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Software verdes para desarrollos arquitectónicos

Las compañías pueden reducir los costos operativos desde el diseño y construcción de sus instalaciones, con los sistemas emergentes de diseño arquitectónico.

Las compañías pueden reducir los costos operativos desde el diseño y construcción de sus instalaciones, con los sistemas emergentes de diseño arquitectónico.

Una muestra de las tendencias tecnológicas más recientes en programas de desarrollo arquitectónico sustentable. Desde el proceso constructivo hasta su operación.
Por: Susana Paz y Diana Lozano

Los edificios consumen alrededor de 50% de la energía que se genera en el mundo y son uno de los principales contribuyentes en la generación de CO2. Debido a la creciente preocupación por la cantidad de energía que absorben, los efectos negativos ocasionados por el calentamiento global, la transformación del clima y el encarecimiento del petróleo, las tendencias en la construcción de edificios se están centrando en la creación de estructuras amigables con el ambiente.

En el campo de la arquitectura, las empresas creadoras de software han comenzado a preocuparse por generar programas que permitan comprobar ciertas relaciones del producto arquitectónico con el ambiente y qué tanto es el impacto que puede tener en una construcción, lo que ha llegado a denominarse como software verdes.

Y es que un edificio verde ahorra entre 30 y 50% de energía, en comparación con uno convencional.  El Consejo Mundial de Negocios para el Desarrollo Sustentable señala que del total de energía que consume un edificio, 12% se utiliza en la etapa de construcción, 84% se gasta durante la vida útil por calefacción, ventilación, aire acondicionado, agua caliente y electricidad y el  4% restante se emplea en mantenimiento.

Con la aplicación adecuada de herramientas tecnológicas y estratégicas, es posible construir edificios verdes para poder alcanzar y mantener una eficiencia operativa que ayude a crear un futuro sustentable para la comunidad y el medio ambiente.

No obstante, en México esto todavía no es una práctica generalizada. El arquitecto José María Nava Townsend, coordinador de la carrera de arquitectura de la Universidad Iberoamericana, señala que las condiciones económicas no son las mejores para implementar de forma extensiva este tipo de herramientas debido a sus altos costos.

De acuerdo con el experto, si bien ya existen muchos desarrolladores de estos sistemas en el mundo, todavía faltan algunos años para que en el país se puedan intervenir y modificar las prácticas habituales de diseño y construcción para reducir el consumo ineficiente de la energía, aunque ya existen varios ejemplos significativos.

Herramientas sustentables

Para el arquitecto José María Nava Townsend, el uso de software verdes probablemente tiene una trayectoria que va de cinco a seis años de auge. En este periodo, han surgido toda una serie de desarrollos en la búsqueda de crear mejores herramientas de automatización mediante las cuales generar, de manera más rápida y sencilla, formas de comprobar el impacto de una construcción en el ambiente y cómo minimizarla.

Así, existen herramientas verdes de productividad orientadas hacia las tecnologías de información (TI) que proporcionan desde cálculos en costos energéticos, económicos y de distribución de aire, hasta modelos tridimensionales, interactivos y eficaces para alcanzar una perfección en el diseño y ejecución de un edificio al momento de una construcción.

José María Nava comenta que para llegar a la sustentabilidad en términos arquitectónicos, se debe tener una visión holística de toda la producción arquitectónica: “Los software están dedicados principalmente a cuestiones de energía, porque los países que más contaminan, son los más desarrollados y los que normalmente están en latitudes y climas que requieren mucho consumo de energía, entonces los software, a pesar de que tienen una visión bastante general, están enfocados principalmente a la reducción energética”.

A su juicio, un software tendría que estar destinado a revisar la reducción energética de una vivienda, “pero también enfocarse a la mejor utilización de materiales, cuidar y diagnosticar su eficiencia. Por ello, sería importante que estuviera enfocado a vincularse vía internet con las empresas certificadas de materiales verdes”.

Si bien en este momento el enfoque se relaciona al consumo de energía de los edificios y la sustentabilidad, en el proceso constructivo y, por lo tanto, de la arquitectura, esto implica un ámbito mucho más amplio: “Existen materiales que ayudan a que nuestro edificio esté mejor aislado, que exista menor pérdida de energía, pero no necesariamente la producción de esos materiales hace que sean verdes o de mayor eficiencia en cuanto al proceso de construcción. Quizá son muy efectivos para reducir energía pero son muy contaminantes. Entonces los software también tendrían que estar relacionados con las empresas certificadas de producción de materiales verdes. Por ello considero que todavía no han evolucionado lo suficiente”.

En todo caso, previendo la velocidad con la que avanza la tecnología y se generaliza su uso, los software van a evolucionar de tal manera que “probablemente no estaremos hablando de un software que haga todo, sino que aparecerán programas que juntos completen esta visión del desarrollo sustentable”.

Advierte que un aspecto que se debe tomar en cuenta, es el hecho de que no sea una sola empresa o monopolio quienes los desarrollen, “sino muchas terceras partes que complementen en distintos canales las cosas, lo que acelera la evolución, pues hay una mayor competencia. Diría que en tres o cuatro años, ya podríamos contar con un paquete de software que brindarán una visión holística sobre el producto de construcción sustentable”.

Siguiendo a la empresa Trane, proveedor de sistemas de confort para interiores en aire acondicionado, calefacción y ventilación (HVAC), algunos elementos para realizar una construcción sustentable que se deben tener en cuenta son:

  • Ciclo de vida completo del edificio, a pesar de que el costo inicial sea un poco más elevado.
  • Diseño y operación.
  • Las mejoras de una construcción verde que generan ahorros que generalmente compensan estos costos extras, reduciendo el uso de otros recursos y aumentando la productividad.

Etapa inicial de aplicación

En el país, según el catedrático de la Universidad Iberoamericana, existe todavía un uso poco generalizado en el manejo y aplicación de estos programas, debido a sus altos costos y a diversos elementos que definen la economía.

“En México tenemos dos realidades contundentes, una, que prácticamente los despachos ya utilizan algún tipo de software para producir su modelo arquitectónico. Un número significativo de éstos, no utilizan un software legal porque no somos un país con una economía lo suficientemente poderosa para estar gastando en licencias de programas que cuestan algunos miles de dólares. Lo que se necesitaría, de entrada, es que los software sean accesibles al nivel económico medio de constructores y arquitectos en nuestro país. Si bien, están las grandes firmas que pueden pagar una licencia sin problema, son las menos, el promedio quizá contará con un par de licencias legales y el resto, probablemente, maneje software piratas, lo que implica un menor funcionamiento y no siempre poder instalar los productos de terceras partes para que corran adecuadamente”, expresó.

Considera que una de las medidas que se tendrían que hacer para ampliar la base de utilización de software en el país, “es una estrategia agresiva en cuestiones de precios, de política fiscal, donde ya no se considere el software y el uso de la computadora, como todavía se sigue considerando, como un lujo, sino como una herramienta indispensable para ser más eficientes. Entonces tendría que venir atacado por dos puntos: la accesibilidad a nivel de capacidad económica para adquirir un software y el beneficio fiscal de estar utilizando las herramientas”.

Respecto al ámbito académico, asegura que ya empiezan a contemplarse asignaturas y conocimientos específicos para este tipo de software verdes. El arquitecto Nava Townsend, quien  lleva más de 20 años impartiendo cátedra en la Universidad Iberoamericana y fue precursor además del uso de software en arquitectura dentro de la universidad, comenta que: “Tenemos las cuestiones metodológicas, primero hay que entender cómo pedirle a un software que nos haga los números, porque sólo proporciona números, pero no nos da un entendimiento de la problemática”.

Explica que existen herramientas que pueden seguirse utilizando, pero además se tienen conocimientos generales que no implican un programa: “El software es importante para corroborar, de manera más rápida y eficiente, que con los materiales que se van a utilizar se logre una mayor eficiencia. Pero es necesario  reafirmar que los que diseñan son los cerebros de las personas, los software sólo ejecutan las ideas, son herramientas que requieren un conocimiento previo y especializado”.

Ejemplos de software

A nivel de software existen, según una breve clasificación del arquitecto Nava Townsend,” los que pretenden eficientar el proceso de diseño arquitectónico y la documentación que a partir de eso se genera. Un ejemplo es el Revit, software que busca, sobre el modelo ya dibujado, realizar el análisis de eficiencia climática, que sería el aspecto verde.

Pero además existen algunos que se dedican al análisis estructural, para sacar cálculos de todos los aspectos de construcción. Otros más a hacer representación, realizando una serie de prospectivas, fotos realistas. En realidad se cuenta con muchos paquetes, algunos se condensan en uno solo, otros se dispersan y funcionan como terceras partes que se conectan al software y lo complementan”.

En todo caso y a pesar de que, según el catedrático de la Universidad Iberoamericana, México todavía se encuentra en una etapa incipiente en el manejo de estos programas, ya existe una gran oferta en el mercado.

Programa eficiente

En palabras del ingeniero Lenin Martínez, gerente de Soluciones de Eficiencia Energética, de Schneider Electric, para que un software sea considerado verde es indispensable que cumpla con tres características:

  • Debe ser robusto para aguantar condiciones comerciales y principalmente industriales.
  • Fiabilidad de su información.
  • Publicación en tiempo real.

 

“En Schneider Electric nos enfocamos en los software tipo scada, éstos son una vertiente de todos los software que puede haber en el mundo, por lo que permite adquirir información de consumos eléctricos y tomar acciones a través de la automatización, sin hacer una hoja de cálculo”, comentó Lenin Martínez.

Entre las diversas soluciones que ofrece Schneider Electric destaca el software ION Enterprise, empleado tanto para proveedores de energía como para operaciones de mantenimiento de edificios verdes, industriales y comerciales. Este sistema ayuda al personal de ingeniería y administración a controlar y reducir los costos relacionados con la energía, evitar paros de producción y optimizar la utilización de los equipos.

El software utiliza tecnologías estándar de comunicación, como Ethernet, serial e inalámbrica, para reunir y almacenar de forma automática la información de cada punto clave de distribución de energía. Este sistema inteligente de administración de energía funciona como una interfaz única para la administración de los recursos eléctricos y de otros consumibles como el agua, aire comprimido, gas y vapor, dejando disponible la información en la planta, edificio o complejo industrial. El sistema de monitoreo y reportes desde Web permiten a cada usuario acceso personalizado a la información en el momento en que la necesiten.

“ION Enterprise, es una plataforma realizada en altos lenguajes de programación, tiene versiones que han evolucionado desde el Windows 2000 hasta Windows 7, entonces se le han hecho muchas mejoras para que corra en cualquier aplicación, consta de un servidor de base de datos para poder guardar la información”, argumentó el gerente de Soluciones de Eficiencia Energética.

El sistema ION Enterprise da seguimiento en tiempo real a las condiciones del sistema de energía, analizando su calidad y disponibilidad, para responder inmediatamente a las alarmas para evitar situaciones críticas que puedan ocasionar fallas o paros en los equipos. También permite estudiar las tendencias históricas para identificar la cantidad de energía que está siendo consumida de forma ineficiente.

“Generalmente el ahorro de energía le interesa a la cabeza de la empresa y en algunas ocasiones al área de marketing o sustentabilidad, pero también involucra a personal de mantenimiento eléctrico, es por ello que el software empezó como una herramienta eléctrica, que ayuda al ingeniero de mantenimiento a saber  cuál es la capacidad de su sistema. Las tres vertientes de este tipo de software son: la parte verde, la parte de operación o mantenimiento tradicional y, la tercera es relativa a la calidad de energía”, aseveró el ingeniero.

Añadió que: “Hemos logrado con nuestras aplicaciones ahorros del 30% basados en el sistema de monitoreo. Cuando se habla de aire acondicionado típicamente es el mayor consumo de los edificios en ciertas zonas del país, entonces un sistema de monitoreo ayuda a determinar el nivel potencial y cuánto podría ser el ahorro estimado para esas aplicaciones”.

Las empresas donde se han aplicado los software de Schneider Electric, son mayormente industriales, por ejemplo, en las cementeras más importantes de México y plantas siderúrgicas a nivel mundial. También lo suministran a manufactureros, además tienen proyectos en hospitales y corporativos del país e internamente lo emplean en sus instalaciones y fábricas alrededor del mundo.

El ingeniero Martínez, comenta que posiblemente en cinco años, estos software puedan llegar también a los hogares. “Por ejemplo, la empresa Google, tiene una iniciativa que provee un medidor a las casas, lo instala un técnico, lo conecta al internet, se hace el contrato con Google y ellos se llevan la información del medidor y la envían a un correo electrónico cada mes, en el que se aprecian los detalles, por ejemplo, si se quedó prendida una luz o el aire acondicionado. Los desarrollos que vamos a hacer en los software van a ser enfocados al ahorro de energía, porque el mercado así nos está llevando”, concluyó el gerente.

Soluciones productivas

La empresa Trane, ofrece software para realizar evaluaciones y cálculos energéticos y económicos desde el diseño del edificio hasta su construcción. Su software digital tridimensional ayuda a realizar una mejor construcción, ahorrar costos y tiempo; además de realizar cálculos precisos, dando como resultado crear edificios productivos y rentables.

El Trace 700 de Trane es un software para realizar una evaluación del consumo energético total de los edificios, ya que realiza corridas financieras que permiten estimar los ahorros desde la etapa de diseño del edificio, hasta poder definir la rentabilidad en la sustitución de un sistema obsoleto por uno nuevo, con menores costos de operación y mantenimiento.

Este software trabaja comparando el impacto económico y energético de las alternativas de una construcción como: características arquitectónicas, los sistemas de aire acondicionado, calefacción y ventilación, la utilización del edificio, así como opciones económicas y de automatización.

De esta manera, facilita el análisis de la energía y los efectos económicos de cualquier configuración de la planta enfriadora, permitiendo a los usuarios manipular una amplia gama de variables y crear un perfil del edificio específico. Es el primero de los cuatro programas aceptados por el Servicio de Impuestos Internos (IRS) para la certificación energética de ahorro de Estados Unidos.

El Sistema Analizador de Trane es una herramienta de análisis comparativo de las evaluaciones preliminares de los sistemas HVAC, basado en el desempeño energético y económico. Se utiliza para poder evaluar casi cualquier combinación de sistemas de distribución de aire, sistemas de refrigeración y equipos de calefacción y enfriamiento para un tipo específico de edificio, dependiendo de su ubicación y tiempo.

El sistema analizador incluye plena integración del software de Trace del diseño HVAC y en las herramientas de análisis, utilizando el motor de cálculos igual que en la industria Trace 700. Esto permite al usuario importar las evaluaciones preliminares del sistema analizador y los diseños de sistemas HVAC en Trace 700 para perfeccionar los modelos.

El Modelado de Información (BIM, por sus siglas en inglés) es una representación digital de procesos de construcción que tiene como objetivo intercambiar y operacionalizar la información de manera digital. Este programa revoluciona el diseño y la construcción de edificios, facilitando la comunicación e información eficiente entre arquitectos e ingenieros. Permite la creación de representaciones digitales de todas las fases del proceso de construcción y se simula el rendimiento en la vida real. Ofrece ventajas y ahorros de hasta 15% en el proceso de edificación.

El software realiza cálculos muy precisos que facilitan y representan con exactitud el número de elementos que van a formar parte de la construcción, como equipos de aire acondicionado, ductos y sistemas de ventilación, tuberías, hasta simples tornillos.

Autodesk

Para el arquitecto José María Nava Townsend, el software de Autodesk es uno de los de mayor solidez, “con su base que es muy conocida o con los nuevos sistemas de diseño paramétrico como Revit. Y es que la base de mayor instalación en términos generales, tiende a seguir siendo la de AutoCAD o su evolución en Revit, por lo mismo el software que produce Autodesk  sigue teniendo una penetración muy significativa en los usuarios de su misma base”.

Un ejemplo es la empresa mexicana Termo Técnica Quin (TTQ), que se especializa en el diseño, manufactura e instalación de sistemas de aire acondicionado industrial utiliza el software del modelado de información.

Fundada en 1971, la compañía se encuentra ubicada en Monterrey, Nuevo León. Ofrece soluciones para una variedad de tipos de proyectos, incluyendo hospitales, centros comerciales, edificios de oficinas y apartamentos, instalaciones de manufactura, auditorios y estadios.

TTQ adoptó el modelado de información de edificios (BIM) y el software Autodesk Revit MEP en el 2008, en principio, para incrementar la colaboración con una compañía de arquitectura en uno de sus proyectos. La transición fue exitosa, y un año después, TTQ había terminado 15 proyectos BIM basados en la plataforma de Autodesk Revit.

Actualmente, TTQ utiliza Revit MEP en la mayor parte de sus proyectos. Uno de los más recientes e importantes de la compañía en Revit MEP, es un complejo médico de 150 millones de dólares para el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM).

El Centro Médico Zambrano Hellion incluye las instalaciones del hospital general y el tratamiento de emergencias, consultorios médicos, y laboratorios al igual que centros especializados en cardiología y oncología. La primera fase presenta un edificio hospitalario de cinco pisos en 45 mil m2 y una zona de parqueaderos subterránea de dos niveles. El área total con aire acondicionado es de más de 61 mil m2, y el costo previsto para el sistema de aire acondicionado de  3 mil 200 TR (toneladas de refrigeración) es de 12 millones de dólares.

TTQ utilizó Autodesk Revit MEP para el diseño y documentación de este proyecto. En sólo seis meses, un diseñador terminó todo el diseño y realizó más de 125 dibujos, con lo que se estima 75% de aumento en la productividad por encima de los métodos convencionales basados en dibujos.

El software permite generar más cantidades precisas. El sistema de aire acondicionado de la instalación incluye 400 mil kg y 12 mil piezas de conductos; 14 mil metros lineales de tuberías con más de 11 mil componentes; más de 2 mil rejillas y difusores; y alrededor de 300 unidades de tratamiento del aire y unidades de bobinas de ventilación. Con el software Revit MEP, los cálculos de cantidades se realizaron automáticamente, suministrando números precisos para todos los conductos, tuberías, rejillas, equipos, e incluso aislamiento.

En el caso del Autodesk Ecotect Analysis, software de análisis de diseño sustentable, es otra de las posibilidades a elegir dentro de las herramientas de diseño. Ofrece una amplia gama de simulaciones y análisis de funcionamiento energético que permiten mejorar el rendimiento de los edificios existentes o en el diseño de otros nuevos.

Hace posible integrar los análisis de energía, agua y emisiones de carbono, con herramientas que permiten visualizar y simular el comportamiento del edificio en el contexto de su medio ambiente.

A continuación, algunas herramientas y funciones del software:

Análisis energético del edificio: Calcula el total de energía utilizada y las emisiones de carbono en el modelo del edificio. El cálculo puede hacerse anual, mensual o diario a partir de una base de datos global de información meteorológica.

Comportamiento térmico: Calcula las cargas y requerimientos de enfriamiento y calentamiento, analiza los efectos de los ocupantes, las ganancias internas, infiltraciones y equipos.

Uso del agua y evaluación de costos: Calcula una estimación del uso de agua dentro y fuera del edificio.

Radiación Solar: Permite visualizar la incidencia solar y la radiación en ventanas y otras superficies, en cualquier periodo de tiempo.

Luz día: Calcula los factores de luz día y niveles de luminosidad en cualquier punto del modelo.Sombras y reflejos: Muestra la posición solar y el recorrido relativo con respecto al modelo, en cualquier fecha, hora y ubicación.

Con todas estas herramientas se pueden realizar variados análisis durante la fase diseño del proyecto. Estas primeras decisiones, utilizando Ecotect (forma, orientación, elección de materiales, tamaño y ubicación de ventanas) tienen el mayor impacto sobre la eficiencia energética del proyecto.

Movimiento green building

El American Institute of Architects (AIA) y Autodesk realizaron el estudio: 2007 Autodesk/AIA Green Index, el cual mide cómo los arquitectos miembros del AIA en Estados Unidos están utilizando el diseño sustentable, así como sus opiniones sobre el movimiento conocido como Green Building.

La investigación mostró que 70% de los arquitectos dicen que la demanda de los clientes es el factor clave de un Green Building y que la principal razón por la que demandan “edificios verdes” es la reducción de los costos operativos. Así, los arquitectos están respondiendo con un significativo incremento en el uso de elementos sustentables como sistemas de Aire Acondicionado Central de Alta Eficiencia, materiales de construcción reciclables y usando softwares para tratar el uso de energía.

Según el Autodesk/AIA Green Index, menos de la mitad de los arquitectos incorporaban prácticas de diseño sustentable en sus proyectos desde hace cinco años. Sin embargo, este número está creciendo rápidamente con 90% de arquitectos que esperan incorporar elementos sustentables antes de 2012.

El rápido crecimiento en la adopción de diseños sustentables resulta una respuesta directa a la gran demanda de construcciones verdes, ya que los edificios son la principal fuente de emisión de carbono. El estudio también demuestra que los arquitectos están haciendo significativos avances para resolver la demanda de Green Buildings de sus clientes. Trabajando para desarrollar sus habilidades en diseño sustentable, 88% de las respuestas expresaron haber recibido entrenamiento o educación continua enfocada en Green Building.

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