Edificios más eficientes gracias a optimización computacional

Universidad Nacional del Litoral - Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC)

August 12, 2019 | 5 ′ 17 ′′


Edificios más eficientes gracias a optimización computacional


Una plataforma permite simular y ensayar automáticamente diferentes variables constructivas y de diseño para obtener confort con el mínimo consumo de energía. Se trata de un desarrollo de investigadores de la Universidad Nacional del Litoral y el CONICET que ya está operativo y ahora trabajan en cómo acercarlo a los usuarios finales.

A través de una plataforma computacional, investigadores de la UNL y el CONICET son capaces de optimizar el diseño de edificios para lograr un menor consumo de energía sin resignar el confort. El primer paso es simular, es decir, hacer un modelo digital que permita ensayar diferentes escenarios. Así es posible saber cómo se comporta ese edificio en diferentes momentos del año, de acuerdo al clima local.

A esta simulación, los investigadores del Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC) dependiente de UNL y Conicet, le agregaron un segundo paso que es la aplicación de un algoritmo de optimización. “Prueba diferentes diseños, evalúa su desempeño de acuerdo a lo que se busque –menor energía, mayor confort- y, en función de los resultados, el algoritmo decide qué otros diseños probar. Esto lo repite hasta encontrar el diseño óptimo”, explicó Facundo Bre, quien trabajó este desarrollo en el marco de su tesis doctoral.

Una de las pruebas de esta tecnología se hizo en uno de los modelos de vivienda del plan PRO.CRE.AR. Lograron mejorar la eficiencia energética del inmueble en un 82% gracias a la puesta en juego de diferentes variables, que incluyen el tipo y tamaño de ventanas, los materiales y recubrimiento de las paredes, la orientación del inmueble, entre otras. Para llegar a ese resultado el algoritmo generó y evaluó 9600 propuestas diferentes. “Uno puede establecer criterios y parámetros específicos. Hay factores que son determinantes, como ocurre en muchos casos con la orientación del edificio, o se puede establecer un límite al monto que uno está dispuesto a invertir, por ejemplo”, detalló.

Facundo Bre desarrolló su trabajo bajo la dirección de Víctor Fachinotti en el CIMEC, dependiente de la UNL y el CONICET.

Desde el principio
EnergyPlus es un código de origen estadounidense que permite, desde hace décadas, simular el comportamiento de edificios, pero su uso a nivel local es muy limitado. En parte se debe a que hacía falta un insumo clave, que eran los datos climáticos de la región. “Cuando comenzamos a trabajar había muy poca información climática de Sudamérica disponible en el sistema, y de Argentina sólo había un conjunto de datos de Buenos Aires. Por eso, el primer paso fue construir datos del litoral”, contó Bre.

Era necesario disponer de un año meteorológico típico; para ello procesaron datos de estaciones meteorológicas de 15 localidades de las provincias de Santa Fe, Entre Ríos, Chaco, Corrientes, Misiones y Formosa. Datos faltantes, como la irradiación solar, debieron ser modelados a partir de los pocos registros recabados. Esta información ahora está disponible, con acceso público, para el modelado de edificios en toda la región.

En computadoras
Una vez resuelto el factor climático, el trabajo se orientó al desarrollo computacional en sí mismo. El desafío era aprovechar la computación de alto rendimiento para reducir el tiempo de cálculo y volver viable el proceso en condiciones reales. Según cuentan los desarrolladores, luego de probar esta plataforma quedó operativa y se aplicó a diferentes casos con resultados exitosos.

Los investigadores ahora se propusieron seguir mejorando el sistema y trabajan en perfeccionar el modelado de ventilación natural para poder hacer una representación más precisa de lo que ocurre con las corrientes de aire. “Tratamos de acercarnos cada vez más a las condiciones reales”, resaltó Bre.

Además del trabajo sobre los algoritmos, los investigadores encararon otra tarea y es la de poner estas capacidades desarrolladas al alcance de los usuarios finales. Para ello se proponen generar un entorno web, amigable y accesible para arquitectos y otros profesionales de la construcción.

Cambio climático
Además de ensayar diseños y sistemas constructivos, las personas que habitan los espacios son una variable crucial en los procesos de eficiencia energética. Según explicó Bre, además de lograr diseños bioclimáticos es necesario trabajar en la dimensión cultural, en las costumbres que ayuden a generar hábitos para reducir el consumo energético en los hogares. Si consideramos que los edificios consumen un tercio de la energía en el país, hacerlos más eficientes se vuelve clave a la hora de pensar estrategias de mitigación del cambio climático.
Pero también se trata de una energía de adaptación. “Ahora queremos estudiar no sólo la optimización de un edificio para el clima actual sino verlo en toda su vida útil ensayando diferentes escenarios de cambio climático”, adelantó Bre y explicó que teniendo en cuenta las diferentes condiciones posibles del clima futuro se puedan diseñar edificios que sean óptimos en un sentido más integral y no sólo en el presente.

Priscila Fernández
priscilaf@unl.edu.ar
Priscila Fernández
Comunicación de las ciencias y las artes


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