NASA Sustainability Base, California

NASA Sustainability Base, California

El edificio ha sido bautizado como “la primera base espacial de la NASA en el planeta tierra”

Dejamos nuestra serie de 20 columnas dedicadas a la construcción y urbanismo sustentable en Australia, y tomamos una mirada más global (y planetaria) a partir de la presente columna. Y qué mejor que revisar el edificio considerado como “la primera base espacial de la NASA en el planeta tierra”, como fue bautizado el edificio Sustainability Base, encargado por dicho organismo público de los Estados Unidos a los arquitectos William McDonough + Partners. Esta oficina es conocida por su visión y trabajo en torno a un diseño y arquitectura que permite la reutilización de los elementos y materiales que los componen, metodología luego conocida y patentada como Cradle to Cradle®(traducido como “de la cuna a la cuna”, en contraposición al concepto “de la cuna a la tumba”). William McDonough suele decir, “El diseño es la primera señal de intención humana”, a lo que podemos agregar que “la sustentabilidad podría ser la última señal de inteligencia humana.“ En ese sentido, el proyecto del Sustainability Base es un ejemplo de esa inteligencia colectiva necesaria para alcanzar la sustentabilidad. Junto con el trabajo colaborativo entre la oficina William McDonough + Partners y el equipo de la NASA, destacan también una serie de acuerdos de colaboración entre este mandante y otras instituciones, tales como los Laboratorios Nacionales Lawrence Berkeley (LBNL), quienes desarrollaron el modelo Energy Plus para evaluar el comportamiento energético del edificio, el Carnegie Mellon Silicon Valley y la Universidad de California en Berkeley, quienes han desarrollado una serie de investigaciones sobre el edificio, así como el Centro de Ingeniería de Instalaciones Integradas de Stanford, que acogió varios talleres BIM durante el proyecto.

Imagen 1: Vista aérea del edificio Sustainability Base en el Ames Campus de la Nasa. Destaca la estrategia de separar el edificio en dos alas para maximizar la iluminación y ventilación natural. Créditos: William McDonough + Partners.

Estrategia general
El equipo de la NASA quería mostrar como un edificio del gobierno central, con plazos ajustados y un presupuesto convencional, podía ser un modelo de efectividad y sustentabilidad. Teniendo eso en mente, el equipo se alistó a diseñar un edificio que incorporara el espíritu de la NASA, incentivara la colaboración, y creara las condiciones para lograr altos niveles de bienestar en sus ocupantes.

Para llevar a cabo esa intención, al inicio del proyecto la NASA definió cuatro principios que el edificio debía seguir. De estos principios se derivaron metas y las estrategias para alcanzarlas, así como los indicadores para evaluar el comportamiento del edificio.

Principio 1: Económicamente rentable

  • Meta: Optimizar el rendimiento laboral en el espacio de trabajo
  • Meta: Reducir costos operacionales

Principio 2: Crear un edificio modelo de alto rendimiento

  • Metas de Energía:
    Optimizar la demanda de energía del edificio
    Satisfacer la demanda de energía restante mediante energías renovables
  • Metas de Agua:
    Reducir la demanda de agua potable y la descarga de aguas residuales
  • Metas de Materiales:
    Maximizar el valor del material
    Eliminar materiales dirigidos a vertederos y rellenos sanitarios

Principio 3: Demostración de la tecnología de la NASA

  • Meta: Colaborar con la NASA en el diseño del edificio
  • Meta: Poner en evidencia las tecnologías de la NASA
  • Meta: Desarrollar asociaciones con la industria

Principio 4: Mantener el Proyecto dentro del presupuesto y los plazos

  • Meta: Adherirse a los plazos de construcción
  • Meta: Diseñar considerando el presupuesto


Imagen 2: Esquema general del edificio y las estrategias implementadas, tales como iluminación y ventilación natural, el sistema geotérmico, las energías renovables y el exoesqueleto estructural de acero. Créditos: William McDonough + Partners.

El resultado fue más que satisfactorio. En palabras del Director del NASA Ames Research Center, “El proceso colaborativo resultó en un diseño de gran belleza y un alto nivel de sustentabilidad, que optimiza el rendimiento del edificio y representa de nuestros valores. Yo lo veo como un prototipo del edificio del siglo 21. Esta es la forma en la que vamos a pensar los edificios en el futuro.”

El edificio, de alrededor de 5.000 m2, logró la certificación LEED® Platinum (el más alto nivel considerado en este sistema de certificación Norteamericano), uno de los primeros edificios federales en lograrlo. Pero fue más allá e incorporó soluciones constructivas certificadas con el exigente modelo Cradle to Cradle®. En respuesta a la necesidad de la industria de la construcción por métodos y herramientas que permitan entender y controlar los sistemas de energía y agua, NASA aplicó su experiencia derivada de la aeronáutica, las tecnologías de la información, y la exploración espacial y de hábitats.

Actualmente, el edificio alberga un total de 200 personas en un espacio interior que mezcla plantas abiertas con oficinas privadas, una biblioteca, salas de reunión, espacios de apoyo técnico y espacios de recreación tanto al interior como al exterior del edificio. El diseño del edificio y el paisajismo también crea una nueva conexión con el Campus y los edificios históricos circundantes.

Sin embargo, el elemento más destacado del edificio es su estructura. Inspirada en los túneles de viento de la NASA, se implementó una estrategia estructural en base a un exoesqueleto de acero, que aumenta la resistencia sísmica del edificio. Más aun, provee de un marco para implementar estrategias de sombreamiento y aprovechamiento de luz natural, genera vistas hacia el resto del campus y crea un espacio interior libre de columnas que facilitan la flexibilidad espacial, como se detalla en los siguientes párrafos.


Imagen 3 y 4: Vistas del exoesqueleto estructural de acero, en el que se incorporan paneles fotovoltaicos que a la vez operan como protección solar. Créditos: William McDonough + Partners.

El ambiente al interior de la base
El diseño interior del edificio propicia activamente la buena salud y bienestar de todos sus ocupantes. Grandes ventanales de piso a piso y crujías más angostas proveen de una excelente iluminación natural a todos los espacios interiores. Los modelamientos realizados sugieren que los usuarios sólo necesitarán encender la luz artificial unos 42 días al año.

Lucernarios en el segundo piso proveen de iluminación natural adicional, mientras que las sombras creadas por las protecciones solares horizontales y verticales reducen las ganancias de calor por radiación solar directa y mitigan condiciones de deslumbramiento. Ventanas automatizadas, luminarias eficientes modificables por ballast individuales y sensores integrados contribuyen a optimizar la iluminación en tiempo real.

Un sistema de paneles exteriores súper aislados y un acristalamiento de alto rendimiento permiten una envolvente térmica que mantiene una cálida temperatura durante las heladas mañanas del campus. Cuando el interior se sobrecalienta, las ventanas operables controladas por los usuarios y los sistemas de gestión del edificio crean una ventilación cruzada suave, facilitada por la forma a dos alas de la planta del edificio, lo que permite maximizar la ventilación natural en base a los vientos prevalecientes en la zona. El sistema de paneles radiantes proporciona calefacción o refrigeración en forma localizada, permitiendo períodos más largos de ventilación natural.

Las plantas abiertas del edificio se dividen en espacios de 25 a 30 personas, vinculados por servicios comunes y alineados a lo largo de una circulación interior para proporcionar el trabajo en equipo y la colaboración. Espacios de trabajo al aire libre y áreas de reunión con acceso WIFI ofrecen una amplia gama de entornos para los empleados.

Imagen 5: Vista esquemática de las estrategias de calidad ambiental interior, tales como iluminación y ventilación natural, sistema de climatización en base a paneles radiantes, y planta libre de columnas.


Imagen 6: Vista interior de uno de los espacios de recreación. Créditos: William McDonough + Partners.

Optimización de materiales
Los materiales fueron seleccionados utilizando rigurosos criterios ecológicos y de salud humana, basados en un protocolo implementado a través de dos enfoques. En primer lugar, se utilizaron productos certificados Cradle to Cradle© cuando estaban disponibles y eran rentables. Cuando no se pudieron implementar productos certificados, otros productos fueron evaluados internamente en base a su potencial para cumplir con el Cradle to Cradle©, utilizando información facilitada por el  fabricante tales como fichas técnicas. En general, las estrategias para optimizar el uso de materiales fueron:

  • Utilización de un marco externo de acero reforzado para reducir la cantidad de material en el edificio. El revestimiento exterior en base a paneles metálicos livianos también redujo la cantidad de material requerido para la construcción.
  • Un proceso de especificación que favoreció los materiales que eran beneficiosos para la salud humana y el medio ambiente. Cuando estos materiales no estaban disponibles debido a los requerimientos de desempeño, los materiales finalmente utilizados fueron evaluados en base a sus riesgos evidentes para la biosfera.
  • Estudio del contenido de los materiales, en especial procurando que estos fuesen materiales recuperados de otras construcciones y que estuviesen localmente disponibles para reducir el transporte a la obra. Los componentes principales del diseño (acero, vidrio, aluminio) cumplían con estas condiciones.

El diseño para el desmontaje fue facilitado por la elección de una estructura de acero (en lugar de hormigón armado) que se puede desmontar fácilmente, así como ser reparada después de un evento sísmico.


Imagen 7: Esquema de algunos de los materiales y elementos interiores con certificación Cradle to Cradle©. Créditos: William McDonough + Partners.

Energía: edificio net positive
El edificio fue diseñado para ser net positive energy, es decir que generara más energía que la que consume, a través de dos estrategias: optimización de la demanda de energía y suministro de fuentes renovables. Aunque la iluminación natural y la ventilación natural fueron maximizadas, de todas formas el proyecto incorporó un sistema activo de calefacción y refrigeración para mantener el confort durante todo el año. Los principales sistemas energéticos utilizados son los siguientes:

  • Bomba de calor geotérmica: compuesto de 4 bombas de calor y 106 pozos, trabajando a una temperatura del suelo de 14.5ºC durante todo el año.
  • Calefacción/Enfriamiento radiante: compuesto por paneles radiantes de techo y pared, que consumen un 40% menos de energía que los sistemas de aire convencionales.
  • Sistema de iluminación inteligente de alto desempeño: compuesto de luminarias LED en muchas áreas del edificio y un sistema de control de iluminación que atenúa automáticamente las luces para ajustar las condiciones ambientales y la hora del día, como fue mencionado anteriormente.
  • Paneles Solares Fotovoltaicos y Térmicos: 432 paneles, en módulos de 9 x 24 paneles en cada edificio. El sistema de paneles fotovoltaicos fue diseñado para generar hasta un 30% de los requerimientos de electricidad del edificio. Los paneles solares térmicos proporcionan agua caliente sanitaria.
  • Células de combustible de óxido sólido: Sistema en base a gas natural, con una eficiencia esperada de conversión eléctrica de 55%, casi el doble que una planta de generación de energía convencional. La celda de combustible genera más electricidad que la demanda máxima del edificio, aportando así electricidad a la red local del Campus. NASA y Bloom Energy, el fabricante de celdas de combustible, monitorean su desempeño.

Para facilitar la meta de alcanzar un alto rendimiento, el edificio Sustainability Base incorpora un software originalmente desarrollado por la NASA para proyectos aeroespaciales como el Mars Rovers, Opportunity y Spirit. El software ha sido adaptado para monitorear el edificio a través de una red de más de 2.000 sensores inalámbricos que proporcionan datos en tiempo real al sistema de control del edificio. Los administradores e investigadores utilizan estos datos para calibrar el modelamiento, detectar anomalías, anticipar fallas, y facilitar el mantenimiento y la comodidad de los ocupantes.


Imagen 8: Vista exterior del acceso al edificio. Créditos: William McDonough + Partners. (César Rubio)

Cerrando el ciclo del agua
La meta general era crear un ciclo cerrado que permitiera que el agua que cae, se utiliza y se descarga en el terreno y el edificio tuviera el mismo volumen y calidad que en una situación pre-existente sin edificio. Las griferías utilizadas en todo el edificio optimizan el rendimiento hídrico. Una instalación existente bombea y limpia las aguas subterráneas contaminadas, que luego se utilizan para regar el paisajismo. Un sistema de reciclaje de agua por ósmosis, desarrollado por la NASA para su uso en la Estación Espacial Internacional, purifica el agua hasta niveles aptos para el consumo humano. Sin embargo, debido a las regulaciones en California que limitan el uso de aguas residuales tratadas, actualmente ésta solo se utiliza para llenar los inodoros y urinarios. El edificio, en general, reduce el uso de agua potable un 90% en comparación con cualquier edificio de tamaño comparable. En el exterior, el paisajismo fue diseñado con plantas nativas y tolerantes a la sequía, incorporando también depósitos de retención que proporcionan almacenamiento y filtración de aguas pluviales.

Información adicional

  • Destino:  Edificio de oficinas
  • Cliente:  NASA Ames Research Center
  • Arquitectos:  William McDonough + Partners
  • Ingenierías: AECOM
  • Construcción: Swinerton Builders
  • Año de construcción: 2012
  • Superficie:5.000 m2
  • Ubicación:  Moffett Field, California
  • Fotografías:  William McDonough + Partners, Cesar Rubio
  • Premios:
    -    LEED® Platinum Certification
    -    Architectural Record 2014 Good Design is Good Business Award
    -    Governor’s Environmental and Economic Leadership Award (GEELA), 2013 Sustainable Practices or Facilities
    -    Acterra, 2013 Business Environmental Award, Sustainable Built Environment
    -    Center on Environmental Innovation & Leadership, 2011 Leadership in Innovation Award
    -    White House GreenGov Award 2011, Lean Clean and Green
    -    ENR California, Best Projects of 2011, Award of Merit – Green Building
    -    Silicon Valley Business Times’ Structures Awards 2010, Best Green Project
    -    GSA Real Property 2010 Award for Green Innovation

 

José Tomás Videla Labayru
Arquitecto LEED-AP, MSc, MBA

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