La envolvente en edificaciones de oficina: La fachada de doble piel ventilada en el clima calido humedo.

Esquema de tiro de termico entre pieles de fachada .Fuente:Internet.

Resumen.

Esta investigación esta dirigida hacia el estudio de la capacidad de minimizar la ganancia de calor y el ahorro de energia que puede generar en la envolvente en edificaciones de oficina el uso de las fachadas de doble piel ventiladas en el clima calido humedo. Tomando en cuenta la experiencia en fabricación de cerramientos del tipo "Curtain wall"en aluminio y vidrio "Hecho en Venezuela" pero que originalmente fueron diseñados para resolver exigencias de climas diferentes al nuestro, se crea la necesidad de atender la investigación sobre sistemas,que mantienen la imagen de las fachadas convencionales pero con niveles de respuesta mas adecuados y no simplemente trasladados como los existentes.La fachada de doble piel ventilada se inscribe en el area de los sistemas reconocidos como eficientes en la reduccion de ganancia de calor de edificaciones para oficina y por lo tanto de ahorro energetico,mostrando una posibilidad

de aplicación a las variables climatologicas locales, a nuestra tecnología y ciudades con criterios de sostenibilidad.

a.Introduccion

La tecnología tiene un rol fundamental en el desarrollo de la humanidad. Se la acusa muchas veces de ser la responsable de gran parte de los problemas ecológicos de la sociedad. Sin embargo, también hay quien defiende que es clave para satisfacer las necesidades de una población creciente. Lo que es indiscutible hoy es que debe orientarse el desarrollo tecnológico de una forma efectiva hacia -satisfacer las necesidades humanas en un marco de sostenibilidad, ....(1)Es una realidad actual que la mayoria de las envolventes para edificaciones de oficina(en venezuela) emplean cerramientos del tipo "Curtain wall",sino total o parcialmente para resolver la relacion interior-exterior de los edificios con su entorno,esto deriva en la utilizacion de esta tecnologia con muy buenos resultados en las areas de montaje y acabado final,variables estas intrinsecas de este cerramiento. Pero en la traslacion de estos esquemas a los paises tropicales,a pesar de mantener estas ventajas, surgen desventajas como la premisa de mantenerse cerrado al exterior(por tener una sola piel),lo cual obliga a la utilizacion de cantidades de energia excesivas para mejorar las condiciones de confort termico de los espacios internos. Esta sola condicion,entre otras mas, genera una cantidad de efectos colaterales como :Excesivo consumo energetico,costo economico y de confort termico.Esto apunta a restarle meritos a un cerramiento que empleado de otra manera,podria aportar mejorias a la envolvente de edificaciones para oficina.Esta investigacion intenta introducir aportes en la utilizacion de fachadas de doble piel en venezuela,empleando como materiales basicos el aluminmio y el vidrio.

b .Planteamiento del Problema.

La experiencia internacional en el tema de la envolvente en edificios de oficinas se ha desarrollado por la demanda de sus clientes naturales que son las grandes corporaciones, radicadas en su mayoría en ciudades del hemisferio norte y con condiciones climaticas especificas de esas regiones. Hoy día esta demanda se expresa de diferentes formas pero con un elemento común , el uso de fachadas de aluminio y vidrio cerradas al exterior,que utilizan sistemas mecanicos de climatizacion. Los modelos producidos por esta interacción se han trasladado de un país a otro donde actúan las transnacionales de extracción y procesamiento de materias primas y tecnologia, Venezuela no escapa a esa condicion,mas aun por poseer grandes yacimientos de Bauxita, lo cual nos convirtió a partir de los años 70 en el séptimo productor a nivel mundial de Aluminio. Desde 1967 la empresa americana Reynolds en conjunto con la estatal Alcasa comienza la explotación y elaboración de aluminio primario en la zona de Guayana después de Brasil, Venezuela tiene el parque industrial mas grande de Suramérica en el área del aluminio primario y de productos

semi-elaborados y elaborados, esto nos aporta un basta experiencia en el conocimiento y la producción de perfiles de aluminio para consumo en la industria de la construcción.

Esta industria mantiene una fuerte influencia en la forma de resolver la fachadas a través del uso de sistemas como el curtain wall y cristales reflectivos de colores para el cerramiento de envolventes de edificaciones de oficina, por lo tanto la envolvente en edificaciones de oficina en Venezuela adopto el curtain wall, con la sola finalidad de aislar, con un sentido estético y de imagen en su expresión mas estricta, para proyectar la imagen corporativa de un cliente , mas que tomar en cuenta el entorno y sus variables climáticas como determinantes de la morfología de la envolvente del edificio. Los resultados están a la vista, edificios cerrados, sin contacto con su entorno, que requieren altos niveles de consumo energético para acondicionar sus espacios. Históricamente la mayoría de los edificios de oficina originalmente eran construidos por encargo de un cliente y por lo tanto debía representar la imagen corporativa del mismo (Ej. Seguros La previsora) o por lo menos es eso lo que se ha pretendido, luego en el tiempo este esquema se modifico por que no respondía a un solo propietario sino a un arrendamiento colectivo (Ej.: Torre Europa, multicentro empresarial del este) y así sucesivamente ha ido variando la demanda. Esto con toda seguridad ha determinado la forma de abordar el tema, pero lo que es común a una gran cantidad de casos, es la poca importancia que se le ha conferido al papel de la envolvente como filtro entre las condiciones internas y externas, que intercambia energía con su entorno. No obstante, existen también edificaciones que gracias a sus características intrínsecas (orientación, configuración, disposición de aberturas, tratamiento de fachadas, etc.) logran un excelente comportamiento bioclimático a menores costos, menor consumo energético y menor dependencia tecnológica, a los cuales pudiera considerárseles igualmente inteligentes y, quizás, hasta sabias. Ejemplo de ello en nuestro país lo ha sido, entre otras, las obras de arquitectos como C. R. Villanueva, F. Vivas, T. y E. Sanabria, G. Legórburu y J. Alcock(2) Esta gran experiencia de la arquitectura venezolana expresada en la obra de estos arquitectos fue desplaza por la tipologia del curtain wall que se ha impuesto por ahora como el cerramiento de mas uso para edificaciones de oficina debido ha su aporte en cuanto rapidez de montaje,bajo mantenimiento y valor agregado en cuanto a prestigio se refiere, pensando en lo estético, en lo corporativo, en la imagen en su expresión más estricta.

A pesar de que se emplea esta tecnologia y materiales para generar una tipología que no responde a orientaciones de norte-sur o este -oeste, la resolución es igual hacia cualquier punto cardinal o dirección de vientos,no evalúan su entorno y se mantienen como pieles no operativas. La envolvente en fachadas para edificaciones de oficina sufre de varios fenomenos fisicos (ruido,insolacion,ganancias de carga de calor)producto de la accion del clima expresado a traves de:

- Efecto invernadero que no es mas que la absorcion parcial a traves de los cerramientos exteriores de las radiaciones solares ,que luego quedan atrapadas al interior de los espacios aumentando el calor interno por lo cual se requiere acondicionar el aire de manera artificial(medios mecanicos) consumiendo un porcentaje importante de energia.-Insolacion en las fachadas este,oeste y sur.,o cual ha obligado a cerrarse al exterior aumentando el uso del la iluminacion artificial y por ende de la energia electrica.-La contaminacion sonica producto de la vida urbana.

Las ventanas y otras aberturas ofrecen vista al paisaje y permiten el paso de luz y ventilación natural. En contraposición, la luz solar con entrada directa a través de las ventanas puede representar una alta ganancia de calor hacia el interior de los ambientes. Esto puede significar más de la mitad de las cargas de energía de enfriamiento en una edificación con aire acondicionado.(1) Las técnicas de mitigación de las ganancias solares relacionadas con el sombreado, ubicación y orientación de las aberturas o ventanas y con la calidad de los vidrios, deberán estar en armonía con las decisiones de implantación y distribución de los espacios interiores. El uso de estas estrategias, o la combinación de ellas, es la forma más efectiva de alcanzar el confort térmico y lumínico en forma natural, o de reducir significativamente el consumo de energía del sistema de aire acondicionado.(1)

Comportamiento termico del vidrio.Imagen.Tomado del manual del Idec.(1)

Debido a lo anterior, se ha desprestigiado, el uso y la combinación de materiales como el aluminio y el vidrio en la elaboración de cerramientos para edificios de oficina. Estos materiales cumplen con los requerimientos de protección, durabilidad, belleza y bajo mantenimiento, que también son importantes en el hecho arquitectónico, Pero,¿Cuál es el aporte ambiental de la envolvente en su configuración actual en estos edificios?, así como esta configurada actualmente ,¿que relación mantiene con el uso racional de la energía, el confort ambiental interno y el uso sustentable de los materiales? pareciera que la combinación de materiales como el aluminio y

el vidrio solo responden a un contenido de imagen con intereses de proyección corporativa, inmobiliaria e inclusive publicitaria, y no al de la calidad o durabilidad, pero no es el caso nuestro estudiar la percepción de estos cerramientos, lo que nos ocupa, es la efectividad de los mismos en el balance interior-exterior de las edificaciones y su aporte en la calidad de vida de sus usuarios. Conceptualmente la fachada acristalada resuelve aspectos constructivos como rapidez de montaje, mantenimiento, durabilidad y economía. Sus debilidades se encuentran en alto consumo energético para producirlas en su etapa primaria ,por ser cerramientos cerrados o con pocos abrientes es obligatorio el uso del Aire acondicionado, la utilización de un alto porcentaje de cristales reflectivos que reflejan los rayos del sol produciendo el recalentamiento de su entorno cercano. Por eso no mantener la configuracion de una sola capa e introducir la doble piel, como una barrera más eficiente sin perder los factores culturales relacionados con el uso de este tipo de fachada. Solo a través de la introducción de cambios en los esquemas actuales se podrá impulsar una actividad constructiva responsable y comprometida con el uso racional de la energía, el confort térmico y visual y el uso sustentable de los materiales. Entonces se crea la necesidad de atender la investigación en la intervención de estos sistemas y adecuarlos a niveles propios de nuestras necesidades en temas como el clima, la tecnología, la técnica y las ciudades. Se plantea el cambio de esta situación a través del estudio e investigación de la envolvente en edificaciones de oficina en sus variaciones fachada doble piel ventilada.

C.C.El recreo.Fuente:Propia.

c. Objetivo general.

Demostrar la efectividad de las fachadas doble piel ventiladas como sistemas de refrescamiento pasivo en el clima calido humedo y su posible aplicacion en busqueda de reducir la ganancia de calor y el consumo energetico .

d. Objetivos específicos.

1ro.Estudiar históricamente el desarrollo de la envolvente para edificaciones de oficina en Venezuela e inventariar la situación actual, su configuración, los materiales que se utilizan e identificar en los mismos las posibles mejorías o innovaciones.

2do.Identificar los parámetros de control térmico, ventilación e insolación que determinan a las fachadas doble piel ventiladas.

3ro.Establecer estrategias de sostenibilidad que contengan aspectos como la coordinación dimensional ,la deconstruccion y el reciclaje para los sistemas de fachadas de doble piel ventiladas.

4to.Detallar las posibles configuraciones para fachadas doble piel

ventiladas, que cumplan con los criterios de diseño, costos y funcionamiento predeterminados para el clima calido humedo.

5to.Fundamentar el conocimiento del sistema de fachadas doble piel ventiladas para envolvente de edificaciones de oficina en el clima calido humedo ,basado en criterios de sostenibilidad dirigidos a reducir la ganancia de calor y el ahorro energetico .

f. Justificación.

El mercado de la construcción en Venezuela contiene una oferta conocida de alternativas de soluciones para envolvente en edificaciones de oficina.Sintetizando estas alternativas se expresan en:

-Cerramientos opacos de concreto o manposteria y ventanas.

Foto :Torre America.Fuente:www.inmobilia.com

- Muros cortinas en aluminio y vidrio reflectivo totalmente cerrados.

Foto:Curtain wall.Fuente:Internet

Ambos dependientes del acondicionamiento artificial de sus espacios internos, de estética y prestación producidos con patrones trasladados por las grandes compañías de extracción de materias primas y su manufactura.

No es raro encontrar los mismos tipos de ventanas y fachadas acristaladas en países con climas tan diferentes cono pueden ser Venezuela y argentina , esto se debe a la forma en que se comercializa o transfiere (siendo optimista) la tecnología y los modelos de estos productos, que no es sino a través de la red de empresas transnacionales que se ocupan del tema. No negando los avances constructivos de esta tecnologia y las bondades de los materiales empleados,si identificamos una incongruencia climatica en su aplicacion,que obliga a la innovacion en el area de las configuraciones de aplicacionde estas fachadas para envolvente de oficinas.Tanto asi,que el consumo energetico promedio para edificaciones de oficina en venezuela por consumo de aire acondicionado puede llegar hacer el 46% y el de iluminacion artiifcal el 32 % del total de la edificacion. Para ello se expone una reflexión sobre construcción de los edificios sostenibles, en lo que se refiere a la conservación de la energía y de los recursos naturales, la reutilización de estos recursos, la gestión del ciclo de vida, tanto de los edificios como de los materiales y componentes utilizados y las consideraciones a destacar en cuanto a la calidad de las edificaciones, tanto en lo que se refiere a materiales, edificaciones y ambiente urbanizado. Es por eso que se hace necesario regresar al encuentro de esa arquitectura que representa la ciudad,el clima,la gente y su cultura,con una vision progresista y responsable de su papel ecologico y con una identidad orientadora de nuestros valores arquitectonicos.Pareciera que el tema de la arquitectura de oficinas no es el mas indicado por estar muy ligado a la influencia internacional,pero insistimos en repensar el tema hacia nueva escala de edificios eficientes.En paises de la region con un desarrollo tecnologico y clima similares,como puede ser colombia,hay experiencias como la del arq.Jorge Ramirez,que intentan difundir un mensaje sobre la

arquitectura bioclimatica y sus ventajas,que se adpta mucho a nuestro contexto socio-economico.

Arquitectura Bioclimatica.Bogota,Colombia.Arq.Jorge ramirez.

Ya esta vigente en la ciudad de Maracaibo una ordenanza sobre calidad termica de las edificaciones,que crea un marco legal para incentivar la introduccion de elementos alternativos en el tratamiento de las envolventes para edificios de oficina.Destacar las ventajas del uso de estrategias de diseño para reducir el consumo energetico y mejorar en confort termico a traves de politicas de estado como EULEB(European union low energy building) o el USGBC(U.S.green building council) podrian ayudar a impulsar la implementacion de leyes y normas para reducir el consumo energetico,aun que sabemos que hay factores que atentan contra el establecimento de tecnologias en estudio,tales como:el costo y el conocimiento tecnico por parte de los profesionales del area. Esta investigacion debera hacer aportes en el conocimiento de: -Los costos de construccion,y como los mismos se amortizarian por el ahorro en el tiempo de energia y mantenimiento de la fachada. -Un aporte en el conocimiento tecnico relacionado con la fabricacion,conformacion y montaje de las envolventes para edificaciones de oficina en su expresion de fachadas doble piel ventiladas. -Conocimiento teorico sobre el comportamiento y rendimiento termico y

enrgetico de la envolvente para edificaciones de oficina en su expresion de fachadas de doble piel ventilada.

g.Antecedentes.

A mediados de los años sesentas (1963) los hermanos Olgyay proponen el término «Diseño Bioclimático» tratando de enfatizar los vínculos y múltiples interrelaciones entre la vida y el clima (factores naturales) en relación con el diseño, también exponen un método a través del cual el diseño arquitectónico se desarrolla respondiendo a los requerimientos climáticos específicos. Más adelante surgieron otras definiciones como diseño ambiental, ecodiseño, diseño natural, biodiseño, etc. en realidad todos tratan de establecer la importancia del diseño basado en la relación Hombre-Naturaleza-Arquitectura. Hay casos de la arquitectura venezolana que han mostrado interes por resolver la fachada en edificaciones en edificaciones de oficina otorgandole el protagonismo en la interfase interior-exterior como se expresa en la obra del arq.tomas Sanabria(Sede Electricidad de caracas,Banco central de venezuela,..)

Sede Banco central de venezuela.Fuente:www.entrerayas.com

Firmas de arquitectos como Kennet Yeang, T. H. Hamzah&-Yeang, Norman Foster, Renzo Piano, Richard Rogers, Tomas Herzog, entre otras, han construido una práctica global del diseño ecológico, no es sólo imaginar, es también explotar las fronteras científicas del diseño ecológico y todas las implicaciones de la construcción vertical donde la arquitectura tiene la tarea de mantener un equilibrio responsable, que asegure una mejor calidad de vida.

Mitigacion de cargas de calor solar.

Entre las innovaciones para reducir la ganancias de calor al interior a través fachadas de vidrio se encuentra el doble vidrio convectivo. Sistema de enfriamiento pasivo que se combina adecuadamente con los sistemas de acondicionamiento activo para disminuir la potencia y el consumo de energía del aire acondicionado. Consiste en una fachada doble de vidrios ventilada por la parte inferior y superior (como muestra la figura); esto permite que flujos convectivos de aire ascendentes se lleven parte del calor reirradiado.(1)

Imagen.www.greenbuildings.com

Desde hace algunos años se han desarrollado diversos estudios obre la integración de sistemas especiales de control ambiental (Serra y Coch, 1995), los cuales se basan en el tratamiento interrelacionado de los componentes arquitectónicos a fin de cubrir los requerimientos de habitabilidad de las edificaciones.(1).

El diseño adaptable al medio ambiente encuentra en complejas estructuras del mundo vegetal y animal muchos indicadores para posibles investigaciones científicas. Un mejor entendimiento de estos sistemas puede ayudar a encontrar un acercamiento holístico a la arquitectura en general. El uso de nuevas herramientas para el diseño del edificio del Comerzbank (Francfort) fue importante para el correcto funcionamiento de esta estructura donde se efectuaron una serie de pruebas y simulaciones para llegar al diseño arquitectónico desarrollando tecnologías y conceptos para el ahorro de energía. Estos experimentos fueron realizados en el departamento de ingeniería de Roger Preston&Partners. Las fachadas pueden lograr una independencia energética del edificio al generar su propia energía por medio de sistemas fotovoltaicos, viento u otras energías alternativas integradas. Un ejemplo de ello es la Torre de Turbinas de Richard Rogers, en Tokio, que usa turbinas y celdas fotovoltaicas, o el Centro Cultural de nueva Caledonia de Renzo Piano. La transformación de la luz en electricidad utilizando el sol como fuente gratuita de energía fue propuesta por el físico Henry Becquerel, y la primera fachada del mundo completamente integrada de paneles

fotovoltaicos está en Suiza, en el edificio sede de la empresa Flachglass, AG. El proyecto de Yeang, Eco Torres en Londres, es un ejemplo claro del diseño de fachadas bioclimáticas. Este diseño destaca por su paisaje vegetal vertical integrado a las fachadas que protege del clima exterior, uso de balcones verdes. La correcta orientación de su envolvente ayuda a la ganancia de calor en temporada de invierno, y sombra durante el verano; las ranuras en las fachadas norte y sur generan una ventilación natural; a cada fachada están integradas persianas operables que se ajustan a la estación del año; la vegetación además de controlar el viento absorbe cierta cantidad de energía, con lo cual se genera un ecosistema interior agradable.

h.La propuesta.

Caracteristicas.

Por naturaleza, el ser humano se protege y adapta a las diferentes condiciones del clima y medio que lo rodea. La piel desempeña un papel importante ya que para cada clima esta cubierta cambia su color, grosor, hidratación o textura; asimismo, es flexible ante las variaciones de temperatura que experimenta, con lo cual cumple su principal función: protegernos del medio externo.(6) Uno de los sueños de la arquitectura bioclimática es crear una piel en los edificios que asemeje su funcionamiento al de la piel humana, que sea flexible, proteja, regule y reaccione ante el clima exterior. En edificios para oficina la envolvente es un elemento importante para resolver problemas de energía y fomentar su sustentabilidad ya que su superficie puede ser aprovechada para integrar otras funciones que vayan más allá de la estética. La envolvente de un edificio, como la piel humana que no es inerte, puede cambiar por sí misma de una forma dinámica con el fin de reducir el consumo de energía que requiere la construcción, por medio de sistemas simples de control manual o automático, integrando elementos constructivos al exterior con funciones individuales o multifuncionales que se ajustan a las variaciones del ambiente para mantener el confort con el menor uso de energía, ello le da a la envolvente una piel con elementos que actúan con autorregulación. Así como la piel humana está formada por varias capas con múltiples funciones con control integrado, en un edificio la envolvente forma parte del sistema estructural y deberia ser una parte que trabaje junto a otras, todo dirigido a mejorar las condiciones de consumo de energia y confort termico. La envolvente con caracter bioclimático es un elemento que realiza la función de envolver el espacio habitable interior; su diseño y construcción forman un potente controlador del medio ambiente interior en términos de luz, calor, sonido, ventilación y calidad del aire. Tiene la capacidad de responder a los cambios del medio ambiente de acuerdo con el clima y para ello reducir el consumo de energía.

Las alternativas para mejorar el comportamiento termico y reducir el consumo de energia derivado del uso del aire acondicionado e iluminacion artificial para envolventes de edificios de oficina son variadas y estan determinadas por el clima y nivel tecnologico o economico del pais de origen o consumo.sabiendo esto nos pasearemos por un inventario de opciones de las cuales rescataremos en algunos casos lo conceptual,lo tecnologico y hasta lo cultural. Se han desarrollado varios métodos en fachadas, como ventilación natural, enfriamiento durante la noche, manejo de luz de día, generación de energía solar, entre otros. Ahora las fachadas pueden ser multifuncionales, capaces de cambiar sus propiedades térmicas, transmisión, absorción, permeabilidad, modificar su color, su transparencia, características ópticas, protección térmica y solar, difusión de la luz y seguridad. Asimismo son capaces de obtener información de los datos ambientales, como velocidades del viento o radiación solar, también se integran elementos físicos hasta nivel manométrico con materiales con propiedades variables y habilidades dinámicas. Entre las funciones que se pueden integrar a una fachada está el sistema de control del edificio. BMS Building Management System, que es la unidad central que recibe toda la información de los diferentes sensores del exterior, capaz de monitorear el clima, cambios de temperatura, sistemas pasivos y activos, activa el sistema que asegure el más eficiente uso de energía. La base de datos integrada en una fachada tiene la capacidad de registrar información sobre el clima, almacenar, anticipar el estado de tiempo y calcular los niveles de sombra con base en un sistema de sensores exteriores y un cerebro central, así como realizar la lectura de información ambiental que captura detalles en tiempo real de condiciones climáticas fuera y dentro del edificio. Estos datos son importantes para determinar el control y toma de decisiones de las tecnologías inteligentes, los datos típicos obtenidos son: temperatura exterior, temperatura de fachada, humedad, insolación solar, temperatura interior, niveles de iluminación natural y velocidad del viento, entre otros. Al integrar un sistema de manejo de iluminación natural la envolvente tiene capacidad para ajustar los niveles de iluminación con sistemas que responden a los ángulos solares ajustando la posición correcta para obtener óptimos niveles de sombra, reflexión, guía de la luz, control y transporte de luz solar. El control solar en las fachadas está basado en el estudio del movimiento del sol, y con ello es posible dirigir persianas y otros sistemas de sombra. Es importante destacar que en venezuela hay una experiencia importante en el estudio y aplicacion del uso de las protecciones solares en edificaciones institucionales,solo hay que acercarse a la obra del Arq.Carlos raul villanueva o Arq.Tomas sanabria de los años cincuenta,para comprobar lo dicho,pero por alguna razon la estrategia de mitigacion de ganancias de calor a traves del uso de los parasoles se ha diluyendo,casi hasta desaparecer,presumimos,sin tener datos precisos por razones economicas

y esteticas. Es un dato a tomar en cuenta ya que no podemos descartar el uso de estos componentes en la envolvente por que,"los protectores solares exteriores son el método más efectivo para reducir las ganancias de calor a través de las aberturas y ventanas. Esta reducción puede estimarse hasta en 80% en el caso de ventanas con vidrios claros simples (ASHRAE 1989)".(1) El control de ventilación, de temperatura, dispositivos de enfriamiento, sistema de fachada simple y doble o cámara de aire ventilada, son otras funciones que ya se integran en las fachadas en diferentes partes del mundo. Pero todo esto no sería posible sin la investigación, la tecnología y un esfuerzo multidisciplinario, en donde el diseño arquitectónico desempeña una tarea importante. Diferentes elementos se integran a la fachada, como paneles, persianas, parteluces metálicos, persianas de vidrio, de diferentes y nuevos materiales. A su vez, a estos elementos se integran sensores, celdas fotovoltaicas, reguladores de viento, etc.

Algunos ejemplos son los tejidos metálicos, que se utilizan como pantallas de control de viento y control solar externas, las cuales generan sombras y a su vez cambios de ambientación constantes en el interior desde donde éstas resultan casi transparentes. Según su diseño y material, pueden llegar a disminuir hasta el 50 por ciento de aportación térmica en las fachadas.

Por su parte, las persianas de vidrio son utilizadas en fachadas para control solar, regular los niveles de iluminación natural y generar energía. Instaladas generalmente en grandes superficie de vidrio, estas unidades son móviles y controladas automáticamente. Según la posición del sol, pueden ser transparentes, holográficas, estampadas, reflectivas o con células fotovoltaicas opacas, traslucidas o transparentes; se pueden colocar de forma horizontal o vertical. Las hay en diferentes materiales, principalmente en vidrio y aluminio.

A los módulos de fachada se han integrado diferentes tecnologías como vidrios holográficos, persianas integradas, gas argón, entre otros. También se ha buscado mejorar su resistencia al fuego, al agua y al viento, además de ser capaces de operar de forma independiente su apertura para brindar ventilación natural al interior del edificio. Existen importantes proyectos e investigaciones sobre las fachadas que nos permiten visualizar qué tan lejos se puede llegar y explotar estos volúmenes.

Entre las especulaciones que aporta esta nueva rama de la investigación podemos encontrar edificios cuyas fachadas y techos sean de materia vegetal, o incluso de piel, aportando calor de calefacción por medio de venas en las que circula sangre, o savia. Las paredes se calentarían o enfriarían según la estación, y aportarían oxígeno para la ventilación; la estructura sería capaz de obtener por sí sola los nutrientes necesarios para

que nuestro hogar se mantenga siempre vivo y en forma. El proyecto, en conjunto, crea un ambiente más humano para el usuario y gracias a su diseño los sistemas mecánicos de climatización serán utilizados con poca frecuencia. La fachada de los edificios no serán consideradas por mucho tiempo como una envolvente estática e inerte, una barrera sin una dinámica con el medio ambiente, sino un filtro con energía que pasa por él para ser explotada, una fachada bioclimática será una importante aportación para la envolvente del futuro, diseñada y equipada para tomar ventajas de las nuevas tecnologías nanométricas y ofrecer una nueva estética para la arquitectura bioclimática. En un futuro las fachadas serán un elemento importante de sustentabilidad de los edificios; en un mundo con 11 billones de habitantes o más, será inevitable la búsqueda de recursos renovables por medio del sol, aire, agua y tierra. Generar energía será un paso importante en el desarrollo de la arquitectura.

Contextualizando la propuesta.

Lo anteriormente expuesto nos da una idea de las posibilidades de la envolvente como ente BIOCLIMATICO regulador de la arquitectura, se presenta desde el punto de vista funcional varios tipos de fachadas de vidrio y aluminio par envolvente de edificaciones para oficina como los son:

a. La fachada unicapa acristalada soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos.b. La fachada unicapa acristalada soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos con parasoles.c. La fachada unicapa de doble acristalamiento soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos.d. La fachada unicapa de doble acristalamiento soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos con parasoles.e. La fachada doble f. La fachada doble con parasolesg. Fachada doble con parasoles y ventilación naturalh. Fachada doble con parasoles y ventilación mecánica

Cuando nos referimos a la función, es a la función de las partes, es decir, el cristal, la estructura de aluminio, los componentes y la configuración o la función derivada del diseño, en el caso de los cristales puede ser por su espesor o apareamiento, color y tipo. El espesor para fachadas del tipo curtain wall usualmente esta determinado por el tamaño del panel acristalado generado por la modulación de la fachada, la altura de la edificación y su relación con los vientos, el tipo de estructura que va a soportar su peso, van desde 6, 8,10 y 12 m. m. y en casos especiales se utiliza vidrio cámara o blindado según el requerimiento especifico al cual es solicitado.

Imagen:vidrio camara.Fuente:internet.

El color de los cristales esta íntimamente ligado a su comportamiento térmico y por lo tanto al de la edificación, la variada mas utilizada en Venezuela para fachadas del tipo curtain wall son los llamados reflectivos, los cuales parten de vidrios de color claro, bronce o gris(colores básicos) y luego se le adiciona a través de un proceso electroquímico una capa reflectante y una película de polivinilo butiral de color o no según se desee. Esto produce una gama grande de tonos y colores, que los cauterizan dándole propiedades de absorción, emisividad y reflectancia diferentes.

Los tipos de vidrio mas utilizados en la construcción son el templado, laminado, el monolítico o crudo. Para fachadas del tipo curtain wall se atizan los laminados reflectivos, aun que en casos como las torres de oficina del Centro Simón Bolívar en el Parque central se utilizaron templados debido al empuje del viento en los pisos superiores

La función de la estructura de aluminio es importante en cuanto esta este predeterminada por diseño a absorber diferentes tipos de variables como: altura de entrepisos, componentes, y los movimientos propios de cualquier estructura, básicamente hay cuatro tipos de estructura para fachadas continuas de aluminio y vidrio, y son las siguientes:

1. La fachada que se armando por sumatoria de piezas verticales y horizontales hasta constituir una malla a donde se colocaran los paneles acristalados.

Imagen:fachada tipo 1.fuente:internet.

2. La fachada que se coloca por módulos prearmados con piezas verticales y horizontales y que luego por apareamiento se constituyen en una malla a donde se colocaran los paneles acristalados.

Imagen:fachada tipo 2.Fuente:internet.

3. La fachada que se coloca por módulos prearmados con piezas verticales y horizontales y paneles acristalados, constituyendo la fachada casi terminada.

4. Esta última muy poco utilizada en Venezuela es la fachada donde los cristales (templados) son auto-portantes y hacen las veces de elementos estructurales horizontales de unión entre perfiles verticales estructurales de guía en aluminio o acero inoxidable, constituyendo la fachada casi terminada. Ej. Obra Galipan, Chacao, Caracas.

Kadoorie biological sciences building, Hong Kong. www.hku.hk

Los tipos de vidrio mas utilizados en la construcción son el templado, laminado, el monolítico o crudo. Para fachadas del tipo curtain wall se atizan los laminados reflectivos, aun que en casos como las torres de oficina del Centro Simón Bolívar en el Parque central se utilizaron templados debido al empuje del viento en los pisos superiores. Los componentes como parasoles, rejillas de ventilación, pasarelas, rieles para mantenimiento y otros, están dispuestos en la fachada como elementos colaborantes en los aspectos de sostenibilidad y habitabilidad y con esto no queremos reducir su condición de accesorio, sino destacar la flexibilidad y versatilidad de este tipo de fachada para adaptarse a las diferentes variables del contexto físico y tecnológico, es por eso que esquemas fabricados originalmente para otras latitudes aportan posibilidades de aplicación para nuestro clima.

i.La aplicacion en el clima calido humedo de sistemas de fachada doble piel ventiladas

El desarrollo de un siistema de fachada doble piel ventilada para envolvente de edificaciones de oficina,que opere como un sistema de refrescamiento pasivo,esto quiere decir que retomariamos la fachada tradicional de aluminio y vidrio llamada del tipo "CURTAIN WALL" en sus fortalezas de durabilidad,tecnologia,acustica,estanqueidad ,imagen y transparencia ,dejando de lado,el clasico esquema de fachada completamente cerrada y que se apoya para su existencia en el uso del aire acondicionado y luz artificial desmedido.Este sistema de fachada funcionaria como un filtro permeable a las condiciones externas ,sacando provecho de las variables climaticas como la luz,humedad,calor y el viento.

Foto.Detalle proteccion solar.Sede laboratorios Bayer,Alemania.

La fachada de doble piel es normalmente compuesta por dos "pieles" separadas por un corredor . la camara de aire entre las capas de vidrio actúa como un amortiguador frente a las condiciones climaticas externas. Las protecciones solares a menudo se encuentran entre las dos pieles. Todos los elementos pueden ser dispuestos en diversas combinaciones de ambas membranas. El sistema de doble piel se utiliza normalmente para mejorar el impacto medioambiental de la construcción de la piel. Esto incluye la reducción de los costos de la energía, así como la mejoras en cuanto habitabilidad. Las estrategias incluyen la ventilación natural, luz natural / sombreado y la mitigacion de ganancias de calor. La ventilación natural es un factor clave en el sistema de doble cara, el uso pasivo de las corrientes de aire en vez de un medio mecánico de aire acondicionado reduce el consumo de energía,la capa exterior de la doble piel crea un estrato de aire que no se ve afectado por la alta velocidad del viento. Esta zona de amortiguación,es un componente clave de la fachada de doble piel. La Luz natural reduce la necesidad de luz artificial,beneficiando el ahorro de energía,ademas se ha demostrado que el acceso a la luz del día se mejora la comodidad y rendimiento de los trabajadores. La fachada de doble piel, con su extensa cobertura de acristalamiento, ofrece amplio acceso a la luz del día. Cuando luz natural no controlada -- sobre todo en fachadas oeste -- puede resultar en recalentamiento excesivo y deslumbramiento, la camara de aire de la doble fachada se utiliza como un tiro para extraer el calor y es un espacio para incorporar las protecciones solares.

El control de la ganancia de calor solar en fachadas de doble piel se obtiene mediante el uso de cristales espectralmente selectivo, junto con las protecciones solares en la camara de aire-- típicamente persianas

horizontales --, así como la capacidad de este corredor en sí para absorber algunos rayos solares. Las protecciones solares puede ser fijas o elementos accionables desde el interior por el ocupante o por los sensores dentro del edificio. En los edificios de que utilizan quiebrasoles externos ,son en su mayoria fijos y por lo general no son eficaces para todas las condiciones de sol, sobre todo en ángulos bajos donde el sol incide temprano en la mañana o al final de la tarde.

Edificio lavola,Barcelona,España.Fuente:www.ecoedificio.es

El corredor o camara de aire.

El diseño apropiado del espacio entre pieles es fundamental para la doble fachada,este permite mejorar el flujo de aire, control de sonido y otros beneficios. La dimensión real de la camara de aire(al no ser susceptible de arrendar), y no el gasto adicional de la capa de vidrio, puede ser el factor económico que disuade a la aplicación comercial de estos sistemas.

Foto.Detalle camara de aire.

La camara de aire puede ser continua verticalmente (indivisa) en toda la fachada para extraer el aire hacia arriba utilizando la física de los principios naturales (aire caliente sube), o ser dividido verticalmente en correspondencia con la distribucion interna de los tabiques para optimizar el efecto chimenea. Las aberturas en la parte superior de la cámara de aire en un tiro de aire caliente y el aire fresco de reemplazo se basa en el del exterior. Sin embargo, sin aberturas en la parte superior del corredor, las oficinas en las plantas superiores pueden sufrir el recalentamiento debido a la acumulación de aire caliente al nivel de altura adyacente a su espacio. El diseño del espacio de la cámara de aire también tiene un impacto en la limpieza. Algunos espacios de camara de aire incorporan parrillas abiertas a nivel de cada piso. Estos permiten el flujo de aire a través del espacio y proporcionan una plataforma sobre la que ponerse de pie para limpiar la doble fachada piso por piso. En un espacio dividido, al interior ventanas, la ventilación se puede utilizar si o no, las ventanas funcionarán como paneles de acceso para entrar en el espacio por razones de mantenimiento. En caso de que halla que acceder para la limpieza, el interior es debería tener una dimensión alrededor de los 600 a 900 m.m. de distancia. Cuando las dimensiones son pequeñas, la limpieza se hace desde interior del espacio de oficinas y requiere que los paneles ventana sean abrientes plenamente para proporcionar un acceso adecuado para la limpieza. Una de las principales preocupaciones de la doble fachada sistema es la potencial acumulación de condensación en el espacio aéreo, sobre todo en climas húmedos, es esencial el flujo continuo de aire a través del corredor para evitar cualquier condensación que pueda ocurrir.

Ventajas

• Protección de la fachada interior, que ahorra costos de mantenimiento.• Mejora la calidad del aire por renovación.• Posible ventilación natural en algunas areas mediante la doble piel.• Reducción de Ganancias termicas por acción del viento.• Protección acústica del ruido del tráfico o de otras actividades urbanas.• Protección al viento, se pueden abrir ventanas en edificios altos.• Posible conexión visual con entornos agradables.• Simplificación de la proteccion solar a la radiación que pueden quedar protegidasdel viento.• Reducción del consumo energetico.

Desventajas

• Costos de construcción mayores que los de una fachada convencional.• Incendios: No esta claro si son favorables o desfavorables al conectar pisos entre si.• Reducción de la superficie útil: El vacío de la cámara puede variar de 20 cma dos metros. La profundidad influye en el comportamiento (si es mayormás aisla).• Costos adicionales de funcionamiento: Limpieza, inspección , servicios etc..• Incremento de velocidad del aire en la cámara, especialemente en edificiosaltos.• Peso superior de la estructura: Lo que incrementa los costos.• Luz natural : Existe una posible reducción de la luz que penetra en loslocales.• Aislamiento acústico: Pueden darse conexiónes acústicas entre pisos,o no.

j.Fundamentos tecno-cientificos sobre FDPV.

1.-Refrescamiento de los ambientes internos a traves del empleo de una espacio camara ventilado entre la fachada externa y la interna que funcionaria como disipador de calor,reduciendo el volumen de aire acondicionado necesario para su climatizacion y por ende el consumo energetico.

2.-La progresividad de los elementos que la componen como respuesta a diferentes contextos de aplicacion como lo pueden ser :la orientacion con respecto a los vientos,la proteccion para regular la luz solar o su captacion y aprovechamiento de la humedad nocturna o proveniente de las lluvias para cargar el aire de la ventilacion conducida para bajarle la temperatura.

3.-Reduccion de la cantidad de insolacion no deseada que ingresa directamente a los espacios internos,con el empleo de una capa exterior de

cristales traslucidos serigrafiados,que permita el acceso de la iluminacion natural para el trabajo diario segun la altura de incidencia en relacion al horario,racionalizando la cantidad de fuentes de iluminacion artificial.

4.-Aislamiento acustico del ruido exterior a los ambientes internos a traves del uso de la fachada doble con materiales "duros" en el exterior y "blandos"en el interior,no perjudicando las visuales y ofreciendo mayores comodidades internas.

5.-Disminucion de los costos de mantenimiento en comparacion a la fachada curtain wall conocida,que requiere de equipos de elevacion mecanica,normas de seguridad industrial estrictas y una mano de obra especializada,haciendo la fachada "visitable"a todos sus niveles desde el interior.

6.-Reducir los costos de fabricacion en comparacion a la fachada curtain wall conocida,interviniendo las cantidades y tipo de material,generando recomendaciones para su optimizacion.

k.Marco teorico.

Conceptos

Esta propuesta se inserta en las estrategias I+D hacia un desarrollo sostenible,a traves de la implementacion de cambios en tecnologias existentes.

Arquitectura Bioclimática Es adaptar los componentes de la obra al entorno, de tal manera que produzca el mayor confort térmico, acústico, etc. Tiene que ver con edificios eficientes, donde la luz natural se aproveche al máximo y le dé emoción a un proyecto arquitectónico. Puede ser arquitectura sostenible aquella que emocione, que sea poética y capaz de conmover.(1)

La Sostenibilidad Consiste en la adaptación del entorno de los seres humanos a un factor limitante: la capacidad del entorno de asumir la presión humana de manera que sus recursos naturales no se degraden irreversiblemente [Cáceres, 1996].(z) Es necesario recordar los tres principios básicos que, formulados por el economista Herman Daly, nos permiten avanzar, medioambientalmente hablando, hacia un desarrollo sostenible:Para una fuente de recursos renovable, no consumirla a una velocidad superior a la de su renovación natural. Para una fuente no renovable, no consumirla sin dedicar la parte necesaria de la energía resultante en desarrollar una nueva "fuente" que, agotada la primera, nos permita continuar disfrutando de las mismas prestaciones. Para un residuo, no generar más que aquél que el sumidero

correspondiente sea capaz de absorber e inertizar de forma natural [Xercavins i Valls, 1996]. (z)

La Construcción sostenible. Deberia ser la construcción del futuro, se puede definir como aquella que, con especial respeto y compromiso con el Medio Ambiente, implica el uso sostenible de la energía. Cabe destacar la importancia del estudio de la aplicación de las energías renovables en la construcción de los edificios, así como una especial atención al impacto ambiental que ocasiona la aplicación de determinados materiales de construcción y la minimización del consumo de energía que implica la utilización de los edificios [Casado, 1996].La Construcción Sostenible se dirige hacia una reducción de los impactos ambientales causados por los procesos de construcción, uso y derribo de los edificios y por el ambiente urbanizado [Lanting, 1996].

El término de Construcción Sostenible abarca, no sólo los edificios propiamente dichos, sino que también debe tener en cuenta su entorno y la manera cómo se comportan para formar las ciudades. El desarrollo urbano sostenible deberá tener la intención de crear un entorno urbano que no atente contra el medio ambiente, con recursos, no sólo en cuanto a las formas y la eficiencia energética, sino también en su función, como un lugar para vivir [WWF, 1993](z)

La Construcción Sostenible deberá entenderse como el desarrollo de la Construcción tradicional pero con una responsabilidad considerable con el Medio Ambiente por todas las partes y participantes. Lo que implica un interés creciente en todas las etapas de la construcción, considerando las diferentes alternativas en el proceso de construcción, en favor de la minimización del agotamiento de los recursos, previniendo la degradación ambiental o los prejuicios, y proporcionar un ambiente saludable, tanto en el interior de los edificios como en su entorno [Kibert, 1994].(z)

Definiciones

Envolvente de un edificio : está constituida por los elementos de una edificación que delimitan el espacio interior del espacio exterior.

Fachada: conjunto de paramentos verticales exteriores que componen cada uno de los lados de unedificio. Está compuesto por parte opaca y parte transparente.

Carga térmica: cantidad de energía,por unidad de tiempo, que debe removerse en un espacio para mantener una temperatura interna de confort preestablecida.

Comportamiento térmico: respuesta de un material cuando es sometido a diferentes flujos de calor.

Confort térmico: valores de condiciones bioclimáticas consideradas aceptables en el interior de una edificación. Implica la ausencia de cualquier sensación de incomodidad o malestar térmico producida por exceso de frío o calor.

Convección: es el modo de transferencia de calor debido a un fluido en movimiento entre dos cuerpos.

Conducción: es el mecanismo de transferencia de calor donde la energía es transportada por contacto directo entre dos cuerposque tienen diferente temperatura.

Conductancia térmica: rapidez de transferencia de calor a través de una unidad de área de un material, debido a una diferencia unitaria de temperatura entre las superficies del material. La conductancia térmica puede ser obtenida dividiendo la conductividad del material entre su espesor, cuando el flujo de calor es solo por conducción.

Conductividad térmica: es la rapidez del flujo de calor a través de una unidad de área de un material homogéneo en una direcciónperpendicular a planos isotérmicos, inducida por un gradiente unitariode temperatura. Se representa como “κ”.

Espacio acondicionado: espacio cerrado dentro de una edificación que es enfriado por un sistema mecánico de acondicionamientoambiental.

Espacio no acondicionado: espacio de una edificación a la cual no se le ha introducido elementos mecánicos que modifiquen sucondición térmica interior.

Temperatura interna de diseño: es la temperatura de confort que se fija en un espacio interno, para realizar los cálculos de carga térmica de enfriamiento.

Diferencia de temperatura equivalente: diferencia de temperatura equivalente entre el exterior y el interior que incorpora los efectos de ganancia solar en la porción opaca de una pared o techo de color oscuro.

Traslúcido:calificativo que se le da a un material a través del cual pasa la luz, pero que no deja ver con claridad los objetos que están detrás de él.

Renovación de sistemas (estrategias de eficiencia+efectividad+suficiencia) : se producen cambios radicales (saltos) que crecen en la investigación a largo plazo y afectan fundamentalmente a la estructura, la cultura y la tecnología, en tiempos de más de 20 años. Estos cambios drásticos requieren redefinición de las aproximaciones al desarrollo tecnológico para poder generar saltos de eco-eficiencia en el rango 5-50, con un factor 20 como meta. Se basan en nuevos desarrollos tecnológicos, como pueden ser

las ICT, la biotecnología o la nanotecnología. Se suelen usar métodos de retroyección (backcasting) para imaginar escenarios deseados (sostenibles) y trazar el camino de innovación necesario para alcanzarlas.Las tres aproximaciones son complementarias, ya que la necesidad de mejora no puede esperar únicamente a que la última dé sus frutos, se debe empezar a la vez con las dos primeras e ir avanzando en paralelo. Sin embargo, se puede ver como en la renovación basada en las necesidades y funciones, se combinan las estrategias complementarias de eficiencia, efectividad y suficiencia, que según algunos autores se suelen considerar los tres principios de eco-eficiencia...."(Extraido del trabajo del Arq.DidacFerrer Balas del Centro interdiciplinario de tecnologia,innovacio y sostenibilidad.(cities)UPC.)

l.Marco metodologico.

En este trabajo se describe el estado actual de las envolventes para edificaciones de oficina,para ello se expone la historia y desarrollo de las tecnologias en funcion de la construcción de los cerramientos,tecnicas,materiales,clima-ambiente, todo en referencia a la conservación de la energía y de los recursos naturales, la reutilización de estos recursos, la gestión del ciclo de vida, tanto de los edificios como de los materiales y componentes utilizados . 1. Estableceremos estudios comparativos entre edificios diseñados con parametros enmarcados en la arquitectura bioclimatica y la comercial de nuestro continente y del mundo en terminos de eficiencia en el consumo energetico ,uso de materiales y aspectos relacionados con la habitabilidad. 2. Evaluaremos estudios comparativos entre edificios diseñados con parametros enmarcados en la arquitectura bioclimatica y la comercial de nuestro continente y del mundo en terminos economicos, de costos y aspectos relacionados con la rentabilidad.3. Analizaremos los resultados en referencia al contexto nacional de la construccion de edificaciones para oficina .4. Se haran aportes teoricos en cuanto la utilizacion de fachadas de aluminio y vidrio para envolventes en edificaciones de oficina en climas calidos humedos,en terminos del su comportamiento y efectividad. Las consideraciones finales se referiran tanto a aspectos concernientes a los materiales utilizados, tecnologías utilizadas para obtener una mayor eficiencia energética de los edificios como a las técnicas de construcción.

m. Cronograma de Actividades.

Etapas del Proyecto.

I Semestre: Planteamiento del tema (Fase inicial)

Definicion el problema.Pertinencia y estado del arte.Desarrollo,objetivos,justificacion.

II Semestre: Definición y desarrollo (Fase argumentativa).

Historia y desarrollo de la envolvente para edificaciones de oficina en venezuela.Factores economicos y culturales.Tecnologia y ambiente.Propuesta preliminar.

III Semestre: Desarrollo (Fase instrumental o constructiva).

Estudios comparativos.Soportes y Pruebas.Resultados Preliminares.

IV Semestre: Entrega resultados de la investigación. (Fase demostrativa)

Formulacion del presupuesto.Recomendaciones.Conclusiones.

La envolvente en edificaciones de oficina: la fachada doble piel de aluminio y vidrio.

La envolvente en edificaciones de oficina: la fachada de aluminio y vidrio.

Edificio tecnologico de la universidad catolica de chile.Fuente:www.revistabit.cl

Resumen.

Esta investigación esta dirigida hacia el estudio de la envolvente en edificaciones de oficina, y específicamente el caso de las fachadas tipo “Curtain Wall” o muro cortina en aluminio y vidrio. Tomando en cuenta la experiencia en la fabricación de esta tipologia de cerramiento en aluminio y vidrio hechos en Venezuela pero que originalmente fueron diseñados para resolver exigencias de climas diferentes al nuestro, se crea la necesidad de atender la investigación sobre sistemas con niveles de respuesta mas adecuados y no trasladados como los existentes, con una mayor aplicación a las variables climatologicas locales, a nuestra tecnología y ciudades con criterios de sostenibilidad.

a.Introduccion

La tecnología tiene un rol fundamental en el desarrollo de la humanidad. Se la acusa muchas veces de ser la responsable de gran parte de los problemas ecológicos de la sociedad. Sin embargo, también hay quien defiende que es clave para satisfacer las necesidades de una población creciente. Lo que es indiscutible hoy es que debe orientarse el desarrollo tecnológico de una forma efectiva hacia -satisfacer las necesidades humanas en un marco de sostenibilidad, ....(1)Es una realidad actual que la mayoria de las envolventes para edificaciones de oficina(en venezuela) emplean cerramientos del tipo "Curtain wall",sino total o parcialmente para resolver la relacion interior-exterior de los edificios con su entorno,esto deriva en la utilizacion de esta tecnologia con muy buenos resultados en las areasde de montaje y acabado final,variables estas intrinsecas de este cerramiento. Pero en la traslacion de estos esquemas a los paises tropicales,a pesar de mantener estas ventajas, surgen desventajas como la premisa de mantenerse cerrado al exterior(por tener una sola piel),lo cual obliga a la utilizacion de cantidades de energia excesivas para climatizar los espacios internos para que los usuarios puedan desarrollar su actividad laboral en un ambiente protegido. Esta sola condicion,entre otras mas, genera una cantidad de efectos colaterales como :Excesivo consumo energetico,costo economico y de confort termico.Esto apunta a restarle meritos a un cerramiento que empleado de otra manera,podria aportar mejorias a la envolvente de edificaciones para oficina.Esta investigacion intenta introducir aportes en la utilizacion de fachadas de doble piel en venezuela,empleando como materiales basicos el aluminmio y el vidrio.

b .Planteamiento del Problema.

La experiencia internacional en el tema de la envolvente en edificios de oficinas se ha desarrollado por la demanda de sus clientes naturales que son las grandes corporaciones, radicadas en su mayoría en ciudades del hemisferio norte y con condiciones climaticas especificas de esas regiones. Hoy día esta demanda se expresa de diferentes formas pero con un elemento común , el uso de fachadas de aluminio y vidrio cerradas al exterior,que utilizan sistemas mecanicos de climatizacion. Los modelos producidos por esta interacción se han trasladado de un país a otro donde actúan las transnacionales de extracción y procesamiento de materias primas y tecnologia, Venezuela no escapa a esa condicion,mas aun por poseer grandes yacimientos de Bauxita, lo cual nos convirtió a partir de los años 70 en el séptimo productor a nivel mundial de Aluminio. Desde 1967 la empresa americana Reynolds en conjunto con la estatal Alcasa comienza la explotación y elaboración de aluminio primario en la zona de Guayana después de Brasil, Venezuela tiene el parque industrial mas grande de Suramérica en el área del aluminio primario y de productos semi-elaborados y elaborados, esto nos aporta un basta experiencia en el conocimiento y la producción de perfiles de aluminio para consumo en la industria de la construcción.

Esta industria mantiene una fuerte influencia en la forma de resolver la fachadas a través del uso de sistemas como el curtain wall y cristales reflectivos de colores

para el cerramiento de envolventes de edificaciones de oficina, por lo tanto la envolvente en edificaciones de oficina en Venezuela adopto el curtain wall, con la sola finalidad de aislar, con un sentido estético y de imagen en su expresión mas estricta, para proyectar la imagen corporativa de un cliente , mas que tomar en cuenta el entorno y sus variables climáticas como determinantes de la morfología de la envolvente del edificio. Los resultados están a la vista, edificios cerrados, sin contacto con su entorno, que requieren altos niveles de consumo energético para acondicionar sus espacios. Históricamente la mayoría de los edificios de oficina originalmente eran construidos por encargo de un cliente y por lo tanto debía representar la imagen corporativa del mismo (Ej. Seguros La previsora) o por lo menos es eso lo que se ha pretendido, luego en el tiempo este esquema se modifico por que no respondía a un solo propietario sino a un arrendamiento colectivo (Ej.: Torre Europa, multicentro empresarial del este) y así sucesivamente ha ido variando la demanda.

Esto con toda seguridad ha determinado la forma de abordar el tema, pero lo que es común a una gran cantidad de casos, es la poca importancia que se le ha conferido al papel de la envolvente como filtro entre las condiciones internas y externas, que intercambia energía con su entorno. No obstante, existen también edificaciones que gracias a sus características intrínsecas (orientación, configuración, disposición de aberturas, tratamiento de fachadas, etc.) logran un excelente comportamiento bioclimático a menores costos, menor consumo energético y menor dependencia tecnológica, a los cuales pudiera considerárseles igualmente inteligentes y, quizás, hasta sabias. Ejemplo de ello en nuestro país lo ha sido, entre otras, las obras de arquitectos como C. R. Villanueva, F. Vivas, T. y E. Sanabria, G. Legórburu y J. Alcock(2) Esta gran experiencia de la arquitectura venezolana expresada en la obra de estos arquitectos fue desplaza por la tipologia del curtain wall que se ha impuesto por ahora como el cerramiento de mas uso para edificaciones de oficina debido ha su aporte en cuanto rapidez de montaje,bajo mantenimiento y valor agregado en cuanto a prestigio se refiere, pensando en lo estético, en lo corporativo, en la imagen en su expresión más estricta. A pesar de que se emplea esta tecnologia y materiales para generar una tipología que no responde a orientaciones de norte-sur o este -oeste, la resolución es igual hacia cualquier punto cardinal o dirección de vientos,no evalúan su entorno y se mantienen como pieles no operativas. La envolvente en fachadas para edificaciones de oficina sufre de varios fenomenos fisicos (ruido,insolacion,ganancias de carga de calor)producto de la accion del clima expresado a traves de:

- Efecto invernadero que no es mas que la absorcion parcial a traves de los cerramientos exteriores de las radiaciones solares ,que luego quedan atrapadas al interior de los espacios aumentando el calor interno por lo cual se requiere acondicionar el aire de manera artificial(medios mecanicos) consumiendo un porcentaje importante de energia.-Insolacion en las fachadas este,oeste y sur.,o cual ha obligado a cerrarse al exterior aumentando el uso del la iluminacion artificial y por ende de la energia electrica.-La contaminacion sonica producto de la vida urbana.

Las ventanas y otras aberturas ofrecen vista al paisaje y permiten el paso de luz y ventilación natural. En contraposición, la luz solar con entrada directa a través de las ventanas puede representar una alta ganancia de calor hacia el interior de los ambientes. Esto puede significar más de la mitad de las cargas de energía de enfriamiento en una edificación con aire acondicionado.(1) Las técnicas de mitigación de las ganancias solares relacionadas con el sombreado, ubicación y orientación de las aberturas o ventanas y con la calidad de los vidrios, deberán estar en armonía con las decisiones de implantación y distribución de los espacios interiores. El uso de estas estrategias, o la combinación de ellas, es la forma más efectiva de alcanzar el confort térmico y lumínico en forma natural, o de reducir significativamente el consumo de energía del sistema de aire acondicionado.(1)

Comportamiento termico del vidrio.Imagen.Tomado del manual del Idec.(1)

Debido a lo anterior, se ha desprestigiado, el uso y la combinación de materiales como el aluminio y el vidrio en la elaboración de cerramientos para edificios de oficina. Estos materiales cumplen con los requerimientos de protección, durabilidad, belleza y bajo mantenimiento, que también son importantes en el hecho arquitectónico, Pero,¿Cuál es el aporte ambiental de la envolvente en su configuración actual en estos edificios?, así como esta configurada actualmente ,¿que relación mantiene con el uso racional de la energía, el confort ambiental interno y el uso sustentable de los materiales? pareciera que la combinación de materiales como el aluminio y el vidrio solo responden a un contenido de imagen con intereses de proyección corporativa, inmobiliaria e inclusive publicitaria, y no

al de la calidad o durabilidad, pero no es el caso nuestro estudiar la percepción de estos cerramientos, lo que nos ocupa, es la efectividad de los mismos en el balance interior-exterior de las edificaciones y su aporte en la calidad de vida de sus usuarios. Conceptualmente la fachada acristalada resuelve aspectos constructivos como rapidez de montaje, mantenimiento, durabilidad y economía. Sus debilidades se encuentran en alto consumo energético para producirlas en su etapa primaria ,por ser cerramientos cerrados o con pocos abrientes es obligatorio el uso del Aire acondicionado, la utilización de un alto porcentaje de cristales reflectivos que reflejan los rayos del sol produciendo el recalentamiento de su entorno cercano. Por eso no mantener la configuracion de una sola capa e introducir la doble piel, como una barrera más eficiente sin perder los factores culturales relacionados con el uso de este tipo de fachada. Solo a través de la introducción de cambios en los esquemas actuales se podrá impulsar una actividad constructiva responsable y comprometida con el uso racional de la energía, el confort térmico y visual y el uso sustentable de los materiales. Entonces se crea la necesidad de atender la investigación en la intervención de estos sistemas y adecuarlos a niveles propios de nuestras necesidades en temas como el clima, la tecnología, la técnica y las ciudades. Se plantea el cambio de esta situación a través del estudio e investigación de la envolvente en edificaciones de oficina en sus variaciones fachada doble piel de aluminio y vidrio.

Edificio De Oficinas.,Caracas,venezuela.Fuente:Propia.

C.C.El recreo.Fuente:Propia.

Edificio lavola;Barcelona,españa.Fuente:

c. Objetivo general.

Caracterizar la envolvente de edificaciones para oficina con fachadas continuas de aluminio y vidrio con criterios de sostenibilidad dirigidos a reducir la ganancia de calor y el ahorro energetico .

d. Objetivos específicos.

1ro.Estudiar históricamente el desarrollo de la envolvente para edificaciones de oficina en Venezuela e inventariar la situación actual, su configuración, los materiales que se utilizan e identificar en los mismos las posibles mejorías o innovaciones.

2do.Identificar los parámetros de control térmico, ventilación e insolación que determinan a las fachadas tipocurtain wall en aluminio y vidrio.

3ro.Establecer estrategias de sosotenibilidad que contengan aspectos como la coordinación dimensional ,la deconstruccion y el reciclaje.

4to.Detallar las posibles configuraciones para fachadas tipo curtain wall o no contenidas, que cumplan con los criterios de diseño, costos y funcionamiento predeterminados.

5to.Desarrollar un sistema de fachada en aluminio y vidrio para envolvente de edificaciones de oficina basado en criterios de sostenibilidad dirigidos a reducir la ganancia de calor y el ahorro energetico .

f. Justificación.

El mercado de la construcción en Venezuela contiene una oferta conocida de alternativas de soluciones para envolvente en edificaciones de oficina.Sintetizando estas alternativas se expresan en:

-Cerramientos opacos de concreto o manposteria y ventanas.

Foto :torre america.Fuente:www.inmobilia.com

- Muros cortinas en aluminio y vidrio reflectivo totalmente cerrados.

Foto:Curtain wall.Fuente:Internet

Ambos dependientes del acondicionamiento artificial de sus espacios internos, de estética y prestación producidos con patrones trasladados por las grandes compañías de extracción de materias primas y su manufactura. No es raro encontrar los mismos tipos de ventanas y fachadas acristaladas en países con climas tan diferentes cono pueden ser Venezuela y argentina , esto se debe a la forma en que se comercializa o transfiere (siendo optimista) la tecnología y los modelos de estos productos, que no es sino a través de la red de empresas transnacionales que se ocupan del tema. No negando los avances constructivos de esta tecnologia y las bondades de los materiales empleados,si identificamos una incongruencia climatica en su aplicacion,que obliga a la innovacion en el area de las configuraciones de

aplicacionde estas fachadas para envolvente de oficinas.Tanto asi,que el consumo energetico promedio para edificaciones de oficina en venezuela por consumo de aire acondicionado puede llegar hacer el 46% y el de iluminacion artiifcal el 32 % del total de la edificacion. Para ello se expone una reflexión sobre construcción de los edificios sostenibles, en lo que se refiere a la conservación de la energía y de los recursos naturales, la reutilización de estos recursos, la gestión del ciclo de vida, tanto de los edificios como de los materiales y componentes utilizados y las consideraciones a destacar en cuanto a la calidad de las edificaciones, tanto en lo que se refiere a materiales, edificaciones y ambiente urbanizado. Es por eso que se hace necesario regresar al encuentro de esa arquitectura que representa la ciudad,el clima,la gente y su cultura,con una vision progresista y responsable de su papel ecologico y con una identidad orientadora de nuestros valores arquitectonicos.Pareciera que el tema de la arquitectura de oficinas no es el mas indicado por estar muy ligado a la influencia internacional,pero insistimos en repensar el tema hacia nueva escala de edificios eficientes.En paises de la region con un desarrollo tecnologico y clima similares,como puede ser colombia,hay experiencias como la del arq.Jorge Ramirez,que intentan difundir un mensaje sobre la arquitectura bioclimatica y sus ventajas,que se adpta mucho a nuestro contexto socio-economico.

Arquitectura Bioclimatica.Bogota,Colombia.Arq.Jorge ramirez.

Ya en este momento de la investigacion la ciudad de maracaibo cuenta con una ordenanza sobre calidad termica de las edificaciones,lo cual crea marco legal para incentivar la introduccion de elementos alternativos en el tratamiento de las envolventes para edificios de oficina.Destacar las ventajas del uso de estrategias de diseño para reducir el consumo energetico y mejorar en confort termico a traves de politicas de estado como EULEB(European union low energy building) o el USGBC(U.S.green building council) podrian ayudar a impulsar la implementacion de leyes y normas para reducir el consumo energetico,aun que sabemos que hay factores que atentan contra el establecimento de tecnologias en estudio,tales como:el costo y el conocimiento tecnico por parte de los profesionales del area. Esta investigacion debera hacer aportes en el conocimiento de: -Los costos de construccion,y como los mismos se amortizarian por el ahorro en el tiempo de energia y mantenimiento de la fachada. -Un aporte en el conocimiento tecnico relacionado con la fabricacion,conformacion y montaje de las envolventes para edificaciones de oficina en su expresion de fachadas acristaladas de tipo curtain wall y doble piel ventilada. -Conocimiento teorico sobre el comportamiento y rendimiento termico y enrgetico de la envolvente para edificaciones de oficina en su expresion de fachadas de aluminio y vidrio.

g.Antecedentes.

A mediados de los años sesentas (1963) los hermanos Olgyay proponen el término «Diseño Bioclimático» tratando de enfatizar los vínculos y múltiples interrelaciones entre la vida y el clima (factores naturales) en relación con el diseño, también exponen un método a través del cual el diseño arquitectónico se desarrolla respondiendo a los requerimientos climáticos específicos. Más adelante surgieron otras definiciones como diseño ambiental, ecodiseño, diseño natural, biodiseño, etc. en realidad todos tratan de establecer la importancia del diseño basado en la relación Hombre-Naturaleza-Arquitectura. Hay casos de la arquitectura venezolana que han mostrado interes por resolver la fachada en edificaciones en edificaciones de oficina otorgandole el protagonismo en la interfase interior-exterior como se expresa en la obra del arq.tomas Sanabria(Sede Electricidad de caracas,Banco central de venezuela,..)

Sede Banco central de venezuela.Fuente:www.entrerayas.com

Firmas de arquitectos como Kennet Yeang, T. H. Hamzah&-Yeang, Norman Foster, Renzo Piano, Richard Rogers, Tomas Herzog, entre otras, han construido una práctica global del diseño ecológico, no es sólo imaginar, es también explotar las fronteras científicas del diseño ecológico y todas las implicaciones de la construcción vertical donde la arquitectura tiene la tarea de mantener un equilibrio responsable, que asegure una mejor calidad de vida.

Mitigacion de cargas de calor solar.

Entre las innovaciones para reducir la ganancias de calor al interior a través fachadas de vidrio se encuentra el doble vidrio convectivo. Sistema de enfriamiento pasivo que se combina adecuadamente con los sistemas de acondicionamiento activo para disminuir la potencia y el consumo de energía del aire acondicionado. Consiste en una fachada doble de vidrios ventilada por la parte inferior y superior (como muestra la figura); esto permite que flujos convectivos de aire ascendentes se lleven parte del calor reirradiado.(1)

Desde hace algunos años se han desarrollado diversos estudios obre la integración de sistemas especiales de control ambiental (Serra y Coch, 1995), los cuales se basan en el tratamiento interrelacionado de los componentes arquitectónicos a fin de cubrir los requerimientos de habitabilidad de las edificaciones.(1).

El diseño adaptable al medio ambiente encuentra en complejas estructuras del mundo vegetal y animal muchos indicadores para posibles investigaciones científicas. Un mejor entendimiento de estos sistemas puede ayudar a encontrar un acercamiento holístico a la arquitectura en general. El uso de nuevas herramientas para el diseño del edificio del Comerzbank (Francfort) fue importante para el correcto funcionamiento de esta estructura donde se efectuaron una serie de pruebas y simulaciones para llegar al diseño arquitectónico desarrollando tecnologías y conceptos para el ahorro de energía. Estos experimentos fueron realizados en el departamento de ingeniería de Roger Preston&Partners. Las fachadas pueden lograr una independencia energética del edificio al generar su propia energía por medio de sistemas fotovoltaicos, viento u otras energías alternativas integradas. Un ejemplo de ello es la Torre de Turbinas de Richard Rogers, en Tokio, que usa turbinas y celdas fotovoltaicas, o el Centro Cultural de nueva Caledonia de Renzo Piano. La transformación de la luz en electricidad utilizando el sol como fuente gratuita de energía fue propuesta por el físico Henry Becquerel, y la primera fachada del mundo completamente integrada de paneles fotovoltaicos está en Suiza, en el edificio sede de la empresa Flachglass, AG. El proyecto de Yeang, Eco Torres en Londres, es un ejemplo claro del diseño de fachadas bioclimáticas. Este diseño destaca por su paisaje vegetal vertical integrado a las fachadas que protege del clima exterior, uso de balcones verdes.

La correcta orientación de su envolvente ayuda a la ganancia de calor en temporada de invierno, y sombra durante el verano; las ranuras en las fachadas norte y sur generan una ventilación natural; a cada fachada están integradas persianas operables que se ajustan a la estación del año; la vegetación además de controlar el viento absorbe cierta cantidad de energía, con lo cual se genera un ecosistema interior agradable.

h.La propuesta.

Caracteristicas.

Por naturaleza, el ser humano se protege y adapta a las diferentes condiciones del clima y medio que lo rodea. La piel desempeña un papel importante ya que para cada clima esta cubierta cambia su color, grosor, hidratación o textura; asimismo, es flexible ante las variaciones de temperatura que experimenta, con lo cual cumple su principal función: protegernos del medio externo.(6) Uno de los sueños de la arquitectura bioclimática es crear una piel en los edificios que asemeje su funcionamiento al de la piel humana, que sea flexible, proteja, regule y reaccione ante el clima exterior. En edificios para oficina la envolvente es un elemento importante para resolver problemas de energía y fomentar su sustentabilidad ya que su superficie puede ser aprovechada para integrar otras funciones que vayan más allá de la estética. La envolvente de un edificio, como la piel humana que no es inerte, puede cambiar por sí misma de una forma dinámica con el fin de reducir el consumo de energía que requiere la construcción, por medio de sistemas simples de control manual o automático, integrando elementos constructivos al exterior con funciones individuales o multifuncionales que se ajustan a las variaciones del ambiente para mantener el confort con el menor uso de energía, ello le da a la envolvente una piel con elementos que actúan con autorregulación. Así como la piel humana está formada por varias capas con múltiples funciones con control integrado, en un edificio la envolvente forma parte del sistema estructural y deberia ser una parte que trabaje junto a otras, todo dirigido a mejorar las condiciones de consumo de energia y confort termico. La envolvente con caracter bioclimático es un elemento que realiza la función de envolver el espacio habitable interior; su diseño y construcción forman un potente controlador del medio ambiente interior en términos de luz, calor, sonido, ventilación y calidad del aire. Tiene la capacidad de responder a los cambios del medio ambiente de acuerdo con el clima y para ello reducir el consumo de energía.

Las alternativas para mejorar el comportamiento termico y reducir el consumo de energia derivado del uso del aire acondicionado e iluminacion artificial para envolventes de edificios de oficina son variadas y estan determinadas por el clima y nivel tecnologico o economico del pais de origen o consumo.sabiendo esto nos pasearemos por un inventario de opciones de las cuales rescataremos en algunos casos lo conceptual,lo tecnologico y hasta lo cultural. Se han desarrollado varios métodos en fachadas, como ventilación natural, enfriamiento durante la noche, manejo de luz de día, generación de energía solar, entre otros.

Ahora las fachadas pueden ser multifuncionales, capaces de cambiar sus propiedades térmicas, transmisión, absorción, permeabilidad, modificar su color, su transparencia, características ópticas, protección térmica y solar, difusión de la luz y seguridad. Asimismo son capaces de obtener información de los datos ambientales, como velocidades del viento o radiación solar, también se integran elementos físicos hasta nivel manométrico con materiales con propiedades variables y habilidades dinámicas. Entre las funciones que se pueden integrar a una fachada está el sistema de control del edificio. BMS Building Management System, que es la unidad central que recibe toda la información de los diferentes sensores del exterior, capaz de monitorear el clima, cambios de temperatura, sistemas pasivos y activos, activa el sistema que asegure el más eficiente uso de energía. La base de datos integrada en una fachada tiene la capacidad de registrar información sobre el clima, almacenar, anticipar el estado de tiempo y calcular los niveles de sombra con base en un sistema de sensores exteriores y un cerebro central, así como realizar la lectura de información ambiental que captura detalles en tiempo real de condiciones climáticas fuera y dentro del edificio. Estos datos son importantes para determinar el control y toma de decisiones de las tecnologías inteligentes, los datos típicos obtenidos son: temperatura exterior, temperatura de fachada, humedad, insolación solar, temperatura interior, niveles de iluminación natural y velocidad del viento, entre otros. Al integrar un sistema de manejo de iluminación natural la envolvente tiene capacidad para ajustar los niveles de iluminación con sistemas que responden a los ángulos solares ajustando la posición correcta para obtener óptimos niveles de sombra, reflexión, guía de la luz, control y transporte de luz solar. El control solar en las fachadas está basado en el estudio del movimiento del sol, y con ello es posible dirigir persianas y otros sistemas de sombra. Es importante destacar que en venezuela hay una experiencia importante en el estudio y aplicacion del uso de las protecciones solares en edificaciones institucionales,solo hay que acercarse a la obra del Arq.Carlos raul villanueva o Arq.Tomas sanabria de los años cincuenta,para comprobar lo dicho,pero por alguna razon la estrategia de mitigacion de ganancias de calor a traves del uso de los parasoles se ha diluyendo,casi hasta desaparecer,presumimos,sin tener datos precisos por razones economicas y esteticas. Es un dato a tomar en cuenta ya que no podemos descartar el uso de estos componentes en la envolvente por que,"los protectores solares exteriores son el método más efectivo para reducir las ganancias de calor a través de las aberturas y ventanas. Esta reducción puede estimarse hasta en 80% en el caso de ventanas con vidrios claros simples (ASHRAE 1989)".(1) El control de ventilación, de temperatura, dispositivos de enfriamiento, sistema de fachada simple y doble o cámara de aire ventilada, son otras funciones que ya se integran en las fachadas en diferentes partes del mundo. Pero todo esto no sería posible sin la investigación, la tecnología y un esfuerzo multidisciplinario, en donde el diseño arquitectónico desempeña una tarea importante. Diferentes elementos se integran a la fachada, como paneles, persianas, parteluces metálicos, persianas de vidrio, de diferentes y nuevos materiales. A su vez, a estos elementos se integran sensores, celdas fotovoltaicas, reguladores de

viento, etc.

Algunos ejemplos son los tejidos metálicos, que se utilizan como pantallas de control de viento y control solar externas, las cuales generan sombras y a su vez cambios de ambientación constantes en el interior desde donde éstas resultan casi transparentes. Según su diseño y material, pueden llegar a disminuir hasta el 50 por ciento de aportación térmica en las fachadas.

Por su parte, las persianas de vidrio son utilizadas en fachadas para control solar, regular los niveles de iluminación natural y generar energía. Instaladas generalmente en grandes superficie de vidrio, estas unidades son móviles y controladas automáticamente. Según la posición del sol, pueden ser transparentes, holográficas, estampadas, reflectivas o con células fotovoltaicas opacas, traslucidas o transparentes; se pueden colocar de forma horizontal o vertical. Las hay en diferentes materiales, principalmente en vidrio y aluminio.

A los módulos de fachada se han integrado diferentes tecnologías como vidrios holográficos, persianas integradas, gas argón, entre otros. También se ha buscado mejorar su resistencia al fuego, al agua y al viento, además de ser capaces de operar de forma independiente su apertura para brindar ventilación natural al interior del edificio. Existen importantes proyectos e investigaciones sobre las fachadas que nos permiten visualizar qué tan lejos se puede llegar y explotar estos volúmenes.

Entre las especulaciones que aporta esta nueva rama de la investigación podemos encontrar edificios cuyas fachadas y techos sean de materia vegetal, o incluso de piel, aportando calor de calefacción por medio de venas en las que circula sangre, o savia. Las paredes se calentarían o enfriarían según la estación, y aportarían oxígeno para la ventilación; la estructura sería capaz de obtener por sí sola los nutrientes necesarios para que nuestro hogar se mantenga siempre vivo y en forma. El proyecto, en conjunto, crea un ambiente más humano para el usuario y gracias a su diseño los sistemas mecánicos de climatización serán utilizados con poca frecuencia. La fachada de los edificios no serán consideradas por mucho tiempo como una envolvente estática e inerte, una barrera sin una dinámica con el medio ambiente, sino un filtro con energía que pasa por él para ser explotada, una fachada bioclimática será una importante aportación para la envolvente del futuro, diseñada y equipada para tomar ventajas de las nuevas tecnologías nanométricas y ofrecer una nueva estética para la arquitectura bioclimática. En un futuro las fachadas serán un elemento importante de sustentabilidad de los edificios; en un mundo con 11 billones de habitantes o más, será inevitable la búsqueda de recursos renovables por medio del sol, aire, agua y tierra. Generar energía será un paso importante en el desarrollo de la arquitectura.

Contextualizando la propuesta.

Lo anteriormente expuesto nos da una idea de las posibilidades de la envolvente como ente BIOCLIMATICO regulador de la arquitectura, se presenta desde el punto

de vista funcional varios tipos de fachadas de vidrio y aluminio par envolvente de edificaciones para oficina como los son:

a. La fachada unicapa acristalada soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos.b. La fachada unicapa acristalada soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos con parasoles.c. La fachada unicapa de doble acristalamiento soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos.d. La fachada unicapa de doble acristalamiento soportada por una estructura de perfiles aluminio con cristales claro, de color o reflectivos con parasoles.e. La fachada doble f. La fachada doble con parasolesg. Fachada doble con parasoles y ventilación naturalh. Fachada doble con parasoles y ventilación mecánica

Cuando nos referimos a la función, es a la función de las partes, es decir, el cristal, la estructura de aluminio, los componentes y la configuración o la función derivada del diseño, en el caso de los cristales puede ser por su espesor o apareamiento, color y tipo. El espesor para fachadas del tipo curtain wall usualmente esta determinado por el tamaño del panel acristalado generado por la modulación de la fachada, la altura de la edificación y su relación con los vientos, el tipo de estructura que va a soportar su peso, van desde 6, 8,10 y 12 m. m. y en casos especiales se utiliza vidrio cámara o blindado según el requerimiento especifico al cual es solicitado.

Imagen:vidrio camara.Fuente:internet.

El color de los cristales esta íntimamente ligado a su comportamiento térmico y por lo tanto al de la edificación, la variada mas utilizada en Venezuela para fachadas del tipo curtain wall son los llamados reflectivos, los cuales parten de vidrios de color claro, bronce o gris(colores básicos) y luego se le adiciona a través de un proceso electroquímico una capa reflectante y una película de polivinilo butiral de color o no según se desee. Esto produce una gama grande de tonos y colores, que los cauterizan dándole propiedades de absorción, emisividad y reflectancia diferentes.

Los tipos de vidrio mas utilizados en la construcción son el templado, laminado, el monolítico o crudo. Para fachadas del tipo curtain wall se atizan los laminados

reflectivos, aun que en casos como las torres de oficina del Centro Simón Bolívar en el Parque central se utilizaron templados debido al empuje del viento en los pisos superiores

La función de la estructura de aluminio es importante en cuanto esta este predeterminada por diseño a absorber diferentes tipos de variables como: altura de entrepisos, componentes, y los movimientos propios de cualquier estructura, básicamente hay cuatro tipos de estructura para fachadas continuas de aluminio y vidrio, y son las siguientes:

1. La fachada que se armando por sumatoria de piezas verticales y horizontales hasta constituir una malla a donde se colocaran los paneles acristalados.

Imagen:fachada tipo 1.fuente:internet.

2. La fachada que se coloca por módulos prearmados con piezas verticales y

horizontales y que luego por apareamiento se constituyen en una malla a donde se colocaran los paneles acristalados.

Imagen:fachada tipo 2.Fuente:internet.

3. La fachada que se coloca por módulos prearmados con piezas verticales y horizontales y paneles acristalados, constituyendo la fachada casi terminada. 4. Esta última muy poco utilizada en Venezuela es la fachada donde los cristales (templados) son auto-portantes y hacen las veces de elementos estructurales horizontales de unión entre perfiles verticales estructurales de guía en aluminio o acero inoxidable, constituyendo la fachada casi terminada. Ej. Obra Galipan, Chacao, Caracas.

Los tipos de vidrio mas utilizados en la construcción son el templado, laminado, el monolítico o crudo. Para fachadas del tipo curtain wall se atizan los laminados reflectivos, aun que en casos como las torres de oficina del Centro Simón Bolívar en el Parque central se utilizaron templados debido al empuje del viento en los pisos superiores. Los componentes como parasoles, rejillas de ventilación, pasarelas, rieles para mantenimiento y otros, están dispuestos en la fachada como elementos colaborantes en los aspectos de sostenibilidad y habitabilidad y con esto no queremos reducir su condición de accesorio, sino destacar la flexibilidad y versatilidad de este tipo de fachada para adaptarse a las diferentes variables del contexto físico y tecnológico, es por eso que esquemas fabricados originalmente para otras latitudes aportan posibilidades de aplicación para nuestro clima.

i.Alternativas

Opcion a.

El desarrollo de un siistema de fachada doble piel de aluminio y vidrio para envolvente de edificaciones de oficina,que opere como un sistema de refrescamiento pasivo,esto quiere decir que retomariamos la fachada tradicional de aluminio y vidrio llamada del tipo "CURTAIN WALL" en sus fortalezas de durabilidad,tecnologia,acustica,estanqueidad ,imagen y transparencia ,dejando de lado,el clasico esquema de fachada completamente cerrada y que se apoya para su existencia en el uso del aire acondicionado y luz artificial desmedido.Este sistema de fachada funcionaria como un filtro permeable a las condiciones externas ,sacando provecho de las variables climaticas como la luz,humedad,calor y el viento.

Foto.Detalle proteccion solar.Sede laboratorios Bayer,Alemania.

La fachada de doble piel es normalmente compuesta por dos "pieles" separadas por un corredor . la camara de aire entre las capas de vidrio actúa como un amortiguador frente a las condiciones climaticas externas. Las protecciones solares a menudo se encuentran entre las dos pieles. Todos los elementos pueden ser dispuestos en diversas combinaciones de ambas membranas. El sistema de doble piel se utiliza normalmente para mejorar el impacto medioambiental de la construcción de la piel. Esto incluye la reducción de los costos de la energía, así como la mejoras en cuanto habitabilidad. Las estrategias incluyen la ventilación natural, luz natural / sombreado y la mitigacion de ganancias de calor. La ventilación natural es un factor clave en el sistema de doble cara, el uso pasivo de las corrientes de aire en vez de un medio mecánico de aire acondicionado reduce el consumo de energía,la capa exterior de la doble piel crea un estrato de aire que no se ve afectado por la alta velocidad del viento. Esta zona de amortiguación,es un componente clave de la fachada de doble piel. La Luz natural reduce la necesidad de luz artificial,beneficiando el ahorro de energía,ademas se ha demostrado que el acceso a la luz del día se mejora la comodidad y rendimiento de los trabajadores. La fachada de doble piel, con su extensa cobertura de acristalamiento, ofrece amplio acceso a la luz del día. Cuando luz natural no controlada -- sobre todo en fachadas oeste -- puede resultar en recalentamiento excesivo y deslumbramiento, la camara de aire de la doble fachada se utiliza como un tiro para extraer el calor y es un espacio para

incorporar las protecciones solares.

El control de la ganancia de calor solar en fachadas de doble piel se obtiene mediante el uso de cristales espectralmente selectivo, junto con las protecciones solares en la camara de aire-- típicamente persianas horizontales --, así como la capacidad de este corredor en sí para absorber algunos rayos solares. Las protecciones solares puede ser fijas o elementos accionables desde el interior por el ocupante o por los sensores dentro del edificio. En los edificios de que utilizan quiebrasoles externos ,son en su mayoria fijos y por lo general no son eficaces para todas las condiciones de sol, sobre todo en ángulos bajos donde el sol incide temprano en la mañana o al final de la tarde.

El corredor o camara de aire.

El diseño apropiado del espacio entre pieles es fundamental para la doble fachada,este permite mejorar el flujo de aire, control de sonido y otros beneficios. La dimensión real de la camara de aire(al no ser susceptible de arrendar), y no el gasto adicional de la capa de vidrio, puede ser el factor económico que disuade a la aplicación comercial de estos sistemas.

Foto.Detalle camara de aire.

La camara de aire puede ser continua verticalmente (indivisa) en toda la fachada para extraer el aire hacia arriba utilizando la física de los principios naturales (aire caliente sube), o ser dividido verticalmente en correspondencia con la distribucion

interna de los tabiques para optimizar el efecto chimenea. Las aberturas en la parte superior de la cámara de aire en un tiro de aire caliente y el aire fresco de reemplazo se basa en el del exterior. Sin embargo, sin aberturas en la parte superior del corredor, las oficinas en las plantas superiores pueden sufrir el recalentamiento debido a la acumulación de aire caliente al nivel de altura adyacente a su espacio. El diseño del espacio de la cámara de aire también tiene un impacto en la limpieza. Algunos espacios de camara de aire incorporan parrillas abiertas a nivel de cada piso. Estos permiten el flujo de aire a través del espacio y proporcionan una plataforma sobre la que ponerse de pie para limpiar la doble fachada piso por piso. En un espacio dividido, al interior ventanas, la ventilación se puede utilizar si o no, las ventanas funcionarán como paneles de acceso para entrar en el espacio por razones de mantenimiento. En caso de que halla que acceder para la limpieza, el interior es debería tener una dimensión alrededor de los 600 a 900 m.m. de distancia. Cuando las dimensiones son pequeñas, la limpieza se hace desde interior del espacio de oficinas y requiere que los paneles ventana sean abrientes plenamente para proporcionar un acceso adecuado para la limpieza. Una de las principales preocupaciones de la doble fachada sistema es la potencial acumulación de condensación en el espacio aéreo, sobre todo en climas húmedos, es esencial el flujo continuo de aire a través del corredor para evitar cualquier condensación que pueda ocurrir.

Ventajas• Protección de la fachada interior, que ahorra costos de mantenimiento.• Mejora la calidad del aire por renovación.• Posible ventilación natural en algunas areas mediante la doble piel.• Reducción de Ganancias termicas por acción del viento.• Protección acústica del ruido del tráfico o de otras actividades urbanas.• Protección al viento, se pueden abrir ventanas en edificios altos.• Posible conexión visual con entornos agradables.• Simplificación de la proteccion solar a la radiación que pueden quedar protegidasdel viento.• Reducción del consumo energetico.

Desventajas

• Costos de construcción mayores que los de una fachada convencional.• Incendios: No esta claro si son favorables o desfavorables al conectar pisos entre si.• Reducción de la superficie útil: El vacío de la cámara puede variar de 20 cma dos metros. La profundidad influye en el comportamiento (si es mayormás aisla).• Costos adicionales de funcionamiento: Limpieza, inspección , servicios etc..• Incremento de velocidad del aire en la cámara, especialemente en edificiosaltos.• Peso superior de la estructura: Lo que incrementa los costos.• Luz natural : Existe una posible reducción de la luz que penetra en loslocales.• Aislamiento acústico: Pueden darse conexiónes acústicas entre pisos,

o no.

Opcion B.

El desarrollo de un siistema de fachada de aluminio y vidrio para envolvente de edificaciones de oficina, como una grilla o matriz que opere como un sistema de refrescamiento pasivo,esto quiere decir que retomariamos la fachada tradicional de aluminio y vidrio llamada del tipo "CURTAIN WALL" en sus fortalezas de durabilidad,tecnologia,acustica,estanqueidad ,imagen y transparencia ,dejando de lado,el clasico esquema de fachada completamente cerrada y que se apoya para su existencia en el uso del aire acondicionado y luz artificial desmedido.Este sistema de fachada funcionaria como un filtro permeable a las condiciones externas ,sacando provecho de las variables climaticas como la luz,humedad,calor y el viento.

Ventajas

• Costo economico menor,por ahorrio de material.• Simplificacion del desarrollo y montaje.• Posible ventilación natural en algunas areas mediante abrientes.• Reducción de costos de mantenimiento.• Mejor calida de conexión visual con entornos agradables.• Mejor adaptabilidad a diferentes geometrias.• Menor peso de la estructura: Lo que ahorra en costos.

Desventajas

• Posible deficiencias en el comportamiento termico en climas calidos humedos.• Incendios: No esta claro si mejoran la eficiencia de las fachadas dobles por que tambien se conectan pisos entre si.• Recalentamiento de los espacios internos cercanos a la fachada debido a la ganacia de calor por absorcion de radiaciones solares.• Costos adicionales de funcionamiento: uso de cortinas,persianas,protectores para el mobiliario interno y equipos.•Posible deficiencias en el comportamiento acustico en comparacion con la fachada doble ventilada,en entornos urbanos.• Luz natural : excesiva exposicion de luz que penetra en loslocales.

Croquis de trabajo.

j.Posibles metas tecno-cientificas de ambas propuestas.

1.-Refrescar los ambientes internos a traves del empleo de una espacio camara ventilado entre la fachada externa y la interna que funcionaria como disipador de calor,reduciendo el volumen de aire acondicionado necesario para su climatizacion y por ende el consumo energetico.(opcion a)

Croquis de trabajo.

2.-Aplicariamos el concepto de progresividad de los elementos que la componen como respuesta a diferentes contextos de aplicacion como lo pueden ser :la orientacion con respecto a los vientos,la proteccion para regular la luz solar o su captacion y aprovechamiento de la humedad nocturna o proveniente de las lluvias para cargar el aire de la ventilacion conducida para bajarle la temperatura.(opciones a y b)

3.-Reducir la cantidad de insolacion no deseada que ingresa directamente a los espacios internos,con el empleo de una capa exterior de cristales traslucidos serigrafiados,que permita el acceso de la iluminacion natural para el trabajo diario segun la altura de incidencia en relacion al horario,racionalizando la cantidad de fuentes de iluminacion artificial.(opcion B)

4.-Aislar acusticamente del ruido exterior a los ambientes internos a traves del uso de la fachada doble con materiales "duros" en el exterior y "blandos"en el interior,no perjudicando las visuales y ofreciendo mayores comodidades internas.

(opcion a)

5.-Reducir los costos de mantenimiento en comparacion a la fachada curtain wall conocida,que requiere de equipos de elevacion mecanica,normas de seguridad industrial estrictas y una mano de obra especializada,haciendo la fachada "visitable"a todos sus niveles desde el interior.(opcion a)

6.-Reducir los costos de fabricacion en comparacion a la fachada curtain wall conocida,interviniendo las cantidades y tipo de material,generando recomendaciones para su optimizacion.(opciones a y b)

k.Marco teorico.

Conceptos

Esta propuesta se inserta en las estrategias I+D hacia un desarrollo sostenible,a traves de la implementacion de cambios en tecnologias existentes.

Arquitectura Bioclimática Es adaptar los componentes de la obra al entorno, de tal manera que produzca el mayor confort térmico, acústico, etc. Tiene que ver con edificios eficientes, donde la luz natural se aproveche al máximo y le dé emoción a un proyecto arquitectónico. Puede ser arquitectura sostenible aquella que emocione, que sea poética y capaz de conmover.(1)

La Sostenibilidad Consiste en la adaptación del entorno de los seres humanos a un factor limitante: la capacidad del entorno de asumir la presión humana de manera que sus recursos naturales no se degraden irreversiblemente [Cáceres, 1996].(z) Es necesario recordar los tres principios básicos que, formulados por el economista Herman Daly, nos permiten avanzar, medioambientalmente hablando, hacia un desarrollo sostenible:Para una fuente de recursos renovable, no consumirla a una velocidad superior a la de su renovación natural. Para una fuente no renovable, no consumirla sin dedicar la parte necesaria de la energía resultante en desarrollar una nueva "fuente" que, agotada la primera, nos permita continuar disfrutando de las mismas prestaciones. Para un residuo, no generar más que aquél que el sumidero correspondiente sea capaz de absorber e inertizar de forma natural [Xercavins i Valls, 1996]. (z)

La Construcción sostenible. Deberia ser la construcción del futuro, se puede definir como aquella que, con especial respeto y compromiso con el Medio Ambiente, implica el uso sostenible de la energía. Cabe destacar la importancia del estudio de la aplicación de las energías renovables en la construcción de los edificios, así como una especial atención al impacto ambiental que ocasiona la aplicación de determinados materiales de construcción y la minimización del consumo de energía que implica la utilización de los edificios [Casado, 1996].La Construcción Sostenible se dirige hacia una reducción de los impactos

ambientales causados por los procesos de construcción, uso y derribo de los edificios y por el ambiente urbanizado [Lanting, 1996].

El término de Construcción Sostenible abarca, no sólo los edificios propiamente dichos, sino que también debe tener en cuenta su entorno y la manera cómo se comportan para formar las ciudades. El desarrollo urbano sostenible deberá tener la intención de crear un entorno urbano que no atente contra el medio ambiente, con recursos, no sólo en cuanto a las formas y la eficiencia energética, sino también en su función, como un lugar para vivir [WWF, 1993](z)

La Construcción Sostenible deberá entenderse como el desarrollo de la Construcción tradicional pero con una responsabilidad considerable con el Medio Ambiente por todas las partes y participantes. Lo que implica un interés creciente en todas las etapas de la construcción, considerando las diferentes alternativas en el proceso de construcción, en favor de la minimización del agotamiento de los recursos, previniendo la degradación ambiental o los prejuicios, y proporcionar un ambiente saludable, tanto en el interior de los edificios como en su entorno [Kibert, 1994].(z)

Definiciones

Envolvente de un edificio : está constituida por los elementos de una edificación que delimitan el espacio interior del espacio exterior.

Fachada: conjunto de paramentos verticales exteriores que componen cada uno de los lados de unedificio. Está compuesto por parte opaca y parte transparente.

Carga térmica: cantidad de energía,por unidad de tiempo, que debe removerse en un espacio para mantener una temperatura interna de confort preestablecida.

Comportamiento térmico: respuesta de un material cuando es sometido a diferentes flujos de calor.

Confort térmico: valores de condiciones bioclimáticas consideradas aceptables en el interior de una edificación. Implica la ausencia de cualquier sensación de incomodidad o malestar térmico producida por exceso de frío o calor.

Convección: es el modo de transferencia de calor debido a un fluido en movimiento entre dos cuerpos.

Conducción: es el mecanismo de transferencia de calor donde la energía es transportada por contacto directo entre dos cuerposque tienen diferente temperatura.

Conductancia térmica: rapidez de transferencia de calor a través de una unidad de área de un material, debido a una diferencia unitaria de temperatura entre las superficies del material. La conductancia térmica puede ser obtenida dividiendo la conductividad del material entre su espesor, cuando el flujo de calor es solo por conducción.

Conductividad térmica: es la rapidez del flujo de calor a través de una unidad de área de un material homogéneo en una direcciónperpendicular a planos isotérmicos, inducida por un gradiente unitariode temperatura. Se representa como “κ”.

Espacio acondicionado: espacio cerrado dentro de una edificación que es enfriado por un sistema mecánico de acondicionamientoambiental.

Espacio no acondicionado: espacio de una edificación a la cual no se le ha introducido elementos mecánicos que modifiquen sucondición térmica interior.

Temperatura interna de diseño: es la temperatura de confort que se fija en un espacio interno, para realizar los cálculos de carga térmica de enfriamiento.

Diferencia de temperatura equivalente: diferencia de temperatura equivalente entre el exterior y el interior que incorpora los efectos de ganancia solar en la porción opaca de una pared o techo de color oscuro.

Traslúcido:calificativo que se le da a un material a través del cual pasa la luz, pero que no deja ver con claridad los objetos que están detrás de él.

Renovación de sistemas (estrategias de eficiencia+efectividad+suficiencia) : se producen cambios radicales (saltos) que crecen en la investigación a largo plazo y afectan fundamentalmente a la estructura, la cultura y la tecnología, en tiempos de más de 20 años. Estos cambios drásticos requieren redefinición de las aproximaciones al desarrollo tecnológico para poder generar saltos de eco-eficiencia en el rango 5-50, con un factor 20 como meta. Se basan en nuevos desarrollos tecnológicos, como pueden ser las ICT, la biotecnología o la nanotecnología. Se suelen usar métodos de retroyección (backcasting) para imaginar escenarios deseados (sostenibles) y trazar el camino de innovación necesario para alcanzarlas.Las tres aproximaciones son complementarias, ya que la necesidad de mejora no puede esperar únicamente a que la última dé sus frutos, se debe empezar a la vez con las dos primeras e ir avanzando en paralelo. Sin embargo, se puede ver como en la renovación basada en las necesidades y funciones, se combinan las estrategias complementarias de eficiencia, efectividad y suficiencia, que según algunos autores se suelen considerar los tres principios de eco-eficiencia...."(Extraido del trabajo del Arq.DidacFerrer Balas del Centro interdiciplinario de tecnologia,innovacio y sostenibilidad.(cities)UPC.)

l.Marco metodologico.

En este trabajo se describe el estado actual de las envolventes para edificaciones de oficina,para ello se expone la historia y desarrollo de las tecnologias en funcion de la construcción de los cerramientos,tecnicas,materiales,clima-ambiente, todo en referencia a la conservación de la energía y de los recursos naturales, la

reutilización de estos recursos, la gestión del ciclo de vida, tanto de los edificios como de los materiales y componentes utilizados . 1. Estableceremos estudios comparativos entre edificios diseñados con parametros enmarcados en la arquitectura bioclimatica y la comercial de nuestro continente y del mundo en terminos de eficiencia en el consumo energetico ,uso de materiales y aspectos relacionados con la habitabilidad. 2. Evaluaremos estudios comparativos entre edificios diseñados con parametros enmarcados en la arquitectura bioclimatica y la comercial de nuestro continente y del mundo en terminos economicos, de costos y aspectos relacionados con la rentabilidad.3. Analizaremos los resultados en referencia al contexto nacional de la construccion de edificaciones para oficina .4. Se haran aportes teoricos en cuanto la utilizacion de fachadas de aluminio y vidrio para envolventes en edificaciones de oficina en climas calidos humedos,en terminos del su comportamiento y efectividad. Las consideraciones finales se referiran tanto a aspectos concernientes a los materiales utilizados, tecnologías utilizadas para obtener una mayor eficiencia energética de los edificios como a las técnicas de construcción.

m. Cronograma de Actividades.

Etapas del Proyecto.

I Semestre: Planteamiento del tema (Fase inicial)

Definicion el problema.Pertinencia y estado del arte.Desarrollo,objetivos,justificacion.

II Semestre: Definición y desarrollo (Fase argumentativa).

Historia y desarrollo de la envolvente para edificaciones de oficina en venezuela.Factores economicos y culturales.Tecnologia y ambiente.Propuesta preliminar.

III Semestre: Desarrollo (Fase instrumental o constructiva).

Estudios comparativos.Soportes y Pruebas.Resultados Preliminares.

IV Semestre: Entrega resultados de la investigación. (Fase demostrativa)

Formulacion del presupuesto.Recomendaciones.Conclusiones.