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Simulación térmica ayudaría a diseñar viviendas más frescas

Un vidrio cubierto con una película de control solar que filtre la energía y la luz, aleros para que las ventanas no reciban el sol al ras y un color claro en la fachada ayudarían a refrigerar las viviendas en altura, para que tengan menos problemas de sobrecalentamiento.

Medellín, 20 de marzo de 2019Agencia de Noticias UN-

Render exterior del Conjunto Residencial Camino del Parque, estudiado para el proyecto. Foto: cortesía Constructora Óptima.

El estudio tomó como base un edificio “típico” de Medellín. Foto: cortesía Juan Pablo Arango.

Planta típica de un edificio de Camino del Parque. Foto: cortesía Constructora Óptima.

Visualización interactiva de los resultados. Design Explorer 2®. Foto: cortesía Juan Pablo Arango.

Uno de los resultados arrojó que si la fachada tiene un color claro, se quedará con menos energía solar. Foto: Unimedios.

El estudio fue realizado por investigadores de la Facultad de Arquitectura de la U.N. Sede Medellín. Foto: Unimedios.

Estas condiciones se evidenciaron al aplicar un modelo de simulación térmica desarrollado por investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín, quienes evaluaron 192 cambios involucrando cinco variables que solucionarían el problema de sobrecalentamiento –causado especialmente por el sol– en viviendas de altura, con la menor inversión posible.

Para el estudio se tomó un edificio “típico” de Medellín, que se caracterizan por el sistema constructivo de sus muros, una altura mayor a 10 pisos y una distribución interna simétrica; entre 6 y 8 apartamentos por cada planta, de 50 a 70 m2, y un balcón como único dispositivo de control solar.

Los 192 cambios explorados se compararon con un edificio sin modificaciones, según cinco variables: orientación del edificio; coeficiente de captación solar del vidrio (ventanas); aislamiento térmico de los muros; color de la fachada; y alero de las ventanas. Los cambios se midieron en términos de: horas sobrecalentadas, grados centígrados acumulados, porcentaje de ahorro de energía y costo constructivo.

Se emplearon simulaciones térmicas paramétricas mediante Grasshopper 3D, un software de programación gráfica que funciona dentro de la aplicación Rhinoceros 3D, y se integró el motor de simulación térmica Energy Plus, que permite modelar los intercambios de temperatura adentro y afuera.

“Por ejemplo cambiábamos la orientación del edificio, el tipo de vidrio o el acabado de la fachada”, explica Juan Pablo Arango Plazas, investigador de la Facultad de Arquitectura, quien presentó este desarrollo en el V Congreso Internacional Medio Ambiente Construido y Desarrollo Sustentable (MACDES 2018), celebrado en La Habana.

“La idea de hacer la investigación nace porque este es el día a día de muchas personas de pocos recursos de Medellín, que compran vivienda sin tener en cuenta la importancia del confort”, dice el investigador, y asegura que este tipo de edificación es común en estratos 3 y 4 de la ciudad. Cuando hay más dinero la construcción es diferente en términos físicos, y aunque se hiciera un mal diseño después se pueden solucionar problemas con lujos, como el aire acondicionado, que le darán más comodidad al habitante.

Resultados

Después de realizar las diferentes simulaciones se llegó a varias conclusiones que ayudarán a que las viviendas sean más frescas y con menos problemas de sobrecalentamiento.

Considerando la relación costo-beneficio, la mejor alternativa es tener un vidrio cubierto con una película de control solar que filtre la energía y la luz, aunque cambie el color y la intensidad de la luz. “Como el estudio es solo térmico, más adelante se tendrían que determinar las consecuencias lumínicas y estéticas de ese cambio”, aclara el arquitecto.

En cuanto a los elementos de sombra, se recomienda implementar aleros para que las ventanas no reciban directamente el sol, lo que presenta beneficios por los bajos costos de construcción y mantenimiento.

Además se observó que si la fachada tiene un color claro reflejará más radiación, es decir que se quedará con menos energía, por lo que adentro bajará la temperatura. En este punto se advierte que también se deberá analizar la vida útil de las pinturas y su mantenimiento a largo plazo.

Se identificó que la adición de aislamiento térmico en los muros de las fachadas no tiene mayores efectos en la disminución del recalentamiento, y sí es muy costoso. Este es un descubrimiento para el investigador: “en Medellín los muros son de concreto de bajo espesor, con una resistencia térmica muy baja, por lo que creíamos que agregar aislamiento térmico surtiría grandes efectos”, dice.

Por último, se halló que cambiar la orientación del edificio tuvo un impacto positivo en el mejoramiento térmico, y sin costo alguno, por lo que se aconseja a los diseñadores tenerla en cuenta desde un principio, ya sea para mejorarla, orientar el edificio norte-sur o para entender medidas que se deben tener en casos menos favorables (oriente-occidente).

Para concluir, el arquitecto Arango afirma que la investigación puede tener un impacto tanto en el diseño como en la construcción y la compra de apartamentos, en diferentes momentos y con distintos actores, para que el cliente determine si lo que va a adquirir está bien construido y le brinda confort. El constructor o el arquitecto podrán dimensionar qué variables son más acertadas a la hora de diseñar determinada edificación.

“Este es un estudio de caso que se aplicó a Medellín, pero si a esta metodología se le cambia el archivo climático de otra ciudad, puede funcionar en cualquier parte del mundo”, afirma el investigador, quien espera que la próxima fase de su estudio sea entender la integración del fenómeno térmico y lumínico dentro de una edificación con estas características.

(Por: fin/SCD/MLA/LOF
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N.° 30

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