Lucia UVA

LANZADERA UNIVERSITARIA DE CENTROS DEINVESTIGACIÓN APLICADA (LUCIA)

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

Valladolid. 2010

 

Promotor Universidad de Valladolid

Arquitecto coautor Jorge E. Ramos Jular

EL AUTÓMATA CELULAR


La propuesta para el edificio LUCIA parte de la asimilación de la naturaleza del programa. Un edificio para la Investigación Aplicada donde han de desarrollarse tres centros definidos y empresas asociadas (spin-off) y otro más con su programa abierto a diferentes usos futuros.

 

La Investigación Aplicada es el nexo de unión de unas empresas que por otra parte desarrollarán áreas de conocimiento y trabajo bien distintas; aquí, el primer aspecto estratégicamente relevante: el hecho de la SIMULTANEIDAD.  Si la envolvente total del edificio ha de abrigar y acoger los distintos centros,  entendemos que el edificio habría de  dar solución no sólo al programa sino posibilitar un funcionamiento simultáneo donde independencia y relación traspasen su frontera semántica para evolucionar a un concepto de coexistencia e interacción simbiótica. De esta manera, entendemos que todo lo que ocurra en un punto concreto del espacio necesariamente habrá de tener consecuencia en los puntos vecinos del espacio.

 

Por otra parte, la auto-organización entendida como posibilidad de futuro, como flexibilidad conceptual del espacio, se plantea como otro de los retos de la propuesta. Por este motivo entendemos la parcela y el volumen capaz definido en el plan parcial Finca de los Ingleses como un tablero de opciones y necesidades que debe permitir la organización, relación e interacción de las distintas unidades de programa.

 

Esta retícula de unidades o células va a ser entendida como marco flexible de las variables que ha de contemplar la propuesta, y que habrá de definir desde los espacios de movimiento, la interacción entre los centros, la modulación estructural o las distintas piezas de programa.

 

A partir de estos planteamientos iniciales surge un paralelismo operativo con un tipo de modelo matemático denominado autómata celular, un modelo matemático para un sistema dinámico que evoluciona en pasos discretos, y que es adecuado para modelar sistemas naturales que puedan ser descritos como una colección masiva de objetos simples que interactúen localmente unos con otros.

 

Por tanto, una situación idónea a priori, un sistema dinámico con grupos o unidades de programa que van a establecer relaciones de independencia, convivencia, conveniencia y afectación entre ellos.

 

Este concepto matemático tuvo una materialización de voluntad lúdica a través del JUEGO DE LA VIDA (John Horton Conway en 1970.) como un ejemplo de autómata celular, definido por un “tablero de juego” formado por una rejilla o cuadrícula de enteros, en la que cada celda se define como una “célula”. Cada “célula” a su vez puede tomar un valor (lleno o vacío) a partir de un conjunto finito de estados y se caracteriza por su “vecindad”, un conjunto finito de células que se sitúan en las cercanías de la misma y que interactúan con la primera de acuerdo a unas reglas de transición que se plantean desde la posición inicial y que provocan el cambio de estado de dicha célula generando así un sistema dinámico, que evoluciona de manera flexible e indefinida.

 

La propuesta va a intentar establecer un proceso generativo similar al del Juego de la Vida como método de trabajo con un programa complejo cuya solución va a ser determinada por la implementación de  reglas muy sencillas que van a aportar una gran variabilidad en la evolución de los patrones.

 

Se libera parte del solar para determinarse finalmente su volumen capaz como una retícula de células con un primer orden de 4,95 m x 4,95 m que va a dar origen a una primera fase de movimientos y otro ritmo de unidades celulares menores de 1,5 m x 1,5 m. La relación de ambas modulaciones va a determinar los elementos jerárquicamente, ya sean modulaciones estructurales, circulatorias o programáticas.

 

La regla a introducir parte de la concepción del edificio como relación de espacios llenos a través de espacios vacíos (células apagadas y células encendidas), donde la introducción del vacío en el tablero o retícula constituye la propia regla origen. Esta primera introducción de una célula vacía va a dar lugar a sucesivos movimientos de generación y apropiación del potencial volumen construido, dejando en la secuencia generativa, un rastro de espacios o células encendidas (vacío), que establecen finalmente una relación compleja entre los volúmenes generados por células apagadas  (llenas). Se trata por tanto, de encender una célula (célula vacía) que funcionará como elemento catalizador o epicentro de un proceso activo que va a determinar la solución al programa a través de estas células encendidas.

La evolución de las células vacías va a desarrollarse en las tres dimensiones de manera que se produce una articulación espacial en planta y sección originada por la introducción de células encendidas (vacías) a lo largo del desarrollo del edificio como hilo conductor para la organización programática y conceptual.

 

Los volúmenes programáticos se agrupan en altura, compactándose en los cuatro centros científicos finales. Este hecho hace que cada unos de estos cuatro centros actúen casi como “edificios” independientes, con sus propias circulaciones e instalaciones.

 

El edificio finalmente va a querer mostrase a través de la definición de su tablero de juego tridimensional mediante la presencia en sus límites de una piel con distintos grados de transparencia, y que por otra parte va a “construir” el volumen capaz del Plan Especial Finca de los Ingleses.  Estos límites del tablero de juego, esta piel, va a establecer la lectura  pretendida del edificio: los espacios vacíos recortan el volumen total creando una colección de objetos que interactúan localmente unos con otros.

Así mismo, esta piel-límite dota de una transparencia visible al edificio como reflejo de la voluntad de la Universidad de Valladolid de abrir la investigación y la institución a la sociedad.

La piel exterior va a materializarse mediante perfiles en U de vidrio blanco armado translúcido, no como una envolvente continua y abstracta sino como una piel que se modifica y afecta por su situación respecto a la orientación o el uso.

 

El cometido de esta piel, y su lectura por tanto, son múltiples y variables dependiendo de la localización y los espacios que delimite, ya sea para crear una volumetría, para mostrar  transparencia o para crear grandes cámaras de aire a modo de colchones térmicos en espacios de relación.

Asimismo este elemento se va a convertir junto con lo que ocurre tras la piel, en la imagen reconocible y singular del edificio, lo que va a conseguirse a través de la lectura del material y de la versatilidad de su aplicación (con cámara, hoja sencilla, piezas alternas o junta abierta).


 


Respecto al mundo tras la piel, para las células llenas (apagadas), se plantea un cerramiento unitario, que facilite la lectura volumétrica de las distintas zonas del programa, tanto desde el interior como desde el exterior. Por otra parte, y en relación a la flexibilizar los espacios y atender a un sistema industrializado, se plantea una solución de fachada ligera de montaje en seco y elementos prefabricados e industrializados, formados por un panel sándwich de aluminio grecado con aislamiento de poliuretano 5mm al exterior, y hoja interior formada por trasdosado autoportante de doble placa de yeso. Este cerramiento de fachada se completa con la piel exterior de perfiles en U de vidrio, cuya combinación dará como resultado distintas soluciones en función de la colocación de estas piezas.

 


 

EFICIENCIA ENERGÉTICA Y AHORRO PASIVO

 

INSTALACIONES - CONCEPTOS DE SISTEMA AHORRO ACTIVO

Sistema centralizado de colectores solares fototérmicos en cubierta para ACS (aporte del 70% de la demanda estimada), así como un sistema solar fotovoltaico para producir energía eléctrica. Estos sistemas tienen como aspecto medioambiental más positivo proviene de la ausencia de emisiones contaminantes a la atmósfera, disminuyendo con ello impacto medioambiental implícito en la producción de energía eléctrica. A modo de ejemplo, con una instalación que genere 10.400 kWh/año se estima un ahorro en emisiones de 6.750 kg de CO2.

 

La red de saneamiento es de polipropileno, y las instalaciones serán por patinillos y por falsos techos, ambos accesibles, facilitando la posible futura recuperación.

 

Se establece un sistema de recuperación de agua de lluvia por drenaje en la cubierta para su posterior utilización en aguas grises o riego.

 

Para reducir el consumo eléctrico:

  • Uso de lámparas y luminarias de mayor eficiencia energética, mayor índice lúmenes / W. Luminarias de bajo consumo para todas las estancias.
  • Diseño y planteamiento eficiente de los puntos de luz: “luz donde se necesite”.
  • Regulación y control de la iluminación.
  • Aprovechamiento de la luz natural. Control y regulación del nivel de iluminación en función de la misma.
  • Potenciar una conciencia de ahorro energético en las zonas de uso destinado a despachos y oficinas.
  • Pintar las estancias de colores claros.
  • Instalar interruptores temporizados o detectores de presencia en baños y zonas comunes. La disminución del consumo con este tipo de control puede llegar a suponer un ahorro del 20 %.
  • Células fotovoltaicas asociadas a los cuadros eléctricos.
  • Utilización de los balastos electrónicos. Aumenta la duración de la vida de las lámparas hasta un 50 %. Disminución en un 15 % del consumo de iluminación.
  • En caso de existencia de motores, utilizar aquellos que sean de alto rendimiento.
  • Colocación de ascensores autónomos.
  • Planes efectivos de mantenimiento.

 

Para conseguir una disminución de la demanda de calor en invierno y frío en verano:

  • Optimizar las características de la envolvente de la zona climatizada.
  • Controlar las temperaturas de confort:

- Mantener en invierno una temperatura interior entre 20 y 23ºC, una humedad relativa entre el 40 y 60 % y una velocidad del aire entre 0,15 y 0,20 m / s.

- Mantener en verano una temperatura interior entre 23 y 25ºC, una humedad relativa entre el 40 y 60 % y una velocidad del aire entre 0,18 y 0,24 m / s

  • Utilización del Freecooling de los climatizadores. En verano hay horas del día en los que resulta necesario la refrigeración debido a las ganancias térmicas, tanto internas como solares, pero en las que la temperatura exterior es menor que la del edificio. En estos periodos se puede aprovechar el aire exterior para refrigerar.
  • Selección de unidades exteriores independientes por planta
  • Sistema de control centralizado de la instalación que permite controlar el uso de cada unidad interior.
  • Instalación de difusores lineales en el perímetro de la fachada acristalada, para vencer las cargas de transmisión por fachada (invierno) e insolación (verano).

 

ARQUITECTURA - CONCEPTOS DE SISTEMA AHORRO PASIVO

Optimizar las características de la envolvente de un edificio construido. El cerramiento exterior está formado por una doble capa, con una gran cámara de aire entre ellas a modo de colchón térmico, una exterior formada por perfiles de vidrio en U con diferentes grados de transparencia y otra interior formada por paneles sándwich, con el aislamiento térmico propiamente dicho. Entre ambas capas se produce una circulación de aire que facilita el calentamiento en invierno y el enfriamiento en verano.

Se incrementa el aislamiento del edificio respecto al requerimiento del CTE con el objeto de conseguir unos coeficientes de transmisión térmica en las fachadas mejorados en torno al 40% respecto a ese requerimiento. De esta manera sería posible obtener una reducción de la demanda de calefacción en torno al 12% con una medida puramente pasiva.

 

Para logran una buena refrigeración en los meses de verano se dispone de retranqueos en las fachadas en las caras sur para lograr varios niveles de sombreamiento. La piel exterior de esas fachadas actúa como filtro solar. De esta manera se estima que podrá ahorrar en torno al 20% del consumo energético en refrigeración del edificio. Se estima que con el diseño del edificio en el anteproyecto, refrigerar las estancias en dicho edificio requeriría de un gasto energético que produciría la emisión de aproximadamente 12 Toneladas de CO2 al año.

Este sombreamiento se diseña así mismo para que  no haya obstáculo a la radiación solar en invierno.

 

Las ventilaciones serán abundantes y de dos tipos: ventilación mecánica, de acuerdo al CTE y al RITE; ventilación natural cruzada, por medio de aireadores en la piel exterior, y por último la ventilación por “tubos canadienses” (sistema de tubos enterrados en la entrada del sistema de renovación de aire del edificio y que aprovecharán la temperatura constante del terreno para enfriar el aire en verano y calentarlo en invierno, así como poder aprovechar las temperaturas más bajas de la noche para regenerar el sistema).

 

La estructura pesada del edificio acumula en invierno el calor aportado por el sol o por el sistema de calefacción, y durante el verano almacenará las frigorías producidas por la ventilación cruzada y por los sistemas de enfriamientos, tanto pasivo como activo.

 

Las cubiertas son invertidas y vegetales sin componentes fijados, para facilitar su mantenimiento y la recuperación de todos sus elementos para sus reutilización. La cubierta vegetal actúa como el resto de la vegetación del entorno, como productor de oxígeno y eliminación de C02.

 

La utilización de vegetación de hoja caduca ayuda a matizar la luz solar en verano y a calefactor el interior del edificio en invierno.

 

Las divisiones interiores son de cartón yeso y mamparas. Sus estructuras metálicas, al igual que las carpinterías, se separan con facilidad para permitir el reciclaje, y permiten así mismo futuras redistribuciones.

 

Las carpinterías son con rotura de puente térmico, y acristaladas con doble vidrio de baja emisividad.

 

En las griferías se instalan mecanismos de aireación y de limitación de consumo, los grifos dan prioridad al agua fría y evitan el tránsito de agua a media temperatura a agua fría en cada apertura de grifo. Los tanques de los inodoros están equipados con doble descarga. Se proyecta una instalación en la que se adoptan medidas de separación de aguas pluviales de residuales para su posible uso en el riego de jardines. Se busca con todo esto un mayor ahorro de consumo de agua y energía.

 

Funcionamiento pasivo del edificio:       

El edificio, con la fachada ventilada y los espacios intersticiales, actúa de dos maneras según la época del año:


 

 

VERANO

Colchón térmico en fachada.

Efecto chimenea. Refrigeración.

Apertura huecos difusores en partes inferior y superior.

Aire refrescado espacios intersticiales en semisombra.

Celosía.

Control de vientos fachada norte.

Disipar:

Ventilación natural -> Ventilación cruzada

Controlar:

Colchón térmico -> Fachada translúcida / Sándwich

Efecto chimenea -> Fachada translúcida / Sándwich

Doble pared para vientos -> Fachada translúcida / Sándwich

Refrigerar:

Aire refrescado por cámara exterior y por vegetación.

 

 

INVIERNO

Se cierra el efecto chimenea.

Se activa el efecto invernadero.

La cámara de acumulación difunde la energía al interior.

Colchón térmico de acumulación.

Doble pared para vientos.

Acumulación: 

Muros interiores -> Fachada translúcida / Sándwich

Flujos

Convección natural.

Radiación de los muros acumuladores.

Forjados difusores.

Aporte geotérmico.

Captación:

Soleamiento > Vidrio

Efecto invernadero -> Fachada translúcida / Sándwich

Aislamiento

Siempre al exterior. Gran inercia y protección térmica


 

 


 

 

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