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Arquitectura sustentable

La arquitectura sustentable, también denominada arquitectura sostenible, arquitectura verde, eco-arquitectura y arquitectura ambientalmente consciente, es un modo de concebir el diseño arquitectónico de manera sostenible, buscando aprovechar los recursos naturales de tal modo que minimicen el impacto ambiental de los edificios sobre el medio ambiente y sus habitantes.

Los principios de la arquitectura sustentable incluyen:

• la consideración de las condiciones climáticas, la hidrografía y los ecosistemas del entorno en que se construyen los edificios, para obtener el máximo rendimiento con el menor impacto.
• la eficacia y moderación en el uso de materiales de construcción, primando los de bajo contenido energético frente a los de alto contenido energético
• la reducción del consumo de energía para calefacción, refrigeración, iluminación y otros equipamientos, cubriendo el resto de la demanda con fuentes de energía renovables
• la minimización del balance energético global de la edificación, abarcando las fases de diseño, construcción, utilización y final de su vida útil.
• el cumplimiento de los requisitos de confort higrotérmico, salubridad, iluminación y habitabilidad de las edificaciones.

Origen del término

El origen del término “arquitectura sustentable” proviene de una derivación del término “desarrollo sostenible” (del inglés: sustainable development) que la primer ministro noruega Gro Brundtland incorporó en el informe “Nuestro futuro común” (Our common future) presentado en la 42^a sesión de las Naciones Unidas en 1987.”El desarrollo es sustentable cuando satisface las necesidades de la presente generación sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para que satisfagan sus propias necesidades” definió Gro Bruntland. En dicho informe se hacía hincapié en que el empobrecimiento de la población mundial era una de las principales causas del deterioro ambiental a nivel global. En 1992 los jefes de estado reunidos en la Cumbre de la Tierra en Río de Janeiro se comprometieron a buscar juntos “… las vías de desarrollo que respondan a las necesidades del presente sin comprometer las capacidades de las generaciones futuras de satisfacer las suyas”.

Así el concepto del desarrollo sostenible se basa en tres principios:^[1]

• el análisis del ciclo de vida de los materiales;
• el desarrollo del uso de materias primas y energías renovables;
• la reducción de las cantidades de materiales y energía utilizados en la extracción de recursos naturales, su explotación y la destrucción o el reciclaje de los residuos.

Durante esta reunión en Río de Janeiro se realizó una reunión paralela,^[2] convocada por académicos, investigadores y ONG mundiales para debatir acerca de cual era el estado del conocimiento en cada campo respecto de cada línea de conocimiento. Hubo centenares de trabajos de todo el mundo entre los cuales se encontraban los arquitectos con “conciencia ambiental” mayoritariamente provenientes de corrientes previas como la arquitectura solar, la arquitectura bioclimática o la arquitectura alternativa.

Dada la precaución del mundo académico a la hora de consensuar nuevos conceptos y la adopción por parte del Diccionario de la Real Academia Española se posibilitó traducir “sustainable” como “sostenible” pero dejando dudas en su uso.

En la península ibérica el término inglés “sustainable” se traduce comúnmente como sostenible mientras que en América latina está más extendido el término sustentable; sin embargo, ambas expresiones se refieren a un mismo concepto.

En 1998 la Escuela de Arquitectura y Planeamiento Urbano de la Universidad de Míchigan publicó el documento An Introduction to Sustainable Architecture donde se sintetizan los principios de la Arquitectura Sustentable.^[3]

En el año 2004 se publicó el Diccionario de arquitectura en la Argentina donde aparece la voz “bioclimática/bioambiental/solar pasiva/sustentable/ambientalmente consciente (Arquitectura)” para unificar una línea de pensamiento de la arquitectura.^[4] Y se define: “… aplicados al diseño y la arquitectura, estos adjetivos se integran en construcciones que designan las estrategias y los edificios que son concebidos, se construyen y funcionan de acuerdo a los condicionantes y posibilidades ambientales del lugar (clima, valores ecológicos), sus habitantes y modos de vida. Esto se logra mediante dos subsistemas: el de conservación y uso racional de la energía y el de los sistemas solares pasivos, incorporados ambos al organismo arquitectónico. Por extensión se aplican al urbanismo…”.

Dado que la polémica continuaba no resultó extraño que recién en octubre del año 2005 se realizase en la ciudad de Montería (Colombia) el Primer Seminario Internacional de Arquitectura Sustentable, Sostenible y Bioclimática, con el fin de reunir a especialistas iberoamericanos a dirimir el enfoque de cada sub-corriente y encontrar acuerdos.

En marzo de 2006 se publicó en el diario de mayor tirada de la Argentina el coleccionable Arquitectura Sustentable,^[5] para aclarar a la comunidad de arquitectos el uso del término, explicitar sus fundamentos, analizar diez obras significativas a nivel mundial, junto a un manual de aplicación para los climas del país.

Energía y arquitectura

Edificio City hall en Londres de Norman Foster.

La eficiencia energética es una de las principales metas de la arquitectura sustentable, aunque no la única. Los arquitectos utilizan diversas técnicas para reducir las necesidades energéticas de edificios mediante el ahorro de energía y para aumentar su capacidad de capturar la energía del sol o de generar su propia energía.

Entre estas estrategias de diseño sustentable se encuentran la calefacción solar activa y pasiva, el calentamiento solar de agua activo o pasivo, la generación eléctrica solar, la acumulación freática o la calefacción geotérmica, y más recientemente la incorporación en los edificios de generadores eólicos.

La casa pasiva estándar combina una variedad de técnicas y tecnologías para alcanzar un uso ultra-bajo de la energía.

Calefacción eficiente

Los sistemas de climatización (ya sea calefacción, refrigeración o ambas) son un foco primario para la arquitectura sustentable porque son típicamente los que más energía consumen en los edificios. En un edificio solar pasivo el diseño permite que éstos aprovechen la energía del sol eficientemente sin el uso de ciertos mecanismos especiales, como por ejemplo: células fotovoltaicas, paneles solares, colectores solares (calentamiento de agua, calefacción, refrigeración, piscinas), valorando el diseño de las ventanas. Estos mecanismos especiales se encuadran dentro de los denominados sistemas solares activos. Los edificios concebidos mediante el diseño solar pasivo incorporan la inercia térmica mediante el uso de materiales de construcción que permitan la acumulación del calor en su masa térmica como el hormigón, la mampostería de ladrillos comunes, la piedra, el adobe, la tapia, el suelo cemento, el agua, entre otros (caso muro Trombe). Además es necesario utilizar aislamiento térmico para conservar el calor acumulado durante un día soleado. Además, para minimizar la pérdida de calor se busca que los edificios sean compactos y se logra mediante una superficie de muros, techos y ventanas bajas respecto del volumen que contienen. Esto significa que los diseños muy abiertos de múltiples alas o con forma de espina deben ser evitados prefiriendo estructuras más compactas y centralizadas. Los edificios de alta compacidad tradicionales en los climas muy fríos son un buen modelo histórico para un edificio energéticamente eficiente.

Las ventanas se utilizan para maximizar la entrada de la luz y energía del sol al ambiente interior mientras se busca reducir al mínimo la pérdida de calor a través del cristal (un muy mal aislante térmico). En el hemisferio sur implica generalmente instalar mayor superficie vidriada al norte para captar el sol en invierno y restringir al máximo las superficies vidriadas al sur. Esta estrategia es adecuada en climas templados a muy fríos. En climas cálidos a tropicales se utilizan otras estrategias. El uso del doble vidriado hermético (DVH) reduce a la mitad las pérdidas de calor aunque su costo es sensiblemente más alto. Es recomendable plantar delante de las ventanas orientadas a los cuadrantes NO-N-NE, árboles de hojas caducas para bloquear el sol excesivo en verano y a su vez permitir el paso de la luz solar en invierno cuando desaparecen sus hojas. Las plantas perennes se plantan a menudo al sur del edificio para actuar como una barrera contra los fríos vientos del sur.^[6]

Enfriamiento eficiente

Cuando por condiciones particulares sea imposible el uso del refrescamiento pasivo, como por ejemplo, edificios en sectores urbanos muy densos en climas con veranos cálidos o con usos que implican una gran generación de calor en su interior (iluminación artificial, equipamiento electromecánico, personas y otros) será necesario el uso de sistemas de aire acondicionado. Dado que estos sistemas usualmente requieren el gasto de 4 unidades de energía para extraer 1 del interior del edificio, entonces es necesario utilizar fuertes y activas estrategias de diseño sustentable. Entre otras:

• adecuada protección solar en todas las superficies vidriadas.
• evitar el uso de vidriados en techos.
• buen aislamiento térmico en muros, techos y vidriados.
• concentrar los espacios de gran emisión de calor (ejemplo: computadoras, cocinas, etc) y darles buena ventilación.
• sectorizar los espacios según usos.
• utilizar sistemas de aire acondicionado con certificación energética a fin de conocer cuan eficientes son.
• ventilar los edificios durante la noche.

Con esto se colaborará en reducir el calentamiento global y el agujero de ozono en la atmósfera.

Refrescamiento pasivo

En climas muy cálidos donde es necesario el refrescamiento el diseño solar pasivo también proporciona soluciones eficaces. Los materiales de construcción con gran masa térmica tienen la capacidad de conservar las temperaturas frescas de la noche a través del día. Para esto es necesario espesores en muros o techos que varían entre los 15 a 60 cm y así utilizar a la envolvente del edificio como un sistema de almacenamiento de calor. Es necesario prever una adecuada ventilación nocturna que barra la mayor superficie interna evitando la acumulación de calor diurno. Puede mejorarse significativamente la ventilación en el interior de los locales con la instalación de una chimenea solar

Durante el día la ventilación debe ser mínima. Así al estar más frescos los muros y techos tomarán calor corporal dando sensación de frescura.

En climas muy cálidos los edificios se diseñan para capturar y para encauzar los vientos existentes, particularmente los que provienen de fuentes cercanas de humedad como lagos o bosques. Muchas de estas estrategias valiosas son empleadas de cierta manera por la arquitectura tradicional de regiones cálidas.^[7]

Producción de energías alternativas en edificios

Las energías alternativas en la arquitectura implican el uso de dispositivos solares activos, tales como paneles fotovoltaicos o generadores eólicos que ayudan a proporcionar electricidad sustentable para cualquier uso. Si los techos tendrán pendientes hay que tratar de ubicarlas hacia el mediodía solar con una pendiente tal que optimice la captación de la energía solar a fin que los paneles fotovoltaicos generen con la eficacia máxima. Para conocer la pendiente óptima del panel fotovoltaico en invierno (cuando el día es más corto y la radiación solar más débil) hay que restar al valor de la latitud del lugar el ángulo de la altura del sol. La altura del astro la obtendremos de una carta solar. Se han construido edificios que incluso se mueven a través del día para seguir al sol. Los generadores eólicos se están utilizando cada vez más en zonas donde la velocidad del viento es suficiente con tamaños menores a 8 m de diámetro. Los sistemas de calefacción solar activos mediante agua cubren total o parcialmente las necesidades de calefacción a lo largo del año de una manera sustentable. Los edificios que utilizan una combinación de estos métodos alcanzan la meta más alta que consiste en una demanda de energía cero y en los 80s se denominaban autosuficientes. Una nueva tendencia consiste en generar energía y venderla a la red para lo cual es necesario contar con legislación específica, políticas de promoción de las energías renovables y programas de subsidios estatales. De esta forma se evitan los costos excesivos que representan los sistemas de acumulación de energía en edificios. Uno de los ejemplos más notables es la Academia de Mont-Cenis [2]

[3]

en Alemania de los arquitectos Jourda & Perroudin inaugurado en 1999.^[8]

Otras formas de generación de energía basadas en fuentes renovables son la energía solar térmica (para calefacción, agua caliente sanitaria y aire acondicionado), biomasa o incluso la geotérmica. Lo ideal para garantizar el suministro energético durante todo el año, bajo condiciones climáticas y ambientales cambiantes, es combinar las diferentes fuentes.

Reciclado energético

La alternativa más económica para conseguir un edificio energéticamente eficiente es incluyendo desde la fase de proyecto el tema. Pero es posible tomar un edificio existente y mediante una técnica denominada de reciclado energético conocida por su raíz anglosajona como retrofit[4] dar al edificio un nuevo ciclo de vida sustentable.

Entre las primeras tareas se encuentra la de realizar una auditoría energética para conocer cuales son las entradas y salidas de energía al edificio como sistema, siempre buscando mantener el confort higrotérmico, la salubridad y la seguridad.^[9]

Implantación y emplazamiento

La localización del edificio es un aspecto central en la arquitectura sustentable y a menudo no es tenida muy en cuenta. Aunque muchos arquitectos ecologistas sugieren la localización de la vivienda u oficinas ideal en medio de la naturaleza o el bosque esto no siempre es lo más aconsejable; ya que resulta perjudicial para el ambiente natural. Primero tales estructuras sirven a menudo como la última línea de atracción del suburbio de las ciudades y pueden generar una tensión que favorezca su crecimiento. En segundo lugar al estar aisladas aumentan el consumo de energía requerida para el transporte y conducen generalmente a emisiones innecesarias de gases de efecto invernadero. Debe buscarse una localización urbana o suburbana cercana a vías de comunicación buscando mejorar y fortalecer la zona. Esta es la actual tendencia del nuevo movimiento urbanista. Una cuidadosa zonificación mixta entre áreas industriales (limpias), comerciales, residenciales implica mejor accesibilidad para poder viajar a pie, en bicicleta, o usando el transporte público.^[10][11]

Materiales para edificios sustentables

Los materiales adecuados para su uso en edificios sustentables deben poseer características tales como bajo contenido energético, baja emisión de gases de efecto invernadero como CO2 – NOx – SOx – material particulado, ser reciclados, contener el mayor porcentaje de materiales de reutilización, entre otros. En el caso de maderas evitar las provenientes de bosques nativos y utilizar las maderas de cultivos como el pino, el eucaliptus entre otras especies. Entre los materiales usados en la construcción que más energía propia poseen se encuentran el aluminio primario (215 MJ/kg), el aluminio comercial con 30% reciclado (160 MJ/kg), el neopreno (120 MJ/kg), las pinturas y barnices sintéticos (100 MJ/kg), el poliestireno sea expandido o extruido (100 MJ/kg) y el cobre primario (90 MJ/kg), junto a los poliuretanos, los polipropilenos y el policloruro de vinilo PVC.^[12]

Manejo de residuos

La separación de residuos facilita su reciclaje posterior y es usual separar vidrio, metal, plástico y orgánico.

La arquitectura sustentable se centra en el uso y tratamiento de los residuos en el sitio, incorporando cosas tales como sistemas de tratamiento de aguas grises mediante filtros y estabilización biológica con juncos y otras variedades vegetales acuáticas. Estos métodos, cuando están combinados con la producción de compost a partir de basura orgánica, la separación de la basura, pueden ayudar a reducir al mínimo la producción de desechos en una casa.

Reciclado de estructuras y materiales

una cierta arquitectura sustentable incorpora materiales reciclados o de segunda mano. La reducción del uso de materiales nuevos genera una reducción en el uso de la energía propia de cada material en su proceso de fabricación. Los arquitectos sustentables tratan de adaptar viejas estructuras y construcciones para responder a nuevas necesidades y de ese modo evitar en lo posible construcciones que partan de cero.

Materiales reciclados

Entre los materiales posibles de reciclar se encuentra:

• la mampostería en la forma de escombro triturado para hacer contrapisos o pozos romanos
• maderas de diversas escuadrías de techos, paneles y pisos.
• hormigón de pavimentos, que se vuelve a triturar y usar en estructuras de menor compromiso de cargas.
• puertas, ventanas y otras aberturas.
• aislantes termoacústicos.
• mayólicas y otros revestimientos cerámicos.
• cañerías metálicas.
• cubiertas de chapa para cercos de obra.
• hierro estructural para obras menores.
• hierro fundido para las líneas de agua y gas.
• rejas.

En países no desarrollados es usual que haya una gran recuperación de demoliciones y sitios donde se concentran estos productos para su posterior reutilización. En Argentina se las denomina Chacaritas en alusión al mayor cementerio de Buenos Aires.

Arquitectura y sostenibilidad social

La arquitectura genera un gran impacto social en la población y son necesarios buenos ejemplos en cada comunidad local para mostrar a la sociedad los caminos a seguir. En cada cultura en el tiempo surgieron nuevos tipos edificatorios pero sólo algunos se convirtieron en modelos para ser repetidos por la sociedad. En el campo experimental los primeros desarrollos sistemáticos se aglutinaron en lo que se dio en denominar “Lista de edificios solares pioneros” que muestra una producción continua por parte del mundo académico desde 1939 cuando se construyera en Míchigan la Casa solar MIT #1 por parte de H.C. Hottel del Masachusset Institute of Technologies – MIT. Mientras en los Estados Unidos son usuales las casas de construcción liviana (10 a 150 kg/m²), en América del Sur son mayoritariamente de construcción pesada (>150 kg/m²). Los materiales y modos de construcción son diferentes probablemente por la cultura que trajo cada tipo edificatorio. Dado que los cambios en las costumbres no son sencillos, se requieren de enormes esfuerzos para generar alternativas válidas que sean adoptadas por la sociedad.

Aquí entran conceptos tales como cual es el costo inicial de un edificio, cual es el costo a lo largo de su vida útil(estimada en 30 a 50 años),^[13] la Vulnerabilidad de las edificaciones y el análisis de riesgo, ¿puede una familia o una sociedad pagar dichos costos? ¿Puede afrontarse el costo ambiental? Son todas preguntas que cada sociedad local debe responder y la dirigencia debe dar respuestas adecuadas y sustentables.

Iniciativas locales

Las iniciativas locales surgen de problemas específicos por ONG o personajes de alto impacto mediático. Una de estas iniciativas es el Make It Right [5]

que lleva adelante el actor norteamericano Brad Pitt a fin de reconstruir un centenar de viviendas en un barrio pobre de Nueva Orleans devastado por el Huracán Katrina.

Lo novedoso de la iniciativa es que prestigiosos arquitectos locales e internacionales han donado proyectos de viviendas sustentables.^[14] Cada ejemplo es un paso más en lo social y sostenible para generar propuestas cuando los gobiernos y los políticos fallan o niegan las necesidades de la sociedad humana.

Certificación ambiental edilicia

“El sector de la vivienda y de los servicios (compuesto en su mayoría por edificios), absorbe más del 40 % del consumo final de energía en la Comunidad Económica Europea. Se encuentra además en fase de expansión, que hará aumentar el consumo de energía …”.^[15] En el caso de países con menor nivel de industrialización y alta urbanización puede alcanzar hasta el 50% del consumo final de energía primaria.

Estas afirmaciones pueden encontrarse en gran cantidad de directivas y reglamentaciones que priorizan la necesidad de reducir el consumo energético del sector edificación, tanto para avanzar en el cumplimiento de los compromisos ambientales (protocolo de Kyoto) como para reducir la dependencia energética de combustibles fósiles o fuentes de energía convencionales.

Casos:

• la Directiva 93/76/CEE,
• en El Libro Verde de la UE (Hacia una estrategia para la seguridad de suministro energético en la UE, 2000),
• la Directiva 2002/91/CE,
• el Código Técnico de la Edificación (CTE), España
• la Certificación Energética (CALENER), España
• el Etiquetado energético en Alemania
• el Etiquetado energético en Francia HQE
• el Etiquetado energético en USA. Certificado LEED – Leadership in Energy and Environmental Design.
• el concepto Embodied Energy
• el Programa LIDER
• el proyecto de Etiquetado Energético para la UE: Proyecto PREDAC (Promoting Actions for Renewable Energies)
• la Certificación Passiv Haus, Alemania.
• la Certificación Plus Energie Haus, Alemania.
• la Regulación energética edilicia en Argentina y el Etiquetado energético de edificios.
• la Plataforma Edificación Passivhaus de españa PEP

Uno de los motivos que pueden justificar el escaso debate sobre los procesos de regulación y certificación energética de viviendas en casi todo el mundo es la elevada complejidad técnica del sistema edificio desde un punto de vista energético. Esto sin duda ha alejado al resto de sectores sociales del debate destinado a definir los procedimientos a seguir para implementar las Directivas citadas (Caso UE).

Sin embargo, en el sector de la edificación, tal y como han mostrado las experiencias en muchos países europeos, es fundamental la aceptación de distintos sectores de la sociedad para que una herramienta como la certificación energética tenga alguna utilidad. Un inicio es que estas certificaciones sean voluntarias hasta que logre impactar al mercado inmobiliario.^[16]

Iniciativas internacionales

• La Sustainable Building Alliance SB Alliance
• IPCC Fourth Assessment Report [6]
• UNEP and Climate change [7]
• GHG Indicator [8]
• Agenda 21 [9]
• FIDIC’s PSM [10]
• iiSBE’s SBtool [11]
• BREEAM ES [12]

Normativa internacional

Los marcos descriptivos de los impactos medioambientales de las construcciones se están normalizando a nivel internacional:

• A nivel de la (ISO) International Organization for Standardization’s Technical Committee 59 (ISO TC59) – Building Construction.
• A nivel del comité europeo de normalización: European Committee for Standardization’s CEN TC350 -Sustainability of Construction Works
• En Argentina el subcomité de Construcciones Sostenibles de IRAM [13]

Datos bioclimáticos

El diseño de un edificio DAC (Diseño ambientalmente consciente) requiere de información cuantitativa sobre el sitio donde vaya a implantarse el edificio para incorporar las medidas de diseño pasivo más adecuadas. Conseguir datos bioclimáticos no es sencillo en especial en los países no desarrollados. Entre estos datos se encuentran: temperatura (°C), humedad relativa (%), humedad absoluta (g/kg; mm Hg/kg; kPa/kg), radiación solar (W/m²), frecuencia, dirección y velocidad del viento. Cada país cuenta con servicios meteorológicos a los que se puede acudir para obtener la información, aunque no siempre son gratuitos. La industria de la construcción consume el 50% de todos los recursos mundiales y se convierte en la actividad menos sostenible del planeta.

La NASA tiene un servicio gratuito donde obtener datos medios mensuales calculados (se indica el error) de prácticamente todos los parámetros usuales para el diseño del edificio y sus instalaciones con energías renovables [14]

; también pueden encontrarse datos diarios medidos por satélites en el período 1983-1993 de radiación solar en superficie y extra-atmosférica y temperatura del aire a nivel del suelo [15]

. Para obtener los datos se ingresa con latitud y longitud o mediante un plano de la tierra hasta localizar nuestra zona de trabajo. Otros sitios como Tu Tiempo.net [16]

proveen información medida generada por estaciones meteorológicas a lo largo del planeta a nivel mensual o diario sin cargo.

Arquitectos que contribuyen a la arquitectura sustentable

• Emilio Ambasz
• Brenda & Robert Vale
• Charles Correa
• Luis de Garrido ^[17]
• Glenn Murcutt
• Ken Yeang
• Norman Foster La agenda verde de Foster (conferencia)
• Richard Rogers
• Renzo Piano
• Tom Bender [17]
• Walter Segal [18]
• William McDonough
• Wladimiro Acosta
• Enrico Tedeschi ^[18]
• Elio Di Bernardo ^[19]
• Elías Rosenfeld ^[20]
• Victor Olgyay
• Felix Trombe & Jacques Michel [19]
• Pablo Vidal Arquitectos [20]