Comunicación presentada al IV Congreso de Edificios Inteligentes
Resumen Proyecto
El proyecto se trata de la nueva sede de la empresa RAC Ingeniería, ubicada en Curitiba, BRASIL. Es una obra dotada con lo que hay de mejor en el mercado de la sostenibilidad y confort en la construcción civil. Ha logrado la hazaña de llegar a los 97 puntos del certificado LEED, del USGBC, alcanzando el mayor puntaje de Latinoamérica. Las soluciones de Green Builing adoptadas se realizaron en todas las disciplinas de una edificación típica: sistemas mecánicos, sistema hídrico, sistema eléctrico, paisajístico, luminotécnico, hasta en las propias prácticas de sostenibilidad de sus usuarios, como el sistema de transporte. Como gran diferencial, la edificación es 100% autosuficiente eléctrica e hidricamente. Desde el principio, la principal premisa del propietario fue que la nueva sede de su empresa fuera dotada con lo que había de mejor en el mercado de la sostenibilidad y confort en la construcción civil. Todo el proceso del proyecto englobó un trabajo sinérgico de profesionales que diseñaron un objeto construido innovador y de alto rendimiento, a través de simulaciones de computadora y la posterior aplicación real de los mejores resultados. Algunas de las soluciones adoptadas para perseguir tal reputación fueron: reducción de carga térmica a través del estudio de la envoltura, sistema eficiente de aire acondicionado VRF, iluminación por lámparas LED y dimerización continua. Cuenta con generación de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos; captación, tratamiento y potabilización de aguas pluviales y sistema de tratamiento de efluentes in situ. El proyecto arquitectónico es de autoría del arquitecto Gonzalo Serra y el proyecto de certificación LEED y autosuficiencia eléctrica e hídrica es de la empresa Petinelli Inc.
Memoria descriptiva proyecto
Agentes participantes en el Proyecto
- Promotor: RAC Ingeniería
- Proyectista: Gonzalo Serra
- Dirección Obra: RAC Ingeniería
- Otros técnicos intervinientes: Petinelli INC (consultoría Green Building)
Antecedentes del Proyecto
El propietario del terreno y dueño de la empresa tuvo la visión de construir su nueva sede y con tal acción, re-posicionar su marca en el mercado, demostrando solidez y carácter através de la arquitectura. Fue por tal motivo que dio especial atención a la sostenibilidad en todas las premisas, esta traducida a través de todos los sistemas y disciplinas del edificio.
Descripción del Proyecto Edificio
Desde el principio, la principal premisa del propietario fue que el edificio se beneficiara con lo que había de mejor en el mercado de la sostenibilidad y confort en la construcción civil. Todo el proceso de proyecto englobó un trabajo sinérgico de profesionales que han concebido un objeto construido innovador y de alto rendimiento, a través de simulaciones de computadora y la posterior aplicación real de los mejores resultados. Una de las maneras de cuantificar cuán beneficiosas fueron las decisiones tomadas por el equipo, fue perseguir la certificación LEED, del USGBC.
Para hacer el proyecto aún más desafiante, se decidió perseguir la mayor la puntuación jamás alcanzada en territorio latinoamericano, llegando a 97 puntos.
Algunas de las soluciones adoptadas para perseguir tal reputación fueron: reducción de la carga térmica a través del estudio de la envoltura, sistema eficiente de aire acondicionado VRF, iluminación por lámparas LED y dimerización continua. Como gran diferencial, la edificación es 100% autosuficiente eléctrica e hídricamente. Cuenta con generación de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos; captación, tratamiento y potabilización de aguas pluviales y sistema de tratamiento de efluentes in situ.
Además, las directrices establecidas por el propietario marcaron fuertemente las soluciones arquitectónicas tomadas. Con el objetivo de hacer de este diseño un salón de muestras o vitrina de la tecnología en cuestiones de Green Building, se optó por desplegar todos los sistemas y hacerlos participantes directos de la arquitectura de interiores: aire acondicionado, elementos acústicos, instalaciones eléctricas e hidráulicas dialogan armoniosamente con el gran monolito de hormigón armado a la vista. Este deconstructivismo procuró facilitar el entendimiento de los sistemas y ha intentado contagiar la práctica de soluciones inteligentes en construcción civil.
Memoria instalaciones
Automatización y Control
Iluminación natural
Simulaciones computacionales efectuadas en el software DIVA, compatible con el programa Rhinoceros, sirvieron de herramienta para la especificación de la transmisión luminosa (VLT) de los vidrios, definición de parasoles y verificación de aprovechamiento de la luz natural. El mejor resultado obtenido para los vidrios fue un valor de transmisión luminosa del 55%, con el fin de optimizar al máximo la incidencia de luz, pero a la vez trabajar en paralelo con valor de los modelos de factor solar (considerado éste para las simulaciones térmica).
Para generar una estandarización de fachadas, todos los vidrios especificados tienen la misma característica (transmisión luminosa del 55% y factor solar de 0,58). Para generar una armonización de la incidencia lumínica en el área interna de la edificación, fueron concebidos dos tipos de parasoles, para manipular adecuadamente el deslumbramiento. En la fachada de orientación «este» (considerada la fachada de acceso), parasoles verticales se instalaron para controlar la incidencia del sol naciente, que genera deslumbramiento intolerable en el período del verano. En la fachada «noroeste» (considerada la fachada posterior), enredaderas de caducidad permitieron un mayor control deslumbramiento y incidencia solar (follaje se adapta a las estaciones del año, permitiendo a través del podaje controlar la densidad de la planta y regulando el confort visual y térmico para los ocupantes).
Iluminación artificial
El proyecto luminotécnico fue desarrollado para la eficiencia energética y el confort visual. En busca de ésta primera, las simulaciones realizadas consideraron todas las variables que interfieren en la eficiencia del sistema, buscando preferentemente la especificación de revestimientos claros en el diseño de interiores para la contribución en las reflexiones internas de la luz. El proyecto fue dimensionado para actividades realizadas en computadoras, siendo esa la principal actividad de la oficina. Las lámparas de mesa se han especificado para cada estación de trabajo permitiendo el accionamiento sólo cuando la ocurrencia de una actividad visual con requisitos mayores o incluso, cuando es deseable por el usuario. Todos los equipos especificados del proyecto son de la tecnología LED que presentan gran eficiencia. En busca de confort visual, el proyecto fue desarrollado buscando la atención de todas las precondiciones de la certificación Well referentes al sistema de Iluminación Artificial, que tiene como referencias a las normas alemanas DIN (Deutsches Institut für Normung).
El International Well Building Institute alinea las mejores prácticas de proyectos y construcciones para la salud y el bienestar de las personas. Con ello, el sistema de iluminación presenta una iluminación central, sobre las estaciones de trabajo y un sistema de iluminación periférica visando un equilibrio entre las luminancia en relación a las paredes dispuestas en el eje visual de los usuarios evitando contrastes de luminarias desagradables. Los espacios de ocupación siguen presentando luminarias con dimerización automática de acuerdo con el nivel de luz deseable para el aprovechamiento de luz natural. El análisis de iluminación natural demuestra que esta estrategia posibilita la economía de al menos un 60% de energía en esos ambientes. La iluminación exterior está diseñada para satisfacer todos los requisitos del crédito de contaminación luminosa de la certificación LEED para reducir este impacto ambiental y evitar la luz intrusa en las propiedades vecinas.
Climatización
Un diseño eficiente de aire acondicionado comienza por un correcto dimensionamiento, evitando la instalación de capacidad por encima de lo necesario para proporcionar confort térmico a los ocupantes.
Esto fue posible a través de la definición de premisas, aplicando medidas de eficiencia energética en la envoltura, en las cargas de iluminación y de equipamientos de los ambientes.
A través de la simulación termoenergética con el software EnergyPlus, fue posible evaluar y cuantificar todas las sinergias entre los sistemas, reproduciendo el desempeño térmico y energético de la edificación y dimensionando el sistema de forma más precisa.
El sistema de aire acondicionado es del tipo VRF, que varía su capacidad de acuerdo con la real carga térmica instantánea.
Comparando con un edificio estándar de mercado, el proyecto cuenta con una reducción del 46% en el consumo de aire acondicionado y una capacidad instalada un 44% inferior.
Todos los ambientes regularmente ocupados de la edificación cuentan con ventilación mecánica para renovación del aire, evitando niveles elevados de dióxido de carbono y mejorando la salud y la productividad de los ocupantes.
El subsuelo de garaje posee sistema de extracción por demanda a través de sensores de CO, evitando niveles nocivos de monóxido de carbono generado por los automóviles.
Los sistemas de ventilación y de aire acondicionado poseen filtrado mínimo G4, removiendo partículas del aire de renovación y de recirculación.
Agua y desagües
“NetZero Agua” es un conjunto de sistemas, equipos y soluciones de ingeniería que permiten que un edificio opere suministrando agua a sus ocupantes con calidad y trate todos sus efluentes de forma a no agredir el medio ambiente local, resultando en la independencia de su abastecimiento junto a la concesionaria pública conquistando así la autosuficiencia hídrica. La composición del sistema elaborado busca el aprovechamiento de agua de lluvia y su potabilización para uso en grifos de baños; Tratamiento y reuso de aguas grises y negras generadas en la edificación para fines que no exijan potabilidad, como el abastecimiento de cuencas sanitarias para descargas e irrigación. La calidad del agua atiende la Porteria Brasileña 2914 del Ministerio de Salud para el agua que exige potabilidad y CONAMA 357 Clase I para agua de reuso. Es decir, el sistema no es interconectado y opera en dos ciclos separados, con cajas y prensas de agua independientes
La utilización de metales y equipamientos eficientes, de reducido caudal hídrico, junto a accionamientos inteligentes disminuyen la demanda de agua y el volumen de efluentes producidos por la edificación. El mejor sistema de reutilización del agua, trata el 100% de los efluentes generados en el lugar. Los mismos son tratados tanto en reactores como a través de la naturaleza (wetland), siendo filtrados y almacenados en depósito específico para reutilización en descargas – aislado de un segundo depósito exclusivo para uso en grifos y duchas, éstas provenientes del agua pluvial ya potabilizada in loco. Todo recurso hídrico excedente que debe ser despejado en las galerías municipales pasa necesariamente por el proceso de tratamiento y filtrado natural.
Por último, la Captación de Aguas Pluviales se da en el depósito principal de 5000 litros, donde se reserva el agua captada en el tejado de la edificación – ésta, después de tratamiento debido se vuelve potable y propia para uso en grifos y duchas y se envía al depósito superior apropiado.
Debido al elevado índice pluviométrico de la ciudad, el proyecto tiene autonomía de 30 días de sequía.
Sistema de tratamiento de efluentes
El tratamiento preliminar es realizado por el sistema SBR «Secquencial Batch Reactor» o Reactor Secuencial en Bateladas (RSB). El tratamiento es concebido por la degradación de la materia orgánica por microorganismos (bacterias aerobias y anaerobias), un sistema híbrido que metaboliza el carbono, nitrógeno y fósforo presente en el efluente. El sistema posee tres cámaras, la primera recibe el desagüe bruto y separa el líquido del material sedimentado y flotante, en la segunda cámara ocurre la inyección de oxígeno y aireación del efluente, alimentando las bacterias aerobias. En esta fase la secuencia de la aeración es determinada por un CLP que controla el tiempo de aireación y el tiempo de descanso del efluente. El lodo generado (ahora activado) en la segunda cámara es entonces devuelto a la primera para descomponer el material que quedó retenido. La tercera cámara recibe agua limpia.
OPERACIÓN: El sistema es operado por un CLP, monitoreado por el fabricante y dispensa la necesidad de un operador in loco. El monitoreo permite acompañar el funcionamiento del equipo y programar visitas técnicas de mantenimiento. Es necesario prever un punto de Internet por cable o inalámbrico para el envío de los datos al fabricante. El sistema SBR KLARO es certificado por la PIA a la agencia de medio ambiente alemana, que atestigua la calidad del equipo.
MANTENIMIENTO: El único mantenimiento es la retirada de lodo de la primera cámara estacionalmente que se puede hacer por un limpiador.
Reactor anaeróbico y wetland
El conjunto Reactor Anaeróbico y Wetland es el responsable de la segunda fase del tratamiento del efluente generado. Es un filtro de flujo ascendente diseñado para poseer una gran área de contacto con colonias de bacterias y micro-oganismos que están presentes en los lechos filtrantes de carbón de bambú, arcilla expandida, piedras y geotextiles. En esta etapa hay un descenso de materia orgánica significativa antes de que el efluente siga hacia la siguiente fase de tratamiento.
La Wetland construida es un jardín filtrante. En el sistema proyectado las plantas macrófitas están plantadas sobre un sistema de piso elevado en el formato de cono con agujeros que permiten que solamente las raíces tengan acceso al agua. Las raíces de las plantas retiran Nitrógeno, Fósforo, Amonio y sus derivaciones además de insertar oxígeno. Las colonias de bacterias, hongos y protozoarios están presentes en las raíces y eliminan el residuo orgánico.
Módulo de desinfección y reuso (aguas grises y negras)
El módulo de Desinfección y Reuso desarrollado tiene la función de retirada de color y turbidez del agua además de desinfectar totalmente para atender patrones de reuso. El módulo está compuesto por filtros de arena de cuarzo retrolavables que poseen la función de retener partículas oxidas por la cámara de ozono. La ozonización del efluente es la más avanzada tecnología en desinfección en términos de velocidad y eficiencia contra los patógenos presentes en los efluentes sanitarios. El módulo está programado para retirar el agua del wetland y tratar el efluente en una caja intermedia cada vez que la caja de distribución vaciar. La calidad del agua cumple los estándares establecidos por el CONAMA 357 Clase I.
OPERACIÓN / MANTENIMIENTO: El módulo funciona de forma autónoma, todos los sensores de nivel se conectan en el marco que conduce el módulo, siendo necesario solamente el retro lavado de los filtros de arena, el cambio de carbón activado anualmente y la reposición de peróxido de hidrógeno.
Módulo potabilizador de aguas pluviales
El módulo de Potabilización del agua desarrollado está compuesto por filtros finos con micción decreciente que quita el menor particulado presente en el agua. Los filtros de extracción de olor y sabor se han insertado y la desinfección es hecha por una cámara de lámpara UV que esteriliza totalmente el agua instantáneamente. El módulo de potabilización recircula periódicamente el agua del depósito para garantizar que el volumen almacenado esté siempre limpio y esterilizado. Los niveles de desinfección y filtrado del Módulo de Potabilización fueron diseñados para satisfacer las exigencias de la certificación WELL, del USGBC, y de la ordenanza 2914 del Ministerio de Salud.
OPERACIÓN / MANTENIMIENTO: El módulo opera solo, todos los sensores de nivel están conectados en el cuadro que comanda el módulo, siendo necesario solamente el cambio de los elementos filtrantes anualmente y de la reposición de cloro.
Energía
El término net zero remite al balance total de energía y agua de una edificación, a escala anual, cero o positiva, o sea, la edificación logra retribuir a las redes de distribución todo lo que consume durante el año, ya sea en forma de energía eléctrica inyectada en las terminales de la concesionaria, sea descargando solamente agua tratada devuelta a las galerías hídricas de una ciudad. El proyecto RAC Sede buscó más que inteligencia de diseño. Se trata de excelencia en la operación, de forma comprometida y consciente. Utilizando la herramienta de simulación energética del edificio, los datos climáticos de irradiación local levantados y las especificaciones técnicas del sistema fotovoltaico, se puede estimar tanto consumo como producción de energía eléctrica del edificio a lo largo de un año típico, alcanzando el máximo de generación de energía 2750 kWh en noviembre y diciembre – en verano – y el mínimo de 1600 kWh en junio – en invierno. Hay una relación equilibrada entre la generación excedente en el verano, que compensa los picos de consumo en el invierno.
Presupuesto y viabilidad económica
Actualmente, el mercado todavía enfrenta ciertos obstáculos que generan dudas en relación a proyectos sustentables. Uno de ellos es que este enfoque en la construcción civil genera incomodidad a los usuarios, migrando la calidad de vida para actividades con muchas restricciones. Sin embargo, aplicando correctamente los sistemas y generando sinergia entre ellos, se puede tener una calidad de vida superior, con abundancia de recursos y alto nivel de confort en la operación.
Por otro lado, se cree, además, que proyectos sostenibles generan costos de implantación y operación excesivos. En la tabla al lado, fueron desglosadas las inversiones más significativas para realizar la obra (desde contrataciones de proyectos y consultoría, hasta intervenciones constructivas y adquisición de elementos paisajísticos).
Con un costo extra de aproximadamente 14%, se obtuvo como resultado un edificio corporativo de altísimo nivel tecnológico. Un nuevo paso en el sector de la construcción civil, con el objetivo de demostrar que es posible hacer más y mejor con prácticamente el mismo presupuesto.
El proyecto RAC Sede es una edificación del siglo XXI, que opera con total autonomía y mide y verifica constantemente todos sus sistemas, y aún calificada como la más sostenible del país, según el LEED.
Un objetivo aún mayor y más expresivo es el de contagiar estas prácticas en todo el mercado. Aplicar correctamente las herramientas de diseño, realizar a través de los mejores resultados, comisionar y cosechar los frutos.
Imágenes proyecto edificio inteligente
