Edificios Sustentables

Los edificios son responsables de una parte muy relevante de las emisiones de carbono, del consumo de energía y de los residuos generados por nuestras Instituciones de Educación Superior (IES). Por ello es fundamental contar con edificios sustentables, los cuales – además de reducir las emisiones y consumo de recursos – han demostrado ser capaces de potenciar la satisfacción de los usuarios, su compromiso con el lugar de trabajo[1], como también el desempeño cognitivo[2] y el aprendizaje[3], por el hecho de proveer suficiente aire fresco, iluminación natural, confort térmico (frío/calor) y acústico a sus usuarios.

Al contrario de la extendida creencia de que los edificios de buena calidad y que cumplen con criterios de sustentabilidad son más caros, esto no necesariamente es así: existen muchos casos de edificios de alto costo que funcionan en forma muy ineficiente y requieren elevados presupuestos para operar, pero no son capaces de entregar condiciones aceptables de habitabilidad. También existen excelentes ejemplos del caso inverso: edificios muy eficientes cuya inversión inicial es igual o menor a uno diseñado de la forma tradicional.

Lograr que un nuevo edificio sea más sustentable no requiere invertir más recursos: requiere en cambio de un proceso de trabajo dedicado, detallista y bien informado de cada uno de los actores involucrados en su planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento.

La creencia de que un edificio sustentable supone invertir más recursos en él, se basa en el supuesto de que necesitaría agregar más tecnología y equipamiento más sofisticado. Esto es sólo parcialmente cierto. Algo de ello es cierto: el proceso de desarrollo de los edificios sustentables es más complejo. Requiere mayor compromiso de la organización mandante y de los futuros usuarios; más conocimiento – una comprensión profunda del clima, los vientos, las condiciones de asoleamiento, pluviometría, etc. –; requiere comprender a fondo los diversos usos y las necesidades de los usuarios en cada uno de los recintos; un proceso de pensamiento sistémico por parte de un equipo multidisciplinario que analice, evalúe y optimice las interacciones entre cada una de sus partes (clima, usuarios, envolvente arquitectónica, sistemas eléctricos, de climatización-ventilación, de alumbrado, equipamiento académico, etc.) Eventualmente, este equipo podría definir la necesidad de aplicar nuevas tecnologías para mejorar los niveles de eficiencia.

Algunos de los principales elementos del proceso de desarrollo de edificios sustentables[4], son:

1. Definir en forma explícita y medible el desempeño esperado del edificio (nivel de confort, consumo energético, consumo de agua y costo de construcción).
2. Planificar un proceso de diseño integrado, en el cual todos los actores relevantes aportan su conocimiento y experiencia en reuniones de desarrollo del concepto inicial. Un elemento fundamental es lograr alinear a fondo a todos los participantes, en pro de la meta fijada en el punto anterior.
3. Definición de un proceso de evaluación iterativa que optimiza el desempeño global, durante todo el proceso de toma de decisiones, idealmente con el apoyo de softwares de simulación. Esto incluye la evaluación del costo de construcción y de operación, según un plazo de retorno fijado por el mandante.
4. Registro de cada una de las sesiones de trabajo, del razonamiento detrás de las decisiones tomadas y de los documentos generados (modelos BIM, planos, especificaciones, cubicaciones, análisis de presupuesto, etc.).
5. Medición del desempeño real logrado por el edificio, en las principales variables:

1. Temperaturas interiores versus exteriores
2. Tasas de ventilación y niveles de CO₂ interior
3. Niveles de reverberación y aislación acústica
4. Niveles de iluminación natural y artificial
5. Niveles de eficiencia de los sistemas de climatización o calefacción
6. Nivel de eficiencia energética y de emisiones globales del edificio
7. Confort de los usuarios (mediante encuestas estándar de satisfacción)

1. Mantenimiento oportuno y seguimiento periódico de los consumos principales del edificio

La gran mayoría de los edificios destinados a educación superior en Chile, se construyeron sin tener en cuenta estos criterios de sustentabilidad, sin embargo, se está produciendo un cambio radical en el nivel de tolerancia a los problemas de habitabilidad en los espacios construidos. Durante algunas temporadas del año, algunos recintos son demasiado calurosos o fríos, otros no tienen suficiente ventilación, y algunos otros tienen una acústica que no permite comprender claramente al presentador. A continuación, algunas recomendaciones generales a los problemas de habitabilidad más comunes:

Asoleamiento: En general, y dependiendo de la ubicación geográfica, los recintos orientados al norte, oriente y poniente, requieren de algún tipo de protección solar. La radiación solar se torna un problema cuando aporta calor excesivo, encandila la vista y produce contrastes fuertes en el nivel de luminancia interior. La forma de control más básica, pero también la menos efectiva, son las cortinas y persianas. Alternativas más efectivas son la instalación de sombreamiento exterior mediante elementos arquitectónicos, vegetación u otros. Es posible hacer esto sin necesidad de disminuir la cantidad de luz natural disponible, mediante el uso de “bandejas de luz”, celosías o elementos móviles, por ejemplo.

Aislación térmica. Por medio de la instalación de elementos aislantes – incluyendo ventanas de alto desempeño, revestimientos aislantes exteriores, control de puentes térmicos, láminas de aislación de calor radiante, entre otros – es posible mejorar el nivel de confort térmico y al mismo tiempo reducir los consumos de energía en climatización.

Ventilación. La calidad del aire interior tiene directa incidencia en la salud de las personas, con su nivel de concentración mental y productividad. El cuerpo humano consume oxígeno y elimina dióxido de carbono (CO₂) al exhalar. Es por ello que, en una sala de clases sin un sistema de ventilación, los niveles de CO₂ pueden exceder hasta en 8 veces los niveles aceptables de 1000 ppm (partes por millón) durante las mañanas de invierno (Peng 2017) (World Health Organization 2015), cuando las ventanas permanecen cerradas. En el aire interior se encuentran presentes también otros elementos contaminantes, tales como los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) que producen los productos químicos de terminación de las superficies interiores; también polvo, ácaros, moho y eventualmente también las emisiones de monóxido de carbono y de óxido nitroso producto de la combustión a llama abierta, en caso de existir alguna fuente de llama al interior de los edificios.

Existen diversos estudios sobre los efectos que producen en la salud de las personas las condiciones inadecuadas de calidad del aire interior, entre las que se cuentan: irritación de las mucosas de ojos, nariz y garganta, fatiga, dolores de cabeza, síntomas respiratorios leves, disconfort por olores, dificultad de concentración y síntomas neurotóxicos, entre muchos otros; conjunto de síntomas que se denomina con frecuencia como “síndrome del edificio enfermo” o SBS, por su sigla en inglés (ASHRAE 2009). Es particularmente relevante para una universidad, el impacto que tiene la calidad del aire interior sobre la productividad de las personas: según Wyon (2004), el desempeño intelectual puede reducirse entre 6 y 9% en un recinto con baja calidad del aire, encontrando una relación lineal entre la cantidad de personas insatisfechas, y la reducción del desempeño.

Existen numerosas normas internacionales que establecen los límites mínimos de ventilación con aire fresco exterior que se deben cumplir para asegurar la salud de las personas en los recintos de estudio y de trabajo. De la misma forma, existe también evidencia sólida sobre la necesidad de contar con un filtrado efectivo de las partículas contenidas en el aire exterior para asegurar condiciones adecuadas de salud y productividad a las personas (Beko 2008).

La calidad del aire interior toma una relevancia mucho mayor en un contexto en que la población está expuesta a un nuevo virus de transmisión aérea. Por ello, la internacionalmente reconocida autoridad en ventilación y climatización, ASHRAE (2020), publicó una guía para la reapertura de escuelas y universidades, la cual contiene un conjunto de recomendaciones de diseño, mantenimiento y gestión de incidencias para asegurar la salud de los usuarios. Algunas de las principales recomendaciones consisten en asegurar y aumentar los caudales de ventilación con aire fresco exterior a todo evento, revisiones de mantenimiento más estrictas y con intervalos de tiempo reducidos, revisar condiciones de diseño del sistema de ventilación mecánica, limpieza de superficies, asegurar la limpieza y ausencia de hongos en ductos y máquinas, mantener condiciones de humedad relativa entre 40-60% y en relación a los filtros de aire, aumentar la eficacia de filtrado de aire fresco y cambiarlos regularmente. Para una revisión más detallada de los sistemas de filtrado e higienización del aire, ver ASHRAE (2015), Morawska (2020) y una didáctica presentación sobre las condiciones que evitan el contagio del virus SARS-CoV-2 en El País (2020).

Confort térmico. ASHRAE, la organización que lidera internacionalmente la definición de estándares de ventilación y confort térmico, define el confort térmico como una “condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico y se evalúa en forma subjetiva” (ASHRAE 2013). Es decir, el confort térmico es una percepción humana que se basa en la temperatura del aire y la temperatura radiante de las superficies cercanas, el tipo y cantidad de vestimenta utilizada por los usuarios, su nivel metabólico y de actividad física y la velocidad de movimiento del aire, entre otros factores. Por ello, la percepción de los usuarios es un insumo fundamental, aun cuando un estudio más específico debiese incluir la medición con instrumentos.

Algunas recomendaciones generales para el momento de la planificación de los sistemas de climatización de edificios nuevos o existentes: 

• Tener presente que habitualmente los equipos de climatización no mejoran las condiciones de ventilación, por lo cual es fundamental incorporar también un sistema de ventilación.
• Habitualmente la potencia de los equipos es sobredimensionada innecesariamente, con el objeto de vender equipos más caros, y/o para asegurar un alto nivel de desempeño innecesario en el caso de recintos que no funcionan regularmente durante los periodos de vacaciones.
• Es fundamental contar con adecuada aislación térmica que evite las pérdidas de frío/calor a través de los elementos constructivos, de las cañerías de conducción del calor, etc.
• Se debe verificar el nivel de emisión de ruido de los equipos, de lo contrario, estos podrían dificultar el normal desarrollo de las actividades.
• Revisar que los ductos de inyección de aire climatizado, no apunten directamente hacia alguna persona, de lo contrario, pueden generar zonas de disconfort o incluso convertirse en causa de enfermedades.

Iluminación natural y artificial. Existen relevantes estudios que han encontrado una asociación significativa entre el alto desempeño y menor fatiga de los trabajadores, con la presencia de mayor cantidad de luz natural y de una ventana con una vista agradable, tales como vegetación o vista lejana (Heschong-Mahone 2003a). Un estudio similar realizado en escolares arrojó resultados parecidos: se observó un mejor desempeño académico en los estudiantes con acceso a vistas agradables (Heschong-Mahone 2003b). Por ello, es fundamental asegurar adecuados y suficientes niveles de iluminación natural y artificial, además de una vista agradable fuera de las ventanas, en especial en recintos académicos y de larga permanencia, como las oficinas y bibliotecas.

Acústica. La calidad acústica afecta la capacidad de concentración y aprendizaje: según Wyon (2004) la distracción con ruidos de intensidad mayor a 55 dBA tiene efectos negativos sobre el desempeño en labores intelectuales complejas. Por su parte, la Organización Mundial de la Salud recomienda un nivel máximo de presión sonora de 35 dB LAeq y un tiempo de reverberación de 0,6 seg en salas de clase y otros recintos académicos, con el fin de no interferir en la comprensión lectora y auditiva (WHO 2009).

Las salas de clase, talleres y laboratorios cuyos materiales de terminación son reflectantes acústicos, tales como vidrio, cerámicos y hormigón, habitualmente presentan problemas por exceso de reverberación. Este problema se controla mediante la instalación de materiales absorbentes acústicos, según cantidad y disposición definida por un especialista. Otro elemento que dificulta la comprensión auditiva es la permeabilidad a los ruidos externos. Para ello, se deben instalar barreras acústicas, consistentes principalmente en el sellado de aberturas entre elementos constructivos como tabiques, puertas y ventanas, etc. y la adición de mayor masa en los elementos divisorios.

Por Fernando Pavez

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Referencias

https://www.gsa.gov/portal/getMediaData?mediaId=214295
https://www.gbca.org.au/uploads/Green%20Buildings%20Driving%20Employee%20Productivity.pdf
http://h-m-g.com/downloads/Daylighting/schoolc.pdf
https://www.academia.edu/28058914/A_systems_approach_for_the_AECFM_industry
ASHRAE (2009) 2009 ASHRAE Handbook-Fundamentals (SI), capítulo 10.
ASHRAE (2010) Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. (Estándar ANSI/ASHRAE 62.1-2010).
ASHRAE (2013) Thermal environmental conditions for human occupancy. (Estándar ANSI/ASHRAE 55-2013).
ASHRAE (2015) ASHRAE Position Document on Filtration and Air Cleaning. Descargado desde https://www.ashrae.org/file%20library/about/position%20documents/filtration-and-air-cleaning-pd.pdf
ASHRAE (2020) Reopening of Schools and Universities. Descargado desde  https://www.ashrae.org/technical-resources/reopening-of-schools-and-universities
Beko et al (2008) Is the use of particle air filtration justified? Costs and benefits of filtration with regard to health effects, building cleaning and occupant productivity, publicado en Building and Environment 43 1647–1657.
CR2 – Center for Climate and Resilience Research (2020) Análisis: Ventilación de espacios cerrados: una medida contra el COVID-19. http://www.cr2.cl/analisis-ventilacion-de-espacios-cerrados-una-medida-contra-el-covid-19-cr2/
El Pais (2020) An analysis of three Covid-19 outbreaks: how they happened and how they can be avoided. Disponible en  https://english.elpais.com/spanish_news/2020-06-17/an-analysis-of-three-covid-19-outbreaks-how-they-happened-and-how-they-can-be-avoided.html
Heschong-Mahone (2003a) Windows and Offices: A Study of Office Worker Performance and the Indoor Environment. http://h-m-g.com/downloads/Daylighting/A-9_Windows_Offices_2.6.10.pdf
Heschong-Mahone (2003b) Windows and Classrooms: A Study of Student Performance and the Indoor Environment. http://h-m-g.com/downloads/Daylighting/A-7_Windows_Classrooms_2.4.10.pdf
Morawska et al (2020) How can airborne transmission of COVID-19 indoors be minimised?, Environment International Volume 142, September 2020, 105832. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412020317876
Peng et al (2017) Investigation of Indoor Air Quality and the Identification of Influential Factors at Primary Schools in the North of China, publicado en Sustainability 2017, 9, 1180; doi:10.3390/su9071180. www.mdpi.com/journal/sustainability
WHO, World Health Organization (1999) Guidelines for Community Noise. Descargado desde https://www.who.int/docstore/peh/noise/Comnoise-4.pdf
WHO, World Health Organization (2015) School environment: policies and current status. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe, 2015. Descargado desde https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0009/276624/School-environment-Policies-current-status-en.pdf
Wyon (2004) The effects of indoor air quality on performance and productivity, publicado en Indoor Air 2004; 14 (Suppl 7): 92–101.