Fachadas verdes para mejorar el comportamiento térmico y acústico de viviendas unifamiliares en la ciudad de Villavicencio, Colombia.

MÁSTER UNIVERSITARIO EN CONSTRUCCION AVANZADA TESIS FINAL DE MÁSTER FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Autor: Ing. Andrés Combita Bernal. Directora: Prof. Dr. Ana María Lacasta Palacio. Convocatoria: Junio/Julio 2023 2 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. RESUMEN A día de hoy los jardines verticales forman parte de una opción de sistema constructivo que es sinónimo de modernidad e innovación en las técnicas de construcción actuales. Cada vez son más implementadas en diversos países como Suiza, Estados Unidos y España que cuenta con algunas edificaciones con este tipo de cobertura vegetal como el edificio Caixa Fórum de Madrid. No obstante, su innovación no solo se encuentra en el apartado visual que aporta un grado de belleza a la fachada de edificio, también cuenta con desempeños térmicos y acústicos comprobados por diversas investigaciones realizadas en la última década donde se pone a prueba su capacidad de aportar una reducción de temperatura a las superficies exteriores de las fachadas y también de generar una pérdida de la inserción del ruido ambiente. Esta Tesis Final de Master, pretende realizar una recopilación bibliográfica y técnica, de los tres tipos de fachadas verdes de mayor presencia comercial en la Republica de Colombia, sistema Hidropónico, sistema Modular y sistema de mallas de acero inoxidable. La documentación analizada obedece en gran medida a investigaciones que se llevaron a cabo en lugares con climas muy similares iguales a la ciudad de Villavicencio, como es el caso puntual de la ciudad de Singapur que se encuentra ubicada muy cerca de la línea del Ecuador y por ello no presenta estaciones climatológicas a lo largo del año. En vez de ello presenta temporadas secas y húmedas en función de las precipitaciones. En base al análisis de los resultados presentados en las investigaciones y haciendo una aplicación estimada a modo de predicción sobre una edificación de uso residencial real en la ciudad de Villavicencio, se decidió elegir al sistema de fachada verde de sistema modular como aquella que mejores prestaciones térmicas y acústicas podía llegar a aportar. 3 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. ABSTRACT Today the gardens are part of a vertical construction system option that is synonymous with modernity and innovation in current construction techniques. They are increasingly being implemented in various countries such as Switzerland, the United States and Spain, which has some buildings with this type of vegetation cover, such as the Caixa Fórum building in Madrid. However, its innovation is not only found in the visual section that provides a degree of beauty to the building's façade, it also has thermal and acoustic performance proven by various investigations carried out in the last decade where its ability to contribute is put to the test. a reduction of temperature to the external surfaces of the facades and also to generate a loss of the insertion of ambient noise. This Master's Final Thesis aims to make a bibliographical and technical compilation of the three types of green facades with the greatest commercial presence in the Republic of Colombia: Hydroponic system, Modular system and stainless steel mesh system. The documentation analyzed is largely due to investigations that were carried out in places with climates very similar to the city of Villavicencio, as is the specific case of the city of Singapore, which is located very close to the Equator line and therefore It does not present weather seasons throughout the year. Instead, it has dry and wet seasons depending on rainfall. Based on the analysis of the results presented in the investigations and making an estimated application as a prediction on a building for real residential use in the city of Villavicencio, it was decided to choose the green façade system of the modular system as those with the best thermal performance. and acoustics could contribute. 4 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Contenido RESUMEN ................................................................................................................................................ 2 ABSTRACT ............................................................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 10 OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 11 1. ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 12 1.1 FACHADAS VERDES A LO LARGO DE LA HISTORIA....................................................................... 12 1.2 FACHADAS VERDES EN COLOMBIA ....................................................................................... 14 1.3 EMPRESA EPM MEDELLIN ..................................................................................................... 15 1.4 CONCEJO MUNICIPAL DE MEDELLIN ..................................................................................... 16 1.5 SEDE DE LA SECRETARIA DISTRITAL DE AMBIENTE ..................................................................... 17 1.6 CUBIERTA VERDE DEL EDIFICIO COLSEGUROS ............................................................................ 17 2. SISTEMAS DE FACHADAS VERDES A EVALUAR PARA SU IMPLEMENTACIÓN EN COLOMBIA. ...... 19 2.1 SISTEMA HIDROPONICO F+P ....................................................................................................... 19 COMPORTAMIENTO TERMICO ...................................................................................................... 19 COMPORTAMIENTO ACUSTICO .................................................................................................... 24 2.2 ENREJADOS MODULARES ............................................................................................................ 25 COMPORTAMIENTO TERMICO ...................................................................................................... 25 COMPORTAMIENTO ACUSTICO .................................................................................................... 30 COMPORTAMIENTO ENERGETICO ................................................................................................ 33 2.3 MALLAS DE ACERO INOXIDABLE ................................................................................................. 34 COMPORTAMIENTO TERMICO ...................................................................................................... 34 COMPORTAMIENTO ACUSTICO .................................................................................................... 37 3. ANALISIS DE LA IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE FACHADA VERDE EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. ................................................................................................................. 40 3.1 REPUBLICA DE COLOMBIA ........................................................................................................... 40 3.2 PERFIL CLIMATOLOGICO DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA ........................................................ 41 3.4 DEFINICION DEL SISTEMA ELEGIDO ............................................................................................ 45 3.4.1 SISTEMA MODULAR ............................................................................................................. 45 3.4.2 DECRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA MODULAR ................................................ 45 3.4.3 MANTENIMIENTO DEL SISTEMA .......................................................................................... 48 3.4.5 TIPOS DE PLANTAS ESCOGIDAS ............................................................................................ 49 3.4.3 COSTE ESTIMADO DE SISTEMA DE FACHADA VERDE ........................................................... 53 3.5 EDIFICIO MODELO ....................................................................................................................... 54 5 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3.5.1 DESCRIPCION ARQUITECTONICA DEL PROYECTO ................................................................ 55 3.5.2 UBICACIÓN ........................................................................................................................... 56 3.5.3 RADIACIÓN SOLAR DE LA FACHADA ..................................................................................... 57 3.5.4 MODELADO 3D EDIFICIO RESIDENCIAL ................................................................................ 59 3.5.5 MEDICIÓN DE LA SUPERFICIE FACHADAS............................................................................. 61 3.5.6 PROYECCIONES DE SOMBRAS USANDO SKETCHUP PRO ..................................................... 62 4. PREDICCIONES ............................................................................................................................... 70 5. CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 78 Bibliografía ............................................................................................................................................ 80 6 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. INDICE DE FIGURAS Figura 1. Antiguos jardines de Babilonia. Fuente (Neso, s.f.) ............................................................... 12 Figura 2. Antiguos jardines romanos. Fuente: (Hispania Verde, s.f.) .................................................... 13 Figura 3. MFO Park. Fuente (Arch Daily, s.f.) ........................................................................................ 13 Figura 4. Facultad de ingenierías de la Universidad EAFIT. Fuente: (Universidad EAFIT, s.f.) .............. 14 Figura 5. Hotel B3, Bogotá. Fuente (Hotel B3, s.f.) ............................................................................... 14 Figura 6. Edificio residencial Santalaia, Bogotá. Fuente: (Solano, 2019) .............................................. 15 Figura 7. Cubierta verde de la empresa EPM, Medellín. Fuente: (SemperGreen, s.f.) ......................... 15 Figura 8. Fachada verde del concejo municipal de Medellín. Fuente: (Alcaldia de Medellin, s.f.) ....... 16 Figura 9. Hall de recepción. Fuente: (Alcaldia de Medellin, s.f.) ........................................................... 16 Figura 10. jardín vertical de la sede de la secretaria Distrital de Ambiente, Bogotá. Fuente: (Secretaria Distrital del Ambiente, s.f.) ................................................................................................................... 17 Figura 11. Cubierta del edificio COLSEGUROS, Bogotá. Fuente: (Vital Arquitectura, s.f.) .................... 17 Figura 12. Edificio escolar de simulación de comportamiento térmico. Fuente: (Farhadian, 2019) .... 20 Figura 13. Zonas de temperaturas en diferentes meses del año cuando la fachada verde está construida sobre la orientación Este. Fuente: (Farhadian, 2019) ......................................................... 20 Figura 14. Temporada húmeda a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) ...................................... 21 Figura 15. Temporada seca a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) ............................................ 22 Figura 16. Temperatura media para un año en Villavicencio (I) Singapur (D). Fuente: IDEAM y MeteoBlue ............................................................................................................................................. 23 Figura 17. Sistema de pared verde con vegetación (a); Sistemas de pared verde sin plantas (b). Fuente: (Shushunova, et al., 2022) ....................................................................................................... 24 Figura 18. Clases de absorción establecidas en ISO 11654. Fuente: ISO 11654 ................................... 24 Figura 19. Sistema modular interno. ..................................................................................................... 25 Figura 20. Lugar de prueba con las posiciones de los módulos. Fuente: (Manso & Castro-Gomes, 2016) ..................................................................................................................................................... 25 Figura 21. Modulo Insitu. Fuente: (Manso & Castro-Gomes, 2016) ..................................................... 26 Figura 22. Especies de plantas elegidas para la prueba en el jardín vertical modular. Fuente: (Manso & Castro-Gomes, 2016) ......................................................................................................................... 26 Figura 23. Disposición definitiva para los ensayos de desempeño térmico. Fuente: (Liang, et al., 2014) ............................................................................................................................................................... 27 Figura 24. Radiación solar durante el día del 10-06-15. Fuente: (Liang, et al., 2014) .......................... 28 Figura 25. Gráfico comparativo de temperaturas en función del material de la fachada y su orientación. Fuente: (Liang, et al., 2014) .............................................................................................. 28 Figura 26. Temperaturas de las superficies medidas con cámara térmica. Fuente: (Liang, et al., 2014) ............................................................................................................................................................... 29 Figura 27. Esquema de armado de paneles para ensayo de absorción. Fuente: (Velis, et al., 2019) ... 30 Figura 28. Colocación y medición del sistema de jardín vertical completo. Fuente: (Velis, et al., 2019) ............................................................................................................................................................... 30 Figura 29. Distribución de las capas analizadas para el Sistema Modular. Fuente:.............................. 31 Figura 30. Condiciones de humedad de la muestra. Fuente: (Velis, et al., 2019) ................................. 31 Figura 31. Comparación de la absorción acústica de los paneles vacíos y con plantas con distintas condiciones de humedad. Fuente: (Velis, et al., 2019) ......................................................................... 32 Figura 32. Módulos estudiados. La Referencia (I) Fachada verde de doble piel (C), Muro verde (D). Fuente: (Coma, 2016) ............................................................................................................................ 33 7 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 33. Consumo eléctrico de los tres módulos ensayados. Fuente: (Coma, 2016) ........................ 33 Figura 34. Sistema de mallas de acero inoxidable. Fuente: (Carrera, s.f.) ............................................ 34 Figura 35. Modelos de fachadas verdes analizados. a) Fachad verde separada b) Fachadas adosadas c) Sistema de muros vivos. Fuentes: (Bakhshoodeh, et al., 2022) ............................................................ 34 Figura 36. Metodología para recopilaciones datos térmicos. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) .... 35 Figura 37. Muro de control y los 8 sistemas fachadas verdes verticales. Fuente: (Wong, et al., 2010) 37 Figura 38. Experimento acústico. Fuente: (Wong, et al., 2010) ............................................................ 37 Figura 39. Dimensiones de las fachadas verdes dentro de la cámara de reverberación. Fuente: (Wong, et al., 2010) ........................................................................................................................................... 38 Figura 40. Resumen de las perdidas por inserción. Fuente: (Wong, et al., 2010) ................................ 38 Figura 41. Resumen del coeficiente de absorción del sonido. Fuente: (Wong, et al., 2010) ................ 39 Figura 42. Mapa geográfico de la República de Colombia. Fuente: mapadecolombia.org .................. 40 Figura 43. Fronteras terrestres de Colombia. Fuente: https://www.todacolombia.com/geografiacolombia/fronteras-de-colombia.html ................................................................................................. 40 Figura 44. Tendencia de la proyección de población Pre COVID-19, Post COVID-19 y World. Fuente: DANE ..................................................................................................................................................... 41 Figura 45. Regiones geográficas de Colombia. FUENTE: IDEAM ........................................................... 41 Figura 46. Promedio de horas diurnas por día. (IDEAM, 2020) ............................................................ 43 Figura 47. Velocidad promedio del viento en Colombia. FUENTE: (WeatherSpark, 2023)................... 44 Figura 48. Promedio mensual de lluvia en Colombia. FUENTE: (WeatherSpark, 2023) ....................... 44 Figura 49. Edificio .................................................................................................................................. 45 Figura 50. Rastrelado metálico. Fuente: (Solano, 2019) ....................................................................... 46 Figura 51. Paneles impermeables. Fuente: (Solano, 2019) ................................................................... 46 Figura 52. Tercera capa. Fuente: (Solano, 2019)................................................................................... 47 Figura 53. Implementación de la capa vegetal sobre el sistema de fachada. Fuente: (Solano, 2019) . 47 Figura 54. Implementación de la capa vegetal sobre el sistema de fachada. Fuente: (Solano, 2019) . 48 Figura 55. Plantas sobre la capa textil. Fuente: (Solano, 2019) ............................................................ 48 Figura 56. Fachada verde del hotel Gaia B3 en Bogotá, Colombia. Desarrollado por la empresa de Paisajismo Urbano. Fuente: (Solano, 2019) .......................................................................................... 49 Figura 57. Características de La Planta TRADESCANTIA ZEBRINA. Fuente: (Guia Verde, 2017) ........... 50 Figura 58. Planta Hebe x franciscana. Fuente: (Jardinatis, 2018) ......................................................... 50 Figura 59. Características de La Planta Schefflera arboricola 'Gold Capella'. Fuente: (Guia Verde, 2017) ............................................................................................................................................................... 51 Figura 60. Características de La Planta Vinca Minor. Fuente: (Guia Verde, 2017) ............................... 51 Figura 61. Características de La Planta Vinca major 'Variegata'. Fuente: (Guia Verde, 2017) .............. 52 Figura 62. Características de La Planta Aptenia cordifolia. Fuente: (Guia Verde, 2017) ...................... 52 Figura 63. Fachada principal. Fuente: (Amarilo, 2020) ......................................................................... 54 Figura 64. Vista aérea proyecto Alcaraván hacienda Rosa blanca. Fuente: (Amarilo, 2020)................ 54 Figura 65. Implantación del proyecto. Fuente: (Amarilo, 2020) ........................................................... 55 Figura 66. Vista en planta del interior de los apartamentos. Fuente: (Amarilo, 2020) ........................ 55 Figura 67. Información general de una tipología de vivienda. Fuente: (Amarilo, 2020) ...................... 56 Figura 68. Ubicación satelital del edificio elegido. Fuente: Google Maps ............................................ 56 Figura 69. Ubicación satelital del edificio escogido. Fuente: Google Earth. ......................................... 57 Figura 70. Orientación real de la fachada. Fuente: Google Earth. ........................................................ 57 Figura 71. Figura de la trayectoria sola por meses y horas parala ciudad de Bogotá ........................... 58 Figura 72. Fachada con orientación Noreste. Fuente: (Warehoue, s.f.) ............................................... 59 8 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 73. Fachada con orientación Noreste. Fuente: (Warehoue, s.f.) ............................................... 59 Figura 74. Fachada con orientación Suroeste. Fuente: (Warehoue, s.f.) .............................................. 60 Figura 75. Medición de la superficie de la primera fachada. Fuente: Propia ....................................... 61 Figura 76.Tabla 15. Medición de la superficie de la segunda fachada. Fuente: Propia. ....................... 61 Figura 77. Captura de la ubicación donde se hizo el emplazamiento del edificio residencial. Fuente: Propia. ................................................................................................................................................... 62 Figura 78. Captura del modelo 3D sobre la geolocalización. Fuente: Propia. ...................................... 62 Figura 79. Captura del modelo 3D sobre la geolocalización. Fuente: Propia. ...................................... 63 Figura 80. Configuración de datos en el panel de sombras. Fuente: Propia. ....................................... 63 Figura 81. Configuración inicial del panel de sombras. Fuente: Propia. ............................................... 64 Figura 82. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 11 am para el mes de agosto. Fuente: Propia. ...................................................................................................................................... 64 Figura 83. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 11 am para el mes de agosto. Fuente: Propia. ...................................................................................................................................... 65 Figura 84. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 7:46 am. Fuente: Propia. .............. 65 Figura 85. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia ................................................... 66 Figura 86. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia ................................................... 66 Figura 87. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia ................................................... 67 Figura 88. Configuración inicial para la tercera simulación del panel de sombras. Fuente: Propia. .... 68 Figura 89. Proyección de sombras para las 11 am. Fuente: Propia. ..................................................... 68 Figura 90. Proyección de sombras para las 11 am. Fuente: Propia. ..................................................... 69 Figura 91. Temperatura promedio de las superficies de estudio, 10:00H (I) 15:00H (D). Fuente: (Liang, et al., 2014) ........................................................................................................................................... 70 Figura 92. Porcentajes de mayor consumo energético en cuatro ciudades de Colombia. Fuente: (BALBIS-MOREJON, et al., 2018) ........................................................................................................... 72 Figura 93. Promedio de consumo en kWh/mes para un aire acondicionado Mini Split. Fuente: EPDM. ............................................................................................................................................................... 72 Figura 94. Valor kWh mayo 2023 para la ciudad de Villavicencio, Meta. Fuente: EMSA ..................... 73 Figura 95. Fachada más cercana al edificio modelo. Fuente: Google Earth. ........................................ 75 Figura 96. Muestra de acumulación de metales pesados sobre una fachada de cubierta de hiedra Boston en Alemania. Fuente: (Carrera, 2011) ....................................................................................... 77 9 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. INDICE DE TABLAS Tabla 1. Datos por temporada húmeda a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) ......................... 21 Tabla 2. Datos por temporada seca a las 7:00(ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) ................................ 21 Tabla 3. Reviews de desempeño térmico de una fachada verde en función de la climatología y la orientación. Fuente: (V. Oquendo-Di Cosola, 2022) ............................................................................. 23 Tabla 4. Características comparativas entre los sistemas hidropónicos. Fuente: (Shushunova, et al., 2022) ..................................................................................................................................................... 24 Tabla 5. Máximos, mínimos y promedio de diferencia de temperatura en un muro SIN fachada verde (I) CON fachada verde (D). Fuente: (Manso & Castro-Gomes, 2016) ................................................... 27 Tabla 6. COEFICIENTE DE ABSORCIÓN S , NRC Y SAA. Fuente: (Velis, et al., 2019) ............................. 32 Tabla 7. Parámetros de recolección de datos. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) ........................... 35 Tabla 8. Resultados de la recolección de datos de investigación. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) ............................................................................................................................................................... 36 Tabla 9. Descripción de la tipología de los ocho sistemas analizados. Fuente: (Wong, et al., 2010) ... 37 Tabla 10. Presupuesto para un sistema de fachada verde. Fuente: (Martinez, 2016) ......................... 53 Tabla 11. Coste estimado del sistema de riego. Fuente: (Martinez, 2016) .......................................... 53 Tabla 12. Coste final estimado. Fuente: (Martinez, 2016) .................................................................... 53 Tabla 13. Promedio horario de radiación solar para la ciudad de Villavicencio, Colombia. Fuente: IDEAM .................................................................................................................................................... 58 Tabla 14. Estándares mínimos permisibles de ruido ambiental en dB (A). Fuente: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. ........................................................................................................ 75 Tabla 15. Gr de polvo que pueden ser retenidos por estas especies vegetales. Fuente: (Carrera, 2011) ............................................................................................................................................................... 76 16 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 1.4 CONCEJO MUNICIPAL DE MEDELLIN En la misma ciudad, Medellín, la sede del concejo municipal (Figura 8) realizo una de las rehabilitaciones verdes más grandes de la ciudad, impulsando a la ciudad hasta el título de Ecociudad. Figura 8. Fachada verde del concejo municipal de Medellín. Fuente: (Alcaldia de Medellin, s.f.) La fachada completa tiene una dimensión de 767 m2, de los cuales 427 m2 son completamente de muros verdes y el restante, 292 m2, son jardines verticales al interior de la zona de recepción, vacío central y el quinto piso donde se encuentra la sede del Centro Administrativo La Alpujarra (Figura 9). Figura 9. Hall de recepción. Fuente: (Alcaldia de Medellin, s.f.) 17 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 1.5 SEDE DE LA SECRETARIA DISTRITAL DE AMBIENTE En el año 2015 tuvo lugar una reforma de una de las fachadas de secretaria Distrital de Ambiente (SDA) ubicada en Bogotá, Colombia (Figura 10) El área que cubre jardín vertical es de alrededor de 120 m2, la vegetación esta sostenida sobre una estructura de una malla cruzado de acero inoxidable reposada sobre una lámina plástica impermeable que evita que la fachada principal entre en contacto con el agua a la hora de realizar el mantenimiento de la vegetación, el cual es un sistema de riego por goteo. Figura 10. jardín vertical de la sede de la secretaria Distrital de Ambiente, Bogotá. Fuente: (Secretaria Distrital del Ambiente, s.f.) 1.6 CUBIERTA VERDE DEL EDIFICIO COLSEGUROS En el 2017 se realiza la intervención de la cubierta del edificio COLSEGUROS (Figura 11) en la ciudad de Bogotá, se transforma un espacio de 1100 m2 en una cubierta verde de libre acceso para los empleados de las empresas de Seguros de Colombia. Figura 11. Cubierta del edificio COLSEGUROS, Bogotá. Fuente: (Vital Arquitectura, s.f.) 18 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. En la actualidad, los proyectos de construcción de fachadas verdes dejo de limitarse a las ciudades de Bogotá y Medellín, las cuales durante años fueron los únicos referentes de este tipo de proyectos ejecutados en Colombia. Por ejemplo, en la ciudad de Bucaramanga en el año 2016 se diseñó un tapete vegetal en una de sus terrazas. 19 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 2. SISTEMAS DE FACHADAS VERDES A EVALUAR PARA SU IMPLEMENTACIÓN EN COLOMBIA. 2.1 SISTEMA HIDROPONICO F+P Este tipo de sistema de fachadas verdes se caracteriza por ser aquellos en los cuales la capa vegetal escogida crece a través de un medio inerte como pueden ser tejidos de poliéster o polietileno, lana de roca y algunos tipos de espumas técnicas. Los nutrientes necesarios para el correcto desarrollo de las plantas sobre la fachada lo proporcionan un sistema automatizado de riego que permite reutilizar el ciclo de aguas o no, dependiendo del área a cubrir por la fachada se recomienda uno u otro. Consultado con uno de los pioneros de este sistema en España y Colombia, la empresa española Paisajismo Urbano, nos resalta que una de las mayores características de este tipo de sistema de fachada verde es que todas las plantas cultivadas a lo largo y ancho del exterior de la fachada serán independientes unas de otras, si por cualquier motivo se debe de sustituir una planta que esta por morir, se puede hacer sin afectar el ciclo de vida de las demás. De esta forma el beneficio económico será mejor al no tener un sistema atado a posibles daños independientes con consecuencias generales para toda la fachada. Otra característica a resaltar de este sistema, es que cuenta con un complejo y fiable sistema automatizado de riego por gravedad sobre todas las plantas que se encuentren en la fachada verde, suele usarse un sistema de recirculación del agua siempre y cuando la fachada cumpla con el mínimo de 80 m2 para que sea rentable. En caso de el área sea inferior, se recomienda optar por un sistema de riego que no reutilice el agua. COMPORTAMIENTO TERMICO De acuerdo con la investigación de (Farhadian, 2019) titulada Thermal Performance Simulation of Hydroponic Green Wall in a Cold Climate, el cual se situó en la ciudad de Shahr-e Kord, Irán. Se usaron los registros meteorológicos de los últimos 20 años, con esos datos y se introdujeron en el software de simulación energética para edificaciones, EnergyPlus y se simulo en una fachada tipo de 20 cm de espesor en todas las orientaciones. El edificio de estudio fue una escuela para niños de 3 pisos con dimensiones de 40 m x 40 m x 3.2 m de altura, con alrededor de 300 estudios. 20 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 12. Edificio escolar de simulación de comportamiento térmico. Fuente: (Farhadian, 2019) Los resultados fueron los siguientes: • Haciendo uso de un sistema hidropónico en fachadas verdes la temperatura interior de en verano disminuyo desde 0.7 °C (23.14 – 23.07) hasta 1.13 (23.14 – 22.01). • En invierno la temperatura interna disminuyo desde 1.46°C (1.7 – 0.24) y 8.78°C (9.02 – 0.24) en comparación con edificios de escuelas que no cuentas con el sistema de fachadas verdes. • El modelo de fachadas verdes con sistema hidropónico usado en las fachadas este y oeste, acerca la temperatura a un mayor estado de confort térmico en el mes más caluroso del verano (agosto) de 23.7°C y antes estaba en 25°C. Igualmente sucede lo mismo en el mes más frio del invierno (febrero) con la fachada verde de sistema hidropónico aumenta hasta los 9.02°C y antes rondaba los 8.6°C. Figura 13. Zonas de temperaturas en diferentes meses del año cuando la fachada verde está construida sobre la orientación Este. Fuente: (Farhadian, 2019) 21 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. BOGOTA 2019 De acuerdo con (Garcia, et al., 2020) el experimento consistía en un realizar un análisis real de comparación térmica entre los jardines verticales, otros materiales usados normalmente en la construcción y la temperatura ambiente de la zona en temporada húmeda y seca. De acuerdo con los resultados de (Garcia, et al., 2020) para la temporada húmeda de la ciudad de Bogotá, a las 7 horas, se observa una diferencia de casi 2°C entre el ladrillo y el jardín. “Los jardines verticales funcionan como una protección de las estructuras de la radiación excesiva proveniente del sol y que se presenta con mayor intensidad en esta época del año en Colombia”. (Garcia, et al., 2020) Tabla 1. Datos por temporada húmeda a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) En la Figura 14 se puede observar un poco mejor el comportamiento de la temperatura a través del tiempo. Figura 14. Temporada húmeda a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) En el mismo documento se hizo el experimento en temporada seca a las 7 horas, el resultado fue el siguiente: Tabla 2. Datos por temporada seca a las 7:00(ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) 22 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Como se observa en la Tabla 2 del análisis experimental de (Garcia, et al., 2020), se puede observas que según los datos existe una diferencia media entre el ladrillo y el jardín vertical de 1,93°C en la temporada seca. En la Figura 15 se puede observar un poco mejor el comportamiento de la temperatura a través del tiempo. Figura 15. Temporada seca a las 7:00 (ºC). Fuente: (Garcia, et al., 2020) Como resultado de las gráficas y valores anteriores, se evidencia que los jardines verticales adquieren una mayor relevancia en las épocas secas. Estoy debido a que la radiación solar en esa época es mayor y la humedad ambiente es muy baja. La conclusión a la que llegan (Garcia, et al., 2020) es “Sin lugar a duda, el jardín vertical ayuda a disminuir la temperatura de las estructuras en promedio 4 °C respecto al ladrillo, ya que funciona como un aislante térmico natural entre la radiación y el material de construcción”. 23 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. DESEMPEÑO TERMICO DE ACUERDO A LA CLIMOTOLOGIA De acuerdo con (V. Oquendo-Di Cosola, 2022) que hizo un review de investigaciones sobre el desempeño térmico y acústico de distintos sistemas de fachadas verdes, cuyos resultados van en función de la climatología del lugar y de la orientación de la fachada (Tabla 3) Tabla 3. Reviews de desempeño térmico de una fachada verde en función de la climatología y la orientación. Fuente: (V. Oquendo-Di Cosola, 2022) Los resultados que mejor encajan con el contexto de la edificación y la climatología de la ciudad de Villavicencio es la investigación de (Liang, et al., 2014) que se ubica en la ciudad de Singapur, una ciudad que está posicionada en una posición geográfica muy similar a la ciudad de Villavicencio, tanto que comparten una climatología muy similar entre ambas ciudades, máximas de 31°C y mínimas de 18°C (Figura 16) y al estar bastante cerca de la línea del ecuador, no tienen estaciones al largo del año, en vez de ello se dividen por temporadas secas y húmedas. Figura 16. Temperatura media para un año en Villavicencio (I) Singapur (D). Fuente: IDEAM y MeteoBlue De acuerdo con la Tabla 3, el resultado de la investigacion arrojo la disminucion de temperatura fue aldededor de 1,1 y 1,5 °C cuando se implementa una fachada verde con las caracteristicas climatologicas de la ciudad de Singapur (Figura 16). 24 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. COMPORTAMIENTO ACUSTICO La investigación para conocer la clase absorción se llevó a cabo en los laboratorios de sonido de acústica AIRO. Se instalo el muro verde de prueba directamente en el suelo de la cámara de reverberación para cubrir un área de 10,8 m2 (Figura 16). Figura 17. Sistema de pared verde con vegetación (a); Sistemas de pared verde sin plantas (b). Fuente: (Shushunova, et al., 2022) De acuerdo con (Shushunova, et al., 2022) se usaron 3 sistemas distintos de muros verdes hidropónicos (Tabla 3). Tabla 4. Características comparativas entre los sistemas hidropónicos. Fuente: (Shushunova, et al., 2022) Siguiendo las clases de absorción establecidas por la ISO 11654 (Figura 17), los mejores parámetros de absorción acústica (A) es el sistema hidropónico de panel seco, sin plantas. El segundo mejor (C) era un sistema hidropónico con paneles húmedos entre 60%-70% con completa vegetación sobre él y el tercero en la clase absorbente (D) es cuando los paneles estaban humedecidos entre un 60%-70%, sin plantas, pero incluyendo el sistema de soporte vegetal. Figura 18. Clases de absorción establecidas en ISO 11654. Fuente: ISO 11654 25 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 2.2 ENREJADOS MODULARES Este tipo de jardines verticales, se caracteriza por el uso de paneles forrados junto a geotextiles y chapas metálicas que van fijados a un sistema de perfiles que se instalan sobre la fachada existente e incluye un sistema de riego automático. Figura 19. Sistema modular interno. COMPORTAMIENTO TERMICO En el año 2014 se realizó un ensayo de investigación en la ciudad de Covilha, Portugal. Tenía como propósito conocer el efecto térmico que podría tener los jardines verticales modulares sobre la temperatura interior de una pequeña estructura de 6.2 m2 (Figura 19) Figura 20. Lugar de prueba con las posiciones de los módulos. Fuente: (Manso & Castro-Gomes, 2016) 32 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Para el cálculo del coeficiente de la absorción acústica se utilizó el mismo método de cálculo que los paneles sin sustrato vegetal. Los resultados del coeficiente de absorción se pueden observar en la Tabla y la Figura Tabla 6. COEFICIENTE DE ABSORCIÓN S , NRC Y SAA. Fuente: (Velis, et al., 2019) Figura 31. Comparación de la absorción acústica de los paneles vacíos y con plantas con distintas condiciones de humedad. Fuente: (Velis, et al., 2019) 33 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. COMPORTAMIENTO ENERGETICO En la investigación realizada por (Coma, 2016) se hizo un ensayo practico comparando un módulo normal, y dos módulos cubiertos de fachadas vegetales. Los tres módulos tienen en su interior un sistema de enfriamiento mediante el uso de una bomba de calor, que mantenía la temperatura interior a 24°C. (Figura 32) Figura 32. Módulos estudiados. La Referencia (I) Fachada verde de doble piel (C), Muro verde (D). Fuente: (Coma, 2016) Luego de haber realizado los ensayos en los tres módulos durante dos días del verano de 2015, a una temperatura controlada interior de 24°C, los resultados fueron los siguientes (Figura 33) Figura 33. Consumo eléctrico de los tres módulos ensayados. Fuente: (Coma, 2016) De acuerdo con (Coma, 2016) “Ambos módulos que estaban cubiertos con la fachada vegetal presentaron un gran potencial como herramienta de enfriamiento de los interiores de las edificaciones y también como un representativo ahorro energético de entre un 58,94% a 33,83%”. 34 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 2.3 MALLAS DE ACERO INOXIDABLE Este tipo de fachada verde se caracteriza por usar un sistema de cables en acero inoxidable junto a los accesorios correspondientes, que sirven como subestructura de apoyo para la vegetación que ira sobre la fachada verde. Figura 34. Sistema de mallas de acero inoxidable. Fuente: (Carrera, s.f.) COMPORTAMIENTO TERMICO De acuerdo con la investigación de (Bakhshoodeh, et al., 2022) que hizo una recopilación y análisis de distintos tipos de publicaciones científicas relacionadas a las fachadas verdes y su desempeño térmico. Aunque directamente en el trabajo de (Bakhshoodeh, et al., 2022) no se hable del desempeño térmico del sistema de mallas de acero inoxidable, si se habla del tipo de fachadas verdes que están sostenida por una subestructura propia sobre la estructura principal de la fachada de la edificación. Figura 35. Modelos de fachadas verdes analizados. a) Fachad verde separada b) Fachadas adosadas c) Sistema de muros vivos. Fuentes: (Bakhshoodeh, et al., 2022) 35 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 36. Metodología para recopilaciones datos térmicos. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) Luego de haber definido la metodología, se usaron los siguientes parámetros de clasificación para los resultados. Tabla 7. Parámetros de recolección de datos. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) 36 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. De acuerdo con los resultados de la recolección de datos (Tabla 5) para una temperatura cálida (20-30°C) para el sistema más similar al de mallas de acero inoxidable ( Attached Facades) la variación de temperatura externa del muro es de 0,05 °C respecto a un muro que no tenga el sistema de fachadas verdes ( de 26°C sin fachada verdes a 25,5°C con fachada verde) Tabla 8. Resultados de la recolección de datos de investigación. Fuente: (Bakhshoodeh, et al., 2022) 37 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. COMPORTAMIENTO ACUSTICO En la investigación de (Wong, et al., 2010) se realiza una evaluación acústica para 8 sistemas de fachadas verdes (Figura 29) Figura 37. Muro de control y los 8 sistemas fachadas verdes verticales. Fuente: (Wong, et al., 2010) De acuerdo a la tabla 6, la fachada con sistema de malla de acero inoxidable corresponde al sistema 2. Tabla 9. Descripción de la tipología de los ocho sistemas analizados. Fuente: (Wong, et al., 2010) La metodología del ensayo consistió en instalar un parlante junto en frente de la fachada verde a una distancia de 2 metros de la vegetación y del otro lado del muro se encontraban 3 micrófonos en filas para poner captar las mediciones, Figura 38. Experimento acústico. Fuente: (Wong, et al., 2010) 38 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 39. Dimensiones de las fachadas verdes dentro de la cámara de reverberación. Fuente: (Wong, et al., 2010) En la tabla 7 se pueden ver los resultados de la perdida por inserción. El sistema 2 (Mallas de acero inoxidable) tiene una reducción del ruido de alrededor de 5-10 dB para la zona B Figura 40. Resumen de las perdidas por inserción. Fuente: (Wong, et al., 2010) 39 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Como parte de la misma investigación acústica, se realizó un comparativo de frecuencia de absorción de una fachada verde en función del % de vegetación que se ponga en la fachada verde. Figura 41. Resumen del coeficiente de absorción del sonido. Fuente: (Wong, et al., 2010) 40 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3. ANALISIS DE LA IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE FACHADA VERDE EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3.1 REPUBLICA DE COLOMBIA La república de Colombia es un país ubicado en la región noroccidental de América del Sur, cuenta con una extensión territorial de 1´141.748,00 Km2 y está dividido en 32 departamentos, cuya capital es la ciudad de Bogotá. Figura 42. Mapa geográfico de la República de Colombia. Fuente: mapadecolombia.org Figura 43. Fronteras terrestres de Colombia. Fuente: https://www.todacolombia.com/geografia-colombia/fronteras-decolombia.html 41 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Colombia tiene sus fronteras terrestres al este con Venezuela y Brasil, al sur con Perú y Ecuador y al noreste con Panamá. Los límites marítimos son con Panamá, Costa Rica, Nicaragua, Honduras, Jamaica, Haití, Republica Dominicana y Venezuela en el Mar Caribe, y con Panamá, Costa Rica y Ecuador en el Océano Pacífico. Según la oficina de Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE, 2023) La población estimada de Colombia para el año 2035 pasa de 57,804,147 en la serie proyectada antes de la pandemia a 55,990,158 en la serie ajustada con los efectos del COVID-19. El crecimiento negativo que inicialmente se proyectaba para 2065 se adelanta 14 años e inicia en 2051. Figura 44. Tendencia de la proyección de población Pre COVID-19, Post COVID-19 y World. Fuente: DANE 3.2 PERFIL CLIMATOLOGICO DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA El organismo público encargado de todo el tema de meteorología en Colombia es el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Debido a la extensión territorial y variedad de microclimas diferentes en función de la zona del país (Figura 24) donde se requiera información, el perfil climatológico se divide en cinco zonas que se describen de la siguiente manera: Toda la información a continuación presentada se extrae de documentos oficiales de carácter público que el IDEAM ha realizado con el paso de los años (IDEAM, 2020). Figura 45. Regiones geográficas de Colombia. FUENTE: IDEAM 48 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 54. Implementación de la capa vegetal sobre el sistema de fachada. Fuente: (Solano, 2019) • SISTEMA DE RIEGO: línea de riego mediante conducto de polietileno PE-40 para uso alimentario, PN 10, DN 25; con gotero TECHLINE cada 5 cm, alimentado mediante grupo de bombas de potencia según solicitaciones, con un estándar de 1 kW, depósito de acumulación y recirculación de 250L y control automatizado mediante central NPKSYSTEM-5000/ Paisajismo Urbano. 3.4.3 MANTENIMIENTO DEL SISTEMA El monitoreo constante en tiempo real a través de una app al sistema de riego automático del sistema y al estado de las plantas, hace que al momento de ser necesario cualquier tipo de mantenimiento este se puede realizar de manera exacta, interviniendo el área que el sistema de monitoreo indique se debe de hacer. Al estar separadas las plantas de manera individual (Figura 36) se puede realizar un cambio unitario sin afectar la totalidad del sistema vegetal. Figura 55. Plantas sobre la capa textil. Fuente: (Solano, 2019) 49 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. De acuerdo con (Solano, 2019) “Los materiales que se emplean en la instalación del sistema Paisajismo Urbano son duraderos y de alta calidad. Se estima que pueden mantenerse en perfecto estado durante más de 50 años. Están preparados para las condiciones climáticas adversas, como cambios de temperatura, exposición prolongada al sol o vientos fuertes. El tiempo aproximado de construcción para 100 metros cuadrados son 20 días laborables.” Figura 56. Fachada verde del hotel Gaia B3 en Bogotá, Colombia. Desarrollado por la empresa de Paisajismo Urbano. Fuente: (Solano, 2019) 3.4.5 TIPOS DE PLANTAS ESCOGIDAS Para la elección de la tipología que mejor se adoptara al proyecto, se tuvo en cuenta las conficiones climáticas de la ciudad donde se llevara a cabo la instalación, y en base a ello se realizó una toma de información de proyectos anteriores ejecutados en ciudades que compartieran características climatológicas muy similares, entre ellas la ciudad de Medellín que cuenta con un clima muy similar a la ciudad de Villavicencio y es el lugar donde se han realizado más construcciones de fachadas verdes en el país. • TRADESCANTIA ZEBRINA De acuerdo al portal web GUIA VERDE (Guia Verde, 2017), a Zebrina péndula (Tradescantia zebrina) es una planta vivaz muy llamativa por su coloración púrpura. Esta planta de porte colgante de 0.5 m de diámetro, no sobrepasa los 30 cm de altura debido a sus tallos débiles a no ser que se apoyen directamente sobre una pared o alguna estructura. Las hojas tricolores son lanceoladas y sentadas en la base rodeando al cuello del tallo. De unos 3-5 cm de longitud y unos 2-3 cm de anchura. En el haz posee dos bandas blancas a ambos lados del limbo siendo verde oscuro la zona central y los bordes de las hojas, mientras que por el envés son púrpuras. Las flores pequeñas de 1 cm de diámetro, rosadas con tres pétalos agrupadas en una estructura terminal de los tallos floreciendo de una en una, apareciendo en los meses de primavera y verano. 50 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 57. Características de La Planta TRADESCANTIA ZEBRINA. Fuente: (Guia Verde, 2017) • Hebe x franciscana De acuerdo al portal web JARDINARIS (Jardinatis, 2018), El hebe o verónica es un pequeño arbusto de hojas perennes que puede llegar a alcanzar hasta el metro de altura. Dependiendo de la variedad, se pueden encontrar hebes que no superan los 10 o 15 centímetros de altura. En general, suele rondar entre los 50 y 60 centímetros. El hebe o verónica, dependiendo de la variedad, puede florecer o a principios de verano o a principios de otoño. Tiene unas flores muy llamativas y llenas de color y se pueden encontrar en colores como el rosa, el rojo, el violeta o el blanco. Además de las flores, otra de sus características es el follaje denso. En la mayoría de las variedades, los hebes tienen unas hojas de color verde o verde-amarillento de color pequeño. Por ello, se suelen utilizar mucho para rocallas o para jardineras y contenedores de terrazas y balcones. Figura 58. Planta Hebe x franciscana. Fuente: (Jardinatis, 2018) • Schefflera arboricola 'Gold Capella' De acuerdo al portal web GUIA VERDE (Guia Verde, 2017), Se caracteriza por tener hojas palmeadas compuetas con 7 o 9 foliolos, de entre 10 y 20 cm de largo y hasta 10 de ancho. Son ligeramente coriaceas, de color verde claro y amarillo. Las plantas, aunque suelen coger altura, es compacta y frondosa. Cada hoja está formada por varias hojitas. Las hay verdes y variegadas. Planta estrecha ideal para rincones. Con calor pulverizar. La floración es una panícula de 20 cm de largo, sucede desde julio hasta octubre. De colores anaranjados y amarillentos. Generan una drupa de forma oval de hasta 5 mm. 51 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 59. Características de La Planta Schefflera arboricola 'Gold Capella'. Fuente: (Guia Verde, 2017) • Vinca Minor De acuerdo al portal web GUIA VERDE (Guia Verde, 2017), Es un arbusto pequeño de hoja perenne, rastrero que tapiza rápidamente el suelo. No posee zarcillos, pero puede llegar a trepar vagamente. Sus hojas de color verde oscuro, hojas coriáceas un poco brillantes. Posee preciosas flores, que más bien son escasas, de color azulado y en forma de helicoidal. Necesita una tierra fresca, aunque soporta la sequía. Soportando lugares de sombra y zonas de luz. Figura 60. Características de La Planta Vinca Minor. Fuente: (Guia Verde, 2017) • Vinca major 'Variegata' La vinca mayor o hierba doncella variegada (Vinca major var. variegata) es un arbusto que puede alcanzar los 100 centímetros de altura y que pertenece a la Familia Apocynaceae. Se hoja perenne, se trata de un arbusto muy ramificado, con tallos erectos de donde surgen hojas lanceolado-ovadas de hasta 8 cm de largo. Sus flores que se disponen de manera axilar, son de color azulado y/o púrpura. Tienen sépalos de hasta 20mm, y forman unos frutos alargados de 2,5 cm. 52 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. La vinca tiene un gran interés ornamental por su capacidad de floración, de formación de agrupaciones y arriates y su fácil cuidado, además son plantas que están provistas de alcaloides con lo que tienen una repercusión en la industria qúimica y medicinal. Figura 61. Características de La Planta Vinca major 'Variegata'. Fuente: (Guia Verde, 2017) • Aptenia cordifolia Planta crasa, de uso ornamental, perteneciente a la Familia de las aizoacéas. Se trata de una planta de porte rastrero, las hojas son carnosas y de color verde brillante, pueden tener un tamaño de 3 cm de largo, se disponen en unos largos tallos (de hasta 3 metros) que crecen tapizando el suelo. Las flores crecen en las axilas de las hojas y son de color morado y púrpura. A menudo se confunde con la variedad Aptenia cordifolia 'Red Apple', que tiene las flores rojas y es muy popular su uso ornamental. Las flores generan una cápsula con las minúsculas semillas tuberculadas de la aptenia. Figura 62. Características de La Planta Aptenia cordifolia. Fuente: (Guia Verde, 2017) 53 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3.4.3 COSTE ESTIMADO DE SISTEMA DE FACHADA VERDE En el TFG de (Martinez, 2016) se resalta un presupuesto de la misma empresa de desarrollo e instalación de fachadas verdes que se menciona en el capítulo anterior. Tabla 10. Presupuesto para un sistema de fachada verde. Fuente: (Martinez, 2016) Tabla 11. Coste estimado del sistema de riego. Fuente: (Martinez, 2016) Tabla 12. Coste final estimado. Fuente: (Martinez, 2016) 54 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3.5 EDIFICIO MODELO El proyecto Alcaraván Hacienda Rosa blanca se escogió ya que es un edificio modelo de complejo de apartamentos residencial que comparte características comunes con los nuevos proyectos inmobiliarios en la ciudad de Villavicencio. Figura 63. Fachada principal. Fuente: (Amarilo, 2020) Figura 64. Vista aérea proyecto Alcaraván hacienda Rosa blanca. Fuente: (Amarilo, 2020) 55 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 3.5.1 DESCRIPCION ARQUITECTONICA DEL PROYECTO “El proyecto está compuesto por 11 torres de 6 pisos cada una, con 6 apartamentos por piso, 1 ascensor por torre, cada apartamento está conformado por: Alcoba principal con baño y Vestier, 1 o 2 alcobas auxiliares, 1 o 2 baños auxiliares, cocina, sala/comedor, zona de ropas, balcón y algunos con estudio. Se entregan con acabados básicos y parqueadero”. (Amarilo, 2020) Figura 65. Implantación del proyecto. Fuente: (Amarilo, 2020) Figura 66. Vista en planta del interior de los apartamentos. Fuente: (Amarilo, 2020) 56 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 67. Información general de una tipología de vivienda. Fuente: (Amarilo, 2020) 3.5.2 UBICACIÓN El edificio modelo se encuentra ubicado en la Cra. 40 #5a - 41 sur, Villavicencio, Meta, Colombia. Figura 68. Ubicación satelital del edificio elegido. Fuente: Google Maps Figura 40. 57 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 69. Ubicación satelital del edificio escogido. Fuente: Google Earth. 3.5.3 RADIACIÓN SOLAR DE LA FACHADA La fachada principal de la edificación es la que se marca con la flecha roja en la figura 54, como lo indica la brújula de la figura, la orientación de esta fachada es ESTE, lo cual indica que recibe el sol de la mañana Figura 70. Orientación real de la fachada. Fuente: Google Earth. 64 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. De acuerdo con el IDEAM, en promedio a lo largo de un año el sol en la ciudad de Villavicencio sale a las 5:43 am y se pone a las 18:05. Por lo tanto, ese será nuestro rango de horas para la proyección de sombras. • 07 de Julio a las 6:32, fachada oeste y sur Desde la salida del sol, la fachada del edificio 2 proyecta una sombra completa en la fachada principal del edificio 1. Figura 81. Configuración inicial del panel de sombras. Fuente: Propia. Figura 82. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 11 am para el mes de agosto. Fuente: Propia. 65 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 83. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 11 am para el mes de agosto. Fuente: Propia. • 07 de Julio a las 7:46, fachada oeste y sur La segunda simulación se hizo cuando la sombra del edificio 2, ya no hace ningún efecto sobre la fachada principal del Edificio 1. El edificio 1 ha recibido 63 minutos de sombra directa del edifico 2 Figura 84. Proyección de sombras sobre edificio residencial a las 7:46 am. Fuente: Propia. 66 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 85. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia Figura 86. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia 67 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 87. Proyección de sombras para las 7:46 am. Fuente: Propia 68 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. • 07 de Julio a las 11:02, fachada oeste y sur La tercera y última simulación se llevó a cabo hasta conocer la hora exacta en que la fachada principal del edificio 1 dejar de recibir directamente la radiación solar. Figura 88. Configuración inicial para la tercera simulación del panel de sombras. Fuente: Propia. Figura 89. Proyección de sombras para las 11 am. Fuente: Propia. 69 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 90. Proyección de sombras para las 11 am. Fuente: Propia. 70 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. 4. PREDICCIONES Predicciones realizadas en base a la bibliografía que registra datos de ensayos de investigación sobre el desempeño de las fachadas verdes. DESEMPEÑO TERMICO En el capítulo 2.2 está dispuesta toda la documentación en la cual se basan están predicciones. Los documentos de investigación allí dispuestos, se eligieron por ser los documentos donde más se podría acercar a la temperatura promedio en la ciudad de Villavicencio. Prestando especial atención al trabajo de (Liang, et al., 2014) que se ubica en Singapur y debido a su cercanía a la línea del Ecuador, no cuenta con estaciones anuales, sino con temporada seca o húmeda en función de la época de precipitaciones. En la Figura 85, de la orientación Este (East) representada con la letra E, se puede observar que la temperatura promedio del aire sobre las superficies que se registró durante el periodo de la investigación fue de Figura 91. Temperatura promedio de las superficies de estudio, 10:00H (I) 15:00H (D). Fuente: (Liang, et al., 2014) Analizando los datos anteriores, se puede extraer un promedio de diferencia térmica para ambos horarios. Para las 10:00 H la diferencia es de 14,3 °C siendo la fachada verde la que tenga la menor temperatura en la superficie. Ahora para las 15:00H la diferencia es de 7,6°C siendo la fachada verde la que tenga la menor temperatura en la superficie. Usando los datos de proyección de sombras realistas del capítulo 3.5.4, se puede observar que la edificación modelo recibe en promedio al día 196 minutos (3h16min) de radiación directa en su fachada este y el resto del día, entre las 5:35H y las 7:46H recibe sombra por la proyección del edificio adyacente al modelo. El restante del tiempo de luz solar desde las 11:02 H y las 5:45 H recibe sombra en su fachada principal debido a la trayectoria del sol que se pone sobre el Oeste. Al no disponer de datos reales sobre el método constructivo empleado en el edificio modelo de la ciudad de Villavicencio, ni disponer de mediciones verídicas de temperaturas promedio sobre fachadas con orientación Este en la misma ciudad, no se puede dar una variación exacta de la temperatura aplicando el sistema modular de fachadas verdes sobre el edificio 71 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. modelo, pero si se registra un intervalo de variación de temperatura de un documento científico aplicado en condiciones bastante similares climatológicamente hablando como lo es la ciudad de Singapur en Malasia. En el intervalo de las 8 H y las 11 H se espera que en condiciones despejadas la fachada Este reciba la radiación solar de manera directa y aplicando el sistema de fachada verde Modular, se espera una variación de temperatura en favor de la reducción de la misma de hasta unos 14,3°C respecto a la temperatura de la misma fachada sin ningún tipo de recubrimiento vegetal. 72 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. AHORRO ENERGETICO En el capítulo 2.2 está dispuesta toda la documentación en la cual se basan están predicciones. Gracias a la investigación de (Coma, 2016) obtenemos un porcentaje de reducción del consumo energético de una vivienda en su consumo de apartados eléctricos para el enfriamiento del aire interior para los días de verano. De acuerdo con (BALBIS-MOREJON, et al., 2018) El comportamiento del consumo de energía en kWh/año para los sistemas y subsistemas instalados en el edificio de oficina, en cuatro ciudades de Colombia, en todas las ciudades estudiadas el mayor consumo es el de enfriamiento de las instalaciones interiores usando sistemas de volumen de aire variable (VAV) y de tipo Fan Coil (FC). Figura 92. Porcentajes de mayor consumo energético en cuatro ciudades de Colombia. Fuente: (BALBIS-MOREJON, et al., 2018) De acuerdo con las Empresas Públicas de Medellín (EPDM) un aire acondicionado de tipo mini Split, mayormente de uso residencial, consume en promedio 134,4 kWh/mes. Figura 93. Promedio de consumo en kWh/mes para un aire acondicionado Mini Split. Fuente: EPDM. De acuerdo con la EMSA, la cual es la empresa responsable de la distribución y comercialización de energía eléctrica para la Ciudad de Villavicencio. Para el mes de mayo de 2023 para un barrio de estrato social 4, se cobraba una tarifa plan de 769,43 COP el valor de kWh (Figura 96). 73 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Figura 94. Valor kWh mayo 2023 para la ciudad de Villavicencio, Meta. Fuente: EMSA Es importante resaltar que la simulación de implementación de la fachada vegetal es solo en dos fachadas de la edificación modelo. Las predicciones son hechas para aquellos pisos que se encuentran a mayor cercanía de esas fachadas y en especial, en este caso puntual, para las habitaciones que se encuentren colindantes a la fachada y que potencialmente cuenten con un sistema de climatización de tipo FanCoil en ellas, dejando de un lado las habitaciones mas alejadas del mismo piso. En promedio para un promedio de consumo mensual de 134,4 kWh/mes de un aire acondicionado en una vivienda, en promedio de uso diaria de 4 horas. Se tendría un cobro mensual en la factura de consumo enérgico de 103.411,392 COP (22,98 €). Ahora con la investigación de (Coma, 2016) se sabe que en promedio se ahorra de manera mensual 46,385 % de los kWh implantando un sistema de fachada verde. Lo cual se traduciría en una disminución de 62,34 kWh y el importe de la factura mensual sería de 47.967,37 COP (10,65 €). 80 FACHADAS VERDES PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE VIVIEDAS UNIFAMILIARES EN LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA. Bibliografía Alcaldia de Medellin, s.f. [En línea] Available at: https://www.medellin.gov.co/es/sala-de-prensa/noticias/nace-el-muro-verde-delconcejo-de-medellin/ ALLPE, s.f. [En línea] Available at: https://www.allpe.com/acustica/ingenieria-acustica/mediciones-acusticas/a-queequivalen-los-diferentes-niveles-de-decibelios/a-que-equivalen-5decibelios/#:~:text=En%20una%20medici%C3%B3n%20ac%C3%BAstica%20el,cueva%20aislada%20y %20sin%20ruido. Amarilo, 2020. 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