Hoy en día, pasamos la mayor parte de nuestras vidas en espacios interiores, ya sea en el hogar, la oficina o en lugares de ocio. Dado que estos entornos influyen directamente en nuestra salud, bienestar y productividad, la calidad y el desempeño de los edificios es más importante que nunca. Además, en un mundo donde los retos medioambientales son cada vez más evidentes, diseñar edificaciones que además de ofrecer comodidad sean sostenibles y eficientes, ha pasado de ser una opción a ser una necesidad crítica tanto para las firmas de diseño como para sus clientes.
La ciencia de la construcción, conocida como building sciences, es una respuesta real a esta necesidad. Este enfoque multidisciplinario va más allá de la arquitectura sustentable tradicional, integrando conocimientos avanzados de física, química, ingeniería y climatología, entre otras, para diseñar edificios que funcionen con la máxima eficiencia y el mínimo impacto ambiental, al mismo tiempo que mejoran activamente la calidad de vida de los ocupantes o usuarios.
Aunque las estrategias de diseño inteligente han sido fundamentales para la arquitectura desde sus inicios, quizá no hayas escuchado hablar de building sciences aún, ya que se trata de un término relativamente reciente. Sin embargo, si estás interesado en sostenibilidad arquitectónica, certificaciones ambientales y proyectos de bajas emisiones y bajo consumo, entonces se trata de un concepto que debes conocer, ya que los avances en este campo están revolucionando la manera en que diseñamos y construimos nuestros edificios.
¿Qué es Building Sciences y cómo se relaciona con la sostenibilidad arquitectónica?
"Building Sciences" es un enfoque integral que combina diversas disciplinas científicas y tecnológicas para entender y optimizar el desempeño de un edificio como un sistema interconectado, similar al funcionamiento de un organismo vivo.
En lugar de tratar a los edificios como simples estructuras, Building Sciences los analiza como sistemas interconectados donde cada elemento influye en el rendimiento global. El objetivo es que todos los componentes del edificio, incluidos los sistemas eléctricos, mecánicos y de ventilación, estén en equilibrio con su entorno y sus ocupantes. Por ejemplo, analizando cómo la orientación y la forma del edificio van a influir en la ganancia de calor y la luz natural disponible, lo que a su vez tiene repercusiones directas en el rendimiento energético.
En este modelo de la nueva residencia universitaria de Catawba College, podemos ver cómo el muro orientado al sur con la mayor exposición solar se “auto sombrea” con otras partes del edificio, y las ventanas perforadas bloquean la ganancia de calor durante el verano y permite la calefacción solar pasiva en el invierno.
En el caso específico de Page, este enfoque interdisciplinario inicia haciéndonos estas preguntas antes de iniciar un proceso de diseño:
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¿Cómo podemos lograr un mejor rendimiento energético y una menor huella de carbono?
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¿Qué materiales sostenibles, inocuos y de procedencia ética están disponibles?
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¿Cómo este proyecto puede integrarse con el entorno natural y promover su restauración?
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¿Qué estrategias se necesitan para utilizar y reutilizar el agua de manera responsable?
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¿Cómo este edificio puede fomentar el bienestar físico, mental y emocional de los usuarios?
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¿De qué maneras este proyecto podrá enfrentar adecuadamente los retos del futuro?
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¿Cómo puede este proyecto tener un impacto social positivo en su comunidad?
Una de las herramientas icónicas de este enfoque es la modelación y simulación computarizada. Durante la fase de diseño, se crean modelos detallados que simulan cómo se comportará el edificio a nivel de eficiencia energética, estanqueidad (capacidad para evitar que entren partículas externas de agua, polvo o aire al interior de un área), ahorro de agua y continuidad térmica, entre otros, en diversas condiciones.
Estos modelos permiten prevenir problemas como fugas, corrosión, formación de moho o fallos en los sistemas, y ayudan a tomar decisiones informadas que optimizan el rendimiento y la sostenibilidad global. Además, los modelos avanzados permiten evaluar la viabilidad de medidas como la instalación de paneles solares, sistemas de recolección de agua de lluvia o la eficiencia de los materiales en términos de aislamiento térmico.
Análisis de la autonomía espacial de luz natural (sDA), el porcentaje de superficie de suelo que recibe suficiente luz natural.
Building sciences no solo aborda el rendimiento energético del edificio, también se enfoca en mejorar el rendimiento estructural, lograr un mayor bienestar para el usuario y optimizar el ciclo de vida, considerando factores como la calidad del aire, la acústica, el confort térmico y la resiliencia frente a fenómenos naturales. Todo esto en conjunto nos permite asegurar que las edificaciones sean sostenibles a largo plazo, lo cual acarrea beneficios tanto económicos como medioambientales.
La importancia de la colaboración interdisciplinaria en ciencias de la construcción
Para que un edificio funcione como un sistema eficiente, es esencial la integración de diversas disciplinas:
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Arquitectura: Optimiza la iluminación y ventilación natural, y utiliza principios de arquitectura pasiva para reducir el consumo energético.
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Sistemas de ingeniería: Incluye el diseño de sistemas de agua, electricidad, ventilación, calefacción, aire acondicionado, y energías renovables, asegurando su funcionamiento armónico.
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Materiales y envolvente: La envolvente del edificio regula el intercambio de calor, humedad, agua, aire y sonido entre el interior y el exterior, influyendo directamente en el confort y la eficiencia energética.
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Condiciones externas e internas: Factores como el clima, el sitio, la ocupación y las condiciones interiores afectan el desempeño del edificio y deben ser cuidadosamente gestionados.
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Análisis de costo total de la propiedad: Se evalúan los costos adicionales en diseño, materiales y tecnologías avanzadas, que se compensan a lo largo del ciclo de vida del edificio mediante ahorros en energía y mantenimiento.
El éxito de un proyecto arquitectónico orientado por building sciences depende de una estrecha colaboración entre arquitectos, ingenieros y especialistas, quienes deben considerar cómo cada componente del edificio—estructura, envolvente, sistemas eléctricos y mecánicos, clima exterior y ocupantes—se interrelaciona y afecta el rendimiento general. Esta optimización integral permite lograr un nivel de eficiencia superior al que se lograría simplemente optimizando cada parte por separado.
Por ejemplo, los ingenieros mecánicos y eléctricos deben colaborar desde las primeras etapas de diseño para asegurarse de que los sistemas de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) sean compatibles con las decisiones arquitectónicas y que no solo cumplan con los requerimientos energéticos, sino que también favorezcan el confort térmico de los ocupantes. A su vez, los arquitectos pueden diseñar envolventes que reduzcan la carga térmica del edificio, lo cual impactará directamente en la eficiencia de estos sistemas. Esta colaboración temprana puede incluso influir en la elección de materiales de construcción que sean más sostenibles y mejoren el rendimiento estructural del edificio, reduciendo costos a largo plazo.
Además, las ciencias de la construcción no solo se enfocan en los planos de construcción y en la puesta en marcha, sino que abarcan todo el ciclo de vida del edificio, incluyendo su operación y mantenimiento. Un enfoque interdisciplinario asegura que cada decisión tomada en el diseño tenga en cuenta el impacto a futuro en estas áreas.
Aplicación de building sciences en edificios existentes
Y ¿qué pasa con los edificios que ya están construidos? ¿No se pueden mejorar con building sciences? A través de herramientas de medición avanzada y modelos computacionales, se pueden evaluar las condiciones actuales de un edificio, identificando problemas como la pérdida de calor, infiltraciones de aire y partículas tóxicas en el ambiente interior. Estas evaluaciones incluso pueden incluir el uso de tecnologías como cámaras infrarrojas para detectar fugas térmicas y sensores para medir la humedad y la calidad del aire.
Además, las evaluaciones post-ocupacionales (POE) juegan un papel fundamental en la identificación de áreas problemáticas y oportunidades de mejora a través de la retroalimentación directa de los ocupantes; las encuestas a los usuarios del edificio revelan aspectos críticos sobre su confort, bienestar y la efectividad de los sistemas de climatización y ventilación.
Esta combinación de datos cuantitativos y cualitativos permite a los especialistas en building sciences desarrollar planes estratégicos de rehabilitación que incluyen mejoras en la envolvente del edificio, actualizaciones de los sistemas HVAC y la implementación de tecnologías energéticamente eficientes, como la iluminación LED o sistemas solares.
Este enfoque integral permite maximizar el valor de los edificios existentes, alineándolos con los estándares modernos de sostenibilidad y mejorando su rendimiento en términos de consumo energético, confort y durabilidad.
Page: ¿qué podemos hacer por ti?
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