El Instituto de Investigación en Energías No Convencionales (INENCO), que desde 1974 trabaja en investigaciones en el campo de energías renovables y no contaminantes, participó en un proyecto por el que se diseñó y construyó un hospital materno-infantil bioclimático en la localidad de Susques, provincia de Jujuy. Esta ciudad de la Puna contaba con los más altos índices de mortalidad materno-infantil del país. El edificio, moderno y funcional, emplea la energía solar para su calefacción.
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Para desarrollar el proyecto fue necesario trabajar con la energía producida por el sol y recogida en forma artificial. Para ello, se aprovecha la radiación que llega como un flujo de energía en forma de ondas electromagnéticas a través de distintos dispositivos llamados colectores. Si bien este recurso es abundante, su aprovechamiento depende de la ubicación geográfica. El doctor Luis Saravia, uno de los artífices de la creación y desarrollo del INENCO, afirma: “Argentina dispone, en buena parte del territorio, de niveles interesantes de energía solar. En particular, las regiones andinas y subandinas, desde Jujuy a Neuquén poseen valores muy significativos”.
Alejandro Hernández, investigador del Instituto, quien también participó del proyecto junto a la doctora Graciela Lesino, explicó a InfoUniversidades cómo se aprovechó la energía solar para la calefacción del edificio. Se colectó la radiación solar en forma pasiva mediante dos estrategias: la primera consiste en aprovechar la radiación solar haciéndola ingresar por las ventanas con vidrios de muy buena calidad óptica, es decir, que tengan la mayor capacidad de transmisión posible. Para ello se coloca un doble vidrio y se crea una cámara de aire estanca que disminuye la pérdida de calor hacia afuera. La otra consiste en construir un muro exterior orientado al norte que sea capaz de colectar y acumular la radiación solar.
La idea era que el edificio fuese calefaccionado durante todo el año por vía solar, debido a que las temperaturas locales son muy bajas. Gran parte del año las temperaturas medias mensuales se ubican por debajo de 0° C, con una media anual de -3,1° C. La localidad de Susques cuenta con una importante radiación solar durante todo el año, por las características geográficas propias de la Puna.
El trabajo consistió en diseñar una envolvente edilicia térmicamente adecuada al clima del lugar, esto es, con techos y paredes que minimizan la pérdida de calor desde el interior hacia el exterior a partir de un Muro Colector Acumulador (MCA). El muro de radiación solar se ubica sobre la fachada norte y su superficie externa está pintada de negro para maximizar la colección solar. Además, está protegida del viento para evitar su enfriamiento mediante una doble cubierta de vidrio. Entre esta cubierta y el muro existe una cámara de aire estanco de 5 cm de espesor, cuyo objetivo, junto al del doble vidrio, es disminuir la pérdida de calor hacia el exterior.
En el hospital materno-infantil de Susques se construyeron 96 metros cuadrados de MCA, con un espesor de 40 cm de una piedra especial que puede extraerse en la zona. Se dimensionó este espesor para que el desfase entre la temperatura máxima exterior e interior fuera del orden de 6 horas, a fin de disponer dentro del edificio de la energía acumulada en el muro cerca de las 19 horas. Además, se instalaron 23 metros cuadrados de ventanas con doble vidrio para aumentar la colección solar mediante ganancia directa.
En cuanto al material del MCA, se eligió una piedra de muy alta conductividad térmica, conocida como cuarcita, seleccionada luego de evaluar las propiedades térmicas de diferentes piedras de la región. La conductividad térmica es una propiedad física que mide la capacidad de los materiales para conducir el calor. En el Sistema Internacional se expresa en unidades de W /m K. Cuando la conductividad de un sólido es del orden o mayor que la unidad, se considera que el material es conductor del calor, mientras que para valores inferiores a 0,1 W /m K el material es un aislante térmico. Así, mientras la piedra tiene una conductividad térmica de entre 2 y 6 W/m K (material conductor), la lana de vidrio y el poliestireno expandido (conocido comercialmente como telgopor) tienen una conductividad térmica de 0,039 W/m K (materiales aislantes).
El valor de conductividad térmica de las piedras de Susques determinado fue de 4,2 W/m K, por lo que resultaron apropiadas para la construcción del MCA. En las paredes exteriores sobre las orientaciones este, sur y oeste, se construyeron muros dobles de piedra cuarcita hacia el exterior y ladrillo cerámico hueco hacia el interior, separados con poliestireno para lograr disminuir la pérdida de calor a través de ellos. Los techos, construidos con chapa galvanizada fueron aislados térmicamente con lana de vidrio de 10 cm de espesor por el lado interno al edificio.
La evaluación del comportamiento térmico del hospital fue realizada por simulación computacional, con el software SIMEDIF desarrollado en el INENCO, una valiosa herramienta de diseño y modelización térmica de edificios. SIMEDIF permite simular el comportamiento térmico de edificios con muchos locales sometidos a distintas condiciones climáticas y construidos en cualquier entorno geográfico. Para estos cálculos fue necesario obtener datos medios mensuales de temperaturas ambiente mínimas, medias y máximas para todo el año, con los cuales reconstruir días de diseño de invierno y verano, hora por hora.
Además, fue necesario estimar el recurso solar disponible a través de otro programa informático, desarrollado por el doctor Hernández, llamado GEOSOL que permite estimar la radiación solar en cualquier lugar del planeta para latitudes comprendidas entre el Ecuador y los círculos polares. El programa calculó por el método numérico, hora por hora, la temperatura de cada una de las paredes, pisos, techos, tabiques y del aire interior de cada local del edificio.
Con el apoyo de estas simulaciones, los investigadores modificaron los parámetros de los distintos elementos componentes de la envolvente edilicia, hasta obtener un diseño térmicamente aceptable desde el punto de vista del ahorro energético para su calefacción. Fue así que detectaron la necesidad de calefaccionar el sector central y sur del edificio (que no tienen acceso directo al sol) mediante colectores solares calentadores de aire de flujo forzado con ventiladores.
Con un tercer programa computacional, los investigadores diseñaron y dimensionaron la instalación de estos colectores solares. De esta manera, mediante la incorporación de aislación térmica en la envolvente, la construcción de 96 metros cuadrados de muro colector acumulador, combinados con 23 metros cuadrados de ganancia directa por ventanas y 60 de colectores solares calentadores de aire forzados, se logró un diseño de edificio energéticamente eficiente y de menor impacto ambiental que uno convencional, que aprovecha la energía del sol y que sólo requiere de energía auxiliar para calefaccionar el sector de Neonatología, debido a sus requerimientos térmicos específicos.
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El trabajo se hizo en conjunto con los arquitectos Lina Rodríguez y Julio Linares, de la dirección de Arquitectura de la provincia de Jujuy. Así, de la interacción entre arquitectos y solaristas surgió el primer hospital bioclimático del país, proyecto que fue declarado de interés por el Senado de la Nación en. El edificio funciona desde hace tres años.