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Simulación energética de edificios

El consumo de energía no deja de ser un tema preocupante a la hora de planear el diseño de un edificio. Existen estrategias que permiten reducir esos consumos y además hacer un valioso aporte al confrot y al medio ambiente.

por José Luis Correa*

El desempeño energético de un edificio es un elemento crítico en el diseño de construcciones sostenibles. Hay muchas estrategias de conservación de energía que permiten optimizar tal desempeño, entonces, el saber elegir cuales de éstas proporcionan mayores beneficios, es un paso fundamental en el proceso de diseño de un proyecto. La simulación energética de edificios responde a estas necesidades, sin embargo, su utilidad y aplicación requiere de un completo conocimiento de sus características.

La eficiencia energética de una construcción depende de su diseño. Su forma, orientación, materiales y métodos de construcción, envolvente, manejo del agua, al igual que la calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC), y sistemas de iluminación, determinan el nivel de eficiencia con que la edificación usa energía. Por lo cual, la forma más efectiva de optimizar el consumo energético es usando un enfoque integral en el que se vea la edificación como un conjunto total e interconectado. 

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Adicionalmente, la colaboración de todos los integrantes del equipo de diseño desde el inicio del proyecto, es también factor esencial. Es así, que una visión holística de cada uno de los participantes de las reuniones de diseño, será fundamental en el logro de los objetivos de sostenibilidad y eficiencia energética establecidos por el cliente.

El sistema de certificación de edificios sostenibles LEED (acrónimo de Leadership in Energy & Environmental Design), reconoce la importancia del consumo de energía a través, principalmente, de dos temas. El primer tema está relacionado con el prerrequisito 2 del capítulo de Energía y Atmósfera ‘Desempeño Energético Mínimo’, el cual pretende que la edificación diseñada, y sus sistemas,  tengan un nivel mínimo de eficiencia, para así reducir el impacto económico y ambiental asociado con el uso excesivo de energía. El segundo tema se refiere al crédito 1, del mismo capítulo, denominado ‘Desempeño Energético Óptimo’, el cual busca lograr un nivel de eficiencia energética superior a lo exigido en el prerrequisito 2; lo que premia, otorgando la mayor cantidad de puntos que un proyecto puede obtener en un solo crédito. 

Estos dos temas requieren para su cumplimiento de la simulación total de la edificación diseñada y así demostrar los ahorros de energía de ésta respecto a una línea base establecida en un estándar de referencia. De esta forma, LEED invita a las construcciones sostenibles a lograr mayores niveles de eficiencia energética a través de la integración de herramientas de simulación a sus procesos de diseño.

ASHRAE 90.1 es el estándar técnico, referenciado por LEED, que provee los lineamientos necesarios para satisfacer el desempeño energético exigido por esta certificación. Este es un estándar industrial que provee no solo los requerimientos mínimos para el diseño energéticamente eficiente de edificios comerciales, sino también, establece los criterios para determinar el cumplimiento de tales requerimientos. 

Los proyectos, que busquen la certificación LEED y que sigan la opción de simulación total de la edificación, pueden demostrar las mejoras en la eficiencia energética de su proyecto usando el ‘Método de evaluación del desempeño de edificios’ detallado en el Apéndice G del estándar en cuestión. Lo que sugiere, que el estándar ASHRAE 90.1 y la simulación energética, son aliados estratégicos a la hora de diseñar construcciones de las que se esperan ahorros en el consumo de energía merecedores de la certificación LEED.


Una evaluación de gran utilidad

La simulación es un arte al igual que una ciencia. La simulación del desempeño energético de una edificación es una poderosa herramienta computacional que arquitectos, ingenieros y constructores, entre otros, deben utilizar para evaluar la forma en que cada sistema de una edificación afecta el consumo de energía total de la misma. 

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El resultado de tal evaluación es de gran utilidad a la hora de fundamentar y guiar decisiones de diseño con impacto en el consumo de energía. A pesar de que muchos diseñadores son cualitativamente consientes del alto nivel de interacción entre los diferentes sistemas de una edificación, es difícil – y en algunos casos imposible – el cuantificar tales interacciones de forma precisa, a menos que se haga la simulación del edificio. Todo esto apunta a que la simulación fortalece y facilita el trabajo de los diseñadores, respondiendo a dudas claves a la hora de caracterizar sus proyectos.

Según la fase en la que se encuentre el proyecto, la simulación energética puede dar respuesta a preguntas de diseño tan generales o específicas como se requieran. Algunas de las inquietudes más comunes de los diseñadores, y que pueden ser evaluadas con la simulación son las siguientes:

- ¿Qué nivel de aislamiento térmico es más rentable para paredes y techo en una determinada ubicación?

- ¿Es rentable en climas templados la ventanería con panel doble?

- Si instalamos un sistema eficiente de iluminación, ¿qué tanto se disminuirá el tamaño del sistema de enfriamiento?

- ¿Cuál sería el impacto en el consumo de energía al agregar más ventanas a una edificación?

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- ¿Qué tanta energía se ahorraría si se utiliza un componente específico para aumentar la eficiencia energética de un sistema de climatización?

Es amplia la gama de temas que la simulación energética de edificaciones puede evaluar, sin embargo, ésta puede no ser adecuada para algunos proyectos.

A pesar de que la simulación energética puede agregar un valor significativo al proceso de diseño de edificaciones, éste no es siempre el caso. No hay un método sencillo y rápido que determine cuando hacer una simulación o no, pero si hay un conjunto de señales típicas que sugieren el abstenerse de realizarla, como las descritas a continuación:

- Cuando el proceso de diseño está tan avanzado que es poco probable que algo pueda ser modificado.

- Cuando un proyecto es tan pequeño que el costo de hacer una simulación no es rentable.

- Cuando las preguntas de diseño, que se requieren responder, están fuera del alcance de evaluación del programa de simulación o del conocimiento del simulador.

Es responsabilidad de los consultores de eficiencia energética el explicar claramente al cliente las limitantes de sus programas de simulación, para así no se generar falsas expectativas.

La simulación energética contribuye ampliamente a la optimización del consumo de energía de edificios. Su integración al proceso de diseño es fundamental en la planeación de proyectos de alto desempeño y/o que aspiran a la certificación LEED. Y aunque su aplicación no es benéfica en todos los casos, en la gran mayoría de proyectos puede orientar a los diseñadores hacia la aplicación y optimización de estrategias clave de conservación de energía. Contribuyendo así a una mejor sociedad a través de la optimización de construcciones sostenibles, es decir: construcciones rentables, confortables y de bajo impacto en el medio ambiente.

* José Luis Correa Guzmán es Ingeniero, MSc, LEED AP O+M, próximo presidente de ASHRAE-Colombia. Consultor Senior en Construcción Sostenible: Energía & Confort y director de la empresa KW Ingeniería. Pueden contactarlo a través del correo electrónico: director@kwingenieria.com o visitar la página web: www.kwingenieria.com.

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