Desarrollo de una metodología para la integración de la evaluación de los factores de calidad ambiental interiores en el modelado de información de construcción (Building Information Modelling)

Resumen

INTRODUCCIÓN Las condiciones ambientales interiores pueden afectar significativamente a la salud y el confort de los ocupantes de los edificios. Conseguir unas condiciones interiores aceptables es un factor fundamental en el diseño y gestión de las edificaciones ya que las personas suelen pasar aproximadamente entre el 80-90% de su tiempo en espacios interiores. La calidad ambiental interior (en inglés Indoor Environmental Quality, en adelante IEQ) puede estar influenciada no solo por las condiciones exteriores, sino también por el entorno construido del edificio (sistemas constructivos, sistemas de climatización y refrigeración, materiales, geometría, orientación, etc.), así como por el propio comportamiento de los usuarios. La gestión de la calidad ambiental además supone un reto en los espacios densamente ocupados, como es el caso de los edificios de uso educacional. Considerando que los estudiantes, los profesores y el personal pasan largos períodos del día en estos espacios, unas condiciones deficientes pueden generar insatisfacción e influenciar de forma negativa el aprendizaje y el rendimiento de los estudiantes. De hecho, la pandemia mundial causada por el COVID-19 ha puesto recientemente en el punto de mira los efectos de una deficiente calidad ambiental interior en estos espacios, ya que son entornos de riesgo para la transmisión de virus en el aire, como el virus SARS-CoV-2. Estas circunstancias justifican la necesidad de desarrollar nuevas herramientas para la monitorización, evaluación y gestión de la calidad ambiental interior en los edificios. En el sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (Architecture, Engineering and Construction, en adelante AEC) están surgiendo nuevas metodologías como el modelado de información de la construcción (Building Information Modelling, en adelante BIM) que puede proporcionar herramientas clave para el desarrollo de metodologías para la gestión de la calidad ambiental en los edificios. DESARROLLO TEÓRICO Y CONCLUSIÓN En este contexto, la presente Memoria de Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de una metodología para la integración de la evaluación de los factores de calidad ambiental interiores en la metodología BIM. Para ello, en primer lugar, se realizó un análisis del marco teórico y normativo de la calidad ambiental interior en edificios de alta ocupación, así como de las recomendaciones establecidas por las autoridades sanitarias en materia de protección frente a virus de transmisión aérea. A partir de este análisis se definió una campaña de medición para la caracterización de las estrategias de ventilación natural en edificios educacionales universitarios en el suroeste de Europa (España y Portugal). Durante esta campaña de medición se evaluaron diferentes estrategias de ventilación natural para comprobar si mediante estos sistemas se pueden alcanzar los objetivos de tasas de ventilación marcados por las diferentes normativas pre y post-pandémicas. En segundo lugar, se realizó una campaña de medición objetiva/subjetiva donde se evaluaron las condiciones ambientales interiores y la percepción y satisfacción de los estudiantes tras la implantación de los protocolos COVID19. Se evaluaron los edificios ubicados en el campus Fuente Nueva (Granada) y en el campus Azurem (Guimarães) recogiendo un total de 931 encuestas. Los resultados mostraron que, aunque las estrategias de ventilación natural proporcionaban una renovación efectiva del aire, también ocasionaban insatisfacción entre los estudiantes. Entre los principales factores de insatisfacción se encontraban los relacionados con el confort térmico y acústico. Posteriormente, en tercer lugar, a partir de los resultados obtenidos de las campañas anteriores y habiendo identificado las principales causas de insatisfacción, se realizaron ensayos para analizar el impacto de la aplicación de los protocolos de ventilación natural en el ambiente térmico y acústico interior. Por un lado, los resultados mostraron que la estrategia de ventilación natural continua provoca un aumento de entre 6,4 dBA y 12,6 dBA en el nivel de ruido de fondo en las aulas, respecto a un escenario con puertas y ventanas cerradas. Por otro lado, se desarrolló una campaña de medición centrada el análisis de la percepción térmica de los estudiantes durante la estación invernal. Un total de 989 estudiantes participaron en este estudio. Los resultados mostraron que, aunque la concentración de CO2 en el 90% de las aulas evaluadas estaba por debajo del valor recomendado (800 ppm), sólo el 18% de las aulas estaban dentro de la zona de confort térmico definida por la normativa nacional. Finalmente, se ha propuesto un marco de trabajo basado en la metodología BIM para integrar la evaluación de la IEQ y el riesgo de transmisión de virus en el aire en edificios de enseñanza superior. El marco de trabajo desarrollado implementa los datos obtenidos mediante monitorización de sensores y la programación diaria llevada a cabo en el edificio. El sistema proporciona automáticamente la sensación térmica, acústica y lumínica en función a los datos proporcionados por lo sensores en el aula, de tal manera que se puede evaluar y clasificar el rango de confort de los usuarios (óptimo, aceptable e inaceptable), así como la probabilidad de infección durante cada clase. El marco de trabajo generado en esta Tesis Doctoral se constituye como una nueva herramienta para la gestión de la IEQ y la prevención de la transmisión de virus en el aire en edificios de alta ocupación. La evaluación de la IEQ está basada en la respuesta de los usuarios y los datos obtenidos de la monitorización, por lo que los resultados muestran problemas reales de los ocupantes. Los resultados proporcionan información clave para apoyar el proceso de toma de decisiones para la gestión de la IEQ y el control del riesgo de transmisión de virus en el aire. Su aplicación a largo plazo podría proporcionar datos que apoyen la gestión de las estrategias de ventilación y el rediseño de los protocolos. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA Aguilar, A. J., María, L., Costa, N., Arezes, P., Martínez-Aires, M. D., & Ruiz, D. P. (2022). Assessment of ventilation rates inside educational buildings in Southwestern Europe: Analysis of implemented strategic measures. Journal of Building Engineering, 51, 104204. De la Hoz¿Torres, M. L., Aguilar, A. J., Costa, N., Arezes, P., Ruiz, D. P., & Martínez¿Aires, M. D. (2022). Reopening higher education buildings in post¿epidemic COVID¿19 scenario: monitoring and assessment of indoor environmental quality after implementing ventilation protocols in Spain and Portugal. Indoor air, 32(5), e13040.