TERRITORIOS RESILIENTES EFICIENTES EN RESPUESTA AL CAMBIO CLIMATICO EN BOGOTÁ Por Rolando Arturo Cubillos Arquitecto / MsC en Hábitat

Transcripción

1 TERRITORIOS RESILIENTES EFICIENTES EN RESPUESTA AL CAMBIO CLIMATICO EN BOGOTÁ Por Rolando Arturo Cubillos Arquitecto / MsC en Hábitat Grupo de Investigación Sostenibilidad, Medio Ambiente y Tecnología (SOMET) CIFAR / Facultad de Diseño Universidad Católica de Colombia. Esta ponencia forma parte de los productos individuales asociados a cada investigador del proyecto: PROPUESTA PARA EL DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE EDIFICACIÓN RESILIENTE EFICIENTE MODELO BASE -FASE 1. Desarrollada por : el Arquitecto Rolando Cubillos (investigador principal); el Arquitecto Óscar Cortés (Co-investigador) y el Físico Francisco Novegil (Co-Investigador)

2 Es evidente que algo esta pasando en el planeta Cuando miramos hacia el futuro nos preguntamos hacia donde ir CAMBIO CLIMATICO Cual será ese camino?

3 CAMBIO CLIMATICO Bogotá es altamente vulnerable al cambio climático BOGOTÁ (IDEAM & PNUD, 2014) El territorio bogotano es vulnerable al los cambios extremos en los patrones de precipitación y temperatura. Además del impacto de los procesos de urbanización y tranformación de los ecosistemas naturales por la acción del hombre (IDEAM & PNUD, 2014)

4 CAMBIO CLIMATICO BOGOTÁ Cómo lograrlo? 1. Diagnosticando e identificando las condiciones del cambio climático que afectan las edificaciones en Bogotá. 2. Identificando y evaluando materiales de construcción y variables de consumo de las edificaciones en Bogotá que puedan presentar capacidad de resiliencia en respuesta al cambio climático. 3. Proponiendo un modelo base de edificación resiliente que responda eficientemente al cambio climático en el contexto urbano en Bogotá. Qué se quiere? Diseñar un modelo básico que contenga los criterios de resiliencia para un futuro prototipo de edificación que responda al cambia climático en Bogotá. Para quien? Instituciones Universitarias, Instituciones públicas, Empresas del sector de la construcción y población de vulnerable.

5 Diagnosticar e identificar las condiciones del cambio climático que afectan las edificaciones en Bogotá.

6 CAMBIO CLIMATICO La ciudad esta intentando tomar medidas BOGOTÁ Un cambio climático extremo esta sucediendo en la ciudad Pero requiere de herramientas que suministren soluciones efectivas al entorno construido

7 SIMULACION CLIMATICA DE BOGOTÁ 2050 CAMBIO CLIMATICO BOGOTÁ Un cambio climático extremo esta sucediendo en la ciudad SIMULACION CLIMATICA DE BOGOTÁ 2070 Fuente: Software Weather tool / Elaboró: Natalia Medina Rolando Cubillos

8 CAMBIO CLIMATICO El Uso extensivo de grandes superficies urbanizadas de Bogotá: 1. Aumenta el efecto de isla de calor a nivel urbano 2. Incrementa los eventos de precipitaciones extremas 3. Incrementa las inundaciones en áreas desprotegidas 4. Incrementa la temperatura de las diferentes zonas urbanas BOGOTÁ Un cambio climático extremo esta sucediendo en la ciudad Afecta la sostenibilidad de la ciudad: 1. Incrementa la vulnerabilidad a los eventos extremos de calor 2. Decrece la efectividad de la ventilación natural en las edificaciones 3. Incrementa la demanda de consumo de agua y energía 4. Incrementa la intensidad y frecuencia de incendios forestales

9 CAMBIO CLIMATICO BOGOTÁ Un cambio climático extremo esta sucediendo en la ciudad CAMBIO CLIMATICO Variables Urbanas y Arquitectónicas Variables climáticas Edificios en Bogotá Evaluación de Eficiencia Energética Factor de resiliencia Material Diseño Tecnología Fuente: Rolando Cubillos

10 Identificar y evaluar materiales de construcción y variables de consumo de las edificaciones en Bogotá que puedan presentar capacidad de resiliencia en respuesta al cambio climático.

11 CAMBIO CLIMATICO El cambio climático aumenta el deterioro de los materiales de las edificaciones al disminuir su durabilidad y resistencia BOGOTÁ (Roberts, 2008; Wilby, 2007) Materiales de la edificación. Es necesario durante el proceso de diseño de la edificación proveer una evaluación de los materiales de construcción para que se anticipen a los efectos del cambio climático (Larsen et al, 2011)

12 CAMBIO CLIMATICO Afecta los materiales de cubierta Afecta los materiales de la fachada y la envolvente en general BOGOTÁ Materiales de la edificación. Afecta los materiales de la infraestructura urbana Afecta los materiales de las cimentaciones de las edificaciones

13 CAMBIO CLIMATICO Un bogotano emite 1.89 T/Hab de CO2 al año (Observatorio Ambiental de Bogotá, 2015) BOGOTÁ Variables de consumo ITEM VIVIENDAS / HECTAREA AREA BRUTA MINIMA DE LA VIVIENDA HABITANTES / HECTAREA ESPACIO PUBLICO / HABITANTE No Viv / H M2 No Hab / H t / Año - Hab M2 / Hab (15m2 / Hab) 1 Baja Densidad ,8 453, Mediana ,6 907, Densidad ,2 1814, Alta densidad ,4 3628, ,8 7257, Espacio publico efectivo Espacio público no efectivo ITEM Parques Plazas Zonas verdes Espacio publico vial Areas libres equipamientos EMISIONES DE CO2 POR HABITANTE AL AÑO Cómo relaciono la ciudad en terminos de sostenibilidad? Cómo se debe gestionar el suelo para hacerlo sostenible? ITEM Gestión del Suelo Según POT 2000 Lote / Predio Manzana Barrio Localidad Upz Ciudad Densidad Uso Movilidad Gestión del Suelo según Estrategias Sostenibles Lote / Predio Manzana Barrio Entorno urbano Pieza urbana Ciudad Nivel de impacto en el ambiente Nivel de relaciones de las funciones dentro de la Nivel de relación y coneción entre entornos AREAS DE ACCIÓN DEL URBANISMO SOSTENIBLE Fuente: Rolando Cubillos 2014/2015

14 Proponer un modelo base de edificación resiliente que responda eficientemente al cambio climático en el contexto urbano en Bogotá.

15 CAMBIO CLIMATICO RESPUESTA 1 RESPUESTA 2 RESPUESTA 3 RESPUESTA 4 BOGOTÁ Cómo diseñar el modelo base? Evaluando el factor de habitabilidad Evaluando el factor de resiliencia Proponiendo un modelo base orientado a la resiliencia Articulando el modelo con el territorio 15

16 Calidad del edificio Calidad de vida HABITABILIDAD Habitabilidad Evaluando el factor de habitabilidad Flexibilidad Modelo de Habitabilidad (MH) Altos estándares tecnológicos + Ambiente + Bajo consumo energético + Patrones sociales Consumo eficiente de recursos + Nuevos materiales Fuente: Rolando Cubillos

17 Calidad del edificio Calidad de vida Calidad del edificio Calidad de vida Modelo de Administración de Ambientes Resilientes RESILIENCIA Tecnología Resiliente Modelo de Administración del Ambiente + Ambientes Autosostenibles + Edificios Resilientes + Indicadores de Materiales Resilientes + Análisis de Tecnología resiliente Evaluando el factor de resiliencia Patrones Adaptativos al Cambio Climático Habitabilidad Modelo de Administración de Ambientes Resilientes (MAAR) Altos estándares tecnológicos + Ambiente + Flexibilidad Bajo consumo energético + Consumo eficiente de recursos + Nuevos materiales Patrones sociales Fuente: Rolando Cubillos

18 MODELO BASE DE EDIFICACION ORIENTADO A LA RESILIENCIA EDIFICACIONES RESILIENTES EFICIENTES (ERE) Proponiendo un modelo base de edificación orientado a la resiliencia Modelo de Edificación Resiliente Eficiente (ERE) EDIFICACIÓN EFICIENCIA ENERGÉTICA EXTERNA Recolección de energía (Cubierta) Cerramientos (Iluminación / Ventilación) Aislamiento térmico (control temperatura) Respuesta: Individual Micro-Red interconnectada MANZANA URBANISMO LOTE ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO. Dispositivos de evaluación del clima / Dispositivos de evaluación de la seguridad / Dispoasitivos de mitigación. Localización y paisdaje / Envolvente / Agua y desperdicios / Iluminación, Calefacción y Enfriamiento. EFICIENCIA ENERGÉTICA INTERNA: Consumo energético Comfort Habitabilidad Sistema de medición y evaluación de la eficiencia energética Produción / Acciones de Consumo Control Comfort Suministro HABITAT URBANO URBANISMO = MANZANA + LOTE + EDIFICACIÓN = HÁBITAT URBANO 18

19 Fuente: Modelo escalas de intervención del Territorio Eficiente (Cubillos & Cortés, 2014) DIAGRAMA DE EULER DEL TERRITORIO RESILIENTE TERRITORIOS RESILIENTES Territorio F Articulando el prototipo con el territorio Ciudad E Sector Urbano D Modelo Urbano de Territorio Resiliente (MUTR) Barrio C Manzana B Edificación A F = (A B C D E) Fuente: (Cubillos, 2014)

20 Metodología y resultados parciales.

21 Modelo Urbano de Territorio Resiliente (MUTR) Diseño Factorial Habitabilidad (factor 1) Variable 1 (factor 1): Habitabilidad (carácter espacial) Flexibilidad Eficiencia energética (factor 2) Flexibilidad (A1) Confort Material Resiliencia Resiliencia (A2) (B1) (A1 B1) (A2 B1) Edificación Resiliencia Resiliencia (A1 B2) (A2 B2) Experimental Units Interrelaciones Efectos Unidades Experimentales 1) X (B1) = (A1 B1) + (A2 B1) 2 Confort Resiliencia = (Flexibilidad x Material) R = (A1 B1) 2) X (B2) = (A1 B2) + (A2 B2) 2 Variable 2 (factor 2): resiliencia (carácter tecnológico) Material Resiliencia = (Confort x Material) R = (A2 B1) Resiliencia = (Flexibilidad x Edificación) R = (A1 B2) 3) X (A1) = (A1 B1) + (A1 B2) 2 Edificación Resiliencia = (Confort x Edificación) R = (A2 B2) 4) X (B1) = (A2 B1) + (A2 B2) 2 Fuente: Rolando Cubillos (2014/ 2015) Fuente: Rolando Cubillos (2014 / 2015) Fuente: Rolando Cubillos (2014 / 2015) Efectos -Interrelaciones Efectos - Simple Media de B1 Edificación Media de A1 Flexibilidad Media de B1 Edificación Media de A1 Flexibilidad Flexibilidad Material Confort Material Interrelación Flexibilidad Material Flexibilidad Edificación Interrelación Flexibilidad Material Confort Material Interrelación Flexibilidad Material Flexibilidad Edificación A1 B1 A2 B1 ((a1b1)+(a2b1))/2 A1 B1 A1 B2 ((a1b1)+(a1b2))/2 A1 B1 A2 B1 ((a1b1)+(a2b1))/2 A1 B1 A1 B Media B2 Material Media A2 Confort Media B2 Material Media A2 Confort Flexibilidad Edificación Confort Edificación Interrelación Confort Material Confort Edificación Interrelación Flexibilidad Edificación Confort Edificación Interrelación Confort Material Confort Edificación A1 B2 A2 B2 ((a1b2)+(a2b2))/2 A2 B1 A2 B2 ((a2b1)+(a2b2))/2 A1 B2 A2 B2 ((a1b2)+(a2b2))/2 A2 B1 A2 B Interrelación ((a1b1)+(a1b2))/2 Interrelación ((a2b1)+(a2b2))/2 Fuente: Rolando Cubillos (2014 /2015)

22 Resultados del análisis de los efectos generales del modelo de estudio. Al realizar el experimento, se observó que los efectos generales de la interrelación de las variables afectan de manera similar al hábitat urbano. Por ejemplo, las variables dependientes material genera un el 29% de impacto, y la variable edificación genera un 26% de impacto. Mientras que, la variable flexibilidad genera un 26% de impacto y la variable confort genera un 25% de impacto. Lo que sugiere que las tres primeras variables requieren de una alta respuesta de resiliencia en un hábitat urbano. Por otro lado, se identifico que los efectos de las cuatro variables de estudio pueden llegar a tener un impacto máximo del 35% y un impacto mínimo del 15%. En cuanto a la variable material, se observa que esta puede ser afectada por criterios de confort en un 8%. Asimismo, la variable confort se ve afectada por las determinantes de material en un 7%. Lo que apunta a una directa relación entre los criterios de diseño y la selección del material. Esto es de suma importancia a la hora de determinar las propiedades resilientes del material en el proceso de diseño y construcción de un hábitat urbano.

23 Resultado del análisis de los efectos simples del modelo de estudio. Se encontró que la capacidad de flexibilidad de un hábitat urbano establece un impacto simple positivo. En este caso, el impacto positivo de la variable flexibilidad fue del 5%, respecto a un impacto negativo del 8% de la variable Edificación, seguido de un 4% de la variable material y por último un 3% de la variable confort. Lo que sugiere, que la flexibilidad toma importancia para que un hábitat urbano tenga una adecuada respuesta de resiliencia frente a cambios inesperados. También, se deduce que, las condiciones de confort se ven afectadas sensiblemente por la manera como se determine la utilización del material y del tipo de proceso constructivo que se aplique para la construcción de las edificaciones dentro del hábitat urbano. Es decir, confort, material y edificación están directamente relacionados. Asimismo, la flexibilidad se convierte en factor de respuesta positiva a la resiliencia del hábitat urbano, porque permite, la posibilidad que las condiciones de confort resistan cambios bruscos y se puedan mantener en el tiempo.

24 Resultado del análisis del efecto principal del modelo de estudio Se observo que, el resultado del efecto principal se ve reflejado en el comportamiento de los factores de habitabilidad y eficiencia energética respecto a la variable resiliencia. Los resultados del modelo arrojaron que cuando se presenta un alto impacto ambiental en el hábitat urbano este afecta en un 50% las condiciones de habitabilidad y eficiencia energética. Mientras que si estos mismos impactos tienden a 0. Las condiciones de habitabilidad y eficiencia energética suben en un 50%. Es decir, son directamente proporcionales. Asimismo, se halló que la habitabilidad de un hábitat urbano esta en equilibro si las condiciones de flexibilidad y confort se mantienen en los mismos rangos. En este caso, la capacidad de resiliencia sería la de restablecer estas condiciones de habitabilidad en el menor tiempo posible. Por otro lado, las variables de material y edificación tienden a generar altos impactos en el hábitat urbano, si estos no están en equilibrio con las variables de habitabilidad. Lo que propone que la selección de los materiales y el diseño de la edificación deben estar orientados a satisfacer las necesidades de flexibilidad y confort que requieran los usuarios para que mantenga una buena capacidad de resiliencia en el hábitat urbano a intervenir.

25 Resultado del análisis del efecto de interacción del modelo de estudio El modelo evidencia que un alto impacto ambiental en un hábitat urbano, afecta las variables de flexibilidad, confort y edificación. Este efecto fue de un 60%. Mientras que, en promedio la afectación individual de las mismas variables fue del 15%. Lo que evidencia una fuerte interrelación entre las variables frente a eventos inesperados. Es decir, que la respuesta de resiliencia de un hábitat urbano no depende de una sola variable en particular, sino requiere de varias acciones conjuntas que den una respuesta integrada a la necesidad de resiliencia del sistema afectado. Por último, el modelo analizado mostró que la variable, de eficiencia energética, material afecta el diseño de la edificación y esta a su vez afecta el confort y la flexibilidad de un hábitat urbano. Lo que implica que el factor de eficiencia energética perturba de manera directa al factor de habitabilidad del hábitat urbano. En este caso la necesidad de resiliencia será mayor, al no tener el hábitat urbano una capacidad de respuesta a cambios fuertes.

26 Conclusiones

27 Se llegó a la conclusión que: Este estudio identifica la importancia de satisfacer la capacidad de recuperación de las ciudades colombianas ante el cambio climático y en consecuencia, los resultados proponen implementar un modelo que puede responder a esa necesidad para optimizar la sostenibilidad de un hábitat urbano. La resiliencia se produce cuando los diferentes componentes del territorio se adaptan al cambio climático mediante la reducción de sus impactos para continuar operando de manera óptima sin mayores pérdidas. puede reorganizar y mantener las mismas funciones y estructura. Frente al cambio climático, la estructura de un territorio debe ser flexible para garantizar un equilibrio adecuado entre la habitabilidad y la eficiencia energética. Los resultados de este experimento también han encontrado una mejor manera de definir el concepto de territorios resilientes. El modelo propuesto determina el comportamiento de las diferentes variables que intervienen y a su vez la capacidad de adaptación y flexibilidad de hábitat urbano.

28 Aplicación futura La futura aplicación de este modelo es proponer un diseño de prototipo que permitirá el desarrollo de nuevas herramientas para evaluar la habitabilidad de los edificios. Este prototipo también debe tener la capacidad de identificar las necesidades de los diferentes usuarios en un edificio por medio de las variables de modelado y simulación. Por ejemplo, las variables de cálculo bioclimáticas y la flexibilidad de vivienda que permitan la evaluación de los edificios y su impacto en el medio ambiente.. Esta respuesta quiere una guía metodológica para crear un diseño de prototipo de edificación resiliente. Este modelo ha relacionado diferentes variables tales como: la adaptación al cambio climático, la eficiencia energética externa y la eficiencia energética interna. Además, ha permitido cuantificar e implementar un modelo base para que en futuras investigaciones se pueda implementar un Sistema de Medición y evaluación de la Eficiencia Energética en un hábitat urbano. Esta cuantificación podría permitir detectar el grado resiliencia de un territorio.

29 Fuente: foto Rolando Cubillos GARANTICEMOS EL FUTURO DE NUESTRAS NUEVAS GENERACIONES Fuente: Foto Rolando Cubillos- 2014

30 !MUCHAS GRACIAS Rolando Cubillos