¿Cómo el Diseño Ligero y la Integración Horizontal Contribuyen a la Sostenibilidad en la Arquitectura?

El diseño ligero ha sido una corriente influyente en la arquitectura y la ingeniería en las últimas tres décadas, moldeando no solo el lenguaje visual de los edificios, sino también los avances técnicos relacionados con ellos. Lo que hace particularmente relevante este enfoque en el contexto actual es su inherente sostenibilidad. La capacidad de diseñar en una red de dependencias sistémicas permite pensar de manera holística sobre la sostenibilidad, integrando un planeamiento significativo de recursos en las primeras etapas del diseño para informar la conceptualización de un proyecto. En este sentido, a medida que los datos relacionados con la sostenibilidad se estructuran mejor y se vuelven más accesibles, el enfoque en los recursos, específicamente en las emisiones incorporadas de la construcción, se vuelve clave. Estas emisiones representan alrededor del 20% del calentamiento global, lo que subraya la urgencia de redefinir las soluciones arquitectónicas y de ingeniería tradicionales, empujando los límites de lo convencional y proporcionando un camino viable para reducir la huella ambiental del entorno construido.

La sostenibilidad no solo se refiere a la eficiencia de los materiales y la energía, sino también al bienestar humano dentro del espacio construido. Integrar parámetros relacionados con el rendimiento de manera más orgánica en el proceso de diseño, fomentando una mayor interoperabilidad entre disciplinas, puede llevar a alcanzar mayores estándares de bienestar. En lugar de basarse únicamente en el cumplimiento de los estándares de confort ambiental, un enfoque holístico que considere la integración horizontal puede abordar un concepto de bienestar más fundamental y universal. Esta perspectiva amplía los parámetros tradicionales, incluyendo no solo la comodidad física, sino también aspectos como la calidad ambiental, la satisfacción, la salud mental y física, el bienestar hedónico y eudaimónico, el bienestar social y la productividad. A través de un enfoque más amplio y sistémico, el diseño de espacios no solo responde a las necesidades inmediatas de los usuarios, sino que también fomenta una conexión más profunda y holística con su entorno.

Este enfoque integrado también exige un modelo de diseño que no se limite a la optimización de los recursos materiales y energéticos, sino que los vincule de manera fluida con la responsabilidad social y el impacto ambiental. En este sentido, el diseño basado en la sostenibilidad no debe ser entendido únicamente como una forma de reducir los impactos negativos en el medio ambiente, sino como una oportunidad para crear soluciones que sean responsables no solo en términos ecológicos, sino también éticos y sociales.

Para lograr una arquitectura verdaderamente sostenible, los diseñadores deben estar dispuestos a explorar la interconexión entre el diseño, los materiales, la técnica, la fabricación y la sostenibilidad, reconociendo que cada decisión tomada en el proceso de diseño tiene un impacto directo sobre los recursos, el bienestar humano y el entorno global. A medida que las herramientas digitales y las nuevas metodologías de trabajo se vuelven cada vez más accesibles, las posibilidades para desarrollar proyectos que integren estos aspectos de manera armónica crecen exponencialmente, creando un espacio para una arquitectura que no solo sea funcional y estética, sino también profundamente respetuosa con el mundo que habitamos.

¿Cómo optimizar el diseño de fachadas para un confort térmico y visual eficiente en climas cálidos?

El flujo de trabajo propuesto permite una comparación eficiente de un gran número de simulaciones de luz natural y radiación utilizando modelos simplificados de tipo caja con geometrías variables, componentes opacos y transparentes, estrategias de control solar y propiedades del vidrio. Este enfoque automatiza la eliminación de configuraciones con sombreado excesivo, basándose en la profundidad mínima de las áreas bien iluminadas en la habitación. De este modo, los diseñadores pueden determinar una gama de configuraciones óptimas para las fachadas que se alineen con la visión arquitectónica, al tiempo que ayudan a los ingenieros mecánicos en sus cálculos. Un ejemplo práctico demuestra cómo este flujo de trabajo se aplicó para lograr un alto confort de luz natural y una reducción de las ganancias solares en un edificio de oficinas de 220 m de altura en un clima subtropical. Además, el estudio sugiere pasos para evaluar cuantitativamente la reducción de carbono incorporado operativo antes y después de implementar este enfoque.

Las prácticas comunes normalmente evalúan la luz natural y el deslumbramiento al mismo tiempo mediante simulaciones anuales del entorno interior, pero la dificultad surge cuando se incorpora la mitigación del riesgo de sobrecalentamiento. La principal complejidad de evaluar simultáneamente el confort visual y térmico radica en que, aunque todos estos fenómenos están relacionados con la radiación solar, no existe un hilo conductor común entre la luz natural y el sobrecalentamiento. La luz natural y el deslumbramiento son parámetros relacionados con el flujo luminoso, cada uno con sus propias métricas para ser evaluados, mientras que el sobrecalentamiento es normalmente el resultado de una combinación de altas ganancias solares, altas temperaturas externas y una ventilación deficiente, lo cual es monitoreado por los ingenieros mecánicos mediante simulaciones térmicas dinámicas.

Otro grado de complejidad en la optimización de estos tres factores es su naturaleza contraria: las estrategias de control solar suelen prevenir el deslumbramiento y el sobrecalentamiento al reducir lo máximo posible la cantidad de luz solar directa y radiación que entra en las habitaciones internas. La consecuencia de esto es que las partes más profundas de las habitaciones tienden a volverse oscuras y a menudo requieren iluminación artificial para compensar la reducción de la luz natural disponible. Por lo tanto, es difícil encontrar el equilibrio adecuado entre estos tres fenómenos sin perjudicar alguno de ellos en exceso.

Este flujo de trabajo innovador se aplica específicamente a fachadas de edificios altamente transparentes en climas cálidos y calurosos, ofreciendo un enfoque integral y eficiente en tiempo para la optimización del diseño. La clave para reducir las emisiones de carbono durante todo el ciclo de vida de un proyecto radica en la integración de estrategias pasivas en la fachada, como sombreado, recubrimientos de vidrio o ventilación natural, que logren reducir la demanda de refrigeración a través del control de las ganancias solares y, a su vez, mantengan un nivel adecuado de luz natural para el bienestar de los usuarios.

En este contexto, la optimización de la fachada no solo debe centrarse en los aspectos estéticos y funcionales, sino también en su eficiencia energética, lo que implica considerar las propiedades térmicas y ópticas de los materiales, las condiciones climáticas del lugar y la orientación del edificio. Además, la correcta integración de estrategias pasivas y el diseño de sistemas de ventilación natural pueden contribuir significativamente a reducir la huella de carbono de un proyecto.