saludables capaces de impulsar el ritmo de desarrollo del país. Si vas a Katara , notarás que la pasarela en la nueva plaza está 100% enfriada. Estamos comenzando a desarrollar pasarelas geniales en todo el país, de una manera científica que será respetuosa con el medio ambiente y no ejercerá ninguna presión sobre las redes de electricidad o agua. Esto será excelente para alentar a las personas a salir y caminar durante el verano y aprovechar al máximo Qatar Rail y los mercados del vecindario. Espero que esto mejore la salud de la población y ayude al país a gastar menos en atención médica, como la diabetes y la hipertensión.

¿Qué tan orgulloso se sentirá el 16 de mayo cuando la gente experimente la tecnología de refrigeración en el estadio Al Wakrah por primera vez?

Tuvimos un juicio recientemente y, no debería decir esto, pero estaba tan feliz que lloré. Hemos trabajado muy duro para entregar este proyecto y recuerdo cuando el estadio era simplemente un pequeño modelo hecho de plástico. En la Universidad de Qatar hemos pasado horas y horas en el túnel de viento, horas y horas en el laboratorio tratando de optimizar la apertura del techo y la altura del estadio. Pero ahora estamos entregando el enfriamiento y es bueno ver que ya no está solo en el papel, es la realización de un esfuerzo de equipo.

Cuando se le preguntó si había necesidad de aire acondicionado si el torneo se jugará en invierno, el Dr. Ghani dijo que se trata de pensar a largo plazo y tener lugares que puedan usarse durante todo el año. “Por lo general, lo que sucede es que los arquitectos lideran el diseño de cualquier estructura y luego le piden al equipo de ingeniería mecánica que encuentre una manera de trabajar con ella. Por primera vez, a través de este proyecto, fueron los ingenieros mecánicos los que dirigieron el proceso de diseño, precisamente por eso que el sistema de enfriamiento fue tan exitoso.

“La tecnología de enfriamiento utilizada en los estadios de la Copa Mundial de la FIFA Qatar 2022™ no se entregó a través de estándares y códigos, como es práctica habitual. En cambio, fue entregado por la ciencia, que fue posible gracias a QNRF”.

El esfuerzo de investigación para enfriar los estadios sirvió como trampolín para la tecnología de enfriamiento pionera que desde entonces se ha implementado en varios lugares de Qatar, incluida la plaza Katara, un invernadero comercial e incluso para enfriar establos de vacas locales.

“QNRF, a través de su financiación, plantó la semilla del conocimiento en esta área previamente inexplorada”, dice el Dr. Ghani. “Si no fuera por su financiación, nada de esto habría sucedido, no hay dos formas de hacerlo. La impresora 3D, el túnel de viento, las boquillas de refrigeración: todo esto fue posible gracias a su financiación.

“La ciencia se trata de tomar riesgos, y estoy agradecido de que se arriesgaran con mi propuesta futurista en ese entonces, y también estoy increíblemente orgulloso de que haya valido la pena en más formas de las que cualquiera de nosotros imaginó, en beneficio de la posición internacional de Qatar, y a la sociedad qatarí”.

En el futuro, el Dr. Saud espera que su tecnología sea adoptada en otros países con climas cálidos. Su línea de difusores debajo del asiento no está patentada, una elección que hizo para servir a la comunidad científica.

«La razón por la que me uní al equipo de 2022 fue para servir a la región árabe para que las personas aquí se muestren a los demás en todo el mundo bajo una luz diferente», dijo. «Oriente Medio tiene mucho que ofrecer y no hay nada mejor que el fútbol para demostrarlo».