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Descripcin del proyecto para el desarrollo de una fachada ventilada vegetal industrializada y sostenible

rea de Ingeniera de la Construccin

Escuela Politcnica de Ingeniera

Universidad de Oviedo

Asturias

PROYECTO DE FACHADAS VEGETALES

Nombre: DESARROLLO DE FACHADA VENTILADA VEGETAL INDUSTRIALIZADA Y SOSTENIBLE.

Investigador principal: Juan Jos Del Coz Daz, catedrtico del rea de la Construccin de la

Universidad de Oviedo.

Organismo financiador: FICYT (Fundacin para el Fomento en Asturias de la Investigacin Cientfica

Aplicada y la Tecnologa) mediante el proyecto PC-10-33.

Participantes: rea de la Construccin de la Universidad de Oviedo, Jardn Botnico Atlntico,

GITECO (grupo de investigacin de la Universidad de Cantabria) y las empresas AST Ingeniera, IA3

Ingeniera Acstica, Construcciones Garca Rama y Tectum Ingeniera. Estas empresas han actuado

como gold partners, aportando un 15% del coste total del proyecto. Otras empresas como Modultec

S.A., Acesol S.L., Juan Roces S.A. y la multinacional WEBER Saint Gobain tambin han dado su apoyo

al proyecto con la aportacin de asesoramiento, materiales y equipamiento.

Por qu: El objetivo del proyecto es el de lograr los mximos beneficios ambientales integrando la

vegetacin en las construcciones. Para ello se pretende utilizar un sistema de fachada vegetal

ventilada que mejore sustancialmente el comportamiento bioclimtico en las edificaciones, todo ello

de un modo sostenible y disminuyendo los niveles de CO2. Es decir, se utilizarn las fachadas de los

edificios, tanto urbanos como industriales, como instrumento para incrementar las superficies

verdes, posibilitando el diseo de envolventes que promuevan el ahorro energtico y respondan a

condiciones medioambientales especficas.

VEGETAL + INDUSTRIALIZABLE + SOSTENIBLE = FACHADA VEGETAL

Durante el perodo estival, una envolvente con estas caractersticas actuara como un

aislamiento orgnico, protegiendo del sobrecalentamiento los espacios, produciendo brisas frescas

alrededor de las edificaciones y propiciando una ventilacin natural. Las especies vegetales

interceptaran los rayos solares antes de que se generaran fluctuaciones de temperatura en el

interior. Durante el invierno, estos sistemas supondran una ptima proteccin al viento y la

humedad, adems de contribuir a mantener constantes las condiciones de temperatura en el

entorno de las edificaciones.

Por otra parte, la reduccin del ruido ambiental es una caracterstica inherente a la

morfologa de las plantas aunque, no obstante, el nivel de absorcin acstica depender de la

superficie foliar. La aplicacin de fachadas vegetales supone en cierto modo recuperar el terreno

natural perdido por la edificacin, pudiendo proyectarse tanto de modo parcial como total.

En qu consiste:

El primer paso del estudio consistir en el estudio de los vegetales ms apropiados para su

aplicacin al caso que nos ocupa, as como su comportamiento higrotrmico y acstico, teniendo en

cuenta la influencia del crecimiento de la planta en las propiedades aislantes de la fachada .Para

llevar a cabo estos ensayos ser necesario la construccin de un demostrador o laboratorio de

ensayo al aire libre, y el estudio, desarrollo y mantenimiento de la envolvente vegetal, por lo que

ser clave la colaboracin con el Jardn Botnico Atlntico.

Una vez conocidas dichas propiedades, y a partir de la experiencia previa del grupo de

investigacin, se proceder al diseo de nuevos tipos de fachadas vegetales, y se llevarn a cabo los

modelos numricos necesarios para reproducir adecuadamente el problema higrotrmico y acstico

de la fachada vegetal ventilada. En la siguiente fase del estudio se abordar la optimizacin del

problema y se validarn experimentalmente los resultados obtenidos mediante la construccin y

ensayo de un prototipo o demostrador a escala real de la fachada ventilada vegetal desarrollada en

el marco del presente proyecto de investigacin.

+ + =

Desarrollo del proyecto:

- Estudio de vegetales

Se han estudiado 50 especies vegetales de plantas trepadoras y por el mtodo multicriterio

Electra I, se han elegido 4 especies vegetales a utilizar en las fachadas vegetales, una por cada

orientacin geogrfica de la fachada.

Cada especie es seleccionada en funcin de la fachada donde va ir colocada, es decir,

dependiendo de la orientacin de los puntos cardinales geogrficos, se ha elegido una planta para

cada punto cardinal, siendo las mostradas a continuacin las elegidas:

Figura 1 De izqda. a drcha. Cara Norte (Hedera), Cara Sur(Jasminoide), Cara Oeste (Parthenocissus), Cara Este (Wisteria)

Despus de la obtencin de las especies vegetales, obtenemos las leyes de crecimiento de

cada planta, a travs de mediciones semanales in situ, para saber as a qu ritmo crecen.

Figura 2 Leyes de crecimiento de las especies vegetales seleccionadas

Despus de obtener dichas leyes de crecimiento, necesitamos obtener las propiedades

fsicas y trmicas de los vegetales, para posteriormente utilizar stas en el modelo matemtico a

desarrollar.

Tabla 1 Propiedades trmicas y fsicas de las especies vegetales

(W/m K) (Kg/m3) C (J/kg K)

Especie Conductividad Densidad Calor especfico

Wisteria sinensis 0,185 985 903,637

Hedera helix 0,133 995 672,088

Solanum jasminoides 0,224 1.005 1.061,892

Parthenocissus 0,105 975 517,812

- Montaje del demostrador o laboratorio de experimentacin (Green Cross Lab)

En las siguientes etapas, se ha desarrollado la construccin de un laboratorio experimental

para conseguir el objetivo del proyecto y con el fin de la toma de datos para verificar las ventajas

posibles a obtener con este tipo de fachada vegetal sostenible y la posterior validacin de datos. El

esquema general de una fachada vegetal ventilada es el siguiente:

Figura 3 Esquema de composicin de una fachada vegetal

En la etapa de diseo del demostrador se estableci, entre distintos modelos, la creacin de

un laboratorio formado por clulas Passlink, como se muestra en la imagen de a continuacin.

El proceso de montaje y colocacin del laboratorio de experimentacin en el Jardn Botnico

Atlntico se ha realizado a travs de las seis etapas que se describen a continuacin:

Etapas:

Etapa 1: Colocacin y montaje de las clulas Passlink, orientadas a los 4 puntos cardinales

geogrficos.

Etapa 2: Fabricacin de los muros utilizando bloques de hormign ligero.

Etapa 3: Se revoca el muro con el mortero y se colocan los sensores. Se determinan las

propiedades trmicas y acsticas de los cerramientos, y se realizan una serie de termografas

para observar el calor que se pierde a travs del muro objeto de estudio.

Etapa 4: Fachada Ventilada, se colocan los paneles sndwich y los sensores de temperatura y

humedad en el exterior.

Etapa 5: Se coloca la malla de Yute, para que la planta se adhiera a sta en su crecimiento y

se instalan adems mallas de cables metlicos cuya funcin es la de sustentar la envolvente

vegetal durante su crecimiento.

Etapa 6: Se trasplantan las especies vegetales a la zona de la fachada ventilada de forma que

crezcan por la malla de yute cubriendo completamente la fachada.

- Instrumentacin

La instrumentacin empleada en el Green Cross Lab (GCL), se compone de una serie de

sensores interiores y exteriores.

Sensores Interiores: Sensor de flujo trmico (Huksheflux), Sensores de temperatura y

humedad, acompaados de un equipo para la toma de mediciones (TRSYS) y sensores de consumo

elctrico (ELTAKO) para determinar el consumo elctrico en cada mdulo de ensayo. A continuacin

se muestran dichos sensores en las siguientes imgenes:

Figura 4 Sensores de flujo y temperatura y humedad a la izqda. Equipo compuesto por dos TRSYS, uno de 16 canales y otro de 8, para la toma de datos, a la drcha., y sensor de consumo elctrico, abajo.

Sensores Exteriores: Estacin meteorolgica, sensores de radiacin solar horizontal y vertical

y sensores de temperatura y humedad en el exterior (en los vegetales y en la cmara de aire

formada por el muro del laboratorio y el panel sndwich). Se muestran en las siguientes imgenes

dichos sensores:

Figura 5 Sensores de Radiacin solar y estacin meteorolgica

Figura 6 Sensores de temperatura y humedad situados entre la malla de crecimiento

- Instrumentacin acstica: fuente omnidireccional, micrfonos de campo libre y

reverberante, y equipo de recogida de datos Soundbook.

Figura 7 Fuente omnidireccional (izda.) y micrfonos y equipo de recogida de datos (decha.)

Estado actual del proyecto:

Se busca la validacin de datos obtenidos en el GCL y en el modelo matemtico, realizado en

ANSYS. Se espera poder realizarlo en cuanto las plantas tengan el nivel adecuado de crecimiento y

poder obtener las mediciones finales correspondientes a este estado de las plantas.

Figura 8 Problemtica vegetal para la toma de datos: caras Norte (izda.) y oeste (decha.).

Figura 9 Problemtica vegetal para la toma de datos: caras Sur (izda.) y Este (decha.).

Reconocimientos al proyecto:

Jornada De Seguimiento De Proyectos IUTA 2012, Segundo premio concedido a Pablo Rocha Garca,

becario de investigacin del Departamento de Construccin de la Universidad de Oviedo.

La jornada consista en la exposicin de 12 proyectos subvencionados, o donde se hayan aportado

ayudas por parte del IUTA (Instituto Universitario de Tecnologa Industrial de Asturias).

Lneas Futuras:

1. Investigacin en el aprovechamiento de otras especies vegetales para su uso en

construccin.

2. Comprobacin de la capacidad de absorcin de CO2 de las especies vegetales

3. Aprovechamiento del ciclo natural del agua

4. Implementacin industrial de la fachada vegetal diseada y uso en edificacin y

rehabilitacin de edificios.

5. Aplicacin en elementos urbanos singulares:

En este proyecto se ha presentado la oportunidad del estudio tcnico de un monumento de

fachada vegetal, para la ciudad de Gijn, y recuperar el antiguo monumento Puerta de la Villa.

La finalidad del proyecto consiste en el estudio tcnico de un monumento que permite

integrar la vegetacin en su estructura, logrando beneficios ambientales. La hiptesis de partida

consiste en el desarrollo de la estructura metlica que abrace el monumento vegetal, de forma que

se asemeje a la antigua Puerta de la Villa.

Figura 10 Antigua puerta y maqueta del monumento vegetal