Arquitectura inteligente en la FES Aragón

Dentro del programa de maestría del posgrado en arquitectura de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón existen desarrollos tecnológicos ligados a la materia, dedicados al ahorro y sustentabilidad, así como a la implementación de nuevas tecnologías para la mejora de ambientes, edificios y espacios.

Desde pigmentación vegetal, materiales creados a partir de composta y hojas de árbol o ambientación lumínica para mejorar el desempeño de las empresas corporativas basándose en aspectos de la fisiología y necesidades básicas del hombre, esta facultad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) trabaja en distintos proyectos con diferentes objetivos fundamentados en el uso de tecnologías, bajo la coordinación del maestro en arquitectura Humberto Islas Ramos.

Pigmentos naturales

Rebeca Ivon Cruz Chang, arquitecta de formación y estudiante de maestría en la misma área del conocimiento, ha desarrollado una pintura cuyos pigmentos vegetales no tienen repercusiones en el ambiente.

Esta idea surgió luego de que Rebeca trabajara en un programa de Producción Social de Vivienda, en Tabasco, Veracruz y Puebla, en el cual las personas autoconstruyen su vivienda con asistencia técnica. «Observé que en esos programas las viviendas solo llegan a ciertos grados de consolidación, pues los acabados no se terminan», comentó la arquitecta.

El objetivo de su desarrollo es la creación de una pintura hecha a base de pigmentos vegetales para posteriormente analizar su comportamiento y factibilidad sobre viviendas. «Es muy diferente a los pigmentos minerales que se utilizan en los compuestos normales de la pintura. Se está investigando la cúrcuma, el pimentón y la paprika, ingredientes de uso común en la cocina», agregó.

Su investigación comenzó hace más de un año al iniciar su maestría. Ha requerido de distintas disciplinas del conocimiento, como la química, para el estudio del comportamiento de los pigmentos desde el ámbito de esta ciencia, de sus propiedades físicas, químicas y su proceso de elaboración y aplicación, como herramienta de fortalecimiento del tejido social.

Esta es un área no muy concurrida en la investigación debido a la vulnerabilidad de los pigmentos vegetales a las inclemencias naturales. El trabajo de la arquitecta Cruz Chang vislumbrará el comportamiento de la degradación de los pigmentos vegetales, así como pigmentos minerales, la influencia de la cal en las propiedades físicas y químicas de la capa pictórica, además de definir cuáles y de qué manera las condiciones climáticas los afectan.

Aprovechamiento del agua

Se trata de la adaptación de un sistema de tratamiento de aguas grises para azoteas a través de humedales artificiales o azoteas verdes elevadas en edificios o viviendas. Para esto, la selección de materiales y funcionamiento es primordial. «Me enfoco en sistemas de tratamiento de agua que existen para la reutilización de esta y tener menor escasez hídrica e impacto ecológico, pero con la perspectiva del porqué no se utilizan en zonas urbanas o azoteas», aclaró la arquitecta Eunise Sarai Flores Lozano, quien desarrolla este proyecto.

El principal problema que presenta la adaptación de estos sistemas es que al encontrarse elevados el reto estructural es mayor puesto que se debe buscar disminuir el peso de las estructuras, por lo que la elección de los materiales es de suma importancia.

A raíz de la problemática y estragos causados por las inundaciones por fuertes lluvias en las poblaciones y sequía durante épocas en las que el clima no presenta precipitaciones, la escasez y exceso de agua son claros. Ambos puntos fueron combinados por la arquitecta Flores Lozano para desarrollar la tecnología necesaria para el aprovechamiento del agua en ambas situaciones.

«El sistema ya se está colocando y una vez finalizada su instalación se comenzará el muestreo, puesto que otro de los objetivos es que el sistema generado a nivel de piso tiene 60 centímetros de espesor y el que queremos implementar en azoteas bajará a 30 centímetros, para de esta manera tener un sistema de tratamiento aplicable a las ciudades», comentó la arquitecta.

Las azoteas verdes comunes utilizan distintos tipos de sustrato entre impermeabilizantes y materiales especiales. Un metro cuadrado de este tipo de azoteas pesa alrededor de mil 100 kilogramos, el objetivo de la arquitecta es disminuir a 500 kilogramos y lograr que sea viable el proyecto.

Hasta el momento se ha trabajado con moldes modulares adaptables de fibra de vidrio, un material más ligero y con la capacidad de resistir las condiciones que se presentan en el exterior. Se han realizado pruebas con tres tipos de sustrato distintos a los usados comúnmente para conocer si son utilizables o no. También dentro de este proyecto se ha elegido la mejor planta para el tratamiento de agua y calculado la cantidad de agua que será capaz de tratar cada módulo y finalmente integrar un sistema con buena capacidad de tratamiento.

El viento como recurso

Mauricio Sarabia Gómez, diseñador arquitectónico enfocado en la tecnología, se encuentra desarrollando un sistema de aprovechamiento de la energía eólica en edificios urbanos verticales para la climatización de oficinas corporativas.

La idea surgió tras la estancia de Sarabia Gómez en un despacho de arquitectura sustentable, lugar en el que se percató del beneficio que podría obtenerse de la altura de los edificios y el viento que llega a ellos. «Actualmente estoy desarrollando e implementando un dispositivo para climatizar y evitar que las fachadas se calienten por la radiación solar y, a su vez, que se use menos el aire acondicionado», explicó.

Este dispositivo tiende a bajar el consumo de gasto eléctrico en las oficinas. Por ahora, y durante la maestría, el arquitecto se encuentra diseñando el mismo. El objetivo es instalar varios dispositivos desde el interior del edificio, que son tubos finos colocados en la junta de cristal y silicón, a los cuales llegará el viento del exterior, una manopla diseñada captará el viento y lo dirigirá a través de los tubos. Estos tubos serán de aluminio por su ligereza.

Para que este sistema funcione correctamente y cumpla su objetivo, se colocará más de uno en cada piso dependiendo del número de ventanas y su tamaño.

«Por ahora, estoy trabajando en conocer qué cantidad exacta de aire podrá funcionar con este dispositivo», concluyó.

Paneles de construcción naturales

El material reciclado natural siempre es una buena opción, y en este caso tiene la funcionalidad de ser el recurso para la creación de paneles de construcción de techumbre y recubrimiento térmico para viviendas rurales haciendo uso de la mano de obra de las comunidades.

Es desarrollado por el arquitecto Raúl Hiram Méndez Ruiz durante los estudios de maestría que cursa actualmente. «Hay una gran problemática en las viviendas rurales con los recubrimientos térmicos y acústicos porque la mayoría de estas se construyen con láminas de acero galvanizado, que económicamente funciona pero no cubre los requerimientos de habitabilidad», explicó.

En línea con esto, el arquitecto ideó el diseño, proceso de manufactura e implementación de paneles elaborados por materiales naturales que otorgan las condiciones térmicas y acústicas correctas. «También se pretende que al terminar su vida útil, el material del panel no represente un contaminante, sino que pueda degradarse en un corto plazo», agregó.

Además se ha logrado que este panel tenga un costo accesible y económico, es decir, que sea una tecnología sustentable. El material utilizado como componente principal es materia orgánica como hojas, pasto o cualquier material proveniente de los vegetales.

Estos pasan por un proceso de triturado. Como refuerzo, se utiliza papel periódico reciclado. «La densidad baja y en cuanto al material, tiene una conductividad térmica como la que tendría el yeso o la lámina», comentó.

El precio varía de comunidad y región y depende del involucramiento de las personas en el proceso de conformado. Oscilará entre los 13 pesos y los 20 pesos dependiendo su uso final, entre panel térmico y techumbre, es decir densidad y espesor del material. Para funcionar a manera de techo es necesario que tenga, además, refuerzo capaz de resistir las condiciones climáticas, y el costo aumenta por este aspecto.

Este refuerzo o recubrimiento podría ser la adición de una lona de polipropileno sobre el material natural del panel. Estas lonas serán tomadas de las usadas durante las campañas políticas, de esta manera se hace uso de materiales reciclados. Luego se pondrá una pequeña capa de tres centímetros de tierra estabilizada para proteger la lona y se agregará otra capa para poder resistir eficazmente las condiciones a las que son expuestos los paneles ocupados en techos.

Próximamente, el arquitecto implementará este diseño en trabajo de campo al llevarlo a comunidades para verificar y probar su uso y aplicación. «No estoy pensando en hacer paneles y venderlos, sino en que esto sea algo que la gente pueda fabricar. Me interesa que sea accesible», concluyó.

Iluminación en edificios patrimoniales

Muchos sitios patrimoniales en México se encuentran iluminados con tecnología LED de colores pero de forma incorrecta. Es decir, no se resaltan los elementos arquitectónicos, material, técnicas constructivas y características principales y en cambio se realizan modificaciones a la estructura original cuando se hace la instalación de la iluminación nocturna.

Es de ahí que surge la inquietud del arquitecto Eduardo Paulino Almaraz por utilizar formas y técnicas de iluminación envolvente en edificios pero de forma correcta y sin interceder en la estructura de las edificaciones.

Para esto, se basó en el reglamento de normas para la iluminación nocturna realizado por el Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH), la Carta de Taxco, que esclarece los lineamientos en cuanto a iluminación que se deben seguir en este tipo de patrimonios. «Lo que hago está centrado en la iluminación arquitectónica. Determino cuáles son las lámparas para iluminación correctas para determinado lugar con ciertas características. Estos no deben ser sistemas de iluminación invasiva y se utilizará tecnología nueva y vieja. También se determinarán características como potencia, temperatura, distancia, apertura de la luminaria, filtros de color y UV, y evitar la contaminación lumínica»,  describió.

El arquitecto realiza su investigación y estudios en el ex Convento de Acolman recinto que, asegura, fue restaurado pero iluminado de forma incorrecta. Es en este lugar en el que se pretende instalar el sistema de iluminación. Además, al finalizar la investigación, se habrá desarrollado un decálogo para la iluminación adecuada de sitios. Por ahora solo ha trabajado en modelos de software de este lugar, pero se espera la aprobación del INAH, el municipio de Acolman y otras instancias para trabajar de forma parcial en el ex convento y poder aplicar sus técnicas.

Un ejemplo de malas prácticas en la iluminación es el proyecto Resplandor teotihuacano, “la empresa llegó con la luminaria al lugar y esto derivó en ocho mil perforaciones. El INAH lo detuvo, y en los primeros resultados se observó que no era la técnica ni el modo correcto. En Europa hay buenos ejemplos de luminaria correcta, como la Puerta de Brandeburgo”, agregó.

Otro de los objetivos de la investigación que realiza es establecer las bases para establecer la normatividad correcta sobre cómo iluminar sitios históricos catalogados en el país.

Las técnicas que propone están relacionadas con la temperatura de la luz, que tendría que estar entre dos mil 700 y tres mil Kelvin. También la distancia entre las luminarias y el edificio, y el ángulo que tiene la iluminación para disminuir la contaminación lumínica. Pero se trata principalmente de no dañar la edificación colocando elementos externos sobre la misma. Es decir, 80 o 90 por ciento de la iluminación estará fuera del mismo.

Esta investigación y aplicación «no será invasiva, tendrá tecnologías nuevas como los LED y anteriores como la florescencia compacta y lineal y vapor de mercurio. También se utilizarán filtros de color, accesorios para las luminarias y lograr controlar el brillo y ángulos de apertura de la luz», finalizó.

Sistemas de vigilancia de bajo costo

La automatización inteligente para viviendas es un reto a superar en cuanto a los costos que llega a alcanzar. Es la razón por la cual el estudiante de maestría en arquitectura y diseñador industrial, Gabriel Rosete Lima, trabaja en la implementación de un sistema de automatización para el hogar a bajo costo.

«Mediante el uso de hardware y software libre, nos dimos cuenta que podemos bajar los costos de esta tecnología. Y en un estudio realizado en la ciudad de México, nos percatamos de que las personas están más preocupadas por temas de seguridad, antes que del confort. Es por ello que estamos trabajando con los sistemas de vigilancia principalmente», explicó el diseñador.

Usualmente los sistemas de seguridad y vigilancia se componen de sensores, cámaras y alarmas, entre otros. Este sistema está conformado por cuatro cámaras de vigilancia y un procesador de video que permite la conexión a cualquier dispositivo con Internet, se reciben alarmas cuando existen movimientos planteados como no esperados por el usuario de cada sistema, pues es programable. Esto mediante una aplicación libre de Google. El mismo sistema se encuentra listo para recibir hasta 32 dispositivos independientes, es decir sensores o actuadores, para configurar una vivienda inteligente, tales como son la iluminación, control de temperatura, alarmas, válvulas, entre otros.

Los sistemas de vigilancia tienen un costo que va de los siete mil a los 18 mil pesos y solo atienden el tema de vigilancia; el sistema desarrollado por el estudiante de la FES Aragón tiene un bajo costo, con un valor neto de 42 dólares, es decir, alrededor de 700 pesos. «Esto porque los componentes son de licencia libre y el algoritmo fue creado por nosotros, no habría costo adicional más que la instalación», explicó.

Esto se desarrolló bajo un sistema operativo Lubuntu y con el software de programación QT, en el que crearon el algoritmo. Además se emplea un hardware dirigido al control de robots. Dicha tarjeta electrónica fue modificada para soportar el trabajo que representa la manipulación de video en tiempo real.

Aunque es un sistema básico de vigilancia, compite con los del mercado actual y fue desarrollado con base en un algoritmo propio y una tarjeta de hardware libre modificada, por lo que ahora funciona en control de cuatro cámaras. Actualmente Rosete Lima trabaja en crear una interfaz más amable con el usuario y busca las formas de comercialización de este sistema domótico.

«A través de hardware libre de última generación, aun cuando no está dirigido para soportar video, al modificarlo logramos la robustez técnica necesaria para manipular el video en cuatro cámaras y paralelamente ofrecer una plataforma de control domótico en un solo dispositivo y a bajo costo», concluyó.

La luz y sus efectos en el ciclo de vida

El arquitecto Miguel Ángel Arrieta García, estudiante de maestría en arquitectura de la FES Aragón, trabaja y desarrolla un sistema de control de iluminación para mejorar el confort en espacios habitables, específicamente en oficinas.

La investigación teórica en que está basado este proyecto son estudios de la Rensselaer Polytechnic Institute, en Nueva York, que afirman que las distintas longitudes de onda de luz blanca, cálida y demás, tienen efectos sobre el reloj biológico de las personas. Arrieta García tuvo la oportunidad de realizar una estancia de investigación en dicha institución durante su maestría; ahí aprendió sobre el estímulo circadiano que genera en las personas cada longitud de onda a la que se someten, la base científica de su sistema.

Entonces, tomando ventaja del conocimiento de estos estudios, el desarrollo del arquitecto “tiene modelos matemáticos que explican que cada longitud de onda y cada tipo de luz tienen un estímulo circadiano y se conoce de qué manera afecta”, comentó.

«Trabajar ocho horas en una oficina con cierta luz, te puede provocar problemas de insomnio porque tu ciclo de sueño se está modificando. Siempre se preocupan por el ahorro energético pero no en la salud», añadió el arquitecto.

Por ello pretende ayudar a regular el reloj biológico y el insomnio que padecen millones de mexicanos, y todo esto sin medicamentos, terapia o cambios en la alimentación. Para esto trabaja en el desarrollo de mecanismos de iluminación enfocados en oficinas, “junto con un ingeniero, estamos desarrollando en un microcontrolador Arduino, luminarias LED, sensores de presencia, un sistema que trate de simular los cambios de iluminación en el día, a lo que debe estar habituado el sistema biológico”, explicó.

El arquitecto busca conocer, medir y regular la cantidad de luz que las personas necesitan para no sobrepasar esto y ocasionar problemas de salud. Por ejemplo, por las noches, la luminaria debería de tomar tonos rojizos puesto que debe ser muy tenue, de la misma forma que a medio día la luz deberá ser blanca.

En estos momentos, el estudiante de maestría realiza simulaciones para identificar qué temperaturas afectan en distintos horarios. Durante las mañanas, la cantidad de energía que se debe irradiar debe ser alta para disminuir la melatonina, por ejemplo.

Es así que el investigador busca acrecentar la productividad de los empleados de oficinas regulando sus ciclos de sueño. «Si comprobamos que esto funciona, las empresas van a querer adquirir estos sistemas. De nada sirve una persona trabajando 12 horas, si no lo va a hacer bien», finalizó.

Fuente: CONACYT.