Nueva sede de Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU) / EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín

Escrito por Empresa de Desarrollo Urbano EDU + Salmaan Craig

Salmaan Craig (EngD) está trabajando con la Empresa de Desarrollo Urbano (EDU) de Medellín en el diseño de su nueva sede. Es profesor de la Harvard Graduate School of Design, donde se especializa en el diseño térmico y la física de los edificios y materiales. Criado en Londres, pero de madre es medellinense. En esta colaboración, explica los desafíos termondinámicos que hay detrás del proyecto, actualmente en construcción.

El nuevo edificio para la sede de EDU se gesta en una co-creación tripartita entre la empresa pública, el sector privado y Salmaan Craig como consultor independiente que voluntariamente aportó sus servicios. EDU logra consolidar un laboratorio de diseño y bioclimática aplicado en el nuevo edificio como un modelo real, donde la empresa Conconcreto entra como socio desarrollador de tecnología en sus pieles además de constructor del mismo edificio.

La nueva sede EDU está enmarcada dentro de la renovación urbana del centro de Medellín como un proyecto detonante en la transformación integral del parque de San Antonio. Diseñado y construido sobre un lote propio, allí se levanta el edifico literalmente sobre la huella de la vieja sede administrativa de la empresa. Es una apuesta de la empresa por genera edificios públicos sostenibles que sean referentes de ciudad bajo la metodología de "edificios que respiran".

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Esta intervención hace parte integral del centro tradicional y representativo de la ciudad de Medellín, cuya vocación como articulador de las trasformaciones socio-espaciales de la renovación del centro (tranvía de Ayacucho y Carrera Bolívar), es la de ejecutar acciones iniciales para conformar un nuevo espacio cívico de la ciudad: “un lugar de encuentro para los ciudadanos”. Es un edificio con una alta apuesta en innovación que apunta a una generación de edificios sostenibles en Medellín: su sistema prefabricado de fachada, los paneles solares, la chimenea solar, la calibración de la temperatura y flotabilidad térmica. Además, no cuenta con aire acondicionado.

Nueva sede de Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU) / EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín - Imagen 41 de 44 — Bosquejo preliminar. Image Cortesía de EDU

El proyecto tiene una vocación de innovación para aportar a la renovación, revitalización del centro y con ello promover que vuelva a ser un territorio socialmente seguro a través de la sana mezcla de usos; y de la apropiación adecuada por parte de los ciudadanos. En esta dinámica la intervención apuesta a estimular la transformación del centro de la ciudad para promover un hábitat sostenible, garantizando el derecho a la ciudad junto a una estrategia de urbanismo social para construir una cultura interna y externa de sostenibilidad.

Su conceptualización está basada en “un edificio que respira", pensado en “materiales simples, geometrías inteligentes”: una piel externa compuesta de elementos prefabricados de alta calidad permiten conducir hacia una chimenea solar interna el aire frío exterior. Esto se logra con materiales simples que generan el control de la masa térmica y por conceptos termodinámicos -convección y fuerzas térmicas- generan un fluido constante de aire por cambio de temperatura, del más frío al más caliente, creando corrientes de aire en los espacios de trabajo de los funcionarios de la empresa.

El edificio está localizado en el Polígono Z3_CN1_2 (Centro Tradicional y Representativo) y también dentro del área de una intervención estratégica que es el Macroproyecto de Río Centro dentro de la Subzona 2 – Centro. El edificio tiene un área de índice de construcción de 1.015 m2, áreas comunes de 1.968 m2, para un total de 2.983 m2 de área total a construir. Tiene una forma de prisma cuadrangular esbelto con una altura de 37 metros desde el nivel de andén, que crece desde el mismo perímetro del edificio existente, el cual tuvo un proceso de demolición con el método de implosión.

El edificio tiene dos sótanos en donde se disponen áreas técnicas para almacenamiento de agua, estacionamientos (parqueaderos), cuartos técnicos, cuarto de reciclaje, cuarto de basura, cuartos de mantenimiento y almacenamiento. Un primer piso de atención a la comunidad con un centro de pagos, recepción, salón galería de proyectos, atención comunitaria y zona de archivo.

La nueva sede cuenta con diez pisos con un altura típica de 3,70 metros, distribuidos de la siguiente forma: del piso 2° al 4° se disponen oficinas; en el 5° las zonas comunes, una cocineta y una terraza; desde el 6° al 8° se disponen oficinas; en el 9° se encuentra la oficina de la gerencia general; mientras en el 10° se distribuyen espacios técnicos y zonas de trabajo, además del cuarto de mantenimientos de las máquinas de ascensores.

Nueva sede de Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU) / EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín - Fachada, Ventanas — Estado de construcción en Abril de 2016. Image Cortesía de EDU

Un nuevo tipo de ventilación, un nuevo tipo de experimento

La manera en que experimentamos el calor es más compleja de lo que nos gustaría reconocer. Los estándares de confort definen lo que es aceptable para los edificios, y evolucionan a medida que aprendemos sobre las sensaciones térmicas. La mayoría de la gente entra en consenso sobre estas últimas cuando hace demasiado frío o demasiado calor. Pero en situaciones intermedias es más complicado predecir cómo se sentirán, qué tolerarán o qué disfrutarán. Un número incierto de factores fisiológicos, psicológicos, culturales y climáticos entran en juego para inclinar la balanza.

Al principio, el objetivo de las normas de confort térmico fue definir una gama universal de temperaturas que se aplicarían a todos los edificios, climas, momentos y personas.Estos fueron desarrollados de la mano de la arquitectura moderna y las tecnologías de acondicionamiento de aire de la época. Y juntos contribuyeron a originar el Estilo Internacional. La creación de nuevos estándares de confort nos indica que se acercan cambios importantes: se reconocerán importantes sutilezas en las sensaciones térmicas, como nuestra tendencia a adaptarnos a los cambios estacionales, o a tolerar temperaturas más altas si sabemos que podemos abrir una ventana^{^[1].}

El llamado Target Comfort Range (rango de confort objetivo) supone el punto de partida o el portazo en todas las conversaciones sobre diseño pasivo. Medellín es un buen ejemplo: con muy poca variación a lo largo del año, en un día típico la temperatura oscila entre 18ºC y 28ºC a la sombra.

Si se les preguntase, la mayoría de sus habitantes diría instintivamente que la parte alta de este rango es demasiado caliente, concluyendo que se necesita aire acondicionado. Sin embargo, según los nuevos estándares, esta temperatura es adecuada para oficinas, siempre y cuando haya suficiente movimiento de aire^{^[2]}. Esto plantea una pregunta importante: si no podemos diseñar edificios sin aire acondicionado en la Ciudad de la Eterna Primavera, ¿dónde podremos hacerlo?

Uno de los mayores retos de la ventilación natural es la dificultad para predecir la frecuencia, la dirección y la fuerza del viento. En Medellín la dirección del viento es relativamente estable, pero sólo tiene la fuerza necesaria durante un 40% del año. Afortunadamente, en la última década se han hecho progresos para entender e incorporar una fuerza más confiable: flotabilidad (fuerza boyante), un tipo de ventilación no activada por el viento, sino por el calor residual de los ocupantes, computadores y otras ganancias térmicas en el interior de los edificios.

Todo paisa en algún momento ha inflado un globo. Hemos diseñado nuestro edificio para aprovecharnos de este efecto: una chimenea conecta todas las plantas de oficinas. Calentado por los ocupantes y las computadoras, el aire interior se eleva de forma natural por la chimenea. A medida que se escapa en la parte superior, el aire fresco es aspirado desde las ventanas y hacia el interior del edificio.

Con la ventilación impulsada por el viento, el aire fresco es empujado al interior desde los lados. Pero con ventilación por flotabilidad, el aire fresco es aspirado desde los lados. Así que la acción es diferente. Y también es más fiable. En un día caluroso, cuando la ocupación en edificio es alta, puede que no haya suficiente viento para expulsar el aire interno. Sin embargo, la ventilación por flotabilidad es diferente: a medida que aumenta la ocupación, también lo hace la fuerza motriz . En otras palabras, la flotabilidad es una fuerza que se puede diseñar. Por su diseño, podemos mantener una "brisa" en ausencia de viento.

¿Cómo se determina el tamaño de la chimenea y las ventanas? Si las aberturas son del tamaño incorrecto, no habrá suficiente flujo de aire, y el interior se sobrecalentará. Esto solía ser un problema difícil de resolver, especialmente para edificios de varios pisos, pero una nueva investigación ha proporcionado nuevos conocimientos: ahora tenemos modelos matemáticos simples que respetan los principios físicos más importantes^{^[3]}. Ahora los equipos de diseño pueden decidir fácilmente si la ventilación de flotabilidad es factible desde el principio en el proceso de diseño.

Este video muestra una 'app' sobre la base de estos modelos matemáticos. Lo desarrollé para que el equipo de diseño EDU pudiera diseñar el tamaño de las ventanas y la chimenea correctamente, al igual que hacer los ajustes necesarios durante la vida útil del edificio.

La tabla muestra el tamaño de apropiado de las aberturas en cada nivel, para asegurar que todos tengan el mismo cantidad de aire fresco. Si aumenta la velocidad de aire fresco por persona, las aberturas aumentan, mientras que la temperatura interior (en relación con el exterior) cae. Mediante el ajuste adecuado de las aberturas, podemos mantener la temperatura media interior a no más dos grados (+2°C) por encima del exterior, generado tres o cuatro veces la cantidad normal del aire fresco por persona^{^[4]}.

Habrá tres ventanas por piso que se pueden abrir, espaciadas para dar una distribución uniforme de aire fresco, de los lados menos contaminados y más tranquilos del edificio. Nuestra idea actual es poner gráficos en cada ventana, mostrando a los ocupantes que tanto deban abrir la ventana, dependiendo de cuántas personas están en esa planta ese día.

¿Qué hay de la tarde, cuando la temperatura exterior puede exceder los 28°C a la sombra? Para hacer frente a esto, explotamos dos aspectos ambientales: en primer lugar, la chimenea mira hacia el oeste, por lo que recibirá un "impulso solar" de la tarde. Esto aumentará la velocidad de aire fresco hasta en un tercio. En segundo lugar, utilizamos la masa térmica: los vistos de hormigón a la vista se enfrían por la noche, permaneciendo relativamente fríos durante el día. Estos absorberán el calor radiante de los ocupantes, haciendo que se sienta más frío que el exterior durante la mayor parte del tiempo.

Vemos este edificio como un laboratorio. Es un experimento en el diseño por flotabilidad, y una prueba de los niveles de confort. Los ocupantes son en su mayoría arquitectos y planificadores urbanos trabajando para EDU. Ellos experimentarán la teoría y la realidad de la ventilación por flotabilidad personalmente. Reconocerán los éxitos y fracasos, para ver cómo mejorar el diseño y la forma de aplicar el concepto a diferentes tipos de edificios en toda la ciudad.

Esto no es sólo un experimento para la EDU. Tenemos la intención de transmitir el rendimiento del edificio por Internet en directo. La mayoría de los clientes y arquitectos no están preparados para compartir este tipo de información, ya que puede revelar descuidos en el diseño y operación. Pero si nadie sabe cómo realmente rinden los edificios, ¿cómo podemos, como industria, aprender colectivamente de nuestros éxitos y fracasos?

Moldaje de GRC (Glass Reinforced Concrete) e instalación in situ

Nueva sede de Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU) / EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín - Imagen 29 de 44 — Moldaje de GRC (Glass Reinforced Concrete) e instalación in situ. Image Cortesía de EDU

Nueva sede de Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU) / EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín - Fachada — Estado de construcción en Abril de 2016. Image Cortesía de EDU

Video Captions

La Sensación Térmica: aquí hay un video de un viejo experimento que he recreado en clase el año pasado. Santiago González Serna es el voluntario colombiano. El experimento se remonta por lo menos a John Locke, el filósofo del siglo XVII, que estaba interesado en la forma en que percibimos físicamente y percibimos el mundo. Frente a Santiago hay tres cubos de agua. Uno de ellos está caliente, otro frío y el último a temperatura ambiente. Se le puede ver poniendo una mano en el cubo caliente, y la otra mano en el cubo frío. Después de que sus manos han aclimatado, las retira. Una mano está caliente y la otra fría. A continuación, sumerge ambas manos en el cubo lleno con agua a temperatura ambiente. Cuando le pedí que adivinara la temperatura, tuvo problemas para responder. Sus sentidos estaban obviamente en conflicto: "No puedo decir, porque mi mano caliente se siente fría, pero mi mano fría se siente caliente". ¿Qué nos dice esto? Que juzgamos temperatura -y todo lo que viene de los sentidos- de una manera comparativa. Si se piensa que el agua está caliente o fría depende de lo que acaba de experimentar. Somos criaturas profundamente comparativas.

Multistory Buoyancy Ventilation: he desarrollado esta 'app' para ayudar al equipo EDU diseño de la chimenea y las ventanas en cada piso. La fuerza de flotabilidad es generada por el calor de personas y los equipos informáticos. A niveles más altos, la fuerza de succión resultante a la fachada es proporcionalmente menor. Así las aberturas de las ventanas necesitan ser más grandes para entregar la misma cantidad de aire fresco a la baja. Ver:Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007

Notas

^{^[1]}Richard J. de Dear and Gail S. Brager, “Thermal Comfort in Naturally Ventilated Buildings: Revisions to ASHRAE Standard 55,” Energy and Buildings 34, no. 6 (2002): 549–61.

^{^[2]}Vea usted mismo aquí. Elija el método “adaptive comfort”

^{^[3]}Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007; Torwong Chenvidyakarn, Buoyancy Effects on Natural Ventilation (Cambridge ; New York: Cambridge University Press, 2013).

^{^[4]}La dosis recomendada para los nuevos edificios suele ser de 10 litros por segundo por persona (dependiendo del tipo de actividad y el nivel particular)

Arquitectos
EDU - Empresa de Desarrollo Urbano de Medellín
Ubicación
Carrera 49 #44-94, Medellín, Antioquia, Colombia
Dirección de diseño
John Octavio Ortiz Lopera
Equipo de diseño
Víctor Hugo García Restrepo, Gustavo Andrés Ramírez Mejía, César Augusto Rodríguez Díaz, Catalina Ochoa Rodríguez, Julián Esteban Gómez Carvajal, José Arturo Agudelo, Aurlin Cuesta Serna
Entidad promotora
Empresa de Desarrollo Urbano (EDU) + Alcaldía de Medellín
Termodinánica
Salmaan Craig
Consultor de diseños técnicos
Juan Fernando Ocampo Echavarría
Diseño estructural
Rafael Álvarez R., Ramiro Londoño Ángel, Carlos Mario Gómez Rojas
Constructora
Constructora Conconcreto
Asesor bioclimático
Taller de Ingeniería y Diseño Conconcreto
Asesor acústico
Daniel Duplat
Directora social
Gloria Estela López
Interventoria de diseños técnicos
Espacios Diseño Construcción S.A.S.
Gerente General Empresa de Desarrollo Urbano
Jaime Bermúdez Mesa (actual), César Augusto Hernández Correa (2016), Margarita Maria Ángel Bernal (2012-2015)
Área
3660.0 m2
Año Proyecto
2016
Fotografías
Alejandro Arango , Courtesy of EDU, Courtesy of Saalman Craig