Simulación de Edificaciones: herramienta de diseño necesaria para evaluaciones económicas

Autor: Timo Márquez Arreaza, MSc LEED AP

Todo proyecto amerita una evaluación económica la cual debe tomar en cuenta la inversión inicial (fase de diseño y construcción) así como los costos operativos y de mantenimiento (energía, agua, etc). Dicha evaluación económica debe ser una de las actividades a desarrollar por los profesionales involucrados en la fase de diseño.

Para desarrollar una correcta evaluación económica se debe tener un flujo de costos que reflejen el impacto de las variables de diseño seleccionadas, como ejemplo saber cuánto sería el consumo energético mensual para un año típico de tener 10, 15 o 20 cm de aislante en los muros, ya que este valor se repetiría años posteriores. Es solo de esta forma que la evaluación económica mostrará la mejor de las posibles alternativas. Si estos conceptos son considerados tardíamente, u obviados, los costos de operación y mantenimiento pueden incrementarse significativamente. Ante lo anterior, las herramientas computaciones de simulación dinámica son de gran utilidad para estimar los posibles costos asociados a las variables de diseño del proyecto.

Una simulación dinámica se refiere a una versión computarizada de un modelo (en nuestro caso una edificación) la cual correr en el tiempo permite analizar las implicaciones de interacciones de elementos y sistemas que de otra manera no serían aparentes, como lo puede ser la relación entre acabados superficiales y consumo eléctrico para iluminación. Así mismo, le ventaja de simulaciones dinámicas radica en que durante la fase de diseño se pueden realizar varios modelos para ver variaciones en algunos de los parámetros analizados (cambios de ventanas, espesor de aislante, entre otros).

De esta manera realizar simulaciones de varias alternativas – al inicio del proyecto – puede llevar a soluciones que mejoren significativamente el desempeño de la edificación, así como identificar una opción económicamente competitiva con respecto a otras opciones. Las simulaciones son un gran aporte a arquitectos e ingenieros, en especial si se quiere mejorar el cumplimiento energético de la edificación y buscar un alto desempeño.

Los resultados de las simulaciones dan información valiosa para la toma de decisiones sobre elementos como:

• Envolvente: optimización de materiales aislante, ubicación de barreras de vapor;
• Iluminación: optimizar entrada de iluminación natural y optimización en iluminación artificial;
• Ventanas: tamaño, ubicación, tipo de ventanas y protecciones solares;
• Sistemas de acondicionamiento y ventilación: reducir el tamaño de los equipos, optimizar su diseño, capacidad y funcionamiento;
• Operación y mantenimiento: reducción significativa en costo de consumo de electricidad y combustibles

Para asegurar que el uso de la simulación sea efectivo, se recomienda:

• Realizar simulaciones dinámicas lo más temprano posible en la fase de diseño.
• Mantener las simulaciones sencillas, no añadir más detalle del que sea necesaria para responder las preguntas de diseño e interrogantes de evaluación económica.
• Refinar mientras se avanza, para que la simulación avance con el diseño.
• Estar vigilante, para no cometer errores (en especial en la data y suposiciones de entrada como los son las tasas de infiltración).
• No usar la simulación si no puede responder a las preguntas de diseño.

Existen paquetes para varios tipos de aplicaciones, siendo los más comunes los de desempeño energético. Otras aplicaciones son contaminación atmosférica, análisis económicos, calidad del aire interior, análisis solar, ventilación y flujo de aire, conservación del agua, acústica, confort térmico, sistemas de ductos y tuberías, entre otros. Si el interés es mejorar el desempeño energético de edificaciones existe una gran variedad de paquetes donde su uso depende del nivel de detalle y rigurosidad en el cálculo deseado, algunos son:

ENERGY PLUS: Es un software modular basado en las mejores características de DOE2.1 con dos grandes componentes: un balance de masa y calor,  y un módulo de simulación de sistemas de edificaciones. Es un ejecutable por lo que su entrada y salida de datos son archivos de texto, esto lo hace un poco complicado y extenso al efectuar un análisis completo.  Sin embargo hoy en día existen interfaces gráficas que facilitan su uso.

 eQUEST:  Es de fácil manejo, este programa permite la obtención de resultados de alto nivel, además de poder  adquirirse gratuitamente. Su mejor característica es la guía que lleva paso a paso el proceso de crear un modelo energético de la edificación, que se extiende desde el diseño arquitectónico, el equipo de acondicionamiento, el plan y distribución del edificio, hasta la ocupación de las zonas e iluminación, entre otros.

 ECOTECT: Su fuerte se encuentra en la fase del diseño conceptual permitiendo al arquitecto optimizar desde esta fase. Permite visualizar resultados de análisis térmico, energía, iluminación, sombras, entre otros.

Como nota final hay que tener en cuenta que el tipo de herramienta utilizada ofrecerá beneficios solo en base a su correcto uso, por lo que es de gran importancia la competencia que el profesional tenga con la herramienta.