Evaluación energético ambiental y para la sustentabilidad de edificios escolares de Tucumán

Palabras clave

Arquitectura – Energía – Confort – Escuelas – Habitabilidad

Resumen

El área de la edificación representa aproximadamente el 35% de la matriz de consumo energético del país. Este alto consumo, tiene como consecuencia la emisión a la atmósfera de gases contaminantes. Dentro de esta problemática, el rol del profesional de la construcción es fundamental, ya que en la toma de decisiones de diseño y construcción del edificio está definiendo su comportamiento energético, que en caso de ser ineficiente conducirá a elevados requerimientos de energía para su acondicionamiento. Este proyecto de tesis de doctorado, tiene como objetivo analizar la relación que media entre la conformación morfológica – constructiva y la eficiencia energética y sustentabilidad de los edificios escolares de Tucumán, a fin de desarrollar una propuesta metodológica que brinde herramientas para alcanzar un diseño ambientalmente consciente de los mencionados edificios, tendiente a generar insumos para la adecuación de las normativas referidas a la construcción edilicia escolar.  Responde a la hipótesis que el consumo energético final de los edificios escolares está determinado en gran parte por su diseño arquitectónico y en la medida que se contemplen en las diferentes etapas del proyecto las estrategias de acondicionamiento pasivo edilicio, mejoran las condiciones ambientales de los espacios interiores, disminuye la demanda energética para su acondicionamiento artificial y aporta a su sustentabilidad. A partir de la selección de los edificios prototípicos, se realizará su auditoría energético ambiental y diagnóstico, que servirán de base para realizar las propuestas de mejoramiento, y definir modelos que serán evaluados con instrumental específico y simulaciones desarrolladas con tecnología informática. Los resultados brindarán herramientas a los profesionales de la construcción y gestión de edificios escolares, para el ajuste de los proyectos y obras posibilitándoles alcanzar, la optimización de las condiciones ambientales en las escuelas, con el menor consumo de energía.

Introducción, problema de investigación y justificación

En la historia de la humanidad, el uso de la energía ha sido un componente fundamental para la vida y el desarrollo de las sociedades. A partir de la revolución industrial hasta nuestros días ha sido notable el incremento del uso de los combustibles fósiles, lo que ha implicado un aumento importante de las emisiones a la atmosfera de dióxido de carbono (CO2), uno de los principales gases de efecto invernadero (GEI), que está relacionado directamente con el aumento de la temperatura del planeta.

Dentro de esta problemática, se encuentra el gran impacto sobre el consumo energético y sobre el medio ambiente que generan los edificios, en su construcción y su uso, por ello resulta imperioso promover acciones tendientes a disminuir el uso final de la energía en dicho sector.

El principio de sostenibilidad en la edificación está relacionado básicamente con el consumo de energía del edificio, sobre todo la que se utilizará a lo largo de su vida útil. Nuestro país enfrenta una crisis en materia de energía, es por ello que “se deben establecer políticas energéticas que actúen aumentando la producción de energías limpias y fijando estrategias de reducción del consumo” (Straschnoy et al, 2010). Resulta necesario, actualizar los códigos técnicos de edificación, implementar la certificación energética y difundir prácticas de diseño basadas en el acondicionamiento pasivo de los edificios, medidas que propiciarán la reducción de las demandas energéticas y la mejora de las condiciones de habitabilidad.

Los edificios públicos junto al área comercial y residencial, constituyen cerca del 35% del consumo energético de nuestro país (EPRE, 2016), dentro de ellos, se encuentran los establecimientos escolares, que deben brindar adecuadas condiciones ambientales, a la vez de constituirse en modelos demostrativos sobre el adecuado uso de la energía, por ello merece especial atención estudiar su comportamiento energético.

Esta investigación procura dar respuesta a los siguientes interrogantes: ¿Qué relación hay entre la conformación morfológica y constructiva de la envolvente edilicia y el comportamiento energético de las escuelas de Tucumán? ¿Qué relación media entre las condiciones ambientales, los niveles de confort recomendables y la eficiencia energética de los edificios escolares? ¿En qué medida las actuales normativas de habitabilidad edilicia escolar son cumplidas y verifican un adecuado comportamiento energético de los edificios? ¿De qué manera se podría promover el confort ambiental, la eficiencia energética y la sustentabilidad de los edificios escolares de la provincia de Tucumán?

Se espera abordar en este proyecto, los aspectos relacionados con la eficiencia energética y habitabilidad en edificios escolares de Tucumán, así como realizar propuestas de normas, estrategias y pautas de diseño, que propicien la disminución de los consumos energéticos y de las emisiones a la atmósfera de GEI y la mejora de la calidad de vida.

Hipótesis de trabajo

El consumo energético final de los edificios escolares está determinado en gran parte por su diseño arquitectónico, en la medida que se contemplen en las diferentes etapas del proyecto las estrategias de acondicionamiento pasivo edilicio, mejoran las condiciones ambientales de los espacios interiores, disminuye la demanda energética para su acondicionamiento artificial y aporta a su sustentabilidad.

Objetivo general

Analizar la relaciones que media entre la conformación morfológica – constructiva y la eficiencia energética de los edificios escolares de San Miguel de Tucumán, a fin de desarrollar una propuesta metodológica que brinde herramientas para alcanzar un diseño ambientalmente consciente de edificios nuevos o remodelación de los existentes, con la definición de estrategias y pautas de diseño y la incorporación de sistemas pasivos de acondicionamiento edilicio;  constituyendo insumos para la reglamentación de los códigos de construcción edilicia escolar.

Objetivos específicos

Identificar los requerimientos energético-ambientales de los edificios escolares.

Determinar situaciones prototípicas de análisis.

Determinar las condiciones ambientales en aulas de los edificios prototípicos.

Definir la incorporación de medidas de sustentabilidad que optimicen las condiciones de habitabilidad y de consumo energético en las aulas.

Desarrollar modelos de diseño y evaluar su comportamiento energético ambiental.

Desarrollar estrategias y pautas de diseño, en el marco del acondicionamiento pasivo de los edificios escolares y la eficiencia energética.

Definir los lineamientos y bases para el ajuste de la normativa existente,

Marco teórico, antecedentes y estado de la cuestión

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) identifica a la reducción de la demanda de energía final como una de las líneas de trabajo para lograr sistemas que mitiguen el cambio climático. La edificación juega un rol importante dentro del mencionado objetivo, ya que los edificios registran elevados consumos de energía a lo largo de su vida útil, sobre todo cuando no son consideradas las medidas de eficiencia energética.

El edificio debe ser entendido como un sistema, inserto dentro de un macrosistema, donde uno de sus componentes, es el clima del sitio, con sus características particulares, que son fundamentales al diseñar un edificio que permita aprovechar de la mejor manera la energía natural. Arquitectura ambientalmente consciente, es aquella a partir de la cual, a través de un adecuado diseño de la envolvente, se logra acercar al espacio interior a las condiciones de confort, a partir de regular selectivamente el intercambio de calor, luz, sol, vientos y minimizar los requerimientos de medios mecánicos para su acondicionamiento

Desde la década de 1970, se instaló en las agendas internacionales, la temática del agotamiento de los recursos fósiles y degradación del medio ambiente. Se realizaron numeroso encuentros como la Cumbre de la Tierra (Brasil, 1992); la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible (Johannesburgo, 2002), la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo Sostenible (Brasil, 2012), la XXI Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático (París, 2015), se firmaron además numerosos acuerdos tales como el “Plan de Acción de Estocolmo” (1972),  el Protocolo de Kioto (1997) no obstante ello, en la actualidad, aún con los acuerdos de mitigación suscriptos, las emisiones de gases de efecto invernadero no han logrado reducirse.

En nuestro país se puede destacar el Decreto del Poder Ejecutivo N°140 firmado en 2007, que declara de interés y prioridad nacional el uso racional y eficiente de la energía. Reconoce que el éxito de las políticas de eficiencia energética requiere de cambios hacia una cultura de uso eficiente de la energía y que es necesario que el sector público asuma una función ejemplificadora ante el resto de la sociedad, implementando medidas orientadas a optimizar el comportamiento energético en sus instalaciones. Dentro de las acciones planteadas se encuentran, formular y revisar la normativa de construcción de edificios del sector terciario.

Cabe mencionar, también, el documento Criterios y Normativa Básica de Arquitectura Escolar, (año 1997), que establece una normativa con criterios comunes con alcance para todas las provincias, para los proyectos y construcción de edificios escolares, y establece que cada jurisdicción puede definir, normas específicas, ajustadas a sus condicionantes.

A nivel internacional, el tema ha sido desarrollado en diferentes centros de investigación, los resultados muestran la importancia de considerar la habitabilidad y eficiencia energética en las escuelas. En el trabajo Habitabilidad educativa de las escuelas se afirma, “Los edificios escolares deben brindar adecuadas condiciones de habitabilidad en sus espacios de trabajo, ya que con ello se condiciona el rendimiento físico-intelectual de alumnos y docentes ….  las condiciones lumínicas adecuadas, son más favorables para el logro estudiantil” (Hernández Vázquez, 2010). En el trabajo La salud laboral en el sector docente, se desarrolla un estudio profundo sobre la manera en que pueden afectar las condiciones ambientales de los espacios educativos a la salud de sus usuarios. (Calera,  2011). El trabajo “Educación ambiental y cambio climático”, (Heras, 2010) se expresa que “Los estudios sobre el tema resultan importantes, sobre todo para convencer a las autoridades y agentes de control de los edificios escolares”. En el libro Edificios educativos. Recomendaciones para mejorar su eficiencia térmica, se expresa “Las consecuencias de favorecer el confort térmico de los usuarios se traduce en un mejor desempeño académico y laboral de los mismos” (Marincic, 2006).

En nuestro país existen varios centros de investigación que estudian sobre la temática. Los resultados alcanzados están publicados en congresos y revistas científicas, entre los que merece mención la Revista “Avances en Energías Renovables y Ambiente” publicado por la Asociación de Energías Renovables y Ambiente, con numerosos trabajos desarrollados para otras situaciones climáticas.

La tesis propuesta se sustenta en trabajos de investigación que he desarrollado a lo largo de treinta años, en el Instituto de Acondicionamiento Ambiental, bajo la dirección del Dr. G. Gonzalo.