KIRI-NET+ prototipo de panel para envolvente arquitectónica captador de agua atmosférica

Abstract

El presente proyecto de título, desarrollado bajo una modalidad de investigación aplicada (I+D), propone el diseño, fabricación y evaluación de un prototipo de panel constructivo para envolvente arquitectónica capaz de captar agua atmosférica, basado en la incorporación de geometrías kirigami. La investigación se sitúa en el contexto de la escasez hídrica estructural que afecta a zonas rurales de Chile, particularmente en el norte y centro del país, donde la disponibilidad de agua es limitada y las soluciones tradicionales de abastecimiento resultan insuficientes o inestables. En este escenario, la niebla costera se reconoce como un recurso hídrico no convencional con potencial de aprovechamiento. El proyecto se fundamenta en el estudio de tecnologías de captación por coalescencia y en la exploración de geometrías kirigami como sistema aerodinámico de captación, capaces de mejorar la intercepción, coalescencia y drenaje de microgotas. A partir de la definición de variables geométricas, se desarrolla un sistema modular integrado en un panel constructivo. La metodología combina análisis teórico, prototipado físico y validación experimental en condiciones controladas, permitiendo evaluar el desempeño del sistema en términos de eficiencia de captación y conducción de agua. Los resultados evidencian que la incorporación de geometrías kirigami permite mejorar el rendimiento respecto a superficies tradicionales, destacando el rol de la forma en la manipulación del flujo de aire y el drenaje. Finalmente, el proyecto plantea el potencial de este tipo de dispositivos como sistemas constructivos integrables en arquitectura, contribuyendo al desarrollo de soluciones descentralizadas para la gestión hídrica en contextos de escasez. This thesis project, developed under an applied research and development (R&D) approach, proposes the design, fabrication, and evaluation of a prototype architectural envelope panel capable of harvesting atmospheric water through the incorporation of kirigami-based geometries. The research addresses the context of structural water scarcity affecting rural areas in northern and central Chile, where water availability is limited and conventional water supply systems are often insufficient or unreliable. In this context, coastal fog is recognized as a non-conventional water resource with significant potential for sustainable use. The project is based on the study of fog collection technologies using the principle of coalescence and the exploration of kirigami geometries as an aerodynamic water-harvesting system capable of enhancing the interception, coalescence, and drainage of microdroplets. Based on the definition of key geometric parameters, a modular system integrated into a building envelope panel was developed. The methodology combines theoretical research, physical prototyping, and experimental validation under controlled laboratory conditions to evaluate the system’s performance in terms of water collection and drainage efficiency. The results demonstrate that incorporating kirigami geometries improves water collection performance compared with conventional collection surfaces, highlighting the influence of geometry on airflow manipulation and water drainage. Finally, this research demonstrates the potential of this type of system as an architectural building component, contributing to the development of decentralized water management strategies for rural housing in regions affected by water scarcity.