23/01/2015 - Patentan un nuevo simulador para conocer la orientación solar de un edificio

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Poder simular y evaluar la orientación solar de un edificio (en proyecto o ya existente), usando como indicador el área de su superficie expuesta al sol, en cualquier latitud, día y hora, es el principal objetivo del dispositivo diseñado y patentado en el Departamento de Arquitectura de la Universidad Técnica Federico Santa María de Chile.

Según explica Luis Felipe Gonzalez, académico del Departamento de Arquitectura de la USM, esta nueva herramienta puede utilizarse en las etapas tempranas del diseño arquitectónico, durante el estudio de potenciales configuraciones volumétricas para un edificio energéticamente eficiente y en la exploración de alternativas, ya sea para la colocación de paneles fotovoltaicos y calentadores solares, o de quiebrasoles sobre fachadas y techos de un edificio existente. Otra aplicación no menos importante, está en la educación sobre el aprovechamiento de la energía solar en arquitectura, principalmente en la formación de nuevos profesionales.

“La nueva herramienta cae en la categoría de las “Interfaces de Usuario Tangibles” que son capaces de integrar el mundo virtual (bits) y físico (átomos) simultáneamente y que, en su mayoría, incluye sistemas de iniciativa mixta que ofrecen al usuario mayor control en la toma de decisiones, en comparación a los sistemas de caja negra, en donde se debe confiar en la evaluación que el sistema hace, sin comprender el proceso de evaluación o sin poder ingresar otros criterios”, detalla.

Cálculo de la superficie expuesta al sol

Es importante destacar que el concepto de diseño de este dispositivo es el de un heliodón invertido (instrumento que sirve para simular la trayectoria del sol) y en donde, en definitiva, radica la innovación, puesto que muestra al usuario “lo que el sol ve” y no el efecto de luz y sombra sobre una superficie. De esta manera, agrega, “es que integra una visión artificial y actuadores electrónicos que de forma coordinada y mediante un microprocesador, desplazan una cámara captadora de imágenes en una pluralidad de ángulos de elevación, además de rotar una plataforma en una variedad de ángulos de azimut, sobre la que se posiciona el modelo físico del edificio a evaluar”.

Utilizando una técnica de segmentación de imagen para calcular la extensión bidimensional del modelo físico del edificio y capturada en cada orientación solar, el valor resultante simula el área de superficie expuesta al sol, en la latitud y fecha previamente determinadas por el usuario, y en el caso de diseñar un edificio se obtendrá información relevante para orientar los espacios del edificio y modificar su forma exterior.

En base a lo anterior, Gonzalez advierte que la noción de orientación de un edificio se presta a menudo para confusiones, incluso entre arquitectos y estudiantes. “La literatura relacionada a la investigación en el campo de la automatización de generalización cartográfica aclara que existen al menos dos maneras de especificar la orientación de un edificio, una toma en cuenta la dirección del eje bidimensional de elongación, mientras que la otra considera la dirección (promedio) del mayor número de muros exteriores y que sean paralelos entre sí. Si se aplica el primer método, el orientar un edificio significa rotarlo en torno a su eje vertical, mientras que si se aplica el segundo, supone modificar su forma exterior, lo que convencionalmente se relaciona con su configuración interna”.

Ventajas del sistema

Actualmente existen varios programas de aplicación computacional que permiten modelar la configuración volumétrica de un edificio y someterla a distintas simulaciones y evaluaciones respecto de su asoleamiento con gran precisión cuantitativa. No obstante, señala, “el principal inconveniente –común a casi todo ese tipo de aplicaciones– es que exigen al usuario de la herramienta asignar valores alfanuméricos a un gran número de variables que, por lo general, son desconocidas o simplemente irrelevantes para el arquitecto en las etapas tempranas del proceso de diseño”.

El área de superficie expuesta al sol de un edificio, es la principal variable que determina la eficiencia energética, en términos del consumo requerido para calefaccionar, refrigerar e iluminar un espacio interior, junto con la materialidad de la superficie envolvente de un edificio. “Consistentemente, en las etapas tempranas del proceso de diseño arquitectónico forma y orientación de un edificio son variables fundamentales que el diseñador debe explorar y fijar antes de proseguir con el diseño. Ahí radica la importancia de contar con medios de evaluación cuantitativa que puedan apoyar la exploración temprana de configuraciones arquitectónicas eficientes en términos del consumo energético durante su ocupación”, explica el académico.

De esta manera, la invención propuesta permite emplear métodos de evaluación cualitativos y cuantitativos, registrando digitalmente evidencia mensurable de los resultados de la evaluación, operando sobre maquetas físicas y sin requerir un espacio aislado lumínicamente para ejecutar la simulación y evaluación.

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