DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA UNIDAD DE VIVIENDA PARA EL SOLAR DECATLHON LATINO AMERICA Y EL CARIBE 2015 Cristian Camilo Cardona Polo1

Resumen

1Estudiante

Juan Camilo Gonzalez Villa1

ingeniería Civil, Pontificia Universidad Javeriana.

El urbanismo y crecimiento actual de las ciudades requiere la innovación en la construcción, operación y mantenimiento de obras civiles. La construcción verde o sostenible ha venido tomando fuerza como una alternativa al alto impacto ambiental que generan la industria minera y de la construcción. dentro de estas iniciativas se enmarca la competencia del solar Decathlon, el cual es un concurso que desde el 2002 busca soluciones de construcción de sostenible que mitiguen las consecuencias del cambio climático. En este trabajo se explotó la compatibilidad del diseño estructural con la arquitectura, así como la secuencia constructiva. El trabajo durante construcción permitió identificar problemas del diseño estructural, los cuales fueron corregidos con la instalación de la fachada. Debido a las condiciones ambientales presentes en el momento de monitoreo no fue posible evidenciar el desempeño de retención de agua de la cubierta verde. La operación de la vivienda tuvo un balance energético sobresaliente, el cual permitió una puntuación adecuada. Finalmente, el trabajo de construcción con personal no calificado “Decatletas” genero atrasos y dificultades en la obra Palabras clave: SDLAC, Construcción verde, sostenibilidad Abstract

The Urbanism and current city growth requires innovation in the construction, operation and maintenance of civil works. Green or sustainable construction has been gaining strength as an alternative to high environmental impact, generated by the mining industry and construction. within these initiatives Solar Decathlon is grounded, which is a contest that since 2002 seeks sustainable building solutions to mitigate the consequences of climate change. In this paper we sought the compatibility of the structural design with the architecture, as well as the construction sequence. During construction work had permitted identify structural design problems, which were corrected with the installation of the facade. Due to the environmental conditions present at the time of monitoring it was not possible to demonstrate the performance of water holding in the green roof. The operation of housing has had an energy balance, which allowed an adequate score. Finally, the construction work with unqualified personnel "decathletes" gender arrears and difficulties in the work Key words: SDLAC, Green construction, sustainability. Introducción.

La ingeniería civil es una disciplina que tiene un papel fundamental en el desarrollo urbano, el cual, promueve el bienestar de la sociedad, por ende, su crecimiento y avance. Es deber de esta disciplina proponer soluciones a problemáticas que se presenten en la relación entornohabitante, hoy en día se evidencia en la mayoría de ciudades del mundo problemas de

contaminación, producto de la acumulación de gases efecto invernadero que producen cambios drásticos en el clima, y de este mismo modo problemas en la salud de las personas y su buen vivir, el accionante de estos problemas radica en el excesivo consumo de combustibles fósiles, además la explotación de materias primas no renovables y la deforestación excesiva de bosques. Desde el punto de vista de la ingeniería es posible aportar un primer paso para mitigar estos problemas, generando soluciones como construcciones amigables con el medio ambiente, que sean autosuficientes, es decir, capaces de suplir sus necesidades con métodos renovables y limpios, por ejemplo el uso de energía producida por fuentes naturales; energía solar, eólica, entre otras, recolección y uso de las aguas lluvias, evitar el uso de materiales que no son amigables con el ambiente, aprovechar la iluminación natural, la fuerza del viento para ventilación natural, con el objetivo de reducir el uso de dispositivos que aumenten el consumo energético, pues, si se tiene un consumo reducido es más fácil suplirlo con un método amigable con el medio ambiente. Los objetivos a cumplir en el proceso son, adelantar el diseño de ingeniería de una unidad de vivienda que se ajuste a los lineamientos del concurso, Solar Decathlon Latín América y el Caribe 2015. Logrando proyectar y construir una estructura que integre adecuadamente los niveles de seguridad y funcionalidad requeridos por el SDLAC, establecer una programación para la segmentación y transporte de la estructura diseñada para el cumplimiento de los requerimientos del SDLAC, Elaborar el seguimiento durante la construcción de la unidad de vivienda para el SDLAC Fundamentación teórica.

Solar Decathlon Latín América y el Caribe: el primer solar Decathlon realizado en latino América dio lugar en el 2015 con un foco revolucionario e innovador a las competencias anteriores el cual es el “Social Housing” siendo un éxito rotundo y dando paso de nuevo a la segunda edición del Solar Decathlon Latín América y el caribe en la ciudad de Cali en las instalaciones de la Universidad del Valle Las competencias que se evaluaron son las siguientes:          

Arquitectura Ingeniería y construcción Eficiencia energética Consumo energético Confort Sostenibilidad Funcionamiento Comunicaciones y marketing Diseño urbano y factibilidad Innovación

Para el solar Decathlon de latín américa y el caribe se adoptó el Solar Decathlon Building Code Irvine 2015 y Solar Decathlon Building Code Versalles 2014, este documento incluye los aspectos más importantes de las regulaciones de construcción en Colombia, siguiendo las regulaciones ya desarrolladas y adoptadas en los concursos anteriores de manera general el Building code acoge los siguientes códigos (U.S Departament of Energy, 2015a): Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente 2010 (NSR-10);2012

International Residential Code (IRC): For one or two family dwellings. US Government; 2013 Technical Rules of Electrical Installations – (RETIE) of the Colombian Ministry of Mines and Energy (MME); 2013 Technical Colombian Norm of Accessibility to Physical Environment (NTC6047); 2013 Technical Colombian Norm to Portable Fire Extinguishers (NTC6047).

La propuesta del equipo Calicivita para el SDLAC radica en la concepción arquitectónica en la cual se reconoce el gran valor de los espacios típicos en las casas de hacienda, el corredor, el interior y el patio, por eso se optó por crear una casa que replicara estas interacciones espaciales, teniendo todos los servicios básicos acumulados en el centro y dejando espacios abiertos sin paredes exteriores de la casa. Esto nos permite la flexibilidad para configurar las habitaciones de acuerdo a las necesidades de sus usuarios actuales, por ejemplo, la eliminación de una habitación y la creación de una terraza o viceversa y que tiene una fachada con la misma flexibilidad seguir los cambios debidos.

Resultados

Figura 1 Distribución de los espacios (izq.) y flexibilidad de las zonas (der)

La propuesta arquitectónica del prototipo era ambiciosa fue necesario un trabajo conjunto de arquitectos e ingenieros civiles, para lograr plasmar en un prototipo a escala real sus diseños. La casa se diseñó cumpliendo las especificaciones de construcción en Colombia. como se presentaron en el ítem anterior. Además de presentar la modulación de la estructura metálica en perfiles comerciales que permitan una masificación del producto final. Otro de los aspectos importantes en el diseño de la Casa Alero, es el aspecto hidrosanitario en el cual nos enfocamos en solucionar problemas locales de inundaciones y escases de agua, con el aprovechamiento de las aguas lluvias, sistemas de recolección como la cubierta verde, que se presentan en la siguiente figura.

Figura 2 Sistema de recolección de aguas lluvias

Siguiendo en los procesos, en el proceso constructivo, es importante mencionar que la segmentación y transporte del prototipo pre armado en la Pontificia universidad javeriana hacia la villa solar fue uno de los temas que más discusión tubo en los procesos de planeación en el ensamble, pues una adecuada metodología de segmentación y un acertado transporte que sea viable económicamente además de seguro, nos podría asegurar una reducción de los tiempos de ensamble y el cumplimiento con los requerimientos del SDLAC.

Figura 3 Modulo de segmentación para el transporte

La Segmentación consto de dividir la estructura metálica en 2 módulos pre armados y una cantidad mínima de piezas sueltas, los módulos corresponden a los que se evidencian en la figura 3, se utilizaron grúas, montacargas y camiones tipo cama baja para realizar el transporte. Gracias a esta logística a finalizar el día 1, ya se encontraba armada la estructura en un 95%. La programación de obra fue vital, pues contando con un personal tan amplio era necesario que todas las personas tuvieran conocimiento de los procesos a ejecutar día a día, además de presentar las holguras permitidas en las diferentes actividades y cómo afrontar los atrasos presentados. El proceso de ensamble duro 10 días, en los cuales se entregó la casa en las condiciones requeridas para participar. Su desempeño fue de los mejores con unos índices de medición por parte del concurso ideales que la mantuvo en los primeros lugares durante toda la competencia. Discusión y conclusiones.

La estructura metálica pese a no ser llevada a las cargas de diseño presento deflexiones perceptibles a simple vista dado que por errores de fabricación algunos de los nodos no eran resistentes a momento, razón por la cual para mitigar este aspecto se diseñó la fachada en perfiles tubulares para soportar las deflexiones antes mencionadas.

La selección de las capas que conformaron la cubierta verde, permitieron la correcta retención de agua aumentado su inercia térmica de esta manera se obtuvo una puntuación de 37.7/50 en la categoría de confort térmico. La cubierta verde como mecanismo sostenible de drenaje, los datos son inciertos dado que en el periodo de competencia la intensidad de la radiación solar y la carencia de lluvias no permitió el registro de las variables, como precipitación, retención y escorrentía.

Las condiciones meteorológicas, que contemplo una radiación solar inhabitual junto con un periodo de precipitación tan baja que no se logró medir, el equipo Calicivita opto por utilizar riego para mantener viva la cubierta verde y así desempeñase su función para la cual fue diseñada, razón por la cual el prototipo tuvo registrado un consumo superior al permitido El montaje fotovoltaico cumplió a cabalidad los aspectos propuestos en el diseño logrando una producción de 59.8 kWh como se proyectó, así mismo el consumo fue de 47.8kWh coincidiendo con las estimaciones teóricas realizadas y siendo mayor la producción que el consumo.

El proceso de ensamble del prototipo debió ser modificado en relación a lo planeado, dado que durante la fabricación de los elementos estructurales la modulación propuesta no se pudo efectuar, por ende, el movimiento del mismo también cambio generando un sobre costo en el presupuesto, así como un aumento en el tiempo con relación a la programación inicial.

A primera recomendación para las futuras participaciones en Solar Decathlon es la necesidad de poseer un conocimiento pleno de las reglas, cada uno de los estudiante involucrados, esta premisa parte desde el entendimiento conseguido durante la realización de este documento el cual permitió llegar a entender las principales falencias en la construcción y así mismo lograr ver cuáles deben ser los cambio para lograr resultados igual de positivos a los obtenidos pero siendo más conscientes de temas como, innovación, capacitación, gastos económicos y demás. Es importante que en proyectos como el solar Decathlon haya un acompañamiento tanto de la entidad educativa como de los profesores permitiendo que los estudiantes logren sortear las dificultades más fácilmente dado que una experiencia como lo fue el concurso permito a los estudiantes evidenciar de manera práctica los conocimientos obtenidos teóricamente, no obstante, este cambio también fue detonante al momento de la toma de decisiones dada la inexperiencia de los estudiantes Referencias.

[1] U.S Departament of Energy. (2015d). Solar Decathlon Latín América y el Caribe. Retrieved February 17, 2016, from http://www.solardecathlon2015.com.co/ [2] Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. (2010). NSR-10, Norma SismoResistente Colombiana. [3] U.S Departament of Energy. (2007). Historia y objetivos de la competición Solar Decathlon Europe. Retrieved February 17, 2016, from http://www.sdeurope.org/about/ [4] U.S Departament of Energy. Building Code (2015). Colombia. [5] U.S Departament of Energy. (2015b). DOE Solar Decathlon. Retrieved February 17, 2016, from http://www.solardecathlon.gov/blog/archives/4256 [6] U.S Departament of Energy. Drafts Rules V.3 (2015). Colombia. [7] Calicivita. (2015). Project Manual. PhD Proposal, 4, 324. http://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004