Biomimética en la arquitectura. Envolvente arquitectónica y su interacción en un entorno climático

BIOMIMÉTICA

Arq. Mg. Catherine Preciado Santa Arq. Mg. Diana María Parra Bustamante Arq. Mg. Natalia Cardona Rodriguez Medellín, junio de 2022.

Jaramillo Zuluaga, Laura. ljaramillo@est.colmayor.edu.co Loaiza, Mateo. mloaiza@est.colmayor.edu.co Biomimética en la arquitectura. La envolvente arquitectónica y su interacción en un entorno climático templado. Informe de investigación. Arquitectura. I.U. Colegio Mayor de Antioquia.

Laura Jaramillo Zuluaga, 2022 Mateo Loaiza, 2022 Facultad de Arquitectua e Ingeniería Arquitectura Informe de investigación

Introducción.

Historia. Contexto actual en la ciudad de Medellín. Problemática ambiental. Acerca de la Biomimética.

Regulación lumínica en ISAGEN.

Confort edificio ISAGEN. Estructura como moderador climático en la plaza de la Libertad. Confort edificio Plaza de la Libertad.

Sistema Hydro-Canopy. Sistema Flectofin. Sistema Water Reaction. Adaptación de los sistemas en la ciudad de Medellín.

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo realiza una investigación sobre la arquitectura biomimética, la cual se puede definir como una herramienta de diseño sostenible que busca distintas soluciones inspiradas en la naturaleza por medio de estrategias específicas como la adaptabilidad, rendimiento, eficiencia y funcionalidad. Esta ciencia implementa diversas características que pueden ser utilizadas en el entorno arquitectónico con el fin de resolver problemáticas que se puedan tener cotidianamente. Además, es interesante para explorar nuevas posibilidades de diseño. Uno de los elementos que pueden ser analizados a partir de la mirada de la arquitectura biomimética son las envolventes, las cuales tienen un papel importante en la regulación y control del gasto energético, esto dado que cumplen un papel fundamental como filtros intermediarios, mediando las condiciones climáticas entre el exterior y el interior.

Teniendo esto en consideración nos planteamos las siguientes preguntas:

En las zonas climáticas templadas el consumo energético se está viendo considerablemente en aumento, dado que los cambios de temperatura entre el clima frío y clima cálido son cada vez más drásticos, lo cual está haciendo que los sistemas de calefacción y refrigeración sean sumamente necesarios en los edificios administrativos. Este fenómeno se da principalmente por causa de la envolvente, estas requieren de movimiento ya que generalmente son estáticas y en consecuencia se requiere de grandes cantidades de energía para controlar el confort al interior de los espacios. La envolvente tiene la función de regular parámetros ambientales, tanto internos como externos, cambiantes en todo momento (factores climáticos, radiación solar, la temperatura, la humedad, el viento, el ruido y el dióxido de carbono). Estos parámetros pueden afectar al edificio ya que esta se construye generalmente sin considerar las interacciones con su entorno lo que implica una alta eficiencia energética. Debido a esta problemática observada, surge el interés de analizar estrategias de adaptación de las plantas, las cuales pueden crear en zonas climáticas templadas sistemas para envolventes arquitectónicas como lo son: Hydro-Canopy, Flectofin y Water Reaction de los cuales algunos están inspirados en los mecanismos de funcionamiento de cierto tipo de plantas, con el fin de mejorar el confort térmico sin representar un alto gasto energético en las edificaciones administrativas.

¿Qué envolventes arquitectónicas implementan estrategias biomiméticas a partir de las plantas, y cómo estos podrían replicarse en una zona climática templada?, ¿De qué manera los componentes de las plantas pueden aportar al desarrollo de una envolvente arquitectónica que tenga interacción con su entorno?, ¿Qué edificaciones de tipo administrativas en la ciudad de Medellín presentan un mayor problema en cuanto al consumo energético generado por los sistemas de refrigeración? y ¿Qué variaciones presentan las envolventes arquitectónicas llevadas a cabo bajo estrategias biomiméticas?

Para dar respuestas a estas preguntas se tiene como objetivo principal caracterizar un sistema de envolvente arquitectónica a partir de estrategias biomiméticas que pueda ser empleado en determinadas edificaciones administrativas para una zona climática templada.

Esto estará comprendido por tres momentos de desarrollo, en la primera resulta necesario identificar de qué manera los componentes de las plantas aportan a las características de los sistemas de ciertas envolventes. En la segunda reconocer las edificaciones administrativas con mayores problemas en cuanto a consumo energético por el uso

de sistemas refrigerantes en la ciudad de Medellín y por último el análisis de los tipos de sistemas que emplean estrategias de adaptación de las plantas para envolventes arquitectónicas y como puede ser su comportamiento en edificaciones administrativas que se encuentren en una zona climática templada.

El estudio de la biomimética en la arquitectura ha sido abordado en el proyecto de investigación Envolventes arquitectónicas vivas que interactúan con su entorno: Naturalizando el diseño. Este trabajo permite entender específicamente los principios biológicos de adaptación de las plantas y, basándose en estas, explorar nuevos caminos para generar diseños de envolventes en edificios. Esto se estudia con el fin de lograr un ahorro energético en las edificaciones contribuyendo a la reducción del impacto ambiental desde el diseño y comportamiento de la envolvente y su interacción con el medio. El clima juega un papel importante para la construcción de envolventes arquitectónicas basadas en el estudio de la biomimética, es por esto que en esta tesis se presentan varios casos de estudio en las diversas zonas climáticas templadas, especialmente en el clima templado que se relaciona con este trabajo de investigación. (López, 2017)

Esta investigación se llevó a cabo a través de cuatro fases, en la primera se realizó un rastreo bibliográfico mediante bases de datos como el portal de Biomimicry.org que permitió identificar de qué manera los componentes de las plantas pueden aportar a las envolventes arquitectónicas.

En la segunda, se realizó un estudio de caso a partir de visitas a edificaciones administrativas en la ciudad de Medellín con el fin de experimentar las condiciones de confort en cada uno de estos y clasificar cuáles presentan un mayor problema de consumo energético teniendo en consideración el uso del aire acondicionado en menor o mayor medida.

En la tercera, se realizó un análisis documental que permitió clasificar y extraer los sistemas óptimos para que puedan ser adaptables a las envolventes de los edificios administrativos en climas templados. Por último, se realizó una propuesta seleccionando el sistema más apropiado para emplear en una edificación administrativa en la ciudad de Medellín según la clasificación realizada en la fase tres. Basándonos en la identificación de componentes de los sistemas, se seleccionó la edificación y el sistema de envolvente considerando la compatibilidad entre estos dos.

Los resultados de las fases explicadas

anteriormente se consolidan en la presente publicación, la cual se estructura a partir de tres capítulos. El primero: Evolución de la envolvente como moderador ambiental, evidencia la problemática ambiental que ha tenido la ciudad de Medellín desde principios del siglo XX, afectando el confort de las personas al interior de las edificaciones administrativas, teniendo como efecto colateral la adaptación de mecanismos de acondicionamiento térmico activos que utilizan grandes cantidades de energía. El Segundo: La envolvente en un entorno climático templado, analiza los edificios administrativos ISAGEN y la plaza de la Libertad con el fin de estudiar las estrategias específicas que se pensaron en el momento de la planificación y el diseño, encaminadas al aprovechamiento de las condiciones micro climáticas de la ciudad de Medellín. Finalmente, el tercero: Naturaleza como fuente de inspiración, analiza tres sistemas de envolventes arquitectónicas: Hydrocanopy, Water Reaction y Flectofin, los cuales emplean estrategias de adaptación de las plantas con el fin de estudiar cómo puede ser su comportamiento en edificaciones administrativas que se encuentren en una zona climática templada, como la sede ISAGEN y el edificio Plaza de la Libertad.

Evolución de la envolvente como moderador ambiental

El desarrollo de este capítulo se basará en la problemática ambiental que ha tenido la ciudad de Medellín desde principios del siglo XX, afectando el confort de las personas al interior de las edificaciones administrativas, teniendo como efecto colateral la adaptación de mecanismos de acondicionamiento térmico activos que utilizan grandes cantidades de energía. Se mostrará una contextualización de las envolventes arquitectónicas de los edificios administrativos que ha tenido la ciudad de Medellín con el fin de visualizar su transformación, fortalezas y falencias que se han presentado en el transcurso de los años.

Con base en la problemática descrita anteriormente, se mostrará la biomimética como herramienta que permite plantear estrategias para un diseño sostenible, enfocado en este caso, en las envolventes arquitectónicas.

HISTORIA

Medellín es un distrito colombiano, capital del departamento de Antioquia. Es la ciudad más poblada del departamento y la segunda más poblada del país después de Bogotá. Está ubicada en la parte más ancha de la región natural conocida como Valle de Aburrá, en la cordillera central de los Andes. Está extendida por ambas orillas del río Medellín, que la atraviesa de sur a norte, y es el municipio principal del Área metropolitana del Valle de Aburrá.

Medellín se ha caracterizado por ser una ciudad de clima templado. Sin embargo, con el paso del tiempo y a partir de la década de los 60, la ciudad ha presenciado un incremento en su temperatura, esto por múltiples razones, entre las principales se encuentra el crecimiento poblacional de la ciudad que ha generado un efecto sobre el tratamiento y manejo de residuos domésticos y comerciales que generan emisiones GEI. Además, el confort de la población comienza a depender de aire acondicionado ya que permite soportar altas temperaturas, no obstante, su uso implica un mayor consumo de energía lo que repercute en el cambio climático. (Cambio climático en la ciudad de Medellín, 2018)

Fig. 4. Panorámica de Medellín 1922.

Fig. 1. Centro de Medellín años 70.

Fig. 2. Alpujarra en los años 70.

Fig. 3. Alpujarra en los años 80.

La siguiente es una lectura de los edificios administrativos en la ciudad de Medellín que abarca periodos específicos desde los años 30 a los 80 con el fin de notar conceptos del diseño constructivo, de cómo va apareciendo en el panorama arquitectónico la evolución o los cambios de la arquitectura tradicional al modernismo temprano que fue influenciado por la estética europea. Además, se describen detalles generales de los edificios como la unidad estilística, sistemas para regular las condiciones externas como las ventanas, parasoles, zócalos, la importancia de la envolvente como elemento unificador entre el exterior y el interior, etc. Estas características se han encargado de dar una ilustración tangible a la idea de los edificios administrativos además de evidenciar las consecuencias que se pudieron presentar posteriormente como lo es la materialidad, las envolventes estáticas y el aumento de sistemas activos para regular las problemáticas de confort.

En este sentido, este apartado consiste en hacer notar de manera general, la presencia de la tipología arquitectónica para cada época seleccionada y su desarrollo a lo largo del tiempo en las edificaciones administrativas de la ciudad de Medellín.

Evolución de la envolvente como regulador ambiental

AÑOS 30

En esta época, los interiores de las oficinas presentan una abundante iluminación y ventilación natural gracias a las grandes ventanas que se observan en la fachada. Sin embargo, se emplea iluminación artificial por medio de lámparas eléctricas incandescentes.

Se deja de lado el exceso de decoraciones predominando la geometría y el concreto. Como se observa en el edificio Central diseñado por Nel Rodríguez, existe un lenguaje modernista, pues presenta formas curvas en la envolvente además de grandes ventanales. (Bustamante, 2014)

Aparece en el panorama una evolución a su presencia física. El cambio que hubo de patio a la utilización de la ventana pudo generar causas en el sistema de ventilación natural en los edificios administrativos, pues comienza a ser poco funcional, por cuanto la contaminación atmosférica del entorno no permite un intercambio sano entre el aire interior y el exterior. Las partículas y demás contaminantes viajan con el viento que entra por las ventanas, contaminando el aire en el interior del edificio.

Fig. 8. Collage edificios administrativos en los años 30 y 50.

Fig. 5. Ventanería Edificio Naviera.

Fig. 6. Iluminación edificio Naviera.

Fig. 7. Fachada edificio Naviera.

AÑOS 50

A partir de esta época, los edificios se construían entre los siete y quince pisos. El volumen permanece macizo, basamento, cuerpo y remate, interpretado de manera particular, con materiales de construcción macizos y recubrimientos con piedras de enchape en las fachadas. Además, aparecen los quiebrasoles fijos y móviles para contrarrestar la iluminación natural. Sin embargo, no resultan muy útiles ya que no se piensa en la orientación. (Cano, 1993)

En algunos casos, se pensaba en quebrar el paramento y montar el cuerpo central sobre una plataforma obteniendo mayor número de fachadas al separarse de la medianería, o de zigzaguear la fachada en función de la orientación más favorable con respecto a la incursión solar. (Cano, 1993)

Nel Rodríguez emplea la ventana retrasada o el balcón, como elementos formales y funcionales para controlar la incursión solar. En el Banco Central Hipotecario (1957- 1959) se genera una doble fachada que sirve como filtro lumínico y acústico. El balcón se convierte además de un moderador, un espacio para habitar. (Bustamante, 2014)

de la envolvente

Fig. 9. Balcón industrial colombiano 1952.

Fig. 10. Plataforma Banco central hipotecario.

Fig. 11. Fachada oriental banco central hipotecario.

Biomimética en la arquitectura

AÑOS 70

En este periodo se observa una transición entre un pasado colonial y un ideal moderno. Esta doble condición se ve expuesta los métodos constructivos del edificio. Por un lado, la aplicación de las nuevas tecnologías tales como los cerramientos en vidrio y metal y, por otro lado, la tecnología convencional del cerramiento en ladrillo. (Edison Henao, 2008)

La construcción del edificio Miguel de Aguinaga (1956-1960) constituye una de las primeras aproximaciones a la arquitectura moderna en la ciudad de Medellín. En este tiempo se buscaban elementos de protección solar para las envolventes con el fin la de contrarrestar los problemas climáticos que generaba plantear fachadas en edificios de altura, en un clima templado y cálido.

Se comenzó a utilizar un cerramiento de vidrio lo cual aportaba una visión profundamente distinta de espacio interior y de la presencia formal del edificio. Sin embargo, su comportamiento energético era ciertamente negativo, por lo que su experimentación debió cruzarse con varias formas de abordar el espacio interior en sus aspectos ambientales a partir de aires acondicionados.

Fig. 12. Edificio Miguel de Aguinaga.

Fig. 13. Protección solar.

Fig. 14. Cerramiento en vidrio.

Fig. 15. Collage edificios administrativos en los años 70 y 80.

AÑOS 80

La fachada ha evolucionado hacia nuevas indagaciones formales y discursivas que incorporan valores bioclimáticos y requerimientos determinados por nuevos usuarios. Sin embargo, “es entendido ahora como un cascarón que contiene las instalaciones, en el que la estructura solo soporta y el cerramiento solo encierra.” (El edificio de oficinas en Colombia, 2018, párr. 8)

Son necesarias nuevas soluciones para los sistemas de ventilación ya que los cerramientos son ahora superficies acristaladas con un alto nivel de especificidad. Pero esto conlleva a que el uso indiscriminado del vidrio como solución de fachada, más allá de parecer una alternativa de rápida ejecución, resulta una respuesta desacertada para las condiciones de confort térmico. (El edificio de oficinas en Colombia, revista credencial, 2018, párr. 8)

En la evolución hacia nuevas técnicas constructivas en las envolventes para edificios administrativos se evidencia un uso indiscriminado de materiales como el vidrio, lo que puede afectar el confort térmico de los trabajadores. Debido a esto, se genera un aumento del consumo energético con sistemas como calefacción o refrigeración. Además, se podría pensar que los edificios excluyen la interacción con el entorno.

de la envolvente como regulador ambiental

Fig. 16. Banco caja social.

Fig. 17. Edificio Torre 46.

Fig. 18. Edificio Vicente Uribe Rendón.

Biomimética en la arquitectura

CONTEXTO ACTUAL EN LA CIUDAD DE MEDELLÍN

Medellín está ubicada en el noroccidente de Colombia sobre la cordillera central con una altitud media de 1495 m.s.n.m. Ubicada en el Valle de Aburrá. La latitud y altitud de la ciudad dan como resultado un clima ecuatorial (Af), pues todos los meses están por encima de 18°C y los 60 mm de lluvia, si bien por la altura las temperaturas no son muy altas. El clima es templado y húmedo, con una temperatura promedio de 21,6°C. El apelativo «ciudad de la eterna primavera» proviene de la fama de un clima bastante uniforme durante todo el año, con unas pocas variaciones de temperatura entre diciembre y enero y entre junio y julio, las temporadas más secas y cálidas del año. Sin embargo, hay muchas diferencias en cuanto al clima de los diferentes barrios de la ciudad.

En los días soleados a mediodía las temperaturas pueden llegar hasta los 30 °C. Sin embargo, en Medellín los días completamente despejados son poco comunes, un día normal en Medellín es parcialmente nublado con intervalos de sol y de sombra, lo que genera que la tasa de insolación en Medellín sea relativamente baja (unas 5 o 6 horas de sol al día en promedio) frente a la de ciudades como Barranquilla (que tiene entre 7 y 8 horas de sol al día en

Fig. 22. Vista panorámica ciudad de Medellín en la actualidad.

Fig. 19. Medellín soleado, 30°C.

Fig. 20. Medellín cálido, 20°C.

Fig. 21. Medellín nublado, 15°C.

promedio). (Wikipedia, 2015)

La temperatura de Medellín está determinada por los pisos térmicos que van del páramo (que equivale a 3 km² del territorio), pasando por el frío (192 km²) hasta llegar al medio (185 km²), en donde está la zona urbana, la cual tiene una temperatura que oscila entre 12 °C y 30 °C. Las temperaturas más altas oscilan entre 27 °C y 31 °C,43 con máxima absoluta de 33,2 °C. Las más bajas oscilan alrededor de 13 °C y 15 °C, con mínima absoluta de 10 °C.

Las temperaturas son constantes durante el año, en verano las temperaturas pueden subir arriba de los 30 °C, llueve más en otoño, raras veces hay bajas temperaturas en invierno.

Por su ubicación entre montañas, Medellín es una ciudad de vientos suaves y constantes. El régimen de vientos lo determinan los alisios dominantes del nordeste y las masas de aire cálido que suben desde los valles bajos de los ríos Cauca y Magdalena, con predominio de movimiento en la zona norte del valle, lo que origina que el viento sople en dirección norte-sur. (Wikipedia, 2015)

de la envolvente como regulador ambiental

Edificio ISAGEN

En los últimos años han ido surgiendo paulatinamente diferentes propuestas de diseño para fachadas más activas y menos estáticas a través de sistemas cinéticos y estructuras dinámicas, capaces de responder a los diferentes aspectos ambientales cambiantes. Si bien esto puede considerarse como un avance para la regulación del confort al interior de los espacios, no debe dejarse de lado el hecho de emplear sistemas que tienen un porcentaje considerable en el gasto energético, por lo cual se puede suponer que la regulación de la temperatura al interior de los espacios sigue siendo un problema recurrente para la actualidad.

En la ciudad de Medellín se encuentran algunos edificios que han hecho frente a la problemática que implica la regulación del confort al interior de los espacios de maneras diferentes, dos de ellos son: el edificio central de oficinas ISAGEN, el cual desde su concepción y diseño presta una atención relevante al bienestar de quienes habitan la edificación, de tal manera que emplean una estrategia para minimizar el consumo energético, la cual consiste en la instalación de un sistema automatizado de aire acondicionado distribuido en los pisos de las zonas de oficinas, esto lo hace eficiente ya que reduce los gastos

Fig. 23. Ubicación edificio ISAGEN.

energéticos hasta un 25%. Sin embargo, sigue estando presente un 75% que necesariamente debe ser más reducido dadas las afectaciones que genera el uso de estos sistemas. En coordinación con ese sistema y para mantener un clima estable y un ahorro de energía, funcionan unas cortinas automáticas que se extienden sobre los ventanales que sirven de paredes externas e internas. Esos velos metálicos están sincronizados con el calendario solar para que entre la mayor cantidad de luz natural en el día sin afectar el clima interior del edificio.

La fachada del edificio está compuesta en un 60% por fachada flotante en vidrio y un 40% por enchape en panel de aluminio compuesto (alucobon). Además, tiene en la fachada flotante quiebrasoles metálicos con forro en aluminio compuesto de los cuales se descuelga una malla en acero inoxidable. El sistema de fachada diseñado tiene como objetivo reducir las cargas de calor al interior de la edificación como parte de las medidas tomadas para el logro de la eficiencia energética en cuanto al consumo de energía eléctrica en la operación, además se busca tener la cantidad de luz natural adecuada y un buen confort a los usuarios.

de la envolvente como regulador ambiental

Fig. 25. Sistema de aire acondicionado edificio ISAGEN.

Fig. 24. Edificio ISAGEN.

Fig. 26. Quiebrasoles metálicos edificio ISAGEN.

Fig. 27. Isométrico fachada Edificio ISAGEN.

Edificio Plaza de la Libertad

El segundo es el edificio institucional de la Plaza de la Libertad, esta infraestructura surge de una reflexión sobre el departamento, de su diversidad geográfica, biológica y cultural, es una apuesta a la construcción de una arquitectura con identidad tropical, donde las condiciones ambientales y climáticas son punto de partida.

Es un proyecto que reconoce e incorpora elementos tradicionales de la arquitectura de Medellín, como son los patios, las terrazas, los puentes y balcones llevados de una forma contemporánea a una tipología de edificio de oficina. Así mismo, es una invitación a un modelo de ciudad que incorpora activamente la vegetación en sus espacios urbanos y que representa una sociedad que convive en la exuberancia y fertilidad propia de su territorio. (Opus paisaje, arquitectura, territorio, 2019)

En el cual, para lograr una imagen que evocara la corteza de dos grandes árboles emergentes y la reducción del consumo de energía, se optó por instalar elementos prefabricados en concreto combinados con la estructura pigmentada vaciada en sitio, lo cual disminuye el impacto solar sobre la fachada variando su densidad de

Fig. 28. Ubicación edificio Plaza de la Libertad.

acuerdo con su ubicación. Esto además reduce entre el 3 y el 8% las necesidades térmicas de la edificación, pues crea una cámara de aire entre la piel de concreto y el vidrio de baja emisividad, con lo que se reduce considerablemente la incursión térmica al interior de las oficinas. Con relación a los materiales, se usaron aquellos de larga vida útil como el concreto, vidrio, acero y aluminio. Esto no tienen recubrimientos de acabados innecesarios, la superficie envejece de manera natural obteniendo colores naturales.

Uno de los beneficios que emplearon en la infraestructura es la revegetalización del centro con especies nativas. Esto hace que se disminuya la isla de calor, atrayendo fauna asociada y generando espacios de sombra para el esparcimiento de la comunidad que labora es el sector. (Opus paisaje, arquitectura, territorio, 2019)

Para este caso la estrategia conceptual de la edificación ha servido como estrategia para la reducción del consumo energético, pero esto se encuentra un tanto lejano de lo que podría ser una verdadera solución para la reducción del uso de sistemas de refrigeración y calefacción.

de la envolvente

Fig. 30. Estructura edificio Plaza de la Libertad.

Fig. 29. Fachada edificio Plaza de la Libertad.

Fig. 31. Cámara de aire edificio Plaza de la Libertad.

Fig. 32. Isométrico fachada Plaza de la Libertad.

Biomimética en la arquitectura

Tradicionalmente se han buscado sistemas de control externos en ventanas y puertas, mediante la utilización de dispositivos manuales de sombreado o protección, económicos y fáciles de operar, como persianas exteriores, persianas o parasoles. Estos dispositivos operables pueden controlar, por ejemplo, la intrusión térmica solar y reducir la ganancia de calor a través de ventanas y otras áreas acristaladas. Desde el siglo pasado han ido surgiendo diferentes propuestas de diseño para fachadas más activas y menos estáticas, fachadas cinéticas como sistemas de control ambiental, capaces de dar respuesta a diferentes aspectos ambientales cambiantes.

Algunas de estas propuestas no han pasado del nivel teórico, como el concepto desarrollado en 1930 por Le Corbusier “la casa de la respiración exacta”, por la falta de tecnología en ese momento para una idea tan futurista. El Instituto Árabe completado en 1987, por Jean Nouvel, fue uno de los primeros en emplear una fachada activa basada en la respuesta automática a los sensores ambientales. 25.000 células solares, similares a la lente de una cámara, se controlan a través de una computadora para moderar los niveles de luz en la fachada sur. (López, Rubio, Croxford & Fig. 33. Fachada activa Instituto Árabe, Jean Nouvel.

Martín, 2017)

En los últimos años los conceptos tales como arquitectura interactiva, arquitectura cinética y estructuras dinámicas son cada vez más comunes. Office Building Media-TIC de Enric Ruiz Geli y Bloom de Doris Kim Sung son ejemplos notables de estos avances en envolventes arquitectónicas adaptativas. En el primero, el edificio interactúa con su entorno a través de la piel de ETFE, dispuesta en tres capas hinchables en forma de nube vertical que filtra la radiación solar. El sistema de inflado se activa automáticamente mediante una red de sensores de temperatura, y el segundo es un instrumento de seguimiento solar que indexa el tiempo y la temperatura. Bloom une la experimentación de materiales, la innovación estructural y la creación de patrones de formas computacionales en una instalación ambientalmente sensible. (López, Rubio, Croxford & Martín, 2017)

Gracias a este concepto se ha aprendido a responder los estímulos ambientales de manera audaz. Esto ha llevado a la arquitectura a nuevos y emocionantes niveles visuales y funcionales.

de la envolvente como regulador ambiental

Fig. 34. Edificio Instituto Árabe, Jean Nouvel.

Fig. 35. Edificio Media-TIC, Enric Ruiz Geli.

Fig. 36. Creación de patrones Bloom, Doris Kim Sung.

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL

La ausencia de confort al interior de los espacios administrativos en la ciudad de Medellín genera una sensación de incomodidad o molestia, ya sea por frío, calor, exceso de ruido, falta de iluminación, entre otros. Un edificio debe generar espacios que ofrezcan al usuario las condiciones ambientales adecuadas para el desarrollo de sus actividades en situación de confort.

La envolvente de los edificios administrativos tiene la función de regular parámetros ambientales, tanto internos como externos, cambiantes en todo momento, factores climáticos, radiación solar, la temperatura, la humedad, el viento, el ruido y el dióxido de carbono. Estos parámetros pueden afectar al edificio, influyendo sobre las demandas de confort de los usuarios, así como el rendimiento del mismo.

A pesar de que las características climáticas de cada zona son parámetros variables, las fachadas pueden ser en su mayoría estáticas, y en consecuencia se requiere de grandes cantidades de energía para controlar el confort al interior de los espacios, generando la utilización de sistemas activos como calefacción y refrigeración causando problemáticas ambientales. En la ciudad de Medellín, el ritmo del clima

se ha visto acelerado desde principios del siglo XX, lo que afecta el confort térmico de las personas al interior de las edificaciones, especialmente en zonas administrativas. Estas construcciones adaptan mecanismos de acondicionamiento térmico activos que utilizan grandes cantidades de energía para controlar el confort interno, “el consumo de energía destinada a las instalaciones de calefacción y refrigeración de espacios interiores representa el 60% de la energía total consumida en los edificios”. (Omrany & Marsono, 2016, pág. 6)

En la arquitectura, la envolvente de las edificaciones se considera como uno de los parámetros de diseño más importantes, pues regula el confort térmico desde su comportamiento hasta su materialidad y controla el gasto energético, ya que actúan como filtros intermediarios entre las condiciones ambientales externas y los requisitos deseados en el interior.

En el siglo XX en adelante, los edificios administrativos componen ciertas características constructivas, “Se unifica el estilo; los volúmenes son puros, las fachadas absolutamente planas o con tímidas insinuaciones de volumen y algunas con volúmenes que

se entrecruzan. Se generaliza el vidrio como casi exclusivo recubrimiento de la fachada”. (Cano, 1993, pág. 86)

Tomando como base la cita anterior se deduce que las envolventes de vidrio son una fachada convencional, pues en la ciudad de Medellín se ha empleado desde 1980. Como causante, algunas edificaciones administrativas pueden tomar un aspecto inerte y no cumplen con las condiciones del entorno, creando la necesidad de implementar sistemas activos para un mejor confort térmico al interior de los espacios de trabajo.

Por lo visto al inicio del estado actual nos damos cuenta de que el entorno está constantemente cambiando y la producción de nuevos retos para hacer frente con la luz (radiación solar), la temperatura, la humedad relativa, el agua de lluvia, el viento (movimiento del aire), los ruidos y el dióxido de carbono (calidad del aire) son problemas ambientales básicos.

Estos problemas afectan significativamente las demandas de comodidad de los ocupantes, así como el rendimiento del edificio. A pesar del hecho de que las características climáticas de la zona son parámetros variables, las fachadas convencionales son en gran medida es

táticas; por lo tanto, utilizamos grandes cantidades de energía para controlar el confort interno. Se desperdicia una gran cantidad de energía para calentar, enfriar, ventilar o iluminar nuestros edificios entre límites bastante bien definidos, mientras que los factores am bientales externos pueden cambiar considerablemente, dando como resultado soluciones existentes de envolvente de edificios estáticos y servicios de edifi cios dinámicos.

Tradicionalmente, la envolvente del edificio ha sido considerada como barrera térmica o escudo que tiende a ser, por ejemplo, aislamiento a prevenir calor pérdida o sombreado para controlar la ganancia solar. Este enfoque limita las soluciones más eficientes, donde la envolvente del edificio no se considera un medio sino una barrera. Por lo tanto, las soluciones convencionales para fachadas y cubiertas no están diseñadas para una adaptación óptima a los problemas y necesidades contextuales. A diferencia de nuestros edificios, que permanecen inertes, los objetos vivos responden al entorno y son capaces de adaptarse a las condiciones climáticas cambiantes. (López, Rubio, Croxford & Martín, 2017)

de la envolvente como regulador ambiental

ACERCA DE LA BIOMIMÉTICA

La variedad de los problemas ambientales actuales permite plantear diferentes estrategias de diseño arquitectónico, una de ellas es la biomimética. Este concepto tiene una concepción más analítica y científica. Sin embargo, en este caso se combina y complementa con una aproximación a la arquitectura, más deductiva y creativa, en este sentido nos hacemos la pregunta ¿Cuáles pueden ser los medios para ayudar a un diseñador a desarrollar envolventes para edificios administrativos que se adapten al clima local y ofrezcan un funcionamiento con ahorro de energía? A pesar de que las fachadas activas reducen un porcentaje en el consumo energético, es necesario un sistema que, además de minimizar ese aspecto, se adapte al ambiente del lugar sin necesidad de mecanismos activos.

Por consiguiente, se hace necesario identificar de dónde surgió el concepto de biomimética y como este se puede adaptar a la arquitectura:

La palabra biomimética fue acuñada por el polímata Otto Schmitt en 1957, quien, en su investigación doctoral desarrolló un dispositivo físico que imitaba la acción eléctrica de un nervio. El termino apareció por primera vez en el diccionario Webster en 194 y se define como el estudio de la formación, Fig. 38. Sistema arquitectónico Hygroscope-Metereosensitive Morphology, Centro Pompidou.

Biomimética en la arquitectura

estructura o función de sustancias y materiales biológicamente producidos, y mecanismos y procesos biológicos especialmente, con el propósito de sintetizar, por mecanismos artificiales, productos similares que imitan a los naturales. (Jiménez, 2018, pág. 18)

Los procesos biológicos impulsan la diversidad morfológica a través de la variación genética dando como resultado un nivel de adaptación, rendimiento y eficiencia de los recursos. Por lo tanto, los procesos evolutivos son interesantes para explorar nuevas posibilidades de diseño de forma abierta. (Jiménez, 2018)

Por otro lado, el concepto de biomimética al tener un contenido tan extenso encontramos diversas definiciones.

Janine M. Benyus explica el término de la siguiente manera:

1. La naturaleza como modelo: La biomímesis es una nueva ciencia que estudia los modelos de la naturaleza para imitar o inspirarse en los diseños y procesos biológicos para resolver problemas humanos.

2. La naturaleza como medida: La biomímesis se vale de un estándar ecológico para juzgar la -corrección- de nuestras innovaciones. Después de 3800 millones de años de evolución, la naturaleza ha descubierto lo que funciona y lo que perdura.

3. La naturaleza como mentor: La biomímesis es una nueva manera de contemplar y valorar la naturaleza. Inicia una era basada no en lo que podemos extraer del mundo natural sino en lo que éste puede enseñarnos. (Vélez, 2017, pág. 11)

José Franco define que “es una filosofía contemporánea que busca soluciones sostenibles en la naturaleza, sin replicar puramente sus formas, sino a través de la comprensión de las normas que las rigen.” (Franco, 2013, Párr. 1) o como “una disciplina emergente que emula los diseños y procesos de la naturaleza para crear un planeta más sano y sostenible” (López, 2017, pág. 38)

Con base a la información obtenida anteriormente, emplear biomimética como herramienta en la arquitectura apunta hacia la creación de diseños conceptuales, lo que permite plantear estrategias para el diseño enfocado en este caso, en las envolventes arquitectónicas. Además, Con esta metodología se pueden explorar diferentes propuestas para lograr un ahorro energético en las edificaciones administrativas desde el diseño y comportamiento.

Fig. 39. Estructura del sistema diseñado en madera.

Fig. 40. Sistema cerrado automáticamente.

41. Sistema abierto automáticamente.

Línea de tiempo biomimética segunda parte.

La envolvente en un entorno climático templado

En el desarrollo de este capítulo se analizará cómo los edificios administrativos ISAGEN y la plaza de la Libertad pueden desarrollar estrategias específicas en la planificación y el diseño, encaminadas al aprovechamiento de las condiciones micro climáticas de la ciudad de Medellín, con objeto de poder conocer el confort en el hábitat humano y el gasto energético. Además, se mostrará un instrumento de recolección como la encuesta que permitirá conocer cómo y de qué manera influye el confort térmico en los espacios de trabajo de las personas y cuál es su conformidad con respecto a esto.

en la arquitectura

El objetivo general de éste análisis es comprender las relaciones que se dan en el día a día entre las envolventes arquitectónicas de las edificaciones administrativas y su particular entorno al entender que en este caso nos encontramos en una zona climática templada y cómo estas envolventes reaccionan ante las adversidades climáticas que puedan presentarse en la ciudad.

En la ciudad de Medellín son pocas las edificaciones que emplean estrategias para la mitigación de la incidencia solar a través del diseño de sus envolventes y la implementación de módulos que restringen el paso del sol al interior de los espacios. A través de un sondeo de las edificaciones administrativas en la ciudad de Medellín pudimos encontrar que el trabajo de doble fachada es cada vez más común. Sin embargo, este carece mayormente de funcionalidad y dinamismo, puesto que generalmente el enfoque se encuentra en la parte estética. Es por esto que hemos tomado como objeto de estudio el edificio ISAGEN y Plaza de la Libertad, dado que ambos reúnen elementos clave para el desarrollo del análisis.

Ambas edificaciones son completamente diferentes tanto en su distribución

Fig. 47. Envolventes edificios ISAGEN y plaza de la Libertad.

Fig. 44. Pieles interiores edificio Plaza de la Libertad. Fig. 45. Piel exterior edificio ISAGEN.

Fig. 46. Estructura y piel edificio Plaza de la Libertad.

como su composición, pero ambas comparten el mismo uso y además persiguen un mismo propósito que es el de mitigar la incidencia solar en sus espacios de trabajo, todo esto es a través de elementos tanto mecánicos como arquitectónicos, los cuales varían según el edificio, a partir de esto se han planteado dos criterios de análisis que abarcan a grandes rasgos los aciertos y desaciertos de cada uno de los sistemas empleados en sus fachadas.

Las categorías de análisis para las edificaciones administrativas en la ciudad de Medellín son:

Materialidad y forma: Conocer las características constructivas de las envolventes arquitectónicas además de la forma, percepción y elementos que lo componen bajo principios ordenadores.

Emplazamiento y bioclimática: Reconocer las propiedades formales y espaciales como el lugar, la manipulación de la orientación, la forma y composición de los edificios administrativos con el medio en el que se desarrolla, con el fin de observar la planificación desde el punto de vista bioclimático.

de la envolvente como regulador ambiental

REGULACIÓN LUMÍNICA EN ISAGEN

Ubicado en Medellín, Colombia. El edificio administrativo de ISAGEN se encuentra en un lote ubicado entre el Hotel Intercontinental y el Centro de Negocios Interplaza, en el Suroriente de Medellín, sobre la transversal inferior, entre la Carrera 30 y la Calle 10C. Este edificio es una obra de arquitectura de última generación de aproximadamente 25.000 metros cuadrados, y cuenta con un total de 14 pisos de oficinas, 770 puestos de trabajo y 45 salas de reuniones, además de cinco pisos de parqueaderos, 281 de ellos para automóviles y 53 para bicicletas. Además, es una edificación “verde” que cumple con los estándares más exigentes en cuanto a ahorro de energía, eficiencia en el uso de los recursos naturales, reducción de emisiones de gas carbónico, calidad ambiental tanto al interior como en el exterior, y el tratamiento adecuado del impacto ambiental y de la localización. Esta nueva sede de Isagen tiene una certificación leed, categoría plata del Consejo de la Construcción Verde de Estados Unidos.

Latitud lote: 6,12° N - Cenit: 90°

Inclinación tierra: 23,5°

EQ= As: 90°-6,12°= 83,88°

SI= As: 90°-(6,12°+23,5°) = 60,38°

SV= As: 90°-(23,5°-6,12°) = 72,62° Fig. 48. Ubicación y orientación solar edificio ISAGEN.

Teniendo en consideración los factores limitantes que presenta el predio en el que se ubica la edificación ISAGEN, el equipo de diseño del proyecto ha optado por disponer el proyecto de manera longitudinal entre el sentido Norte – Sur, los cuales presentan una sección reducida, implicando así que las fachadas más angostas estén en dirección al viento y las más largas en dirección al poniente, por lo que se presenta una gran captación de radiación solar en la fachada Oeste y Suroeste, principalmente en la fachada Oeste, es por esto que en esta y en la fachada Suroccidente se puede observar una gran concentración de radiación solar, dado que son puntos críticos para los meses de Junio y Diciembre. Mientras que en las fachadas Norte y Este la ganancia solar es muy mínima, es por esto que el sistema de doble fachada de esta edificación (Vidrio y paneles de alucobon microperforados) se encuentra ubicado únicamente en la fachada Oeste, dado que es el costado en el cual se debe minimizar la ganancia solar, ejercicio que se realiza mediante la ubicación estratégica de una serie de parasoles y persianas automatizadas, esto teniendo en consideración la afección de cada espacio aledaño a la fachada con incidencia solar.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 52. Poniente en el mes de Diciembre.

Fig. 50. Saliente en el mes de Diciembre.

Fig. 51. Poniente en el mes de Junio.

Fig. 49. Saliente en el mes de Junio.

La incursión solar en los meses de junio y julio incide de una manera menos directa en los espacios de trabajo, dado que el sol se encuentra en su punto más alto (83,88°) por lo que es constante y fuerte en las cubiertas. La distancia de incursión solar en las fachadas es de aproximadamente 4.5, y dado que los espacios de trabajo se encuentran a una distancia aproximada de 4m de la fachada no hay gran afección en aspectos de confort.

En los meses de enero a mayo y agosto a diciembre, la incursión solar se encuentra con una inclinación de 60 a 70 grados por lo que el ingreso de iluminación es más directo en fachadas Este, Oeste y Sur. Afectando de manera significativa estas zonas. Sin embargo, los espacios de trabajo no se ven afectados ya que se encuentran retirados de las fachadas. En estas se encuentran las zonas de circulación y puntos fijos.

A pesar de tener una incursión solar amplia, se encuentran diversos mecanismos de regulación de confort que permiten a los trabajadores tener un mejor desempeño en su área como la ubicación de los puestos. Estos se encuentran a una distancia de tal manera que el sol no incida sobre esos. Fig. 53. Ingreso solar en el mes de Junio.

Fig. 54. Ingreso solar en el mes de Diciembre.

Materialidad y forma.

El sistema de fachada está compuesto por una estructura doble, teniendo como cerramiento un sistema vidriado en su totalidad, y como sobre fachada se encuentra un sistema de paneles de alucobond microperforado, el cual a su vez está sostenido por una serie de elementos horizontales que regula el paso del sol en los momentos en los que se encuentra en su punto más alto, de esta manera este sistema impide en gran medida el paso del sol al interior de los espacios de trabajo y a su vez permite un amplio campo visual dado que el microperforado del panel permite ver a través de él.

La ventanería de la edificación tiene una modulación que se repite tanto a lo alto como a lo largo de la fachada, con un área de 0,18 m2 lo que permite un acceso mínimo de ventilación natural, estas dimensiones están dadas por el aire acondicionado, esto para evitar una fuga de aire. Se ubican 2 ventanas cada 1,8m. Adicionalmente se logra identificar que el sistema de aire acondicionado pierde eficiencia al ubicarse en las inmediaciones de las ventanas, puesto que al momento de abrirse el aire se escapa.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 55. Sistema de fachada ISAGEN.

Fig. 56. Modulación de ventanas y sistema de refrigeración.

El sistema de sobre fachada está compuesto por paneles estáticos que se encuentran ubicados en las fachadas Oeste y Sur-oeste, Este sistema se ubica de manera estratégica en algunos puntos de la fachada, teniendo en consideración qué tipo de espacios se ven mayormente afectados se ubica un panel, de esta manera se impide en gran medida el paso del sol al interior de los espacios y a su vez permite un amplio campo visual, esto con el fin de mitigar la incursión solar directa en las horas de la tarde.

Además del sistema de paneles, la edificación dispone de una serie de cortinas desplegables que se encuentran sincronizadas con la trayectoria solar durante cada día del año, lo cual impide una gran incidencia solar.

En algunos puntos de la edificación se encontrarán tanto los paneles como las persianas automatizadas, esto según la incidencia solar que presente cada espacio, adicionalmente el sistema de soporte de los paneles funciona como elemento mitigador o cortasol, dado que su disposición horizontal permite que cuando el sol se encuentre en un punto alto la incursión solar se vea reducida.

Fig. 57. Sistema de paneles y cortasoles.

Fig. 58. Sistema de cortinas automatizadas.

La fachada Este, se diferencia de la Oeste por sus elementos compositivos, dado que la primera cuenta únicamente con el sistema de cortasoles, esto dado que la radicación solar en este costado es mínima, puesto que allí se encuentra el saliente, por lo que se decide ubicar cortasoles que impidan una incidencia solar directa en los espacios de trabajo, mientras que la segunda en cambio dispone del sistema de cortasoles y de paneles que tamizan la incursión solar dado que de este costado la problemática no es sólo de incidencia solar sino también de radiación solar, puesto que allí se encuentra el poniente.

Existen rejillas exteriores ubicadas en los cuartos técnicos y baños con el fin de ventilar naturalmente estos espacios. Sin embargo, se observa que al interior se encuentran sellados con vidrio, esto en consecuencia con lo explicado anteriormente, y es que por evitar pérdidas de aire acondicionado se opta por tener una edificación bastante hermética, por lo que este sistema de ventilación es ineficaz ya que no tiene ninguna función excepto estética. En conclusión, en las áreas dichas anteriormente la ventilación es mínima, pues no cuenta con ventilación natural ni sistemas de refrigeración.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 59. Fachada Este con perfiles.

Fig. 60. Sistema de “ventilación”.

PERCEPCIÓN CONFORT EDIFICIO ISAGEN

Fig. 61. Gráfico 1 encuesta ISAGEN

Fig. 62. Gráfico 2 encuesta ISAGEN

Fig. 63. Gráfico 3 encuesta ISAGEN

Fig. 64. Gráfico 4 encuesta ISAGEN

Fig. 65. Gráfico 5 encuesta ISAGEN

Fig. 66. Gráfico 6 encuesta ISAGEN

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 67. Gráfico 7 encuesta ISAGEN

Fig. 68. Gráfico 8 encuesta ISAGEN

Fig. 69. Gráfico 9 encuesta ISAGEN

Fig. 70. Gráfico 10 encuesta ISAGEN

Fig. 71. Gráfico 11 encuesta ISAGEN

Fig. 72. Gráfico 12 encuesta ISAGEN

La intención de emplear un instrumento de recolección como la encuesta tiene como finalidad conocer cómo y de qué manera influye la falta de confort térmico en los espacios de trabajo de las personas y cuál es su conformidad con respecto a esto. El número de encuestados en la edificación tiene un promedio entre 20 - 30 personas.

Aunque existe un confort agradable en los espacios de trabajo, la mayor parte de los usuarios afirman que sin la presencia de sistemas refrigerantes el confort podría minimizar, ya que la ventilación natural no es suficiente para mitigar el calor concentrado.

Una gran parte de los encuestados considera que el uso del aire acondicionado es necesario, lo que nos da a entender que los espacios de trabajo suelen ser lugares con gran carencia de ventilación natural.

A pesar de que las personas son conscientes de la necesidad de confort en sus espacios de trabajo, existe una relación entre la consideración de que es necesario el aire y el desconocimiento de los impactos ambientales del mismo, dado que las personas que consideran necesario el aire acondicionado, son en su mayoría las mismas que no conocen los impactos que este genera.

Con base en la visita realizada en la edificación y la encuesta realizada a los usuarios del mismo se evidenció que la incursión solar no es un factor que afecte directamente el confort en los espacios de trabajo.

Teniendo en consideración la orientación de la edificación y las respuestas de los encuestados, se evidenció que la fachada Este es la que recibe una mayor concentración de calor en la franja horaria 12-4 Pm. Esto hace que la temperatura aumente en los espacios de trabajo.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 74. Gráfico 14 encuesta ISAGEN

Fig. 73. Gráfico 13 encuesta ISAGEN

arquitectura

ESTRUCTURA COMO MODERADOR CLIMÁTICO EN LA PLAZA DE LA LIBERTAD

El Centro Cívico de Antioquia – Plaza de la Libertad se encuentra ubicado en la Cra. 53 #42 -181. Hace parte de la zona Centro-Oriental de la ciudad de Medellín el cual se caracteriza por ser el centro fundacional, histórico y patrimonial. Esta infraestructura surge de una reflexión acerca de la diversidad geográfica, biológica y cultural, es una apuesta a la construcción de una arquitectura con identidad propia, pues incorpora elementos característicos de la ciudad como patios terrazas y puentes.

A nivel urbano el edificio se plantea la articulación con los equipamientos metropolitanos de la ciudad, los sistemas de transporte masivo, las calles emblemáticas y los altos flujos peatonales existentes en su perímetro mediante la conformación de espacios públicos y la introducción de usos complementarios, conformando un proyecto mixto de gran complejidad que parte de la lectura de la evolución histórica del centro de la ciudad. (Opus paisaje, arquitectura, territorio, 2019)

Latitud lote: 6,14° N – Cenit 90° Inclinación tierra: 23,5°

EQ= As: 90°-6,14°= 83,86°

SI= As: 90°-(6,14°+23,5°) = 60,36°

SV= As: 90°-(23,5°-6,14°) = 72,64°

Fig. 75. Ubicación y orientación solar edificio Plaza de la Libertad.

Fig. 76. Recorrido solar Equinoccio.

Fig. 77. Recorrido solar Solsticio invierno.

Fig. 79. Recorrido solar en meses de agosto a diciembre.

La infraestructura se planteó como un referente del centro de la ciudad, compuesto por dos torres de 24 y 17 pisos. Estas se encuentran emplazadas en dirección Este-Oeste con el fin de aprovechar la fachada más corta y así disminuir el acceso directo de la incursión solar. Este ingreso de luz natural no es permanente en los espacios ya que varía según la época y el horario en que nos encontremos.

Dentro de las variaciones más significativas del ingreso lumínico se evidencia que en los meses de enero a junio el sol se encuentra en su punto más alto, con una inclinación de 83,86° siendo constante y fuerte en cubiertas y fachadas Este-Oeste. Esa inclinación permite un ingreso de luz indirecta en estas fachadas, pues su ángulo es mínimo y los elementos prefabricados logran tamizar en mayor medida las condiciones climáticas. Sin embargo, el sol al encontrarse a ese grado tan elevado genera un aumento de temperatura al interior de los espacios en los últimos niveles.

Fig. 78. Recorrido solar Solsticio verano.

Fig. 80. Recorrido solar en meses de enero a junio.

Igualmente, en los meses de agosto a diciembre el sol se encuentra en una inclinación aproximada de 60,36° hacia el costado Sur de la edificación. A pesar de la disipación del sol por parte de los

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Cómo se observa en la figura X la incursión solar en los meses de enero a junio se presenta una radiación solar mínima no mayor a los dos metros de longitud en las fachadas Este y Oeste por lo que en esta época no se genera una afectación dentro de los espacios de trabajo. Sin embargo, en la figura X se evidencia una radiación solar directa en los meses de agosto a diciembre con una longitud mayor a 2 metros en las fachadas Este y Oeste. En esta época se genera una mayor afectación a los funcionarios del edificio ya que los puestos de trabajo se encuentran directo a las fachadas ocasionando incomodidades de confort térmico además de que puede generar molestias a la hora de trabajar.

Igualmente, la afectación entre el segundo ciclo del año se aumenta debido a la doble piel que tiene la infraestructura, pues dentro de la modulación que tienen las lamas existe una separación hasta de 1.60 metros entre estas, por lo que puede ser poco efectivo a la hora de minimizar estos aspectos ambientales exteriores.

Fig. 82. Sección ingreso solar solsticio invierno. elementos prefabricados, esta fachada se ve afectada en gran medida ya que la radiación solar ingresa de manera directa en los espacios interiores.

Fig. 81. Sección ingreso solar Equinoccio.

Materialidad y forma.

La edificación dispone de tres sistemas de cerramiento, estos se encuentran ubicados en diferentes zonas de la infraestructura según los usos y las necesidades. En la imagen X se evidencian los cerramientos: El primero son los puntos fijos señalado en color amarillo, este sistema estático emplea una separación inclinada de 2 cm entre módulo diseñado en vidrio con el fin de tener una ventilación natural constante, el segundo es el espacio de transición que conecta los dos bloques señalado en color naranja, este es un sistema completamente cerrado en vidrio puesto que es un uso poco frecuente y el tercero son los espacios de trabajo el cual emplea una piel en concreto con el fin de disminuir la radiación solar.

El sistema principal, se encuentra compuesto por una fachada vidriada en su totalidad, esta tiene como revestimiento una serie de piezas prefabricadas y otras vaciadas en sitio, combinando elementos estructurales y no estructurales, dando una respuesta a las condiciones climáticas del lugar, esta doble piel varía sus densidades según su orientación.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 84. Cerramiento principal.

Fig. 83. Tipos de cerramientos.

Esta fachada de doble piel se compone de dos capas donde el aire fluye a través de un espacio intermedio de 20 cm que, además actúa como aislante frente a la temperatura externa, el viento y el ruido mejorando la eficiencia térmica del edificio en climas cálidos.

El sistema constructivo empleado en el revestimiento externo consiste en una serie de pernos que se anclan a la estructura de la edificación. A pesar de que el sistema mitiga la incursión solar y el proceso de circulación en la cavidad de la fachada disminuye la carga por enfriamiento este no es del todo funcional para el tipo de clima que actualmente se encuentra en la ciudad de Medellín, puesto que al ser un elemento estático deja desprovistos múltiples espacios en el momento en que el sol realiza su trayectoria.

El sistema de cerramiento de doble piel tiene una gran característica y es que permite la incursión de una gran cantidad de iluminación natural. Sin embargo, la fachada interior compuesta por vidrio es mayormente hermética lo cual no permite el ingreso de la ventilación natural en los espacios de trabajo. Esto trae como consecuencia el uso necesario de sistemas activos como el aire acondicionado, puesto que la ventilación que ingresa es casi nula.

Fig. 85. Soporte de elementos no estructurales.

Fig. 86. Doble piel cerramiento principal.

Como se dijo anteriormente, las fachadas en los espacios de trabajo son cerradas, sólo se encuentra un sistema de ventanas abatibles con un área de 1 m2, una gran distancia entre aberturas de 6 m y una apertura de 35°. Esto hace que el ingreso de ventilación natural sea mínimo. (Por cada espacio de trabajo existen aproximadamente dos ventanas). Además, los puestos de trabajos fijos se encuentran a una distancia considerable de la fachada por lo que no existe una relación directa entre las condiciones externas y el usuario, negando algunas posibilidades de confort.

En las áreas de circulación no hay presencia de sistemas activos como lo es el aire acondicionado puesto que como se describió anteriormente, la tipología de cerramiento permite el ingreso de ventilación natural dadas sus características como la separación permanente entre módulos, por lo que no es necesario el uso esos sistemas de refrigeración. Además, al ser un espacio transitorio no es necesario emplear estos. Esta tipología de cerramiento se podría emplear en los espacios de trabajo ya que puede generar un mayor confort a los usuarios permitiendo constantemente el ingreso del aire externo.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 87. Distancia entre ventanas.

Fig. 88. Sistema de ventilación en áreas comunes.

PERCEPCIÓN CONFORT EDIFICIO PLAZA DE LA LIBERTAD

Fig. 89. Gráfico 1 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 90. Gráfico 2 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 91. Gráfico 3 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 92. Gráfico 4 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 93. Gráfico 5 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 94. Gráfico 6 encuesta Plaza de la Libertad

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 95. Gráfico 7 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 96. Gráfico 8 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 97. Gráfico 9 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 98. Gráfico 10 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 99. Gráfico 11 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 100. Gráfico 12 encuesta Plaza de la Libertad

Fig. 101. Gráfico 13 encuesta Plaza de la Libertad

La intención de emplear un instrumento de recolección como la encuesta tiene como finalidad conocer cómo y de qué manera influye la falta de confort térmico en los espacios de trabajo de las personas y cuál es su conformidad con respecto a esto. El número de encuestados en la edificación tiene un promedio entre 20 - 30 personas.

Se observa en gran porcentaje que los usuarios tienen un confort estable en sus espacios de trabajo. Sin embargo, esto se debe por la utilización de sistemas de refrigeración como lo es el aire acondicionado.

Aunque existe un confort agradable en los espacios de trabajo, la mayor parte de los usuarios afirman que sin la presencia de sistemas refrigerantes el confort podría minimizar, ya que la ventilación natural no es suficiente para mitigar el calor concentrado.

La incidencia solar es muy directa en los espacios de trabajo evidenciando una falta de confort a partir del mediodía. Con base en esta información se concluye que, aunque la envolvente está conformada por módulos sigue siendo estática y no logra mitigar las condiciones ambientales en su totalidad.

El diseño de envolvente empleado en las áreas comunes es eficiente para generar un mejor confort térmico en comparación con los espacios de trabajo. Pues estos son cerrados rompiendo la relación con el entorno.

Una mirada a la envolvente en un entorno climático templado

Fig. 102. Gráfico 14 encuesta Plaza de la Libertad

Naturaleza como fuente de inspiración

En el desarrollo de este capítulo se analizarán tres sistemas de envolventes arquitectónicas que emplean estrategias de adaptación de las plantas para la regulación del confort al interior de los espacios, sin el uso de sistemas mecánicos que dependan de electricidad para su funcionamiento. A partir del diagnóstico estudiaremos cómo puede ser su comportamiento en edificaciones administrativas que se encuentren en una zona climática templada, particularmente la sede ISAGEN y el edificio Plaza de la Libertad.

SISTEMA DE FACHADA BIOMIMÉTICA HYDRO-CANOPY

El sistema Hydro Canopy tiene dentro de sus principales características su bajo costo y una alta eficiencia en cuanto a la regulación del confort, dado que este sistema genera una respuesta a las condiciones climáticas mediante estrategias de control pasivo que regulan la radiación solar, la ventilación, la inercia térmica y adicionalmente ofrece un sistema de enfriamiento evaporativo que reduce considerablemente la temperatura al interior de los espacios.

La inspiración para la producción de este sistema está basada ciertas características de dos organismos que se encuentran ubicados en el singular bosque seco tropical de La Guajira: las hojas de los árboles y las glándulas mucosas en la epidermis de los anuros.

El sistema de capas gradientes de los anuros es empleado para la regulación de temperatura, captación y almacenamiento de agua y y protección del viento. En cuanto a las hojas encontramos que en el follaje de los árboles se tiene un gradiente dinámico de tamaño y densidad que varía según su posición en el árbol, permitiendo así que todas las hojas aprovechen la energía solar y se adapten al flujo del viento. (Biomimicry Institute, 2021)

Fig. 103. Sistema Hydro-Canopy.

Materialidad

Este sistema emplea materiales de bajo costo, como tecnologías de baja energía incorporadas, fibras vegetales y materiales biodegradables, lo que permite reducir los contaminantes del proceso, generados por los sistemas de enfriamiento mecánico como el aire acondicionado, los cuales afectan en gran medida a la fauna circundante.

Tanto la construcción de este sistema como la implementación son de fácil desarrollo, su estructura principal se encuentra compuesta por 3 rejillas modulares y ortogonales de 60x60cm, construidas en guadua y articuladas por nudos

El diseño del panel permite incorporar técnicas manuales como tejido y mallado para arraigarlo al conocimiento de la comunidad. El dinamismo del sistema permite que se pueda adaptar al nivel de comodidad requerido teniendo en cuenta al usuario específico y permitiendo resolver sus necesidades particulares en términos de temperatura, luz y viento.

El sistema Hydro-canopy es multicapa y codependiente y este cambia según las necesidades, todo esto sin materiales tóxicos para su funcionamiento.

como fuente de inspiración

Fig. 104. Isométrico con materialidad.

Fig. 105. Dimensiones modulo del sistema.

Fig. 106. Técnicas de amarre.

Su forma se caracteriza por ser una cuadricula de un módulo extendible tanto vertical como horizontalmente, esto según la necesidad que presente cada uno de los espacios en los cuales se plantee el sistema.

Este módulo permite formar diversas configuraciones de diseño que producen múltiples opciones para los usuarios.

(Biomimicry Institute, 2021)

Fig. 107. Diferentes combinaciones de diseño.

Funcionalidad

El viento, la humedad y la temperatura son algunos de los elementos naturales que le permitieron al equipo de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) lograr una mejora en el confort al interior de las edificaciones. Este sistema se compone de paneles dinámicos fácilmente adaptables a cualquier condición climática, social o económica. Todo esto sin la necesidad de complejos y costosos sistemas mecánicos como lo son los aires acondicionados y consiguiendo casi el mismo efecto.

(Biomimicry Institute, 2021)

Fig. 110. Segunda capa del sistema.

Fig. 108. Estomas por unidad de área.

Fig. 109. Sombras formadas por hojas.

Fig. 111. Capa exterior abierta, control del viento.

Fig. 112. Capa exterior cerrada, control del viento.

La adaptación a las condiciones ambientales exteriores de cada una de las capas del sistema HydroCanopy se da de manera pasiva, es decir que para su funcionamiento no se requiere ningún elemento mecánico que emplee energía eléctrica

Las dos capas exteriores controlan el paso de las corrientes de luz y viento. Estas dos capas brindan protección solar y regulan el paso del viento a través de palas inspiradas en forma de hoja móvil, que disminuyen de tamaño hacia el interior del sistema.

Fig. 113. Capa interior, control térmico.

Fig. 114. Capa interior, control del sol.

La tercera y última capa es para regulación térmica y enfriamiento evaporativo, ubicado en la parte interior del módulo. Utiliza un sistema de bolsas dinámicas que contienen cápsulas hidroretenedoras en su perímetro. Estas cápsulas liberan el agua almacenada cuando la bolsa se contrae, manteniendo así un enfriamiento constante del aire caliente que pasa por el módulo.

De acuerdo con las pruebas realizadas, se determinó que HydroCanopy genera una diferencia térmica interna y ambiental de hasta 15 ° C. (Biomimicry Institute, 2021)

Fig. 115. Alzado sistema Hydro-Canopy.

SISTEMA DE FACHADA BIOMIMÉTICA FLECTOFIN

Flectofin es un sistema de fachada arquitectónica que aumenta la adaptabilidad de las envolventes con respecto a las condiciones climáticas y la eficiencia energética, así como de reducir el peso y los costos de mantenimiento.

Los principios cinemáticos de la Strelitzia reginae fueron abstraídos y trasladados a nuevos materiales de construcción. Esto se llevó a un sistema arquitectónico avanzado y desplegable que se basa en la deformación reversible del material. La abstracción se da a partir de la observación del comportamiento de la flor en el momento en el que el pájaro se posa sobre ella, lo que resulta como una fuerza mecánica externa (el peso del pájaro) que inicia una deformación compleja de múltiples elementos estructurales (costillas, láminas y alas) que están vinculados de tal manera que la energía elástica almacenada cinemáticamente puede restablecer el sistema, de modo que este mecanismo no solo es reversible sino también repetitivo.

(Flectofin: A hingeless flapping mechanism inspired by nature, 2011)

Fig. 119. Fachada Flectofin.

Fig. 117. Pandeo lateral a 30° por flexión de nervadura.

Fig. 118. Pandeo lateral a 90° por flexión de nervadura.

Fig. 116. Modelo físico de deformación de la planta.

Materialidad

Este sistema es posible mediante el uso de polímeros reforzados con fibra (FRP), que pueden combinar una alta resistencia a la tracción con una baja rigidez a la flexión, ofreciendo así una amplia gama de deformaciones elásticas calibradas.

Los requisitos de materiales inherentes al sistema para alta resistencia y baja rigidez a la flexión se cumplen de manera más adecuada con FRP. Dado que las fibras de alto módulo pueden ser sensibles a la flexión, la deformabilidad elástica requerida no puede lograrse únicamente por las propiedades de la fibra, sino que debe lograrse mediante una capa de fibra adecuada. (Flectofin: A hingeless flapping mechanism inspired by nature, 2011)

Fig. 120. Materialidad polímero reforzado con fibra.

Fig. 121. Fachada del pabellón One Ocean, Yeosu de SOMA.

Funcionalidad

Este sistema cinemático se verificó reconstruyéndose como un modelo físico que demuestra un comportamiento adaptativo similar al de la flor. Aquí, un elemento de capa delgada se une ortogonalmente a una nervadura o elemento de viga. La flexión uniaxial de la viga provoca un movimiento de flexión asimétrico del elemento de carcasa que se desencadena por el pandeo por torsión.

El flectofin es un principio que se adapta a una alta gama de aplicaciones, desde microsistemas a pequeña escala hasta componentes de edificios arquitectónicos a gran escala. Por ejemplo, se utilizó en el one ocean, pabellón temático. Aunque este mecanismo implementa el uso de sistemas mecánicos para su funcionamiento, sigue los mismos principios del sistema flectofin. (Flectofin: A hingeless flapping mechanism inspired by nature, 2011)

como fuente de inspiración

Fig. 122. Estado natural de la percha de la flor. Fig. 123. Flexión a 30° provocada por el polinizador. Fig. 124. Flexión a 90° provocada por el polinizador.

Fig. 125. Perfil de la percha en estado natural. Fig. 126. Sección de la percha de la flor.

Fig. 127. Flexión simultánea de la percha de la flor.

SISTEMA DE FACHADA WATER REACTION

Water reaction es un sistema de fachada que se enfoca en el estudio de la piña conífera a partir de principios biomiméticos, su inspiración llevó a crear un material laminado que reacciona con el agua. Este material detecta la humedad y cambia su forma automáticamente sin estructuras mecánicas o elementos eléctricos.

Naturalmente, las piñas coníferas se abren y se cierran para proteger sus semillas en clima húmedo y dejar que se puedan propagar cuando está seco. Con el interés de replicar este comportamiento, se encontró que las piñas en realidad estaban formadas por dos capas, una más porosa que la otra. Cuando mojada, esta capa exterior se expande más que la otra capa, causando que la escama se doble y cierre el cono. De acuerdo con los conceptos analizados de la piña se busca implementar una superficie de doble piel que permita el paso del viento, esta superficie se diseña a partir de los patrones morfológicos identificados como el mecanismo y la dinámica de apertura y cierre de las piñas, con el fin de disminuir el consumo energético y hacer uso de la ventilación como suministro o recurso natural.

(Vidal Correa & Rayo Ochoa, 2016)

Fig. 128. Ciclo del pino.

Fig. 129. Piña conífera cerrada.

Fig. 130. Piña conífera abierta.

Fig. 131. Fachada Water Reaction.

Materialidad

Según el grado de humedad presente en el ambiente la superficie del sistema cambiará su forma sin necesidad de emplear sistemas electrónicos o estructuras mecánicas, las cuales son determinantes en el movimiento en campo arquitectónico. las láminas en abeto rojo son un material que permite crear una superficie que cambia de color en contacto con el agua, y es dinámica, es decir que se abre y se cierra para impedir que entre el agua debajo de su superficie. De manera práctica se trasladó la idea a una marquesina inteligente que al entrar en contacto con la lluvia reacciona, compuesta por laminillas que se cierran con el contacto con el agua impidiendo a los usuarios de mojarse en un día lluvioso. En los días de gran incidencia solar, las laminillas se abrirán para hacer pasar la luz que es filtrada por estas hojas simuladas, que funcionan como pantalla, así se tendrá la sensación de estar debajo de un árbol. (Vidal Correa & Rayo Ochoa, 2016)

Fig. 132. Sistema Hygroscope-Metereosensitive Morphology.

Funcionalidad

A partir de los cambios del clima la estructura genera una respuesta mediante su “piel”, la cual funciona imitando la forma verdadera de la piel del cono de piña. Su composición está dada por elementos romboidales que se encuentran unidos entre sí a través de pernos, que se asemejan a pétalos de una flor, hechos con una lámina biomimética. El tratamiento de estos elementos deberá evitarse para que sean libres de encorvarse y extenderse según el grado de humedad que haya en el ambiente. En los días soleados tenderán a encorvarse dejando pasar las radiaciones solares hacia el interior de los ambientes. (Vidal Correa & Rayo Ochoa, 2016)

Fig. 133. Sistema de fachada cerrada.

Fig. 134. Sistema de fachada abierta.

Fig. 135. Modulo hexagonal.

Adaptación de los sistemas en la ciudad de Medellín

Fig. 136. Cuadro comparativo de los sistemas.

Comportamiento en la ciudad de Medellín. Relación interior-exterior Flectofin

El diseño del sistema permite que los aleros se encuentren plegados en condiciones de temperatura ambiente, esto le proporciona un carácter de lama, que junto con su material translúcido permite una gran visualización, de igual forma, cuando las condiciones climáticas aumentan y el sistema despliega sus aleros la visión no se ve limitada por completo, esto gracias a su composición, la cual tiene un alto porcentaje de Polímeros reforzados con fibra de vidrio.

Fig. 137. Visual sistema Flectofin.

Fig. 138. Análisis visual sistema Flectofin.

Hydro-Canopy

La implementación de un sistema como Hydro-Canopy tiene múltiples afectaciones en el campo visual puesto que es un sistema compuesto por tres capas completamente permeables, que tienen como función principal regular la temperatura del aire exterior que ingresa a la edificación. Esta estrategia de diseño hace que la visual hacia el exterior se limite 90% aproximadamente.

Fig. 139. Análisis visual sistema Hydro-Canopy. Fig. 140. Visual sistema Hydro-Canopy.

Water Reaction

El grado de afectación a la visual en este sistema varía según las condiciones del clima, dado que al encontrarse expuesto a un alto grado de humedad se contrae por completo, de tal manera que no permite una visualización hacia el exterior, mientras que al estar expuesto a condiciones climáticas más cálidas el sistema tendrá un grado de apertura que permite el paso de la luz según la intensidad del clima.

Fig. 141. Visual sistema Water Reaction.

Fig. 142. Análisis visual sistema Water Reaction.

Regulador de las condiciones climáticas

Flectofin

La incidencia solar al interior de las edificaciones ISAGEN y Plaza de la Libertad es un problema que afecta diariamente el confort al interior de sus espacios, se han implementado estrategias que regulan en parte esta problemática. Flectofin es un sistema de parasoles que se despliegan al recibir una alta incidencia solar en sus aleros, de tal forma que bloquea el paso del sol al interior del edificio en un 95% regulando en gran parte las condiciones de confort en los espacios de trabajo. El gráfico de calor es una representación de los tres momentos principales que tienen el sistema Flectofin, el primero de ellos tiene una apertura total de los aleros, lo que produce una concentración de calor en el espacio en el que incide directamente el sol, el segundo momento muestra un cierre parcial de los aleros, con una regulación media del ingreso del sol, por lo que la temperatura en el espacio se ve en descenso, en el último momento se encuentra un cierre total de los aleros, en el que la temperatura ambiente disminuye considerablemente dado que el ingreso de rayos está bloqueado casi en su totalidad.

Fig. 143. Análisis térmico sistema Flectofin.

Hydro-Canopy

Actualmente los edificios ISAGEN y la Plaza de la Libertad están conformados por una doble piel, la primera funciona como control solar y la segunda como regulador entre el interior y el exterior. Hydro-Canopy es un sistema conformado por una piel de tres capas con el fin de generar un enfriamiento por evaporación. Una de las características más importantes a resaltar en la funcionalidad de este sistema es su permanencia con respecto a las condiciones climáticas, pues sus estrategias de diseño permiten que las capas cumplan con su función en todo Cada capa del sistema Hydro-Canopy responde a un factor ambiental, esta planificación puede adaptarse a los edificios ISAGEN y la Plaza de la Libertad puesto que funciona constantemente para mejorar el aire, humedad y temperatura de los espacios interiores teniendo en consideración

como fuente de inspiración

Fig. 144. Análisis térmico sistema Hydro-Canopy.

Water Reaction

La ciudad de Medellín se caracteriza por tener un clima templado, lo que genera que las envolventes estén pensadas para reaction es un sistema que funciona principalmente desde su materialidad, pues esta reacciona con el ambiente (específicamente con la humedad) lo que permite tener una envolvente dinámica. Como se observa en la ilustración, cuando hay presencia de humedad las propiedades del material hacen que el sistema se cierre por completo obteniendo un espacio más cálido y cuando hay un aumento de temperatura el material permite que el sistema se contraiga y se abra obteniendo un espacio abierto.

Este sistema permite que el material proteja a los usuarios del edificio de las condiciones de lluvia y tener en este caso un ambiente cálido dentro de los espacios. Sin embargo, en días soleados el sistema va a permanecer abierto lo que puede generar un ingreso lumínico directo en los espacios siendo incómodo para los usuarios. En este caso el confort al interior no se verá tan afectado ya que la ventilación natural puede ser constante.

Fig. 145. Análisis térmico sistema Water Reaction.

Conclusión

Los sistemas biomiméticos tienen diversas estrategias que permiten un mejor confort al interior de los espacios. Sin embargo, no se descarta la posibilidad de implementar sistemas activos como lo es el aire acondicionado, pues se pretende reducir en un mayor porcentaje la utilización más no suprimir por completo este tipo de reguladores de confort.

Dentro de las estrategias analizados se identificó que el Water reaction y Flectofin reaccionan en situaciones específicas como lo es la humedad y la temperatura. Estos factores hacen que el sistema no cumpla con diversas necesidades en un clima templado cambiante lo que puede causar afectaciones de confort al interior de los espacios. En cuanto al sistema Hydro-Canopy se observó dentro de sus estrategias pasivas una constancia en su funcionalidad para regular las condiciones de confort, lo que permite tener siempre un espacio fresco. Sin embargo, se encuentran otros componentes como el diseño multicapa que afecta en mayor grado la iluminación natural y la capacidad de tener visuales o espacios más abiertos.

como fuente de inspiración

Fig. 146. Alzado sistema Flectofin.

Fig. 147. Alzado sistema Hydro-Canopy.

Fig. 148. Alzado sistema Water Reaction.

Fachadas más afectadas para la adaptación del sistema

Plaza de la Libertad

La edificación Plaza de la libertad se encuentra ubicada de manera paralela a la trayectoria solar, por lo que la ganancia de radiación en la edificación en general se ve reducida, el sol incide mayormente en las fachadas más cortas y la cubierta, esta incidencia puede tener una leve variación teniendo en consideración que según el periodo del año en el que nos encontremos el sol puede inclinarse hacia un costado u otro. La manera en la incide durante la mayor parte del año es como se evidencia en los gráficos, las fachadas Este - Oeste presentan un alto grado de ganancia solar en un lapso de tiempo aproximado entre las 11am y las 4pm, que es el momento en el que la radiación del sol es mucho más fuerte, es por esto que como estrategia de mitigación frente a esta problemática se ha optado por implementar el sistema biomimético en estos dos costados, teniendo en consideración tanto el diseño como la modulación existente en la edificación, de tal forma que la envolvente actual no será sustituida en su totalidad, sino que en cambio será complementada, buscando que los espacios de mayor concentración de calor se encuentren en relación directa con el sistema.

Fig. 149. Fachada Plaza de la Libertad con mayor radiación solar.

ISAGEN

La sección longitudinal del edificio ISAGEN se encuentra perpendicular a la trayectoria solar, contrario a la Plaza de la libertad, por lo que la ganancia solar es mucho más alta en la edificación en general, principalmente en el costado oeste, en el que se recibe el sol en un lapso de tiempo entre la 1pm y las 5pm. Es por esto que como estrategia pasiva de mitigación se emplearon una serie de parasoles estáticos que tamizan el paso de la luz solar en algunos puntos de la edificación. A pesar de la implementación de este sistema no es suficiente para el mantenimiento de una temperatura estándar en los espacios de trabajo. Por ende, se presenta un uso de sistemas de aire acondicionado en el 90% de las intalaciones. Es por ello que para complementar el sistema de parasoles estáticos se plantea la implementación del sistema biomimético que apoyará la regulación de confort del interior de la edificación. Esto con el fin de evitar una fuerte radiación solar en los espacios de trabajo para poder que de esta manera se limite al máximo el uso de aire acondicionado en los espacios de trabajo.

como fuente de inspiración

Fig. 150. Fachada ISAGEN con mayor radiación solar.

Sistema más adecuado para los edificios

Los edificios ISAGEN y la plaza de la libertad tienen estrategias similares para regular la radiación solar, esto se da mediante una doble fachada que se compone a través de una serie de elementos que tamizan el paso del sol, lo que permite trabajar de manera conjunta un mismo sistema para ambas edificaciones.

Flectofin

Este sistema se relaciona con las envolventes que tienen los edificios actualmente, pues funciona como un sistema que regula la radiación solar por medio de parasoles, aunque en este caso en particular se trata de parasoles dinámicos que reaccionan cuando existe un alto grado de calor. La estrategia formal de este sistema funciona principalmente por las características de su materialidad, pues esta reacciona con el ambiente (específicamente presencia de temperatura) lo que permite tener una envolvente dinámica. Esto es una ventaja para los edificios administrativos ya que actualmente en Medellín se está incrementando cada vez más la temperatura. Además, dentro de sus estrategias de diseño el sistema se mimetiza con las envolventes de los dos edificios.

Fig. 151. Sistema Flectofin en la Plaza de la Libertad.

Fig. 152. Sistema Flectofin en ISAGEN.

Hydro-Canopy

Como se dijo anteriormente, este sistema presenta estrategias que permite aprovechar en todo momento sus funciones de enfriamiento, por lo que podría reducir en gran medida el uso de aire acondicionado en ambas edificaciones, ya que permite un flujo constante de aire hacia el interior generando un óptimo confort en los espacios de trabajo. Sin embargo, se encuentran otros factores no tan favorecedores como lo es el registro visual, dado que la composición de este sistema no permite una relación visual entre el interior y exterior, lo que sin duda alguna es una desventaja, considerando que el uso de las edificaciones es administrativo, por lo que resulta necesario tener tanto iluminación natural como una visual hacia el exterior. A todo esto, se suma su materialidad la cual tendría que analizarse a profundidad para la sustitución de la guadua, dado que al ser un material de origen vegetal requiere gran cantidad de atención con respecto a su mantenimiento, por lo que a largo plazo resulta inviable en aspectos económicos.

de

Fig. 154. Sistema Hydro-Canopy en el edificio ISAGEN.

Fig. 153. Sistema Hydro-Canopy en la Plaza de la Libertad.

Water Reaction

Las estrategias de Water reaction tienen diversos factores que pueden influir en la funcionalidad del sistema en cada uno de los edificios, ISAGEN y La plaza de la Libertad, el primer factor que influye en la viabilidad del funcionamiento de este sistema es la altitud de cada edificación, en el caso de ISAGEN al encontrarse en una elevación de 1.637 m.s.n.m. presencia un mayor grado de humedad, con respecto a la Plaza de la libertad, por lo que obtiene la mayor parte del tiempo una fachada cerrada, causando una disminución visual, poca iluminación y una posible concentración de calor dado que está bloqueada por completo la ventilación; para el caso de la Plaza de la libertad nos encontramos con una altitud de 1470 m.s.n.m. por lo que la humedad es un factor poco usual, lo que implica que el sistema permanezca gran parte del tiempo abierto, permitiendo un mayor ingreso de la luz solar, lo que se puede traducir en un incremento de temperatura al interior de los espacios. El cual no podría ser regulado con el apoyo de un sistema activo como el aire acondicionado, teniendo en consideración que es un sistema abierto y dejaría escapar el aire frío.

Fig. 155. Sistema Water Reaction en la Plaza de la Libertad. Fig. 156. Sistema Water Reaction en la Plaza de la Libertad.

Síntesis

Dentro de los sistemas analizados anteriormente se seleccionó el Flectofin por sus características formales y espaciales, teniendo en consideración que la ciudad de Medellín se caracteriza por tener un clima cálido, el cual es uno de los factores a través de los cuales reacciona este sistema. Adicionalmente se considera la afectación visual del sistema, la cual no se ve reducida en gran medida, pues como se mencionó anteriormente, el sistema permanece con sus aleros plegados en condiciones de confort aceptables, y al desplegarse su grado de translucidez permite de igual forma un pequeño rango de visión al exterior. Por último, se resalta la independencia del sistema al ser una doble fachada, lo que le permite a la edificación hacer uso de un sistema de acondicionamiento activo en caso tal de ser necesario.

de inspiración

Fig. 157. Sistema seleccionado para la Plaza de la Libertad. Fig. 158. Sistema seleccionado para ISAGEN.

CONCLUSIÓN

Esta investigación muestra la adaptabilidad de la envolvente arquitectónica a través de la naturaleza como fundamento de estrategia. pues las envolventes de las edificaciones actuales en la ciudad de Medellín permanecen estáticas. Es por esto que las soluciones biológicas de adaptación encontradas en la naturaleza son de interés por ser un elemento multifuncional y receptivo. Es decir, un estudio de la biomimética para crear diseños conceptuales de envolventes para edificios administrativos.

Dadas las diversas problemáticas observadas en la ciudad de Medellín se hizo necesario analizar sistemas diferentes y novedosos de envolventes arquitectónicas a los que se han empleado actualmente en la ciudad. Esto conlleva a seleccionar un sistema específico para algunos edificios administrativos dadas sus características formales y espaciales teniendo en consideración los factores que hacen posible que pueda ser empleado para el clima en específico.

El concepto biomimética no es empleado con frecuencia, por lo que se dificulta la búsqueda de este en el campo de la arquitectura, y en nuestro caso al enfocarnos en las estrategias

Fig. 159. Collage edificios que implementan envolventes biomiméticas.

adaptativas de las plantas se genera mayor dificultad a la hora de realizar el trabajo. Además, en Colombia no se ha visto reflejado este tipo de sistemas por lo que hubo un reto en identificar referentes que cuenten con las mismas características climáticas de la ciudad de Medellín. Los objetivos propuestos en el trabajo de investigación se realizaron de manera óptima. Sin embargo, a la hora de hacer el trabajo de campo se pensó en elaborar un sistema propio basado en las estrategias estudiadas del concepto biomimética; Debido a que no se contaba con un equipo multidisciplinario no tuvimos la oportunidad de desarrollar la idea de crear un sistema con base en el estudio de la naturaleza.

A la hora de realizar el estudio acerca de la evolución de los edificios administrativos en la ciudad de Medellín, se observó la dificultad de la relación que se presenta entre la ciudad y las formas construidas. Pues estas deben emerger principalmente del espacio físico; de cómo se debe adaptar una infraestructura para que pueda funcionar en el entorno, y lo más importante de cómo se puede adaptar la envolvente para crear una conexión entre el interior y el exterior, ya que además de proteger tiene la capacidad de hacernos sentir.

Este aprendizaje posibilita concientizar a los diseñadores a observar desde un aspecto analítico. Aunque este existe, sigue siendo inferior a las posibilidades de crear nuevas infraestructuras receptivas, pues en la actualidad la estética continúa primando sobre la funcionalidad.

Como se observó en el trabajo de investigación, el concepto de la biomimética permite que, a través del análisis de características básicas como la materialidad y la funcionalidad, se puedan crear estrategias significativas para el mejoramiento de un edificio sin la necesidad de emplear sistemas mecánicos que impliquen un alto gasto energético. Sin embargo, surgen una serie de preguntas que se encuentran enfocadas en los posibles aportes de la biomimética en la arquitectura futura, ¿Qué tanto tiempo le tomará al campo de la arquitectura el planteamiento de proyectos arquitectónicos que respondan al ambiente de la misma manera en la que lo hace la naturaleza?,

¿En qué otras áreas de la arquitectura se puede emplear la biomimética?, ¿De qué manera se puede incentivar el uso de la biomimética como herramienta para el diseño de envolventes arquitectónicas?,

¿Puede la biomimética permitir que se descarte por completo el uso de sistemas como el aire acondicionado?

A pesar de que existen este tipo de preguntas, en este trabajo se pueden tomar bases para la replicación de sistemas de envolventes arquitectónicas vivas que permitan dar respuesta a necesidades y oportunidades de diseño en las edificaciones administrativas en la ciudad de Medellín. Además, la investigación genera una reflexión conceptual al respecto del papel que juega hoy en día el uso de referentes naturales como soportes para proyectos de diseño.

como fuente de inspiración

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ÍNDICE DE IMAGENES

Fig. 1. Centro de Medellín años 70. Obtenido de: https://www.centrodemedellin. co/ArticulosView. aspx?id=423&type=A&idArt=468

Fig. 2. Alpujarra en los años 70. Obtenido de: http://www.elmundo.com/noticia/LaAlpujarra-cambio-el-paradigma-de-usoszonales-en-la-ciudad/360777

Fig. 7. Fachada edificio Naviera. Fotografía propia.

Fig. 8. Collage edificios administrativos en los años 30 y 50. Imagen propia.

Fig. 9. Balcón industrial colombiano 1952. Obtenido de: https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/ handle/unal/50380/1015995500_parte4. pdf?sequence=4&isAllowed=y

Fig. 14. Cerramiento en vidrio. Obtenido de: https://revistadearquitectura.ucatolica. edu.co/article/view/56/902

Fig. 15. Collage edificios administrativos en los años 70 y 80. Imagen propia.

Fig. 16. Banco caja social. Obtenido de: https://www.google.es/maps/

Fig. 3. Alpujarra en los años 80. Obtenido de: https://caracol.com.co/radio/2013/11/30/ nacional/1385813160_028088.html

Fig. 4. Panorámica de Medellín. Obtenido de: https://www.centrodemedellin. co/ArticulosView. aspx?id=239&type=A&idArt=305

Fig. 5. Ventanería edificio Naviera. Obtenido de: https://www.archdaily.co/co/777288/ clasicos-de-arquitectura-edificio-lanaviera-viera-vazquez-dothee-arquitectos

Fig. 6. Iluminación edificio Naviera. Obtenido de: https://www.archdaily.co/co/777288/ clasicos-de-arquitectura-edificio-lanaviera-viera-vazquez-dothee-arquitectos

Fig. 10. Plataforma Banco central hipotecario. Obtenido de: https://repositorio.unal. edu.co/bitstream/handle/ unal/50380/1015995500_parte4. pdf?sequence=4&isAllowed=y

Fig. 11. Fachada oriental banco central hipotecario. Obtenido de: https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/ handle/unal/50380/1015995500_parte4. pdf?sequence=4&isAllowed=y

Fig. 12. Edificio Miguel de Aguinaga. Obtenido de: https://revistadearquitectura.ucatolica. edu.co/article/view/56/902

Fig. 13. Protección solar. Obtenido de: https://revistadearquitectura.ucatolica. edu.co/article/view/56/902

Fig. 17. Edificio Torre 46. Obtenido de: https://www.google.es/maps/

Fig. 18. Edificio Vicente Uribe Rendón. Obtenido de: https://www.google.es/maps/

Fig. 19. Medellín soleado, 30°C. Obtenido de: https://360radio.com.co/fitch-ratingscalificaciones-de-medellin/

Fig. 20. Medellín cálido, 20°C. Obtenido de: https://www.istockphoto.com/ es/foto/nublado-y-lluviosod%C3%ADa-en-medell%C3%ADngm1067283466-285427185

Fig. 21. Medellín nublado, 15°C. Obtenido de: http://ciudaddelaeternaprimaveraa. blogspot.com/2012/12/

Fig. 22. Vista panorámica ciudad de

Medellín en la actualidad. Obtenido de: https://www.acimedellin.org/medellinsocia-de-la-sostenibilidad-mundial/ panoramica-medellin-1/

Fig. 23. Ubicación edificio ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 24. Edificio ISAGEN. Obtenido de: https://www.aia.com.co/categoria/visibleen-home/?lang=en

Fig. 25. Sistema de aire acondicionado edificio ISAGEN. Fotografía propia.

Fig. 26. Quiebra soles metálicos edificio ISAGEN. Fotografía propia.

Fig. 27. Isométrico fachada edificio ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 28. Ubicación edificio Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 29. Fachada edificio Plaza de la Libertad. Obtenido de: https://fr.foursquare.com/v/plaza-de-lalibertad/4ddd38bdae60d6fc159eb619?o penPhotoId=5b840ed706fb60002c60ae 8d

Fig. 30. Estructura edificio Plaza de la Libertad. Fotografía propia.

Fig. 31. Cámara de aire edificio Plaza de la libertad. Fotografía propia.

Fig. 32. Isométrico fachada plaza de la Libertad. Grafico propio.

Fig. 33. Fachada activa Instituto Árabe, Jean Nouvel. Obtenido de: https://www.traveler.es/viajesurbanos/articulos/instituto-del-mundoarabe/136

Fig. 34. Edificio Instituto Árabe, Jean Nouvel. Obtenido de: https://www.archdaily.co/co/02265617/clasicos-de-arquitecturainstituto-del-mundo-arabe-jeannouvel/51ad5208b3fc4b225b000018

Fig. 35. Edificio Media-TIC, Enric Ruiz Geli. Obtenido de: https://iwan.com/portfolio/cloud9media-tic-enric-ruiz-geli/

Fig. 36. Creación de patrones Bloom, Doris Kim Sung. Obtenido de: https:/ /www.archdaily.com/215280/bloomdosu-studio-architecture/bloom_ img_08_dosu?next_project=no

Fig. 37. Collage edificios administrativos con aires acondicionados. Imagen propia.

Fig. 38. Sistema arquitectónico Hygroscope-Metereosensitive Morphology, centro Pompidou. Obtenido de: https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/ projekte/hygroscope-meteorosensitivemorphology/

Fig. 39. Estructura del Sistema diseñado en madera. Obtenido de: https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/ projekte/hygroscope-meteorosensitivemorphology/

Fig. 40. Sistema cerrado automáticamente. Obtenido de: https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/ projekte/hygroscope-meteorosensitivemorphology/

Fig. 41. Sistema abierto automáticamente. Obtenido de: https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/ projekte/hygroscope-meteorosensitivemorphology/

Fig. 42. Línea de tiempo biomimética primera parte. Gráfico propio.

Fig. 43. Línea de tiempo biomimética segunda parte. Gráfico propio.

Fig 44. Pieles interiores edificio Plaza de la Libertad. Fotografía propia.

Fig 45. Piel exterior edificio ISAGEN. Fotografía propia.

Fig 46. Estructura y piel edificio Plaza de la Libertad. Fotografía propia.

Fig 47. Envolventes edificios ISAGEN y plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 52. Poniente en el mes de diciembre. Obtenido de: http://bibliotecadigital.usb. edu.co/bitstream/10819/7020/1/ Condiciones_Ergonomia_Bioclimatica_ Beltran_2014.pdf

Fig. 53. Ingreso solar en el mes de junio. Obtenido de: Modificación propia.

Fig. 61. Gráfico 1 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 62. Gráfico 2 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 63. Gráfico 3 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 48. Ubicación y orientación solar edificio ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 49. Saliente en el mes de junio. Obtenido de: http://bibliotecadigital.usb. edu.co/bitstream/10819/7020/1/ Condiciones_Ergonomia_Bioclimatica_ Beltran_2014.pdf

Fig. 50. Saliente en el mes de diciembre. Obtenido de: http://bibliotecadigital.usb. edu.co/bitstream/10819/7020/1/ Condiciones_Ergonomia_Bioclimatica_ Beltran_2014.pdf

Fig. 51. Poniente en el mes de junio. Obtenido de: http://bibliotecadigital.usb. edu.co/bitstream/10819/7020/1/ Condiciones_Ergonomia_Bioclimatica_ Beltran_2014.pdf

Fig. 54. Ingreso solar en el mes de diciembre. Obtenido de: Modificación propia.

Fig. 55. Sistema de fachada ISAGEN. Fotografía y edición propia.

Fig. 56. Modulación de ventanas y sistema de refrigeración. Fotografía y edición propia.

Fig. 57. Sistema de paneles y cortasoles. Fotografía y edición propia.

Fig. 58. Sistema de cortinas automatizadas. Fotografía y edición propia.

Fig. 59. Fachada Este con perfiles. Fotografía y edición propia.

Fig. 60. Sistema de “ventilación”. Fotografía y edición propia.

Fig. 64. Gráfico 4 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 65. Gráfico 5 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 66. Gráfico 6 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 67. Gráfico 7 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 68. Gráfico 8 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 69. Gráfico 9 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 70. Gráfico 10 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 71. Gráfico 11 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 72. Gráfico 12 encuesta ISAGEN.

Gráfico propio.

Fig. 73. Gráfico 13 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 74. Gráfico 14 encuesta ISAGEN. Gráfico propio.

Fig. 75. Ubicación y orientación solar edificio Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 76. Recorrido solar Equinoccio. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 77. Recorrido solar Solsticio invierno. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 78. Recorrido solar Solsticio verano. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 79. Recorrido solar en meses de

agosto a diciembre. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 80. Recorrido solar en meses de enero a junio. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 81. Sección ingreso solar Equinoccio. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 82. Sección ingreso solar solsticio invierno. Modificación propia. Obtenido de: https://www.archdaily. co/co/N88M2Danwq/centro-civicoplaza-de-la-libertad-slash-opus-plustoroposada-arquitectos

Fig. 83. Tipos de cerramientos. Fotografía y edición propia.

Fig. 84. Cerramiento principal. Fotografía y edición propia.

Fig. 85. Soporte de elementos no

estructurales. Fotografía y edición propia.

Fig. 86. Doble piel cerramiento principal. Fotografía y edición propia.

Fig. 87. Distancia entre ventanas. Fotografía y edición propia.

Fig. 88. Sistema de ventilación en áreas comunes. Fotografía y edición propia.

Fig. 89. Gráfico 1 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 90. Gráfico 2 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 91. Gráfico 3 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 92. Gráfico 4 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 93. Gráfico 5 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 94. Gráfico 6 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 95. Gráfico 7 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 96. Gráfico 8 encuesta Plaza de la

Libertad. Gráfico propio.

Fig. 97. Gráfico 9 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 98. Gráfico 10 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 99. Gráfico 11 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 100. Gráfico 12 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 101. Gráfico 13 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 102. Gráfico 14 encuesta Plaza de la Libertad. Gráfico propio.

Fig. 103. Sistema Hydro-Canopy. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 104. Isométrico con materialidad. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 105. Dimensiones modulo del Sistema. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 106. Técnicas de amarre. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 107. Diferentes combinaciones de diseño. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 108. Estomas por unidad de área. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 109.Sombras formadas por hojas. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 110. Segunda capa del Sistema. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 111. Capa exterior abierta, control del viento. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 112. Capa exterior cerrada, control del viento. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 113. Capa interior, control térmico. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 114. Capa interior, control del sol. Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ddkRQEifWI

Fig. 115. Alzado Sistema HydroCanopy. Gráfico propio.

Fig. 116. Modelo físico de deformación de la planta. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 117. Pandeo lateral a 30° por flexión de nervadura. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 118. Pandeo lateral a 90° por flexión de nervadura. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 119. Fachada Flectofín. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 120. Materialidad polímero

reforzado con fibra. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 121. Fachada del pabellón One Ocean. Yeosu de SOMA. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 122. Estado natural de la percha de la flor. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 123. Flexión a 30° provocada por el polinizador. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 124. Flexión a 90° provocada por el polinizador. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 125. Perfil de la percha en estado natural. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 126. Sección de la percha de la flor. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 127. Flexión simultánea de la percha de la flor. Obtenido de: http://www.simonschleicher.com/ flectofin_brochure.pdf

Fig. 128. Ciclo del pino. Obtenido de: https://repository.upb.edu.co/ bitstream/handle/20.500.11912/3546/

MONOGRAF%C3%8DA%20-%20

TERMOREGULACI%C3%93N%20

NATURAL%20EN%20

ESPACIOS%20CERRADOS%20. pdf?sequence=1&isAllowed=y

Fig. 129. Piña conífera cerrada. Obtenido de: https://repository.upb.edu.co/ bitstream/handle/20.500.11912/3546/

MONOGRAF%C3%8DA%20-%20

TERMOREGULACI%C3%93N%20

NATURAL%20EN%20

ESPACIOS%20CERRADOS%20. pdf?sequence=1&isAllowed=y

Fig. 130. Piña conífera abierta. Obtenido de: https://repository.upb.edu.co/ bitstream/handle/20.500.11912/3546/

MONOGRAF%C3%8DA%20-%20

TERMOREGULACI%C3%93N%20

NATURAL%20EN%20

ESPACIOS%20CERRADOS%20.

pdf?sequence=1&isAllowed=y

Fig. 131. Fachada Water Reaction. Obtenido de: https://retaildesignblog.net/2015/07/21/ water-reaction-material-by-chao-chen/

Fig. 132. Sistema HygroscopeMetereosensitive Morphology. Obtenido de: https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/ projekte/hygroscope-meteorosensitivemorphology/

Fig. 133. Sistema de fachada cerrada. Obtenido de: https://retaildesignblog.net/2015/07/21/ water-reaction-material-by-chao-chen/

Fig. 134. Sistema de fachada abierta. Obtenido de: https://retaildesignblog.net/2015/07/21/ water-reaction-material-by-chao-chen/

Fig. 135. Modulo hexagonal. Gráfico propio.

Fig. 136. Cuadro comparativo de los sistemas. Gráfico propio.

Fig. 137.Visual sistema Flectofín. Imagen propia.

Fig. 138. Análisis visual sistema Flectofín. Imagen propia.

Fig. 139. Análisis visual sistema HydroCanopy. Imagen propia.

Fig. 140. Visual sistema Hydro-Canopy. Imagen propia.

Fig. 141. Visual sistema Water Reaction. Imagen propia.

Fig. 142. Análisis visual Sistema Water Reaction. Imagen propia.

Fig. 143. Análisis térmico Sistema Flectofín. Imagen propia.

Fig. 144. Análisis térmico Sistema Hydro-Canopy. Imagen propia.

Fig. 145. Análisis térmico Sistema Water Reaction. Imagen propia.

Fig. 146. Alzado Sistema Flectofín. Imagen propia.

Fig. 147. Alzado Sistema HydroCanopy. Imagen propia.

Fig. 148. Alzado Sistema Water Reaction. Imagen propia.

Fig. 149. Fachada plaza de la Libertad con mayor radiación solar. Imagen propia.

Fig. 150. Fachada ISAGEN con mayor radiación solar. Imagen propia.

Fig. 151. Sistema Flectofín en la Plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 152. Sistema Flectofín en ISAGEN. Imagen propia.

Fig. 153. Sistema Hydro-Canopy en la plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 154. Sistema Hydro-Canopy en el edificio ISAGEN. Imagen propia.

Fig. 155. Sistema Water Reaction en la plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 156. Sistema Water Reaction en la plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 157. Sistema seleccionado para la plaza de la Libertad. Imagen propia.

Fig. 158. Sistema seleccionado para ISAGEN. Imagen propia.

Fig. 159. Collage edificios que implementan envolventes biomiméticas. Imagen propia.

BIOMIMÉTICA EN LA ARQUITECTURA

La envolvente arquitectónica y su interacción con un entorno climático templado

La biomimética permite identificar estrategias de adaptación de la naturaleza que pueden aportar a las envolventes arquitectónicas en zonas climáticas templadas con el fin de mejorar el confort térmico sin representar un alto gasto energético en las edificaciones administrativas.

La investigación pretende caracterizar un sistema de envolvente arquitectónica a partir de estrategias biomiméticas que pueda ser empleado en determinadas edificaciones administrativas para una zona climática templada.

En la actualidad el ritmo del clima se ha visto acelerado en la ciudad de Medellín, lo que afecta el confort térmico de las personas al interior de las edificaciones, especialmente en zonas administrativas. Estas construcciones adaptan mecanismos de acondicionamiento térmico activos que utilizan grandes cantidades de energía para controlar el confort interno.

En esta investigación se pueden tomar bases para la replicación de sistemas de envolventes arquitectónicas vivas que permitan dar respuesta a necesidades y oportunidades de diseño en las edificaciones administrativas en la ciudad de Medellín. Además, la investigación pretende generar una reflexión conceptual al respecto del papel que juega hoy en día el uso de referentes naturales como soportes para proyectos de diseño.

El análisis realizado a cada uno de los sistemas biomiméticos nos llevó a la selección de un mecanismo de envolvente que por sus características formales y espaciales resulta ser el más óptimo, teniendo en consideración que la ciudad de Medellín se caracteriza por tener un clima cálido, el cual es uno de los factores a través de los cuales reacciona este sistema. Adicionalmente, se observan características que aportan a las edificaciones como las visuales y el confort. Esta última puede ayudar a disminuir los sistemas activos como el aire acondicionado. Sin embargo, no se descarta la posibilidad de implementar estos sistemas, pues se pretende reducir en un mayor porcentaje la utilización más no suprimir por completo este tipo de reguladores de confort.

La aplicación de la biomimética en la arquitectura ha sido implementada durante las últimas décadas en el aspecto estético y formal. Sin embargo, es necesario plantear soluciones a problemas cotidianos de la arquitectura. Es por ello que surge la necesidad del trabajo multidisciplinario en el desarrollo de diseño de una envolvente y la capacidad de crear envolventes “vivas” mediante estrategias biológicas en cualquier entorno. Estas son algunas de las enseñanzas que nos proporciona esta investigación.

Palabras claves: Biomimética, envolvente arquitectónica, clima templado, confort térmico, edificaciones administrativas.