El Centro para Paisajes Sustentables (Centre for Sustainable Landscapes o CSL) es un centro de educación, investigación y administración de 2.000 metros cuadrados en los Jardines Botánicos de Phipps de la ciudad Pittsburgh, cuna de la industria acerera de Estados Unidos. Diseñado y construido para generar su propia energía y tratar y reutilizar toda el agua capturada in-situ, es el resultado de un proceso de diseño integrado de dos años, guiado por los principios del International Living Future Institute.
Imagen 1: Vista edificio del CSL y el Invernadero de Bosques Tropicales construido en acero, la laguna de captura de agua y el sendero en terrazas del jardín. Créditos: Phipps Conservatory & Botanical Gardens
La función central de CSL es aumentar la conciencia sobre la interconexión entre el medio ambiente natural y el construido y la eficacia de los sistemas sustentables. Al emplear un diseño que invita a la exploración al integrarse perfectamente con la experiencia de los visitantes del Jardín Botánico -una institución de 120 años de antigüedad que recibe más de 400.000 visitantes anualmente-, CSL está en una posición única para mostrar tecnologías de energía renovable, estrategias de conservación, sistemas de tratamiento de agua y paisajismo sustentable a una amplia audiencia, incluyendo aquellos que se enfrentan a estos temas por primera vez.
Integración ecológica y comunitaria
La intención del CSL era demostrar el vínculo de la humanidad con la naturaleza, y lo logra. El diseño revela la interconexión entre todos los sistemas naturales y humanos para que los visitantes puedan entender mejor cómo cada una de nuestras acciones influye en todas las demás. Diseñado para funcionar tan eficientemente y elegantemente como una flor, el proyecto desafía las diferencias entre entornos construidos y naturales, borrando la línea que normalmente los divide. El sol, la tierra y el viento se utilizan para iluminar, calentar y enfriar el interior, las plantas limpian las aguas residuales para su reutilización y cada espacio ocupado ofrece vistas hacia la naturaleza en el exterior. Los rigurosos parámetros requeridos por los distintos sistemas de certificación utilizados para guiar el diseño y construcción, requerían un proceso de diseño integrado con objetivos bien definidos y compartidos por todo el equipo de diseño y el mandante del proyecto. Estos "límites" sirvieron como catalizadores para soluciones creativas e innovadoras que definen el diseño y construcción bajo criterios de sustentabilidad.
El sitio de CSL ha sido considerado casi como un renacimiento ecológico. Previamente, el terreno, de 12.000m2, era un lugar de faenas del departamento de obras públicas de la ciudad de Pittsburgh, enteramente pavimentado y con porciones de suelo clasificadas como contaminadas. No había cubiertas naturales de tierra o ecosistemas existentes para preservar o proteger. Sin embargo, el terreno ahora cuenta con 6.000m2de área verde con 100 especies de plantas nativas, y puede manejar eventos de tormenta usando sistemas basados en el suelo y la vegetación. Desde los prados abiertos hasta los bosques de robles, hasta el borde del agua y las plantaciones de humedales, una gama de ecosistemas están representados en el lugar. La biodiversidad del paisaje proporciona comida, refugio y oportunidad de anidación a la vida silvestre endémica y también ayudan a vincular el lugar con el vecino Parque Schenley, de 180has, el segundo espacio verde más grande de Pittsburgh. Central para el paisaje del CSL es una laguna de 370m2poblada con peces nativos y tortugas, y que es alimentado por las aguas lluvias que escurren desde el techo del invernadero, elegante estructura de acero que acompaña el nuevo edificio del CSL, diseñada especialmente para generar las condiciones para la conservación de especies tropicales.
Imagen 2. Los visitantes acceden a los jardines aterrazados y los paisajes sustentables para acceder al edificio del CSL y al invernadero. Créditos: Phipps Conservatory & Botanical Gardens
Además de la integración con la naturaleza, el proyecto destaca por su integración con la comunidad. El proyecto se encuentra a poca distancia del barrio de Oakland, conectándolo a una red de grandes instituciones educativas, médicas y culturales. Desde un inicio, se organizaron talleres de planificación con organizaciones locales, grupos e instituciones comunitarias. Asimismo, el proceso de planificación y diseño llevado adelante por el equipo de proyecto, donde todos los especialistas fueron locales, incluyó al personal del jardín botánico y los estudiantes de las universidades vecinas. Uno de los resultados de estas discusiones fue una asociación con la Universidad Carnegie Mellon y la Universidad de Pittsburgh, quienes participaron en el diseño y ahora están llevando a cabo una investigación sobre la construcción y el desempeño del proyecto sobre el bienestar de sus ocupantes.
Diseño bioclimático y calidad ambiental
Durante los talleres multidisciplinarios, todo el equipo trabajó para diseñar un edificio que conectase a los ocupantes con la naturaleza y que maximizase la eficiencia. El clima continental húmedo de Pittsburgh requirió de la implementación de estrategias que acomodaran diferencias climáticas y de temperaturas estacionales significativas. Los estudios demostraron que la energía fotovoltaica sería más eficaz que el viento en la generación de energía y que la energía geotérmica podría satisfacer el imperativo del edificio de operar con menos del 30% de la energía necesaria para un edificio de oficinas tipo.
Imágenes 3 y 4. Vistas aéreas de antes y después de la construcción del edificio y paisajismo del CSL y el nuevo invernadero dentro del contexto del Phipps Conservatory & Botanical Gardens. Créditos: Hawkeye Aerial Photography.
Imagen 5 - Secciones esquemáticas que ilustran algunas de las estrategias de iluminación y ventilación natural. Créditos: The Design Alliance Architects
El CSL fue diseñado como una planta larga y estrecha, para así proporcionar la máxima exposición de iluminación y ganancia solar anual. Por otra parte, la orientación maximiza la ventilación natural a través de los vientos del sur del verano, mientras minimiza la exposición a los vientos de invierno del oeste. Modelamientos específicos permitieron el diseño y colocación de cortinas solares, permitiendo maximizar el asoleamiento durante el invierno y minimizarlo durante el verano. Los estantes o bandejas interiores aumentan la iluminación diurna durante todo el año, extendiendo la luz natural en el espacio de oficina de 12 metros de ancho. Los árboles de hoja caduca y las vides que cubren las paredes exteriores integran estéticamente el edificio y el paisajismo, mientras que mejoran el funcionamiento energético del edificio.
Para reforzar las conexiones con la naturaleza, el diseño del CSL prácticamente garantiza que cualquier persona esté en un ambiente con luz natural, respire aire fresco y de alta calidad y que tenga vistas a la naturaleza en el exterior del edificio. Los ocupantes disfrutan de un 80% de autonomía diurna, con reguladores programables que ajustan la iluminación cenital de la cubierta. Las luces de trabajo son LED y proporcionan luz adicional si es necesario. Todos los espacios regularmente ocupados están dentro de 5 metros de distancia de ventanas operables con vistas al exterior. Un sistema monitorea la temperatura, humedad, niveles de monóxido de carbono (CO) y de dióxido de carbono (CO2), y los niveles de VOC (compuestos orgánicos volátiles) y de partículas en los espacios regularmente ocupados, asegurando que se entregue un aire de calidad a los usuarios. En forma conjunto a este sistema de monitoreo, una unidad de recuperación de energía en la cubierta del edificio modula entre un 20% y 100%la entrega de aire exterior, basado en la demanda interna, y suministrado a través de sistemas de distribución bajo techo y suelo. Las tasas de ventilación de aire están un 55% por encima de los requerimientos del estándar ASHRAE 62.1-2004, y el 100% de la superficie total del edificio tiene una adecuada ventilación natural durante los periodos del año en que la temperatura exterior lo permite. Cabe destacar que el atrio central del edificio no se calienta ni enfría mecánicamente. En su lugar, estrategias pasivas como masa térmica, acristalamiento operable de alto rendimiento, protecciones solares de acero y el uso de materiales de cambio de fase mantienen la temperatura en un rango confortable. Una estrategia adicional, requerida bajo el sistema de certificación The Living Building Challenge™, fue la implementación de un extenso programa de arte biofílico, que promueve una conexión sensorial de las personas con la naturaleza, tanto dentro como fuera del edificio.
Consumo neto de energía y agua = Cero
El equipo de proyecto hizo un extenso análisis financiero para encontrar la forma más rentable de alcanzar el objetivo de ser un proyecto de consumos netos de energía y agua igual a cero. Y lo logró. El edificio y paisajismo del CSL manejan toda el agua lluvia y tratan todos los desechos sanitarios en el mismo terreno del proyecto. El CSL puede manejar fuertes eventos de tormenta a través de sistemas naturales y artificiales tales como suelos vegetales, techos verdes, humedales, jardines de lluvia, lagunas, asfalto permeable y paisajismo nativo de alto rendimiento hídrico. El CSL también recolecta y trata 2.000m2 de aguas lluvias de los techos de edificios adyacentes fuera del límite del terreno. Anualmente, aproximadamente 1.900m3 de aguas lluvias se recolectan y tratan en un tanque de lluvia subterráneo de 230m3. El agua recolectada es reutilizada para compensar la demanda diaria de riego en los espacios de conservación del parque de Phipps. No se utiliza agua potable para el riego, y la demanda de agua potable total se redujo en un 93%, prácticamente eliminando la necesidad de agua municipal y la energía requerida para tratarla y entregarla limpia. Todas las aguas residuales del edificio se tratan en el sitio usando tanques de sedimentación, humedales construidos, filtros de arena y filtros UV antes de reutilizarlos como agua de descarga para todos los baños del edificio.
Respecto a la energía, el diseño del CSL utiliza en primer lugar estrategias pasivas para conectar a los ocupantes con el mundo natural, una estrategia que ha demostrado ser beneficiosa para el confort de los ocupantes y el rendimiento energético del edificio. Los esfuerzos para maximizar la luz natural, complementada por sensores de ocupación y controles de atenuación de luz diurna, han dado como resultado una densidad de potencia de iluminación de 5 W/m2 (como referencia, 10 W/m2 ya es considerado un nivel eficiente) sin ajuste para los controles. La autonomía de la luz solar en la mayoría de los espacios es de aproximadamente un 80%, y el ahorro total de energía, proyectado usando como línea base el estándar ASHRAE 90.1-2004, es del 77%. Estas estrategias se combinan con la generación de energía renovable para obtener un Índice de Utilización de la Energía (IUE), modelado en 60kWh/m2*año. En su año operativo 2015, el CSL alcanzó un total de IUE de 56kWh/m2*año pero produjo 65kWh/m2*año con sus sistemas de energía renovable, es decir produjo más electricidad a través de la generación fotovoltaica y eólica que la energía que el edificio utilizó. Cada año, el excedente de energía renovable ha crecido, de 5.082kWh en 2013 a 11.185kWh en 2014 a 18.724kWhen 2015, los cuales se han inyectado a la red del parque. Es importante mencionar también que tener un edificio de energía neta cero alimentado por energía renovable in-situ elimina el uso de combustibles fósiles y los gases de efecto invernadero asociados a su uso.
Imágenes 6 y 7. Los diagramas ilustran los componentes usados para capturar y tratar toda el agua del proyecto in-situ: el diagrama superior ilustra el tratamiento de aguas lluvias, mientras que el inferior ilustra el tratamiento de aguas sanitarias. Créditos: The Design Alliance Architects.
Imagen 8. El diagrama ilustra los componentes del sistema de energías renovables, tales como pozos geotérmicos, paneles fotovoltaicos en cubiertas y turbina eólica, así como de climatización eficiente, tales como pisos radiantes y distribución de aire a través del piso. Créditos: The Design Alliance Architects
Materiales y operación del edificio
A lo largo de los procesos de diseño, construcción y equipamiento del CSL, se hizo todo lo posible por promover una economía en el uso de materiales, y que la producción de estos fuese socialmente equitativa y de baja toxicidad. Un proceso de investigación riguroso guió el aprovisionamiento de materiales que cumplían con los requerimientos del Living Building Challenge, sistema que identifica los componentes materiales que afectan negativamente el medio ambiente y/o las personas expuestas a ellos. La estimación de impacto de Athena, conocida herramienta de evaluación del ciclo de vida de los edificios, guió el desarrollo del diseño, analizando los materiales aptos para cumplir con los requerimientos definidos en materia de consumo de energía, desechos sólidos, índice de contaminación del aire y GWP (potencial de cambio climático). Para lograr el estándar de energía neta cero, la envolvente del edificio debía ser robusta y eficiente. El conjunto de la pared exterior de CSL tiene un valor R-12 (valor de transmitancia térmica U de 0,8W/m2), el conjunto de techo tiene un valor R-48 (valor U de 0,2W/m2) y los pisos de la losa tienen un valor R-8 (valor U de 1,2W/m2). Para cubrir su huella de carbono asociada al proceso de construcción, se compraron bonos de carbono a través de la plataforma Green-e. Durante la construcción, el 97%de los desechos de construcción se desvió de ser enviado al botadero. Como parte de la política de reciclaje durante la etapa de operación, los ocupantes utilizan recipientes de reciclado y compostaje: cada cubículo está provisto de un contenedor de reciclaje y un contenedor de basura. Aunque la certificación Living Building Challenge no lo requiere, el proyecto también extendió el estándar de materiales de bajo impacto a todo el mobiliario interior.
Imagen 9 (arriba). La madera utilizada en fachada fue recuperada de ser destruida. Al fondo se observa el edificio de acero del invernadero. Imagen 10 (abajo izquierda). Cubierta verde con plantas nativas, componente central del paisajismo, frente al edificio del invernadero. Imagen 11 (abajo centro). Vista del edificio CSL y el invernadero de Bosques Tropicales construido en acero, la laguna de captura de agua y el sendero en terrazas del jardín. Imagen 12 (abajo derecha). El edificio posee un atrio central que permite la penetración de la luz natural, reduciendo la necesidad de iluminación artificial. Este espacio se climatiza en forma pasiva. Créditos: Denmarsh Photography, Inc.
Se prevé que el proyecto CSL excederá una vida útil de cien años. Por ello, el diseño se concentra en estrategias inteligentes pero tradicionales para limitar las renovaciones de gran alcance en el futuro. Por ejemplo, dentro de los espacios interiores del CSL, el piso de oficina es abierto y con un sistema de piso de acceso elevado que permite flexibilidad y adaptabilidad en el futuro. Los sistemas de construcción en general son fácilmente actualizables para adaptarse a los avances tecnológicos. Se implementó un plan de manejo completo del ciclo de nutrientes con el objetivo de operar un edificio y paisajismo sin desperdicios, donde se recicla toda la biomasa in-situ y se aplican mezclas personalizadas de compost para sostener los diversos hábitats del lugar y mantener una biodiversidad cada vez mayor. Un plan de monitoreo continuo permite este desempeño, a la vez que brinda una oportunidad pedagógica para apoyar la misión educativa de la institución.
En el presente, la medición y la verificación del comportamiento ambiental del CSL se ha utilizado por las universidades locales como tema de una amplia gama de proyectos de investigación. Las asociaciones con investigadores de ingeniería, biología, ciencias sociales, ciencias de la salud y del aprendizaje de la Universidades de Carnegie Mellon, Pittsburgh, Duquesne, Chatham y otras organizaciones locales y nacionales, han generado proyectos colaborativos sobre distintos aspectos de la construcción y edificación sustentable, tales como el diseño biofílico, eficiencia energética, la restauración de zonas contaminadas, la biodiversidad en lotes urbanos, y la calidad del ambiente interior y el bienestar de los ocupantes. Ya se han publicado varios artículos en revistas especializadas.
Como uno de los resultados destacados de todas las estrategias mencionadas en esta columna, el CSL ha logrado ser el primer edificio en el mundo que cumple con cuatro de los más exigentes estándares de construcción sustentable de Estados Unidos y el mundo: The Living Building Challenge™, otorgado en marzo de 2015; WELL Building Platinum, otorgado en octubre de 2014; La certificación Sustainable Sites™ (SITES™) para proyectos de paisajismo, otorgada en noviembre de 2013, y; LEED® Platinum, otorgado en agosto de 2013.
Información adicional
- Destino: Educación, Recreación, Oficinas
- Cliente: Conservatorio y Jardín Botánico de Phipps
- Arquitectos: Design Alliance architects
- Ingenierías: Civil and Environmental Consultants, CJL Engineering, Atlantic Engineering Services
- Construcción: Turner Construction
- Año de construcción: 2012
- Superficie: 2.000m2
- Costo: $15,656,361 USD
- Ubicación: Pittsburgh, Estados Unidos
- Premios y certificaciones:
- LEED® v2 Platinum Certification
The Living Building Challenge
Sustainable Sites
WELL Building Platinum
José Tomás Videla Labayru
Arquitecto LEED-AP, MSc, MBA
