Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico

María Eugenia Sosa/Geovanni Siem

Ediciones FAU UCV

2013

Creado en 1975, enmarcado dentro del proceso de transformación académica y administrativa que se produjo en la Facultad de Arquitectura y Urbanismo (FAU) de la Universidad Central de Venezuela (UCV) durante la década de 1970 como consecuencia de la Renovación, el Instituto de Desarrollo Experimental de la Construcción (IDEC), aprovechando la experiencia de sus fundadores tras lo alcanzado en la Sección de Diseño en Avance del Banco Obrero (1969-1974), sentó sus bases en el desarrollo de sistemas constructivos industrializados, la investigación aplicada, la búsqueda de soluciones técnicas para el déficit habitacional y de infraestructura escolar, la interdisciplinariedad y la formación de postgrado, alejándose así de la visión puramente estética o artesanal de la arquitectura que privaba en la educación arquitectónica, aspirando, además, a servir de puente entre la academia y el sector de la construcción.

Desde la creación del instituto, Henrique Hernández (uno de sus fundadores junto a Alfredo Cilento y Carlos Becerra), si bien aportó la base metodológica que soportó la conceptualización de los «sistemas constructivos» fundados en la industrialización y la experimentación técnica, ya planteaba que el diseño tecnológico no podía separarse de las «condiciones ambientales». Así, en los primeros años del IDEC, la “habitabilidad” ya estaba implícita en la línea de “Investigación y Desarrollo de Componentes y Sistemas”, donde se buscaba que las viviendas populares no solo fueran baratas, sino climáticamente aptas para el trópico.

El impulso cobrado por el tema de la habitabilidad, arropada también por una visión sistémica que sumaba a las consideraciones ambientales el confort térmico, la eficiencia (traducida en ahorro energético) y la flexibilidad, alcanza su madurez y cobra fuerza propia a mediados de los años 1980 con la incorporación al IDEC de Ernesto Curiel y sus investigaciones sobre clima y diseño y, sobre todo, a comienzos de los 1990 de la mano de investigadores pioneros como María Elena Hobaica, quien comienza a publicar trabajos fundamentales (como su “Validación experimental de un modelo de térmica de edificaciones en clima tropical húmedo”, Tecnología y Construcción, nº7/8, 1992), que sentaron las bases científicas para separar el estudio del «objeto construido» (la estructura) del «sujeto que habita» (el confort), permitiendo que el IDEC pasara de un enfoque puramente constructivo y tecnológico a uno centrado en el bienestar del ser humano dentro del espacio arquitectónico, una de las estrategias fundamentales para el mejoramiento de la sostenibilidad de la construcción.

Con antecedentes que se podrían ubicar en los documentos consultados durante sus estudios doctorales realizados en la Universidad Pierre et Marie Curie (París VI), donde estuvo estrechamente vinculada al CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) y obtuvo el título de Doctora en Ciencias Físicas e Ingeniería Civil en 1991 (de cuya de tesis “Validación experimental…” es un resumen), publicados por figuras clave en el área de la termodinámica y la física de la edificación, uno de los mayores aportes de Hobaica fue el rigor metodológico en la medición de variables ambientales que desarrolló a través de trabajos críticos para la validación de modelos térmicos, lo que permitió predecir con exactitud cómo se comportarían los materiales y los diseños antes de ser construidos. También logró conformar paulatinamente un equipo de investigadores que integrarían Ernesto Curiel, María Eugenia Sosa, Geovanni Siem y Luis Rosales.

Un momento decisivo en la evolución del Área de Habitabilidad lo constituyó la publicación el año 2002 del Código Nacional de Habitabilidad para la Vivienda y su Entorno (CNH), un proyecto gestado entre los años 2001 y 2002 liderado por el IDEC (junto al CONAVI) con el acompañamiento del Instituto de Urbanismo que ganó el Premio Nacional de Investigación en Vivienda en 2001, representando un hito en la investigación académica aplicada a la política pública en Venezuela. A diferencia de las ordenanzas municipales tradicionales que se centran en el urbanismo (retiros, densidades, alturas), el CNH es un compendio de criterios técnicos destinados a garantizar que la vivienda y su entorno inmediato cumplan con condiciones mínimas de dignidad y eficiencia.

Diseñado para servir como una guía nacional unificada para entes públicos, arquitectos e ingenieros y municipios, su enfoque, se divide en: Exigencias Humanas: Define estándares basados en necesidades fisiológicas, psicológicas y sociológicas del habitante. No se trata solo de tener «techo», sino de que el espacio permita el desarrollo de la vida familiar y comunitaria; Desempeño Técnico: Establece requisitos de seguridad estructural, protección contra incendios y calidad de materiales; y Racionalidad Energética: Incluye recomendaciones de arquitectura bioclimática para el trópico (iluminación natural, ventilación cruzada) con el fin de reducir el consumo eléctrico y mejorar el confort térmico.

También cabe señalar que en 2002 es entregado el Informe Final-Programa Agenda Ciudad titulado «Técnicas de Reducción del Gasto Energético en Edificaciones», elaborado desde 1998 con recursos provenientes del CONICIT (luego FONACIT), por el equipo conformado por María Eugenia Sosa, María Elena Hobaica, Geovanni Siem y Luis Rosales (investigadores del IDEC), Nelson Hernández (Departamento de Hidrometeorología, Facultad de Ingeniería/UCV), Ibelise Rojas y Carlos Reyes (C.A. La Electricidad de Caracas), basado fundamentalmente en la aplicación de los principios de la arquitectura bioclimática y la física de la edificación adaptadas específicamente al contexto tropical venezolano con el objetivo de buscar alternativas para la disminución del consumo eléctrico, una de las piedras angulares para la posterior publicación del Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico, libro al que hoy dedicamos esta nota.

Así, el Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico, cuyos autores son María Eugenia Sosa y Geovanni Siem, contó para su elaboración con la colaboración del mismo equipo que elaboró el informe «Técnicas de Reducción del Gasto Energético en Edificaciones», al cual habría que agregar como asistentes a los bachilleres Edwin Acacio y Ernesto Lorenzo (ambos de la FAU UCV).

Diseñado por Laura Morales Balza (Impressum C.A.), el Manual sería publicado originalmente en formato digital el año 2004 con el auspicio del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología (FONACIT) y la C.A. La Electricidad de Caracas. Posteriormente, revisado y sometido a un proceso de arbitraje, con la producción editorial de Mayoira Flores, se imprimiría en formato 21 x 25 cms. (160 páginas) bajo el sello Ediciones FAU UCV y el patrocinio de Taurel & Cia. Sucrs., C.A. en 2013.

Encabezado por un “Prologo” escrito por Ernesto Curiel, el Manual tiene una “Introducción” y tres partes: “Fundamentación”, “Recomendaciones de diseño arquitectónico” y “Recomendaciones de diseño de instalaciones y equipos”. Además, cuenta con un “Glosario”, “Referencias bibliográficas”, “Referencias bibliográficas en internet por país” y dos “Apéndices”: el “Mapa de Zonas climáticas de Venezuela” y “Propiedades termofísicas de materiales y componentes constructivos”.

Indisolublemente ligado al Código Nacional de Habitabilidad para la Vivienda y su Entorno, mientras éste establece el «qué» debe cumplirse obligatoriamente para considerar una vivienda como «digna», el Manual ofrece el «cómo» lograr la eficiencia.

Ernesto Curiel en el “Prólogo” resalta cómo la arquitectura, disciplina con vocación integral donde las haya, es fácilmente asociable al concepto de ambiente entendido como sinónimo de totalidad, por lo que “es fácil inferir la extrema consistencia de las relaciones ambiente-arquitectura. Este vínculo es tan estrecho y obvio que hablar de arquitectura contextualizada, como diría Mario Botta, es tan redundante como hablar de música fónica”. También señala cómo “el excesivo culto por las imágenes que ha prevalecido en ciertas etapas de la práctica profesional de la arquitectura –en detrimento de los conceptos acerca de lo que debe ser una edificación acoplada a su contexto– ha desvirtuado el gran potencial integrador de esta profesión”. Pero, “afortunadamente, existen también tendencias dentro de la arquitectura que bajo diversas denominaciones (arquitectura orgánica, arcología, arquitectura verde, cibertectura, arquitectura sostenible, arquitectura bioclimática, «baubiologie», etc.) han logrado preservar en el tiempo este carácter esencial del oficio. En el caso de la arquitectura bioclimática se le exige al diseñador el manejo de nociones tan disímiles como pueden ser las relativas a climatología, termodinámica o fisiología humana, así como sus necesarias vinculaciones con aquellas otras funciones con las cuales también debe cumplir una edificación (económicas, simbólicas, de contención y ordenamiento de actividades, etc.). Adicionalmente, la concreción del diseño requiere del manejo de tecnologías constructivas incorporadas a las grandes tendencias actuales que procuran des-materializar y des-energizar el entorno artificial, apoyándose para ello en el uso de técnicas intensivas en conocimiento”.

Si por un lado existen edificios “inteligentes”, aquellos con “capacidad para adaptarse en forma automatizada a los cambios ambientales mediante el uso de sofisticadas tecnologías”, por el otro, para Curiel “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 las cuales pudiera considerárseles igualmente inteligentes y, quizás, hasta sabias”. Es teniendo como referencia la obra de Carlos Raúl Villanueva, Fruto Vivas, Tomás y Eduardo Sanabria, Gustavo Legórburu y Jimmy Alcock, “junto a los aportes en el plano teórico iniciados a mediados del siglo pasado por autores como D. Lee, G. Atkinson, J. Page, D. Oakley, O. Koenigsberger, B. Givoni, V. Olgyay y S. Szokolay en torno a los atributos que deben poseer las edificaciones en el trópico, (quienes) influyeron notablemente en los primeros intentos hechos en nuestras escuelas de arquitectura por incorporar y sistematizar la enseñanza de estos importantes aspectos del diseño”, que se conforma el marco dentro del cual se inscribe el Manual.

Ubicados en la línea de la investigación aplicada y como parte de una tradición de investigadores que busca soluciones específicas para el clima cálido-húmedo, alejándose de los modelos importados de países con estaciones (climas templados), Sosa y Siem apuntan a proponer recomendaciones que ayuden a disminuir el consumo eléctrico y a ofrecer una respuesta técnica que colabore racionalmente a reducir la demanda energética mediante el diseño pasivo antes de recurrir a sistemas mecánicos. Su premisa es clara: la energía más barata y eficiente es la que no se consume.

De tal manera, los autores, tras detectar un vacío de herramientas prácticas que permitieran a los proyectistas tomar decisiones desde las etapas iniciales del diseño, concibieron el Manual para ofrecer una serie de directrices técnicas.

La primera recomendación es «leer» el lugar antes de trazar la primera línea o, en otras palabras, obtener a partir del análisis del sitio una correcta orientación y captación del viento.

La segunda señala la importancia de controlar la radiación solar mediante el diseño de una piel protectora que contemple el uso de aleros, persianas, celosías o «brise-soleil»; el uso de colores claros o acabados reflectivos en techos y paredes externas y de cámaras de aire ventiladas o techos con aislamiento térmico para evitar que el calor se transmita al interior. También, partiendo de que en climas cálido-húmedos, el movimiento del aire es innegociable, se promueve la ventilación cruzada, incorporar el “efecto chimenea” y la utilización aperturas que garanticen áreas de ventilación generosas.

La tercera recomendación apunta contemplar en el entorno inmediato de las edificaciones el uso de barreras vegetales (hacia el este y el oeste preferentemente) y de superficies permeables para los pavimentos.

Finalmente, se promueve el cálculo de una iluminación natural eficiente que busque reducir el uso de bombillos durante el día sin introducir calor, que utilice la luz indirecta y que se vea beneficiada por el diseño de plantas no demasiado profundas para que la luz natural llegue al centro de las habitaciones.

Estas recomendaciones transforman la edificación en un organismo reactivo que aprovecha los recursos gratuitos del entorno para garantizar que la vida en su interior sea confortable y responsable con el consumo de energía.

Rescatando asuntos que ya hemos esbozado, podría decirse que el concepto de habitabilidad en el Manual no se limita a la simple existencia de un refugio, sino que se define a través de la relación armónica entre el clima, la edificación y el bienestar del ser humano. Para Sosa y Siem, una edificación es habitable en el trópico solo si logra niveles de confort térmico utilizando el mínimo de energía artificial y que la habitabilidad está dictada por el manejo del calor y la humedad, para lo cual el manual establece que el diseño debe trabajar para mantener al cuerpo humano dentro de una «zona de confort» en la que los principales protagonistas pasan a ser la ventilación natural y el control de la humedad que se deben alcanzar mediante estrategias de diseño pasivo.

En cuanto a las recomendaciones de diseño de instalaciones y equipos los autores se centran en la optimización del consumo residual. El manual sostiene que solo se debe recurrir a sistemas mecánicos una vez que el diseño arquitectónico ha agotado sus posibilidades de enfriamiento natural. Dicho en otras palabras: ningún equipo, por más eficiente que sea, puede compensar un mal diseño pasivo. Por tanto, el diseño de las instalaciones y equipos eléctricos, de las instalaciones y equipos mecánicos y de las instalaciones y equipos sanitarios debería ser el «ajuste final» y no el salvavidas de un edificio mal orientado o sin protección solar. En todo caso siempre será recomendable la utilización de equipos ahorradores de bajo consumo y la racionalidad en cuanto al diseño y aprovechamiento eficiente de los mismos.

Para finalizar, el Manual (descargable en https://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/pdf/manual_energia.pdf), uno de los productos más importantes surgidos del Área de Habitabilidad del IDEC, es una guía de gran utilidad en momentos en que la sostenibilidad (concepto que se encuentra presente como gran telón de fondo) debe ser incorporada como uno de los ejes transversales de mayor importancia en la formación de profesionales vinculados a mundo de la construcción.

ACA

Procedencia de las imágenes

Encabezado y 8-19. María Eugenia Sosa/Geovanni Siem. Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico, Ediciones FAU UCV, 2013.

1. entrerayas (https://entrerayas.com/carlos-becerra-papi-1933-2014/)

2. Ediciones FAU UCV (https://www.edicionesfau.com/index.php?main_page=page&id=19&chapter=0)

3, 4, 5, 6. FAU UCV. Racionalidad energética (https://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/index.html)

7. María Eugenia Sosa/Geovanni Siem. Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico (https://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/pdf/manual_energia.pdf) y (file:///C:/Users/PC%20de%20Azier/Downloads/Manual%20de%20dise%C3%B1o%20para%20edificaciones%20energeticamente%20eficientes%20en%20el%20tropico-2.pdf)