Presentamos un proyecto realizado en el Banco de Germoplasma – CIAT en el Valle del Cauca, Colombia, donde se mezclan la arquitectura, la climatización, la refrigeración y la bioclimática.
por Gloria Elena Molina Vélez*
¿Qué es el CIAT? El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) es una organización científica internacional con sede principal en la ciudad de Palmira, a 17 kilómetros de Cali, Colombia, con una extensión de 500 hectáreas. El CIAT tiene como misión reducir el hambre y la pobreza y mejorar la nutrición humana en los trópicos mediante una investigación que aumente la eco-eficiencia en la agricultura. Para lograr lo anterior, el CIAT cuenta aproximadamente con 200 científicos provenientes de todo el mundo. Estos investigadores trabajan en colaboración con cientos de instituciones aliadas con el apoyo de una amplia gama de donantes. La Junta Directiva supervisa la investigación y la gestión financiera del Centro.
El CIAT cuenta con alrededor de 200 científicos y otros profesionales generadores de conocimiento. Ellos trabajan a la luz de tres objetivos estratégicos: generar disponibilidad de alimentos, mejorar los ingresos y generar competitividad en la población rural y urbana de escasos recursos. Es en este punto donde los vínculos y las estrategias de relacionamiento entre el CIAT y la población toman especial relevancia, pues son las construcciones conjuntas las que facilitan el cumplimiento de los objetivos estratégicos.
Un escenario expositivo como el que se propone es una oportunidad para que el CIAT pueda fortalecer los vínculos con las comunidades, permitiéndole a la población el acceso a dispositivos, programas y actividades educativos que favorecen la puesta en escena y el uso contextualizado del conocimiento generado por los científicos de la institución.
A partir de lo anterior y teniendo en cuenta que el CIAT tiene como misión la reducción del hambre y la pobreza y el mejoramiento de la nutrición humana en los trópicos mediante una investigación que aumente la eco-eficiencia en la agricultura, los Centros de Ciencia y, en general, los escenarios expositivos pueden ser una estrategia útil para el cumplimiento del propósito general del CIAT, pues reconocen la diversidad cultural, económica y social de las comunidades, promueven los principios de acceso democrático a la información y al conocimiento, y contribuyen a fortalecer la cultura en CT en el país mediante programas y actividades educativos.
Figura 1. Localización general del CIAT y del nuevo Banco de Germoplasma. Palmira - Valle – Colombia.
La arquitectura
Objetivo y alcance: El nuevo proyecto del Banco de Germoplasma nace como escenario expositivo para el CIAT, se piensa entonces como una estrategia en donde se dan conversaciones abiertas entre investigadores, funcionarios públicos, empresarios y ciudadanos en pro de una producción conjunta de conocimiento que posibilite el desarrollo social.
Para tal efecto el CIAT realizó un concurso para el diseño arquitectónico y técnico donde la oficina de Alejandro Echeverri + Valencia de Medellín salió favorecido.
El nuevo Banco de Germoplasma, surge de la necesidad del Centro Internacional de Agricultura Tropical de desarrollar el nuevo espacio en el que tendrá lugar el estudio de la seguridad alimentaria del planeta; sin duda un tópico de especial importancia en una época en la que por cambio climático vemos amenazada nuestra subsistencia y la de nuestro planeta. Con el objetivo de hacer más que un edificio funcional y de dar respuesta asertiva a las exigencias particulares del centro, se propone un edificio cuya eficiencia energética y compromiso ambiental, fueran el mejor legado que pudiera dejar el CIAT de su labor investigativa; una muestra viva de como ocupar el territorio minimizando los impactos, para coexistir con la naturaleza y aprovechar sus lógicas de equilibrio. Basados en ese compromiso se busca construir un lugar para la geografía y el clima particular del Valle del Cauca, en donde su arquitectura y espacios responden a un objetivo de innovación inteligente y sostenible; un espacio en el que trabajar se convierte en un hábito memorable y visitarlo en una experiencia pedagógica viva.
La idea fundacional de la arquitectura del proyecto es una respuesta al clima cálido húmedo de esta región geográfica, se propone usar el principio de la Doble Piel, con la construcción de un canopy o sombra artificial que abraza los áreas de intercambio y trabajo colaborativo, los espacios pedagógicos de exhibición, lugares de descanso y contemplación del paisaje agrícola circundante. La protección de la doble piel frente a la incidencia de la radiación solar directa se traduce en un ahorro energético considerable además de crear un microclima fresco, que en conjunto con la presencia predominante de vegetación, una adecuada orientación del edificio, su disposición levantada del suelo para favorecer la ventilación natural y el uso adecuado de fuentes renovables in situ, suplen las necesidades energéticas del conjunto; sin duda una estrategia clave para la consecución de sus principales metas de sostenibilidad (Net Zero / Carbono neutro / Living Building Challenge); retos hasta ahora por explorar por edificaciones en el contexto de América latina.
Componentes del Proyecto Arquitectónico
El proyecto arquitectónico es un complejo conformado por 4 componentes:
• Plataforma elevada
• Paisaje
• Contenedores – laboratorios
• Canopy sombra tropical
La Bioclimática
Los estudios de bioclimática y de energía realizados por Green Loop tuvieron como finalidad determinar las condiciones de microclima bajo el canopy del proyecto CIAT. Esto con el objetivo de optimizar la geometría del edificio, la materialidad y otras estrategias asociadas para lograr confort térmico en un espacio abierto “no condicionado” tal como el que se ha proyectado para este proyecto.
También desarrolló análisis específicos de transmisión de energía y materialidad con el fin de determinar la mejor especificación de envolvente y geometría asociada para maximizar su desempeño energético. Esto se hace con el fin de minimizar el consumo de energía del laboratorio y hacer posible que el proyecto pueda aspirar a ser Net-Zero, tal como lo solicita la certificación Living Building Challenge.
Con el fin de poder obtener los resultados más fiables posibles, se ha generado un archivo climatológico EPW específico, corrigiendo la velocidad del viento y ajustando los patrones de comportamiento a las condiciones actuales registradas en el aeropuerto de Palmira. El presente reporte se encuentra dividido en varios (15) capítulos, cubriendo los siguientes temas:
1. Desempeño solar (análisis geométrico).
2. CFD exterior – Para determinar patrones de comportamiento del viento en espacios abiertos no condicionados.
3. Simulaciones térmicas dinámicas en espacios abiertos (enfocado en un solo espacios abierto debido a restricciones de tiempo).
4. CFD interno – Para determinar las condiciones de microclima.
5. Ajuste de geometría, aperturas y diseño de envolvente
Aire Acondicionado – Deshumectación y Ventilación Mécanica
• Aire acondicionado para brindar condiciones de temperatura y humedad controlada
• Deshumectación para mantener condiciones en espacios que requieren humedades relativas bajas.
• Sistema de ventilación mecánica para extracción de baños y laboratorios
El proyecto CIAT contará con edificios de laboratorios con condiciones especiales de temperatura y humedad relativa, y un edificio administrativo o de oficinas. En el caso de los edificios de laboratorios, los cuales tienen espacios con condiciones especiales de temperatura y humedad, se requiere un sistema de aire acondicionado con enfriamiento y deshumectación para cumplir con dichas condiciones.
El proyecto será acondicionado empleando un sistema de agua fría de condensación por aire compuesto por una central de producción de frío, un sistema de distribución de agua fría y un sistema de distribución de aire. El sistema de distribución de aire está compuesto por un sistema de vigas frías activas, unidades manejadoras de aire de volumen variable, unidades manejadoras de aire de volumen constante, sistema de recuperación de calor y sistemas de extracción para manejo de presiones dentro de los laboratorios
Sistema de Extracción de Polvos
La adopción de técnicas preventivas, como por ejemplo la Higiene industrial, presenta una formula idónea para controlar la inevitable presencia de riesgos asociados con procesos productivos, limitando los niveles de exposición y preservar con ello la salud del trabajador y la integridad de máquinas y planta física.
Dentro de la higiene operativa, las técnicas de ventilación industrial, gracias a su capacidad de control de emisiones de focos contaminantes, al control de la concentración de estos en el medio de propagación y en el entorno propio de un individuo, constituyen una de las alternativas mas ampliamente usadas y de las más eficaces para estos propósitos.
El Banco de Germoplasma tiene en su laboratorio de conservación de semillas varios procesos y/o equipos, tales como desgranadoras, trilladoras, molinos, y venteadoras, que generan material particulado, humo, gases, y vapores durante su operación que pueden incorporarse al aire ambiente, con el riesgo que puedan tener efectos irritantes, corrosivos, asfixiante o tóxicos generando la posibilidad de afectar la salud de las personas que en ellas trabajan.
Por tal razón se requirió el diseño de sistemas de extracción que además de promover la mejora de las áreas de trabajo nos permitan controlar las emisiones de estos materiales contaminantes directamente al medio ambiente.
El objetivo es diseñar un sistema de control que capture estos gases lo mas cercano posible al foco de emisión, luego transportarlo a través de ductos hasta un filtro de cartuchos donde será separado el contaminante de la corriente de aire para luego poder ser expulsado por la chimenea al exterior. De esta manera se contribuye a la prevención de riesgos laborales y ser amigable con el medio ambiente.
Refrigeración
El Banco de Germoplasma cuenta con unos espacios refrigerados donde se conservan las semillas. El sistema refrigerado incluye los cuartos fríos, y todos sus sistemas de puertas, los equipos frigoríficos, las redes de tubería de refrigerantes, sistema eléctrico de potencia y de control. El diseño del sistema fue realizado considerando las certificaciones constructivas para la calificación Leed Platinum, y Living Building Challenge (LBC), asegurando procedimientos y materiales que aseguren una vida útil del proyecto de 50 años.
El objetivo es determinar los lineamientos del Sistema de Cuartos Fríos para el desarrollo del diseño de refrigeración. El sistema de Refrigeración diseñado comprende: construcción de cuarto frios, equipos de refrigeración, sistemas de tubería y de control. El grado de especificación de la información incluye: Modelo de cálculo del diseño. Selección de los elementos, procedimientos del método constructivo.
Alcance
• Análisis de información de alimentación (Input Data) para el diseño del Banco de Germoplasma con 7 zonas de diferentes temperaturas.
• Diagnóstico de la Necesidad del Cliente. Este análisis se basa en la información enviada por el CIAT. En este paso se analiza el sistema desde el punto de vista: Ambiental (que refrigerante usar), energético (Que tecnología de control y de compresión utilizar), Transferencia de calor (Tecnología en evaporación), durabilidad (Tecnología y diseño aplicada a la construcción de cuartos fríos de larga duración), Operación y mantenimiento (Tecnología fácil de operar y de mantener).
• Definición de Requerimientos: tanto en equipos, en cuarto frio y en redes.
Metodología
El trabajo se fundamenta en la ciencia de la Termodinámica, y Mecánica de Fluidos. Con base en ello los siguientes pasos y descripciones fundamentan el marco teórico:
1. Calculo de cargas Térmicas: basado en las leyes de la termodinámica, y los principios de transferencia de Calor, se calcula la carga térmica de cada espacio Refrigerado bajo 4 puntos de vistas: Calor por transmisión, Calor por Infiltración, Calor de productos, y Calor por cargas Misceláneas.
2. Selección de Sistema de Refrigeración. Teniendo como base los cálculos de carga térmica, y de acuerdo a los coeficientes de operación, disponibilidad de Tecnología de equipos disponible, Costos aproximado de operación, complejidad de la operación, confiabilidad del sistema, límites de las certificaciones constructivas exigidas, se procede a definir la selección del sistema de Refrigeración que incluye: Selección del principio de Refrigeración, Selección del Refrigerante, selección del equipo de compresión, selección de los equipos de evaporación.
3. Selección de los elementos para la construcción de los cuartos Fríos. Se procede al análisis de las variables físicas exigidas dentro de cada espacio, y se define de acuerdo a la especificación de los materiales, la metodología de construcción de cada espacio Refrigerado. Cada material obedece a unas características técnicas que debe cumplir con las condiciones exigidas en cálculo de cargas térmicas, y el proveedor del material define sus condiciones.
4. Desarrollo de los procedimientos para Montaje del sistema de refrigeración y los cuartos Fríos. Siguiendo las condiciones para la instalación de cada material, equipo y componente del sistema se define el procedimiento para que estas labores sean ejecutadas.
* La arquitecta Gloria Elena Molina Vélez egresada de la Universidad Nacional sede Medellín, con especialización en Diseño Urbano de la misma universidad. Con experiencia en el desarrollo de arquitectura para la docencia y la investigación, con énfasis en laboratorios para investigación. Ha desarrollado proyectos desde la coordinación de condiciones existentes con variables futuras, pasando por la articulación de diseños técnicos hasta la puesta en funcionamiento, como canal propositivo en la idea siempre de materializar las ideas que emanan de las discusiones en equipo.
Correo electrónico: [email protected]
Créditos
- Banco de Germoplasma – C.I.A.T
- Palmira, Colombia
- Cliente: Centro de Investigación de Agricultura Tropical – CIAT
- Año: 2015
- Área: 11746 m²
- Programa: INSTITUCIONAL
- Diseño arquitectónico: AE+V – Alejandro Echeverri + Valencia Arquitectos - Medellín, Colombia
- Arquitectos: Alejandro Echeverri, Guillermo Valencia.
- Equipo: Lina Botero, Daniel Valencia, María Eugenia Gamarra, Alexander Silva, Lina Gil, María Camila Vélez, Sebastián Rosas, Alejandro López, Sergio Longas, Gloria Molina, Camilo Toro.
- Colaboradores: Arthur Lecoufle, Manuela Uribe.
- Contacto: AE+V Guillermo Valencia
- Calle 5G # 32 - 103, Of. 604 - Medellín - Colombia
- Tel.: (574) 312 12 11
- Celular oficina: (57) 3183227879
- [email protected]
Asesores Técnicos
• ARUP - Consultores técnicos
• GreenLoop - Diseño Bioclimático
• José Tobar y CIA - Diseño aire acondicionado
• Energía constructiva - Diseño eléctrico
• Hidro F Salinas - Diseño hidrosanitario y red contra incendios
• Triangulo - Diseño estructural
• Row tecnología -Automatización
• Paisajismo - Paisajismo
• Fasst Lighting - Iluminación
• Alma ingeniería - Estudio de suelos
• Simétrica - Diseño estructura metálica
• PVG - Diseño acústico y asesoría en ergonomía
• Thermal - Diseño cavas
• Moreno Molina Ing - Diseño geométrico de vías
• Grupo Ideas Verdes -Diseño red de riego
• Apoyo integral - Presupuesto
• Lotus ingeniería - Programación de obra y especificaciones
• Dicongas -Red de gas
• Biotécnicos S.A - Red de vacío
• Fire Marshal - Seguridad humana
• CESI - Líneas de vida
• CEGMENT - Pisos y pavimentos
• GKL ingeniería - Extracción de polvos
• Flores Valles - Mobiliario Laboratorios
• Lab Brands - Mobiliario Laboratorios
• LaForet - Mobiliario Calle científica
• Gloria Molina, Arquitecta - Asesora Laboratorios - Gerencia Técnica
Certificaciones a las que se aspiran:
Con el fin de incorporar estrategias de alto requerimiento sostenible y contar con una verificación por parte de un tercero, se está buscando obtener las certificaciones LEED y LBC.
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