Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- M. Alméstar, Investigador, Centro de Innovación en Tecnología para el Desarrollo Humano (itdUPM)
- E. Caamaño-Martín, Investigadora Instituto de Energía Solar, Universidad Politécnica de Madrid
- C. Mataix, Director, Centro de Investigación E.T.S. Ing. Industriales, Universidad Politécnica de Madrid
- J. Moreno, Director Técnico, Centro de Innovación en Tecnología para el Desarrollo Humano (itdUPM)
- F. Olivieri, Investigadora, E.T.S. de Arquitectura, Universidad Politécnica de Madrid
- S. Romero, Investigadora, Centro de Innovación en Tecnología para el Desarrollo Humano (itdUPM)
Resumen
La Universidad Politécnica de Madrid (UPM) a través de su Centro de Innovación en Tecnología para el Desarrollo Humano (itdUPM) está propiciando la generación de conciencia, conocimiento y soluciones innovadoras que contribuyen al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible a través de su edificio que sirve como laboratorio vivo de pruebas para nuevas tecnologías verdes, sistemas de energías renovables y como plataforma de ideación colaborativa y activación social.
Palabras clave
Sostenibilidad, Desarrollo Humano, Tecnologías Sostenibles, Campus Sostenible, Investigación Aplicada, Laboratorio Vivo
Introducción
La Universidad Politécnica de Madrid, a través de su Centro de Innovación en Tecnología para el Desarrollo Humano (itdUPM), está propiciando la transferencia de conocimiento y soluciones innovadoras que contribuyan al desarrollo de una sociedad más sostenible, tanto ambiental como social. Los fines del itdUPM contribuyen de este modo al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), un conjunto de metas impulsado por Naciones Unidas y aprobado en 2015 [1], con respaldo de la comunidad internacional que representan para el itdUPM el marco de referencia adecuado para establecer un diálogo entre la universidad y organizaciones de distinta naturaleza, pública, privada o comunitaria.
Desde el itdUPM se realiza una intensa labor de consciencia y difusión sobre los ODS, tanto dentro de la comunidad académica como fuera de ella. La muestra tangible de dicha contribución es su infraestructura física que representa nuestra visión del Campus universitario como un laboratorio vivo para la sostenibilidad (living lab) en nuestro contexto local, la ciudad de Madrid, en el Campus de Excelencia Internacional de Moncloa. Un espacio de prueba y experimentación impulsor de innovaciones sociales, políticas y económicas.
Al ser un “laboratorio vivo” la propuesta del edificio no se plantea como una estructura estática, sino en un ecosistema que muta de acuerdo con las distintas experimentaciones en pro de la búsqueda de una mayor eficiencia y sostenibilidad. Por ello, la primera fase del edificio consistió en la rehabilitación del antiguo edificio de mantenimiento de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos implementándola con sistemas pasivos de confort térmico, sensores de medición de indicadores bioclimáticos, así como primeras experimentaciones de aislante de transmitancia térmica con composición de materiales reciclados. La segunda fase, contempla la habilitación de espacios públicos, paneles fotovoltaicos, invernadero con recirculación de aire caliente proveniente del edificio, etc. Todas estas intervenciones forman parte de investigaciones de trabajos de fin de grado, fin de máster y/o doctorados.
El proyecto
A inicios del año 2000, en diferentes partes del mundo han ido surgiendo variadas iniciativas en las universidades para incorporar la sostenibilidad a su agenda, en la docencia, en la investigación y en las operaciones del campus, todo ello acompañado de un repetido discurso sobre la necesidad de colaborar con otras organizaciones.
A partir de estos objetivos y vinculados a diferentes Departamentos de Investigación de la Universidad Politécnica de Madrid, nace el Centro de Innovación y Tecnología para el Desarrollo. ItdUPM es un espacio que, debido a su carácter interdisciplinario aporta a la naturaleza urbana, a la ecoeficiencia y a la biodiversidad lo necesario para que se convierta en una práctica habitual en propuestas urbanísticas, arquitectónicas y políticas públicas.
La propuesta es la generación de un edificio bioclimático que sirva de referente experimental a toda la comunidad universitaria. El proyecto de edificación consta de dos fases. La primera consta de la rehabilitación del edificio y la puesta en marcha de los primeros prototipos experimentales; y la segunda de experimentaciones actuales y futuras:
Material y métodos
El edificio ha sido sometido a una rehabilitación energética, que se ha centrado tanto en la parte estructural como en las instalaciones. Se ha intervenido sobre las paredes exteriores (Detalles 1 y 2) añadiendo una capa de aislante de lana mineral y un revestimiento interior. Además, se ha cambiado la cubierta de techo inclinado por una de techo plano no transitable de tipo invertido, aislándola con una capa de poliestireno extruido y una doble capa de impermeabilización (Detalle 3). Por último, se han puesto nuevas instalaciones para calefacción y refrigeración, más eficientes y que aseguran un consumo energético reducido, y se han reformado las instalaciones de electricidad.
La piel del edificio está constituida por una malla metálica que recubre la totalidad de la superficie sur, este y oeste y está formada por módulos predispuestos para acoger la inserción de las diferentes tecnologías experimentales que se han instalado y se instalarán en el exterior. Entre las experimentaciones que ya se han puesto en marcha está la monitorización de la fachada vegetal y del recubrimiento experimental realizado con paneles de materiales reciclados (caucho de llantas). La fachada vegetal se desarrolla en las paredes con orientación sur, este y oeste. Está formada por módulos de dimensiones estándar y acoplados para crear una superficie uniforme que se desarrolla sobre la estructura metálica. Los módulos fueron realizados durante los talleres organizados por el itdUPM con estudiantes, investigadores y profesores de la UPM, y coordinados por una empresa local que utiliza materiales reciclados.
La monitorización se basa en la comparación de las mediciones realizadas en términos de temperaturas, flujo de calor, radiación solar, ruido y calidad del aire, en las fachadas que incluyan o no vegetación. En un segundo momento se analizará el efecto de la fachada vegetal en el confort interior del edificio y en el microclima alrededor del mismo. Las temperaturas superficiales se obtienen gracias a los termopares que se han instalado en las diferentes capas que componen la envolvente del edificio. Los sensores están instalados en las fachadas vegetales sur y oeste (Figura 3) para poder medir la diferencia de temperatura y, por lo tanto, averiguar el efecto de la vegetación en las diferentes orientaciones.
La presencia de tres sustratos diferentes utilizando en los paneles que componen la fachada vegetal, está a la base de otra experimentación cuyo objetivo es caracterizar las propiedades termo-físicas de los sustratos. Los sustratos están constituidos por mezclas experimentales constituidas principalmente por materiales orgánicos. El análisis empezará con mediciones y pruebas que se realizarán en el Laboratorio de Materiales de la ETSAM, para obtener las características físicas de conductividad térmica, retención de humedad, absorción acústica, etc., de cada sustrato al variar su contenido de humedad. En un segundo momento se compararán los resultados de laboratorio con las mediciones obtenidas a la escala real en el edificio.
Objetivo de las experimentaciones en marcha es la investigación sobre los «materiales verdes»: en este sentido se están evaluando el comportamiento termo-acústico y la durabilidad de paneles de recubrimiento de fachada realizados con caucho reciclado como materia prima. En la fachada norte del edificio se ha instalado un sistema de recubrimiento patentado y producido en la Facultad de Arquitectura, que ha desarrollado dos sistemas de fachadas diferentes utilizando caucho reciclado de neumáticos fuera de uso. El primer está constituido por un tablero termo-conformable producido sin resinas tóxicas y con fibras naturales (yute). El segundo está constituido por un mortero de material compuesto de caucho, fibras, cemento y arcilla expandida, para producir tableros alveolares que permiten mejorar el comportamiento térmico de la fachada.
En la actualidad, y en coherencia con el objetivo de espacio vivo de prueba y experimentación con el que ha sido concebido el itdUPM, se está desarrollando una segunda fase de experimentaciones en conjunto con empresas, organismos públicos, ONG´s y la comunidad universitaria, con la cual se pretende dar continuidad a líneas de investigación ya iniciadas, así como abordar nuevos retos asociados a la sostenibilidad en la edificación. En particular:
- Se está diseñando un invernadero, para agricultura urbana en altura, ubicado en la terraza que durante el invierno recicle los gases contaminantes de una calefacción central. Mediante ventiladores llevaríamos los gases retenidos en la zeolita al invernadero. Se establecerá una infraestructura de conducción de gases de calefacción. Los resultados obtenidos por el módulo experimental nos permitirán conocer cuál sería el impacto en el área metropolitana de Ciudad Universitaria, en la mejora del medioambiente durante el periodo de funcionamiento de las calefacciones en viviendas y fábricas, si se aplicase de forma extensiva el proyecto propuesto.
- Se está diseñando una pérgola fotovoltaica multifuncional que, además de suministrar las necesidades de energía eléctrica del edificio, proporcione un espacio de encuentro para reuniones de trabajo, visitas, etc. El diseño preliminar realizado consiste en una estructura modular de dientes de sierra orientados al sur e inclinados 5º, que integre elementos fotovoltaicos específicamente diseñados para su integración en edificios. Para lograr elevados niveles de autosuficiencia eléctrica (se pretende un 100% de cobertura de la demanda del edificio), la pérgola se completará con dos inversores, sistemas de almacenamiento eléctrico y un sistema de control inteligente que, además de supervisar en tiempo real el consumo, gestione las cargas eléctricas –con un énfasis especial en el sistema de climatización, formado por bombas de calor reversibles– e interactúe con la red eléctrica, enviando los eventuales excedentes de generación no consumida (ni almacenada) para su uso por parte de los edificios adyacentes de la UPM.
Con esta intervención se pretende complementar investigaciones realizadas en a UPM sobre la temática de la “Gestión Activa de la Demanda de edificios con tecnologías renovables”, llevadas a cabo en el ámbito de la vivienda en el demostrador Magic Box, ubicado en la E.T.S.I. Telecomunicación. Se plantea también, que los resultados sean aprovechables para proyectos futuros que puedan realizarse en otros edificios de la UPM, en línea con el Plan de Sostenibilidad de la UPM presentado en junio de 2017.
Resultados hasta la fecha
Producto de las intervenciones sobre las paredes exteriores se ha conseguido un valor de transmitancia térmica U= 0,31 W/m2K. El resultado obtenido mediante la piel vegetal persigue un análisis de los efectos que tienen la envolvente vegetal sobre el edificio y de su impacto sobre el microclima urbano del Campus, reduciendo el consumo de sistemas activos de energía. Los tratamientos de aislamiento con material reciclado se encuentran sometidos a monitorización y están siendo comparados con otros sistemas comerciales con el fin de comparar su rendimiento, dando ya desde un inicio resultados favorables.
Las instalaciones para calefacción y refrigeración formarán parte de las intervenciones para el reciclado de los gases contaminantes de una calefacción central. Mediante ventiladores llevaríamos los gases retenidos en la zeolita al invernadero. Se establecerá una infraestructura de conducción de gases de calefacción. Los resultados obtenidos por el módulo experimental nos permitirán conocer cuál sería el impacto en el área metropolitana de Ciudad Universitaria, en la mejora del medioambiente durante el periodo de funcionamiento de las calefacciones en viviendas y fábricas, si se aplicase de forma extensiva el proyecto propuesto. La segunda fase del edificio se encuentra en marcha esperando una conclusión de la misma para agosto del 2018.
Discusión y conclusiones
Estos hallazgos demuestran que los sistemas de confort pasivo permiten la reducción del consumo energético. Tanto la utilización de materiales reciclados, como la aplicación de tecnologías en beneficio de la mejora de la habitabilidad, representan la línea que los profesionales debemos contemplar en nuestras intervenciones. La retroalimentación de la empresa en una plataforma académica donde investigadores, profesores y a alumnos se vinculan es una fórmula comprobada de innovación y desarrollo. Además, este diseño colaborativo permite generar la plataforma de pruebas y experimentaciones en una escala menor, que es el campus universitario, para luego elevarlo a una escala ciudad.
La trayectoria recorrida en estos primeros cinco años de existencia del itdUPM, y su continuidad planteada en la segunda fase de experimentaciones descritas en esta comunicación, constituyen un ejemplo de sinergia multi-actor entre universidad, empresas e instituciones en la búsqueda de respuestas y soluciones a los retos que plantea la ineludible necesidad de incorporar la sostenibilidad en todas las escalas del desarrollo humano.
Referencias
- United Nations (2015). Sustainable Development Goals. 2015 Time for global action for people and planet, New York Summit. http://www.un.org/sustainabledevelopment/wp-content/uploads/2015/08/Factsheet_Summit.pdf