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Silvia de Schiller, John Martín Evans

Rol de la Envolvente en la Edificación Sustentable

Revista de la Construcción, vol. 4, núm. 1, agosto, 2005, pp. 5-12,

Pontificia Universidad Católica de Chile

Chile

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Revista de la Construcción,

ISSN (Versión impresa): 0717-7925

revistadelaconstruccion@uc.cl

Pontificia Universidad Católica de Chile

Chile

www.redalyc.orgProyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

5Revista de la Construcción. Vol. 4 Nº 1 - 2005

Páginas: 5 - 12

INTRODUCCIÓN

La creciente conciencia del impacto ambiental de las actividades del hombre durante las últimas décadas, especial-mente después de la Cumbre de Río de Janeiro en 1992, es reflejo de los impac-tos del desarrollo y la globalización, que exceden la escala local y regional para producir cambios crecientes a nivel mun-

Rol de la Envolvente en la Edificación

Sustentable

Autores: Silvia de Schiller y John Martín EvansColaborador: Julián Evans

Directores, Centro de Investigación Hábitat y Energía.Facultad de Arquitectura, Diseño y UrbanismoUniversidad de Buenos Aires, Argentinaemail: schiller@fadu.uba.ar

Fecha de recepción : 15/04/05Fecha de aceptación : 29/04/05

Envelope Performance in Sustainble Building

En el marco del creciente impacto ambiental del há-bitat construido, este trabajo analiza los factores de mitigación al alcance de usuarios y productores para lograr un desarrollo sustentable del sector de la cons-trucción. La preocupación por implementar sistemas de calificación y el creciente interés por establecer procedimientos de evaluación para cer tificar edificios de bajo impacto, desarrollados en varios países in-dustrializados, demuestra la necesidad de promover métodos regionales de evaluación de sustentabilidad en el sector de la construcción. El trabajo presenta ejemplos de edificios innovadores que incorporan es-trategias ‘verdes’ y estudios de eficiencia energética para optimizar el compor tamiento de fachadas y la ca-lidad ambiental de interiores, realizados en el Centro de Investigación Hábitat y Energía a fin de evaluar el diseño de envolventes en la producción de Edificación Sustentable.

Palabras clave: Edificación sustentable, eficiencia energética, impacto ambiental.

In the framework of increasing environmental impact of the built environment, this paper analyses the mitigation factors in hands of users and producers to achieve sustainable development of the building sector. The concern to implement qualif ication systems and the growing interest to establish ranking procedures to certify low impact building, developed in several industrialised countries, demonstrate the need to promote regional assessment methods to evaluate sustainability in the building sector. The paper presents examples of innovative buildings that incorporate ‘green’ strategies and energy efficiency studies to optimise facades performance and indoor environmental quality, carried out in the Research Centre Habitat & Energy in order to evaluate skin design in the production of Sustainable Building.

Keywords: Sustainable Building. Energy Efficiency. Environmental Impact.

dial con las emisiones GEI, gases efecto invernadero, y productos químicos que disminuyen el efecto protector de la capa de ozono.

A pesar de esta conciencia generalizada, las prácticas convencionales en el diseño y construcción de edificios no han cambiado en forma significativa. Sin embargo, como se demuestra aquí, el impacto ambiental

de la edificación no es solamente impor-tante por su propio peso, sino que además su contribución representa una proporción significativa de todos los impactos am-bientales a nivel nacional, como es el caso de Argentina, y consecuentemente afecta al desarrollo regional.

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Escala y factores intervinientes en el impacto ambiental del hábitat construido

Los distintos tipos de impactos, desde el calentamiento global a la incidencia del sol y viento en ámbitos urbanos, varían en dimensión e intensidad y se afectan mutuamente al interactuar entre sí, según su escala:

• Escala Mundial: cambio climático y calentamiento global

• Escala Regional : lluvia ácida, polución aérea

• Escala Urbana: isla de calor, polución aérea y térmica

• Escala Local: ruido, modificación de microclima (sombra, viento, etc.)

En la Tabla 1 se presenta un resumen de los impactos más impor tantes del hábitat construido en Argentina, basado en es-tudios realizados en el CIHE, Centro de Investigación Hábitat y Energía.

ENERGÍA Y SUSTENTABILIDAD

Un aspecto de creciente impor tancia para la sustentabilidad del hábitat construido en Argentina, así como en otros países de la región, es la demanda de energía de edificios. El uso de recursos energéticos fósiles como el gas y los derivados del

petróleo y carbón provocan impactos am-bientales muy significativos, de modo que es relevante identificar los componentes que producen estos impactos y detectar la proporción que proviene de los edifi-cios y de la infraestructura urbana en la cual se integran.

Igualmente impor tante es el reconoci-miento del creciente y constante aumento de la dependencia en fuentes de energía no renovables, situación muy problemá-tica en Argentina, que cuenta con solo once años de reservas con la demanda actual. Impor tante es tener en cuenta, por lo tanto, que este plazo se reduce en función del aumento previsible de la de-manda, considerando par ticularmente la política manifiesta de incentivar variados procesos de reactivación económica al intentar emerger de la crisis del 2001. Adicionalmente a la sustentabil idad ecológica y ambiental, los proyectos de arquitectura deben alcanzar susten-tabilidad económica y social. Después de tres décadas de energía abundante a bajo precio, se puede prever un nue-vo contexto energético, donde solo los edificios energéticamente eficientes son o podrán llegar a ser sustentables en el tiempo. Paralelamente, los edifi-

cios deben ofrecer espacios interiores y exteriores de alta calidad ambiental, logrando satisfacción para los usuarios con mínimos impactos.

OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y EVALUACIÓN DE SU IMPACTO

En ese proceso, es impor tante realizar una serie de estudios par ticularizados y ensayos en laboratorio durante el proceso de diseño, a fin de verificar y mejorar el compor tamiento energético-ambiental del proyecto, el cual redunda a su vez en una serie de beneficios sociales, como salud y confor t, y económicos como producti-vidad y eficiencia.

Para la instrumentación de dichas practi-cas, las técnicas de simulación numérica y física permiten evaluar factores tales como:

• Incidencia de radiación solar en fa-chadas, eficacia de elementos de protección solar y el riesgo de sobre-calentamiento.

• Calidad, distribución y nivel de ilumi-nación natural en interiores.

• Control y manejo de temperaturas interiores, la incidencia de riesgo de condensación y las pérdidas de energía en invierno.

Las Figuras 1a, 1b, 1c, 1d, 1e y 1f son indicativas de una serie de ensayos realizados en el Laboratorio de Estudios Bioambientales del CIHE durante el pro-ceso de toma de decisiones de proyecto de edificios de gran altura en la ciudad de Buenos Aires.

Tabla 1: Impactos del Hábitat Construido

Aspecto Porcentaje Impactos

Demanda de energía 45% Polución aérea y térmica

Emisión, gases efecto invernadero 25% Calentamiento global

Residuos sólidos 50% Relleno sanitario, transporte

Aguas pluviales 60% Inundaciones, polución de aguas

Polución térmica 35% Isla de calor urbano

Polución aérea 20% Smog, polución aérea

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Figura 1c: Alternativas de Protección Solar y Ve-rificación según Hora del Día y Estación del Año.

Figura 1d: Estudio de Captación Solar y Nivel de Sobrecalentamiento en Interiores.

Figura 1e: Ingreso de Sol en Invierno. Figura 1f: Calidad de Iluminación Natural.

Figura 1a: Estudio de Asoleamiento e Impacto Solar sobre Fachadas en Edificios en Torre

Figura 1b: Estudio de Captación y Protección Solar en Fachadas en el Heliodón del CIHE.

ROL DE LA ENVOLVENTE

El diseño de las envolventes que, por sus características y resoluciones de fachadas y cubier tas les corresponde una responsabilidad impor tante de su interacción con el ambiente, es un factor fundamental en el logro de edificios sus-tentables de gran eficiencia energética y bajo impacto ambiental.

Diseños inteligentes, creativos e inno-vadores de las envolventes edil icias proporcionan las siguientes ventajas, tanto ambientales como económicas, al reducir la demanda de energía conven-cional y ofrecer mejores condiciones in-teriores. En este contexto, las decisiones de diseño a tomar en distintas escalas de la producción de edificios, ya sea por el aliento de una legislación energética y ambientalmente responsable, como por exigencias del mercado o por la escasez de recursos, deberán atender los siguien-tes factores:

• Control de pérdidas excesivas de ener-gía en invierno

• Protección del ingreso incontrolado de radiación solar en verano

• Captación de radiación solar en in-vierno con apor te parcial de energía renovable

• Iluminación natural de interiores

• Disminución del impacto ambiental de los materiales

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APORTE DE TECNOLOGÍAS DE CERRAMIENTOS Y EDIFICACIÓN SUSTENTABLE

En este esfuerzo complementado entre polít ica ambiental y desarrollo de un hábitat construido sustentable, las tec-nologías de cerramientos tienen un rol muy significativo en el apor te de eficacia térmica, lumínica y visual, junto a la efi-ciencia y cumplimiento de las estrategias claves para lograr Edificación Sustenta-ble, enunciadas a continuación:

Eficiencia energética y control térmico:• Evitar ganancias solares estivales exce-

sivas• Control de pérdidas invernales• Moderación del impacto de variaciones

climáticas

Iluminación natural:• Mejorar la calidad y distribución de luz

natural• Evitar disconfor t visual• Ofrecer visuales hacia el exterior

Ventilación natural:• Mejorar la calidad del aire interior• Reducir el acondicionamiento ar tificial

Vegetación en el ambiente interior y exterior:• Optimizar el uso funcional de la vege-

tación • Facil itar la adecuación y gradación

microclimática

Vínculo físico con el exterior:• Favorecer las visuales y proveer expan-

siones al exterior • Posibilitar actividades en exteriores con

variedad ambiental

Figura 3a: Estudio de Ingreso de Sol en In-vierno, Proyecto Aeropuerto Internacional de

Ezeiza, Buenos Aires.

Figura 3b: Estudio de Alternativas de Cubierta, Fachada y Alero, Aeropuerto Internacional de

Ezeiza, Buenos Aires.

Figura 2: La Problemática de la Protección Solar en Edificios en Altura y de Planta Extendida, con Pieles Vidriadas, Muros-Cortina y Pantallas Estructurales en Buenos Aires.

SECUENCIA Y PASOS EN LA OPTIMIZACIÓN DEL PROYECTO

En el proceso de optimización del pro-yecto, se pueden establecer una serie de acciones a realizar en las distintas esca-las de intervención, según la siguiente secuencia:1. Definir objetivos ambientales, socia-les y económicos:• Estrategias de control luz, aire y energía

en fachadas• Recursos disponibles• Nivel de control del usuario

2. Incorporar estrategias claras al inicio del proyecto:• Forma edilicia, orientación, alternativas

de diseño

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• Carácter y tratamiento de la envolvente: fachadas + cubier tas

• Relación interior - exterior: ‘amigable’ con usuarios + ambiente

3. Verificar la eficacia de las estrategias:• Simulación física de factores básicos:

luz, sol, viento• Simulación numérica de compor ta-

miento térmico

4. Demostrar el logro de aspectos califi-cables de sustentabilidad en el proceso de certificación.

5. Medir resultados y aplicar las leccio-nes aprendidas.

CALIFICACIÓN Y CERTIFICACIÓN

A fin de evaluar, medir y promover las características sustentables de edificios, se han desarrollado sistemas de califi-

cación y cer tificación, cuyos principales objetivos son:• Promover el valor agregado del edificio

sustentable en el mercado.• Orientar al proyectista hacia soluciones

sustentables durante el proceso pro-yectual.

• Lograr transparencia y confiabilidad en el proceso de evaluación de sustenta-bilidad.

Para lograr estos objetivos, los sistemas de cer tificación requieren un desarrollo que contemple las siguientes caracte-rísticas:• Evaluación independiente del proyec-

tista.• Criterios objetivos preestablecidos.• Proceso de evaluación que asegure re-

plicabilidad y control de cer tificación.• Criterios que respondan al contexto

regional:- Clima y entorno ambiental

- Tecnología constructiva- Expectativas y entorno social

Las Figuras 5 y 6 indican la distribución del puntaje asignado a distintos aspectos de la sustentabilidad de edificios. Entre los aspectos que contribuyen sustancial-mente a la sustentabilidad se incluyen la conservación de fuentes de energía y la eficiencia en el uso de energía, la conservación de agua, la selección de materiales sanos y de bajo impacto y la creación de espacios de alta calidad ambiental. Ello pone en evidencia el valor de la envolvente en el impacto ambiental de los edificios, tanto al ambiente exte-rior y su contribución a la isla de calor de la ciudad, como al ambiente interior y su impacto en la productividad, salud y confor t de sus ocupantes.

Es impor tante notar que el diseño de la envolvente juega un rol fundamental en este aspecto, y por lo tanto los factores energéticos tienen un puntaje alto en los sistemas de cer tificación de edificios.

Ello ocurre en el sistema BREEAM (Buil-ding Research Establishment Environ-mental Assessment Method), el Método de Evaluación Ambiental del Centro de In-vestigación de la Edificación desarrollado en el Reino Unido y ya con amplio grado de implementación en el mercado local, especialmente en edificios de oficinas y ahora también para proyectos del sector vivienda.

A su vez, el sistema LEED (Leadership in Environmentally Efficient Design), Lide-razgo en Diseño Ambientalmente Eficien-te, desarrollado en Estados Unidos por el USGBC, Consejo Estadounidense de la

Figura 4: Estudio en Laboratorio de Optimización de las Envolventes para 12 Torres con 48 Orien-taciones de Fachada para Lograr Eficiencia Energética en el Proyecto de la Ciudad Judicial de

Barcelona.

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Figura 8a: Paneles Fotovoltaicos e Iluminación Natural Cenital en el Atrio del Edificio de Ofici-nas de la Administración de Agua, Middelberg,

Países Bajos.

Figura 8b: Vista Exterior del Edificio de la Administración de Agua: Reciclaje de Agua, Materiales de Bajo Impacto y Fachadas Energé-

ticamente Eficientes.

Construcción Verde, cuenta con creciente aceptación en Canadá y otros países.

El Edificio Sanitas, construido en Ma-drid, fue el primer intento en España de evaluación edil icia con el sistema LEED, demostrando que los recursos de sustentabilidad son compatibles con una arquitectura creativa (Figura 7).

El edificio de la Administración de Agua, Middelberg, Países Bajos, es otro ejem-plo de una arquitectura que ofrece alta calidad ambiental, con conservación y reciclaje de agua, y componentes que generan energía renovable.

La Edificación Sustentable requiere una eficaz cuantif icación y una profunda evaluación de sus costos y beneficios, no solo en sus aspectos ambientales sino también su implicancia en el ámbito so-cial y económico, componentes básicos de la calificación de sustentabilidad.

Figura 5: Sistema de Certificación BREEAM y la Distribución Porcentual del Puntaje.

Figura 6: Sistema de Certificación LEED y la Distribución Porcentual del Puntaje.

Figura 7a: Atrio de Ventilación e Iluminación Natural en el Edificio Sanitas, Madrid.

Figura 7b: Vista Exterior del Edificio Sanitas, Madrid.

SUSTENTABILIDAD DEL HÁBITAT CONSTRUIDO EN LATINOAMÉRICA

Integración de las 2 Agendas: ‘Green’ (ambiental) + ‘Brown’ (socioeconómi-ca) aspectos ambientales, económicos, sociales y culturales, a través de:

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• Aptitud de uso• Mejoramiento de niveles de habitabili-

dad• Durabilidad y adaptabilidad• Independencia de recursos e insumos

impor tados• Capacidad de producción y empleo

local

Componentes de sustentabilidad en la región:• Enfoque diferente a los países centrales

• Coexistencia de dos mundos en la producción del hábitat construido

En el planteo de este panorama se ar-gumenta que se requieren criterios de calificación complementarios para los dos mundos, el formal y el informal. Estos mundos actúan en forma típica-mente paralela en los países de la región a costa de la creciente brecha social de riqueza-pobreza, e interactúan a través de la dependencia de la disponibilidad de materiales, mano de obra y disponibilidad de recursos.

Evaluación de Edificación Sustentable en Latinoamérica:Necesidad de contar con sistemas de evaluación regional

Actores:Cámaras, Organizaciones profesionales, Centros de Investigación, INTI, IRAM, etc.

Promoción:Comitentes, profesionales, formadores de opinión.

Sustentabilidad del hábitat construido:• Aspectos económicos, ambientales y

sociales• Agenda ‘verde’ (ambiental) + Agenda

‘marrón’ (social).

Tanto el contexto como los contenidos y tanto los procedimientos como los crite-rios de calificación, llaman a una profun-da reflexión que contribuya a reformular el rol del diseño y valorar su responsabilidad en el logro de sustentabilidad del hábitat construido.

CONCLUSIONES

El desafío de la Edificación Sustenta-ble implica incorporar nuevos criterios proyectuales en plazos, parámetros y modalidades establecidas a este fin, simultáneamente a la introducción de nuevos requisitos en la formación aca-démica y la práctica profesional, de tal forma que la serie de acciones a desa-rrollar y las decisiones a tomar tengan un marco sustanciado y sostenible para su desarrollo.

En ese marco se hace notar la relevancia de los plazos, la consideración de pará-metros propios de la región, diferentes o concordantes con los elaborados en otros contextos, el fenómeno simultáneo y complementario de la construcción for-mal e informal, y la ineludible responsa-bilidad de promover criterios innovadores en la formación y práctica profesional. • Los plazos:Lograr equilibrio entre cor to y mediano plazo, estimando el panorama futuro a largo plazo, clave de sustentabilidad.

• Los parámetros: Desarrollar parámetros regionales y nacionales de Edificación Sustentable relacionados con la realidad social y económica, y los plazos de disponibilidad energética, tanto para los servicios como para el sector productivo.

• Las modalidades:Considerar el amplio espectro de la cons-trucción formal y el gran peso de la cons-trucción informal en la producción de mate-riales, procesos constructivos y diseño en el marco de la Edificación Sustentable.

Figura 9a: Ejemplo de Calificación Edilicia de EEUU en Argentina. Edificio Malecón, Puerto

Madero, Buenos Aires.

Figura 9b: Protección Solar en la Fachada Norte del Edificio Malecón, Puerto Madero, Buenos

Aires.

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• La formación académica y la práctica profesional:

Introducir conceptos, métodos y estra-tegias de Edificación Sustentable en la formación académica y en la práctica profesional.

Finalmente, y como reflexión que incenti-ve y promueva la acción, cabe destacar la impor tancia de establecer la calificación de Edificación Sustentable según condi-ciones par ticulares de la región. En ello, es ineludible construir formando a las nuevas generaciones de hacedores de hábitat así como a los usuarios de há-bitat, capacitando a los profesionales y técnicos y orientando el mercado hacia el valor agregado que apor ta la producción de un hábitat construido sustentable.

REFERENCIAS

1. de Schiller, S. (1999). Impacto de la Forma Edilicia en el Confort de Espacios Urbanos, en Anais 2º. Encontro Latino-americano y 5º. Encontro Nacional sobre Confor to no Ambiente Construido, ISBN 85-902227-1-3, For taleza, Brasil.

2. de Schiller, S., Gomes da Silva, V., Goiij-berg, N. y Treviño, C., (2003). Sustainable Building: Implementation in the Latin American Context, Proceedings PLEA-2003 Rethinking Development, Santiago, Chile.

3. Evans, J. M., 2003. Evaluación de Impacto del Sol en Envolventes Vidriadas, en Avan-ces en Energías Renovables y Medio Am-biente, ISSN 0329-5184, INENCO-UNSa, Salta, Argentina.

4. Evans, J. M., Eguía, S. y Pérez, A., 2004. Impacto Solar en Fachadas. Metodología para la Determinación de Características Termo-Lumínicas en Envolventes Vidria-das, en Anais 1ª. Conferencia Latino-Americana de Construção Sustentável y 10º. Encontro Nacional de Tecnología do Ambiente Construido, ISBN 85-89478-08-4, San Pablo, Brasil.

Nota: El trabajo se inscribe en el marco del Proyecto de Investigación UBACyT A-20, Cer tif icación de Edificios Sus-tentables y el Mecanismo del Desarrollo Limpio aplicado al sector edilicio, de la Programación Académica 2004-2007, que se lleva a cabo en el CIHE-FADU-UBA bajo la dirección de los autores.