TEMAS, PROCESOS y ESTRATEGIAS

En esta tercera sesión se ha pretendido mencionar algunos conceptos que quedaban por ver a nivel general e introductorio antes de pasar a las estrategias de diseño.

Hay tres temas que nos interesan cuando hablamos de sostenibilidad en un edificio: el confort, la salud y el medio ambiente. 

Confort

El confort se define como el estado de bienestar y se puede entender desde tres aspectos distintos: la temperatura -confort térmico-, la iluminación y apariencia del entorno espacial -confort visual- y la cantidad de ruido -confort acústico-. Una mala situación en alguno de estos aspectos, genera disconfort.

Confort térmico

Se define como el punto en el cual el hombre gasta menos energía para adaptarse a las condiciones térmicas de su entorno y se consigue alcanzando un equilibrio entre la energía producida y la energía disipada.

Este funcionamiento metabólico del hombre se debe a su temperatura interior constante de 36,7 ºC. Hay animales de sangre fría que para adaptarse a su entorno, igualan su temperatura interior a la temperatura exterior. No es así en el caso del hombre. Es por esto que cuando hace frío, disipamos calor, por tanto si generamos calor interno a través de una actividad física, nos sentimos mejor.

El disconfort se genera cuando producimos más energía de la que disipamos (tenemos calor) o disipamos más energía de la que producimos (tenemos frío).

En el confort térmico debemos tener en cuenta tres cosas:

1. El hombre disipa calor de cuatro formas distintas:

• Radiación: Disipamos calor a través de ondas, de la misma manera que la radiación solar, o el microondas.

Por ejemplo: si nos exponemos a un entorno fresco, disipamos el calor de nuestro cuerpo por radiación, por esto nos protegemos con ropa, para impedir esa radiación que se produce debido al equilibrio térmico (leyes fundamentales de la termodinámica)

• Transmisión: Disipamos calor mediante el contacto físico.

Por ejemplo: si la tumbona estuviera fría, disiparíamos calor a través de transmisión por estar en contacto con ella.

• Convección: Debido a que el aire es considerado como un fluido, éste tiene movimientos de su masa que permiten un transporte calorífico, produciéndose lo que llamamos convecciones de aire, donde el aire caliente tiende a subir generando corrientes, tal y como sucede en los líquidos también.

• Evaporación: Al evaporarse un líquido, éste absorbe calor, el calor latente necesario para que se produzca el cambio de estado. Si ese líquido se encuentra en nuestra piel, nos permite disipar calor metabólico a través de su evaporación. Es por esto que  sudamos, y este proceso se ve favorecido y acelerado con el movimiento del aire que nos rodea. 

2. El aire no está seco, sino que contiene vapor de agua, y esto modifica la sensación térmica y por tanto, el grado de confort humano. Hay una serie de parámetros que se relacionan en el ábaco psicométrico y que necesitamos conocer:

• La Humedad Relativa del aire (%)
• La Humedad Específica del aire
• La temperatura seca del aire
• La temperatura de rocío
• La temperatura húmeda

Baruch Givony, arquitecto israelí, estudió a fondo este ábaco y estableció unas determinadas zonas que abarcan las condiciones óptimas de confort en las que el hombre se encuentra en un estado de bienestar dependiendo de la época del año (invierno o verano) y de los recursos que tengamos a nuestro alcance (ventilación cruzada, inercia térmica, radiación solar...). Este arquitecto fue el primer especialista en arquitectura bioclimática del mundo. 

La arquitectura bioclimática -tema en el que profundizaremos más adelante- es aquella que a partir del diseño, consigue unas condiciones óptimas de confort sin necesidad de aporte energético.

Funcionamiento bioclimático de la noche en verano. Vivienda LOW3 (alumnos ETSAV-UPC)

3. El estado de bienestar del hombre, no depende solo de la temperatura y la humedad del aire, sino también de la temperatura de los paramentos que nos envuelven, la velocidad del aire y el grado de actividad y de abrigo de la persona. En relación a esto, hay numerosas herramientas que nos relacionan estos parámetros, como por ejemplo: la herramienta Psycho Tool, que en función de los valores que introduzcamos, nos marca unas determinadas condiciones psicométricas en las que podemos encontrar el confort. 

Condiciones óptimas para actividad alta y nivel de abrigo alto

Condiciones óptimas para actividad baja y nivel de abrigo bajo

Confort visual

Cuando un espacio no está iluminado correctamente para la actividad que realizamos, sentimos incomodidad y malestar, pudiendo llegar a afectarnos a la salud si esto se prolonga durante mucho tiempo o se repite con mucha frecuencia (fatiga visual, dolores de cabeza, irritabilidad, errores o accidentes). También nos afecta al estado de ánimo y a la sensación de bien o malestar el campo visual que tengamos a nuestro alrededor. No es lo mismo estar en una habitación sin ventanas que tener unas magníficas vistas. 


En este sentido, no podemos controlar de la misma manera el confort visual, que el confort térmico, puesto que es algo menos cuantificable, pero sí hemos de tenerlo en cuenta. 

Interior de la Iglesia Bagsvaerd en Copenhage, JORN UTZON

Interior de la Mediateca de Sendai, TOYO ITO

Hay un término que nos permite cuantificar el promedio de iluminación natural de un espacio interior, el factor de luz diurna o FLD. Se expresa en (%) e indica el porcentaje de iluminación que produce la bóveda celeste (iluminación difusa) al interior de un espacio. 

Este dato (que aprenderemos a calcular de forma muy aproximada para obtener valores orientativos), depende de varios factores:

• Superficie de huecos
• Factores solares de los elementos transparentes
• Mantenimiento
• Superficie total de paramentos
• Coeficientes de reflexión de los paramentos
• Coeficientes de obstrucción
• Ángulo de visión del cielo

El FLD suele estar entre 1-5 % siendo un FLD de 1% una iluminación baja, 3%, iluminación media, y 5%, iluminación alta. Dependiendo de la actividad, los valores para el FLD deberían ser:

• Iglesia: 5%
• Sala de hospital: 5%
• Oficina: 5%
• Aula: 5%
• Sala de estar: 1,5%
• Dormitorio: 1%
• Cocina: 2%

(datos del CIBSE, 1987)

Otro aspecto importante en la confortabilidad visual de un espacio, es la distribución de la luz. La uniformidad suele ser agradable en la mayoría de las actividades, incluso necesaria para algunas, como puede ser la actividad deportiva. Una mala uniformidad puede generar deslumbramientos debido a los contrastes.

Confort acústico

Éste parámetro es menos relevante en cuanto a la sostenibilidad de un edificio, pero hay que tenerlo en cuenta ya que, en caso de contar con ventilaciones naturales, debemos ser conscientes de que la intimidad y el confort acústico, son cosas que no se pueden perder.

Salud

SEE: Síndrome del Edificio Enfermo (SBS Sick Building Syndrom)

Cuando se producen síntomas parecidos en los habitantes de un mismo edificio podemos estar ante un caso de edificio enfermo. La causa suele proceder de un aire exterior muy contaminado, la mala ventilación -sobre todo cuando es mecánica-, la descompensación de temperaturas, las cargas y campos electromagnéticos excesivos, concentrados y distribuidos de manera circular, el exceso de partículas en suspensión -COVs-, la mala iluminación o el ruido excesivo.

Los primeros síntomas visibles, especialmente en edificios de oficinas, son la baja productividad, la alta rotación de personal y el ausentismo; y las enfermedades más habituales que padecen los habitantes de estos edificios son migrañas, náuseas, vista cansada, irritación en los ojos, alergias, asma, enfermedades contagiosas y, en los casos más extremos y prolongados, cáncer, alteraciones genéticas y afectaciones al hígado, a los riñones y al sistema central.

La toxicidad de determinados materiales de construcción aún presentes en muchos edificios es algo popularmente conocido; es el caso del amianto o el plomo. Aunque estos materiales están actualmente en desuso, seguimos utilizando sustancias contraproducentes tanto en la construcción como en nuestra vida diaria. Todas aquellas sustancias químicas que contienen carbono (pinturas sintéticas, disolventes orgánicos, productos de limpieza, resinas y adhesivos) tienen la facilidad de emitir COVs -Compuestos Orgánicos Volátiles- o VOCs -Volatil Organic Compounds- debido a que el carbono es fácilmente convertible en vapor, proceso que es acelerado con radiación solar incidente o altas temperaturas ambientales. En las nuevas calificaciones energéticas y sostenibles desarrolladas por muchos organismos públicos y privados, la calidad del aire interior se mide a partir de las emisiones de COVs de los materiales empleados, presentes sobretodo en resinas, barnices, pinturas y la mayoría de materiales de acabado.

Estas sustancias emitidas, además de ser perjudiciales para el ser humano, son fuertes destructoras de la capa de ozono.

La bioconstrucción o biohabitabilidad, es aquella que se preocupa especialmente de la salud de los ocupantes, el uso de materiales reciclables y poco contaminantes, las energías renovables y el respeto hacia el resto de la biodiversidad. 

Medio ambiente

Para ser consciente del impacto ambiental de un edificio hay que considerarlo de dos maneras distintas:

1. Como cuerpo inerte, producto objeto consecuencia de una "suma de partes", fabricación, montaje, mantenimiento, derribo y destrucción. Su impacto ambiental total será la suma de los impactos de cada una de sus partes.

Como cualquier producto industrial y de mercado, el edificio tiene un ciclo de vida que, a grandes rasgos, comienza en la extracción de las materias primas que componen los materiales, pasa por el transporte, fabricación y llegada de estos a la obra, continúa con la construcción del edifico y su posterior mantenimiento y acaba con la demolición del mismo y la destrucción de sus residuos. 

Como muchas empresas ya hacen con sus productos, se puede hacer un ACV -Análisis del Ciclo de Vida-, o LCA -Life Cycle Analyse- de un edificio. Siendo extremadamente riguroso, este análisis debería contabilizar todo impacto que tenga una mínima relación con el ciclo de vida del edificio, incluyendo hasta el consumo alimentario de los trabajadores que participan en cualquiera de los procesos que se llevan a cabo en la construcción de un edificio; incluso el papel gastado para la elaboración de los planos del proyecto de ejecución, con todos sus borradores. En definitiva, se debería contabilizar todo consumo que se hubiera ahorrado si jamás hubiera existido la idea de la construcción del edificio. 

Diagrama del ACV del pavimento de vinilo y sus riesgos de salud y medio ambiente

Como es más que evidente, esto carece de sentido. Primeramente por la dificultad del cálculo, que requeriría expertos y datos que son realmente difíciles de conseguir y también porque es un trabajo desmesurado en relación a lo que se consigue, ya que las cifras resultan tan desorbitantes y globalizadas que carecen de significado. 

Por lo que sí tiene interés para los arquitectos, a efectos de diseño, conocer lo que es el ACV es para hacer pequeños cálculos comparativos que ayuden a la toma de decisiones. Para no dejarse llevar por las etiquetas y profundizar un poco más sobre los materiales que pretendemos usar, indagando de dónde vienen y cuál nos conviene usar. Por ejemplo:

Este material es utilizado en Barcelona en los parques infantiles como suelo seguro ante las caídas. Son espumas y plásticos reciclados que provienen de Bélgica. Por el hecho de que sean reciclados parecen más interesantes que un caucho normal. Si quisiéramos tomar la decisión acertada tendríamos que valorar si la energía consumida en la fabricación -ya que son reciclados, no reusados y por tanto requieren un nuevo proceso industrial- y transporte de este material es más rentable que fabricar uno nuevo en una industria más próxima. 

Estos balances también son útiles a la hora de usar unos sistemas y métodos constructivos u otros, valorando la maquinaria necesaria, el número de trabajadores, la durabilidad, etc. Por tanto, la lógica parece decir que el ACV es útil para evaluar partes del proceso de la construcción.

2.  La segunda forma de entender un edificio es como máquina viva de funcionamiento equiparable al metabolismo de los organismos vivos, que mantiene unas condiciones interiores estables y se relaciona con el entorno mediante una piel de cerramiento. El uso del edificio supone un impacto ambiental que se ha de sumar al que tiene intrínseco debido a su construcción.

Por tanto, debemos entender la envolvente térmica de los edificios como piel transpirable que se relaciona con nuestro entorno para conseguir las condiciones de confort óptimas que necesitamos. Diseñar una buena piel, permitirá que dependamos menos de las instalaciones para conseguir las condiciones interiores deseadas y contar con unas buenas instalaciones, permitirá que el consumo sea mínimo. 

En cuanto a esto, hay una alerta presente en los edificios actuales. Las infiltraciones, que han sido siempre una problemática en cuanto a las pérdidas y ganancias térmicas indeseadas, se están solventando con carpinterías y sistemas de persianas cada vez mejores y más estancos, pero estamos impidiendo una ventilación y renovación del aire que antes sucedía y que ahora, al no darse, está generando problemas de contaminación del aire interior. Por tanto, es ahora muy importante pensar y diseñar cómo serán las ventilaciones del edificio porque son ahora más necesarias que antes.

El edificio, al igual que los organismos vivos, genera también una cantidad de residuos durante su utilización, que es necesario gestionar y que es posible mejorar también a partir del diseño. 

Estrategias

Las estrategias que hacen un proyecto y un edificio más sostenible son muchas y muy variadas, pero la principal es la que se viene haciendo desde los inicios de la arquitectura, escritas en los diez libros de Vitrubio: la optimización de los recursos naturales. Esto se puede ver muy claro en estos diagramas:

Sistema abierto y lineal de un edificio convencional

Sistema cerrado y cíclico alternativo

A continuación se enumeran las posibles estrategias, de las cuales en este curso se desarrollarán aquellas que afectan puramente al diseño del edificio:

• Gestión de los recursos naturales
• El sol -iluminación natural, soleamiento, orientación, captación y protección solar-
• Ventilación
• Capacidad e inercia térmica
• El agua -ciclo del agua-
• Vegetación
• Gestión del espacio
• Cantidad de arquitectura
• Espacios intermedios
• Espacios servidores y servidos
• La forma
• Arquitectura Bioclimática
• Edificios pasivos
• Estrategias en función del clima
• Envolvente
• Sostenibilidad en el uso y programa
• Jerarquización de los espacios según su uso
• Los espacios comunes
• Rehabilitación y reprogramación
• Flexibilidad y variabilidad
• Arquitectura efímera
• Deconstrucción
• Otras estrategias sostenibles
• Materiales
• Industrialización y mercado
• Prefabricación
• Construcción en seco
• Urbanismo ecológico
• Energías renovables
• Sistemas activos eficientes
• Sistemas de control y domótica
• Gestión de los residuos

REDACCIÓN: María García Barrera