Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)

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Estrategias de respuesta dinámica orientadas a los usuarios para el control de sistemas de iluminación en espacios de trabajo
(2024-09-18) López Lovillo, Remedios María; Sendra, Juan J.; Acosta García, Ignacio Javier; Domínguez Amarillo, Samuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
El diseño de los sistemas de iluminación interior es uno de los grandes retos en el diseño de edificios, ya que deben satisfacer la percepción y confort visual de los usuarios, así como mejorar el rendimiento laboral, la salud y la creación de ambientes psicológicamente aceptables. Aunque el control manual permite ajustes personales, a menudo no se realiza correctamente por falta de interés u otros motivos. Los sistemas automáticos pueden atender estas necesidades, pero no siempre son aceptados por los usuarios debido a que no suelen adaptarse a sus preferencias específicas sin un análisis previo. En este contexto, el objetivo principal de este trabajo consiste en encontrar estrategias que permitan configurar un sistema de control de iluminación que se adapte a las preferencias de los usuarios y tenga en cuenta la luz diurna. La metodología de la investigación incluye métodos para integrar las preferencias de los usuarios y evaluar el ambiente lumínico. Se usan métodos mixtos para conocer las preferencias lumínicas y analizar la percepción y confort visual, rendimiento en el trabajo y salud a partir de esas preferencias. Además, se monitorean parámetros lumínicos, se simulan diferentes escenarios y se ajustan sistemas en función de la luz natural. Los métodos se implementan parcialmente en tres casos de estudio, que luego se aplican en conjunto a un cuarto caso de estudio. El primer caso se desarrolla en un laboratorio sin luz natural, lo que facilita el análisis pero limita otros aspectos. Aquí se prueban cuestiones relacionadas con la percepción, el rendimiento y la salud de los usuarios usando métodos mixtos. El segundo caso se desarrolla en un entorno de trabajo compartido con luz natural, considerando la complejidad del análisis en un entorno real. El tercer caso es una oficina individual con sistemas y equipos de iluminación natural, permitiendo un análisis detallado de su influencia. En el cuarto caso se implementan todas las estrategias planteadas en un entorno sanitario real con múltiples tareas en un espacio compartido. Los resultados más relevantes indican que, para que un sistema de control de iluminación automático se adapte a las preferencias de los usuarios, es esencial su participación en la configuración del sistema. Se deben emplear métodos cuantitativos y cualitativos, ya que ambos aportan información complementaria. En entornos compartidos, se pueden encontrar configuraciones aceptables para la mayoría de los ocupantes. Los resultados de este trabajo también muestran que cuando los usuarios pueden ajustar la iluminación por ellos mismos, existe una tendencia de mejora en su percepción visual y rendimiento. Además, se ha encontrado que los usuarios realizan múltiples cambios manuales, aunque hayan participado en el proceso de diseño de la programación de iluminación del sistema de control automático. Una estrategia efectiva para incorporar la luz natural es ajustar el sistema según la posición del sol, incluso en días nublados. Las conclusiones muestran que los métodos mixtos más útiles para conocer las preferencias lumínicas son el registro de iluminación, la monitorización de parámetros lumínicos, las encuestas y las entrevistas semiestructuradas. Los factores más determinantes para configurar el sistema de control automático son la configuración inicial y las curvas SPD preferidas por los ocupantes. La capacidad de control afecta positivamente a la percepción visual, el rendimiento y la salud de los ocupantes. Otro de los hallazgos más relevantes sugiere que es importante considerar un período de prueba de la configuración establecida, ya que los ocupantes realizan múltiples cambios incluso después de participar en el diseño del sistema. Los resultados de este trabajo han servido para establecer recomendaciones para el diseño de sistemas de control de iluminación que se adapten a los usuarios y consideren la luz natural.
Evaluation of seismic Vulnerability and Strengthening of heritage Buildings. Case Study: The Giralda of Seville
(2024-07-12) Romero Sánchez, Emilio; Morales Esteban, Antonio; Navarro Casas, Jaime; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA); Universidad de Sevilla. Departamento de Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno
The preservation of the cultural heritage is a current and challenging issue for the sustainable development of countries. In the case of the European Union (EU), this is an important challenge due to its richness and diversity. Therefore, regional and local authorities of the EU member states are committed to safeguarding and enhancing Europe’s cultural heritage through policies and programmes. Historically, the world´s cultural heritage has been seriously damaged by natural disasters. Due to that, the evaluation of the impact that natural disasters can have on that has been emphasized. In case of an earthquake, it is crucial to increase the resistance of these buildings and to minimize the time and cost of its subsequent recovery. The cultural heritage has a great impact in the identity, the economic growth and the cultural development in our cities. This is the case of Seville, where the cultural heritage has a great relevance. The Giralda tower of the Cathedral of Seville is its most representative building and its identity symbol. It has been declared as a Word Heritage Site by UNESCO due to its patrimonial value. The Giralda was constructed in 1384 as the Minaret of the major mosque of Seville. However, it has undergone different construction phases over time. One of the most relevant modifications was de addition of the Renaissance belfry designed by the architect Hernán Ruíz. In addition, it has suffered the effect of several historical earthquakes. This thesis aims to enhance the resilience of cultural heritage through by analysing the seismic behaviour of heritage buildings and their subsequent reinforcement. To achieve this goal, the study focuses on assessing the seismic vulnerability of the Giralda of Seville. The failure mechanisms and potential damage that the building could suffer in the event of an earthquake have been identified. Notably, the novelty of the proposal lies in conducting an accurate analysis that simultaneously considers the type of soil, the foundation and the structure. Furthermore, it should be noted that some seismic retrofitting solutions have been assessed. These can then be integrated into the future building’s conservation activities. To do so, first, the historical settlements of the tower has been assessed. A detailed characterisation of the foundation and its geotechnical model has been carried out. Both 2D and 3D Finite Elements Model (FEM) has been developed to analyse the settlements, considering the different construction phases, the loads, the time of execution and consolidation between phases. Therefore, the author has found that the tilt to the south-east direction has possibly been caused by the thicker, soft strata under this corner, resulting in differential settlement in this direction. Next, an accurate 3D FEM of the structure has been performed. In this context, a calibration and sensitivity analysis process have been applied to update the numerical model. Nonlinear static and dynamic analyses have been conducted to assess the seismic behaviour of the tower. The seismic safety of the tower has been evaluated based on these results. Real ground motions have been selected for different return periods to perform the dynamic analyses. Subsequently, a comprehensive evaluation of the soil, the foundation and the structure has been carried out to develop a complex 3D FEM. Numerical result highlighted the significant impact of soil on the bell tower seismic behaviour, amplifying the acceleration and its damage at the upper bodies. Finally, several strengthening methods have been numerically analysed, comparing them with in-situ cyclic laboratory test results. The updated mechanical parameters of the materials have been obtained, considering the retrofitting techniques. Then, these parameters can be applied to the numerical model of the tower.
Luminiscencia artificial para la calidad del hábitat en la vivienda media en Victoria, México
(2024-04-30) Rodríguez Ruiz, Felipe Carlos; Fernández-Agüera, Jessica; Izcara Palacios, Simon Pedro; Montalvo Rivero, Alejandra Evangelina; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La presente investigación tiene como propósito hacer un estudio actual del quehacer del ser humano en su hábitat, también la escala del usuario y los diferentes factores que vulneran el desarrollo del ser humano, en especial en el entorno construido y las patologías arquitectónicas que afectan la salud. Se reslizó un análisis de la vivienda media en Victoria, Tamaulipas, analizando 125 casas nivel medio (CEV-INEGI) en la mañana, tarde y noche, con base a los indicadores de rendimiento de iluminación, nacionales e internacionales. Así mismo, el usuario desarrolla sus actividades sobre todo en las horas en las que la luz solar ya no es suficiente para iluminar su entorno, según el Consejo Nacional de Vivienda (CONAVI). La normativa del IES es en la actualidad la más desarrollada y específica para evaluar y entender los requerimientos y el comportamiento del fenómeno lumínico en los espacios habitados, tiene un apartado muy completo con respecto a los niveles de iluminación requeridos por rubro de edad para la sana realización de actividades del ojo humano. En el análisis del equipamiento lumínico y los acabados interiores que se observaron en más de un 85% de las viviendas visitadas, se aprecia una uniformidad con respecto al criterio y uso de la tecnología de lámparas fluorescentes con colores blanco frío usados de una forma común. La normativa para la evaluación de los lugares de trabajo en México bajo la Norma NOM-025-08-STPS, es la que más se acerca a los requerimientos metodológicos para entender el comportamiento del fenómeno lumínico aplicado a la vivienda social. La influencia de la salud del usuario con respecto al cambio del alumbrado artificial en espacios de la vivienda desarrolla una serie de conceptos acerca de la luz artificial y natural con respecto a la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. Se observa, después de un análisis de la información existente con respecto a metodologías de evaluación lumínica, en especial de la vivienda social, que en México no se cuenta con una normativa especializada para la evaluación y detección de problemas lumínicos en este tipo de construcciones.
Potencial de industrialización de sistemas cerámicos de partición y envolvente: desarrollo, evaluación, validación y puesta en obra
(2024-06-03) Pérez Fenoy, José; Galán-Marín, Carmen; Rivera-Gómez, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La innovación en la construcción y en los sistemas constructivos juega un papel crucial en la evolución del sector, impulsando diversas mejoras relativas a varios ámbitos como la eficiencia energética, la sostenibilidad y la calidad de la edificación. La incorporación de nuevas tecnologías, materiales avanzados y metodologías de diseño innovadoras permite enfrentar los desafíos contemporáneos como el cambio climático, la ausencia de vivienda y la necesidad de edificaciones más resilientes y energéticamente eficientes. A través de la innovación, se pueden explorar soluciones que optimicen el uso de recursos, reduzcan la huella ambiental y mejoren la habitabilidad de los edificios, adaptándose a las cambiantes demandas sociales y ambientales. De esta forma se facilita el progreso técnico y económico del sector de la construcción avanzando hacia un futuro más sostenible y habitable. Esta tesis doctoral se centra en la innovación en sistemas constructivos cerámicos, particularmente en las soluciones para particiones y envolventes. Para ello se desarrollan y ejecutan dos proyectos vertebradores de investigación y desarrollo industrial, INN2CER y CABLEBRICK, en los que la investigación aborda desafíos actuales en la construcción con cerámica, proponiendo soluciones con capacidades que hasta el momento no estaban implementadas. El proyecto INN2CER, financiado por la Junta de Andalucía y solicitado por la Fundación Innovarcilla, busca industrializar soluciones constructivas cerámicas de partición y trasdosado. El proyecto se enfoca en diseño del sistema con equipo multidisciplinar, donde se entrelazan la utilización de simulaciones con la construcción de prototipos a escala real que permitan poner en contexto dichos cálculos. Todo este proceso se realiza mediante la integración del conocimiento del sector cerámico y la ejecución de pruebas a escala industrial en plantas productivas reales. Por otro lado, el proyecto CABLEBRICK, desarrollado para Cerámica Malpesa y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y el Centro de Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), introduce el desarrollo y evaluación de un sistema constructivo de envolvente cerámica basado en el uso de un entramado de cables metálicos para el montaje en seco de piezas cerámicas, ofreciendo una solución innovadora para fachadas ventiladas. El sistema permite el uso de piezas de reducidas dimensiones lo que permite al propietario del sistema desarrollado poder acceder a nuevos sectores de mercado aprovechando su infraestructura actual, sin necesidad de realizar nuevas inversiones. La tesis destaca la importancia de la I+D+i en la adaptación de los sistemas cerámicos a las nuevas demandas de la sociedad, la normativa y la arquitectura. En ella se exponen las fases de estos proyectos, desde la investigación preliminar hasta la evaluación de los sistemas desarrollados, donde el doctorando ha participado activamente, centrándose especialmente en los planes de evaluación y ensayo para validar la viabilidad técnica y funcional de las innovaciones propuestas. La investigación está incardina dentro del marco de un doctorado con mención industrial, lo que representa una oportunidad excelente para el desarrollo y la implementación de prototipos y evaluaciones a escala real en el ámbito de los sistemas constructivos. Esta modalidad de investigación facilita un acercamiento directo a los desafíos y oportunidades presentes en la industria de la construcción. La capacidad de generar prototipos a escala real ha permitido validar las soluciones innovadoras propuestas en condiciones reales de uso, proporcionando una comprensión profunda de su comportamiento. El trabajo doctoral pretende mediante su enfoque de investigación aplicada, evidenciar el potencial transformador de la investigación y el desarrollo tecnológico en la construcción, así como proponer la redefinición del papel del arquitecto en la industria moderna a través de la participación en proyectos de I+D+i.
Análisis remoto biofísico de entornos urbanos: identificación de patrones morfológicos implementando datos abiertos y teledetección
(2024-03-04) García Pardo, Karina Angélica; Domínguez Amarillo, Samuel; Moreno-Rangel, David; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La tesis doctoral presenta un avance innovador en el análisis de entornos urbanos, profundizando en elementos fundamentales que regulan sus cambios y procesos. Se centra en los desafíos del análisis urbano de zonas extensas y complejas y del estudio a medida en escalas locales, con la implementación de conjuntos de datos de múltiples fuentes (datos abiertos y teledetección) para identificar áreas de interés para su intervención de forma remota. Este enfoque integra características biofísicas existentes del entorno construido, la vegetación (prestando atención a la escala espacio-temporal y su impacto en servicios ecosistémicos), el albedo de banda ancha, y la temperatura superficial del suelo (LST). El desarrollo de la tesis se estructura en cuatro secciones, que comienzan con una revisión exhaustiva de los métodos de evaluación urbana en remoto, seguida por la caracterización detallada de la vegetación. Posteriormente, se propone un marco de clasificación de las características biofísicas, se diagnostica el entorno urbano según el comportamiento de las características existentes y, finalmente, se definen patrones morfológicos. Las secciones concluyen con el diseño de un método para caracterizar áreas de interés y su aplicación en los procesos de toma de decisiones. El diseño del método se fundamenta en la extracción de características y cálculo de variables biofísicas a distancia, fusionando datos del Catastro (una base de datos de edificaciones en España), imágenes satelitales de alta y muy alta resolución, y datos infrarrojos térmicos (TIR). Para validar el método, se lleva a cabo en un caso de estudio que cumple con criterios establecidos previamente en la metodología, ubicado en el barrio de Canillas, Madrid, España. Los desarrollados en la tesis priorizan la integración de componentes biofísicos urbanos en su estado actual, con detalles intrincados y escalas espacio-temporales esenciales para la planificación urbana. Los resultados abordan los desafíos en los análisis urbanos actuales y se han sido difundido a través de trabajos publicados en revistas científicas, libros, actas de congresos y conferencias internacionales, reconocidos por su impacto en la comunidad académica y científica.
Estrategia de intervención para proyectos de viviendas sostenibles de interés social en el ámbito de la cooperación internacional al desarrollo. Caso de estudio: la vivienda sostenible de interés social de hábitat para la humanidad El Salvador
(2024-02-14) Jiménez Expósito, Rosa Ana; Barrios Padura, Ángela; Serrano Jiménez, Antonio José; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La presente investigación se desarrolla en el ámbito de la Arquitectura Sostenible en contextos de Cooperación Internacional al Desarrollo dando respuesta a la necesidad de vivienda en el mundo con soluciones sostenibles que no sólo atiendan a criterios sociales o económicos, sino que además contribuyan a reducir los impactos negativos sobre el medioambiente. La investigación aborda la problemática global recogida en los Objetivos de Desarrollo Sostenible y la Agenda 2030 de la ONU, alineándose con los objetivos 9, 6 y 11, y orientando sus resultados a la mejora de las condiciones de habitabilidad y confort de los grupos vulnerables. La investigación supone un impulso a la vivienda social sostenible en comunidades de bajos recursos del planeta, mediante el diseño de una estrategia de intervención que combina metodologías propias del ámbito de la cooperación internacional al desarrollo con los procedimientos habituales en el ámbito de la investigación científica. Esta estrategia de intervención es la principal contribución de la investigación y se plantea con un carácter abierto y flexible, de tal modo que la secuencia de fases y bloques pueda ser estandarizada y replicable en otras localizaciones y contextos objeto de la cooperación internacional al desarrollo. La estrategia de intervención se materializa en un caso práctico que se implementa en El Salvador con la contraparte la ONGD Hábitat para la Humanidad El Salvador. En esta intervención se construyen dos prototipos de vivienda de muy bajo coste en Jocoaitique y La Palma (El Salvador), diseñados siguiendo criterios de sostenibilidad y cumpliendo las exigencias de la certificación ambiental Edge del Banco Mundial. Estos prototipos responden a las necesidades detectadas durante la etapa documental y de identificación en terreno, y dan respuesta a las demandas de las familias, comunidades, entidad contraparte, instituciones locales y de Universidades e instituciones educativas. La estrategia de formación es un pilar clave en la intervención, incluyendo programas de formación, capacitación y sensibilización en materia de vivienda social sostenible y conciencia ambiental, dirigidos a cada uno de los agentes involucrados en la intervención. De esta forma se multiplica el impacto de la intervención, se mejoran las capacidades y se empodera a la población, que asume el papel de motor de cambio en sus comunidades hacia prácticas más sostenibles en el ámbito de la vivienda social. A la transferencia de los resultados de la investigación se le otorga especial relevancia en la estrategia de intervención, con el papel esencial de contribuir a la innovación en el país, al fortalecimiento del tejido profesional e industrial, y a la cooperación Sur-Sur favoreciendo la autonomía en la implementación de acciones y la generación de empleo y riqueza. Se propone la transferencia directamente a la sociedad mediante actividades específicas, a través de seminarios y congresos en el ámbito de la cooperación internacional al desarrollo, y en publicaciones científicas indexadas en bases de datos de reconocido impacto en el ámbito científico y académico.
Optimización del campo lumínico para promover un adecuado ritmo circadiano en centros de trabajo de actividad continuada
(2024-02-26) Aguilar Carrasco, María Teresa; Acosta García, Ignacio Javier; Domínguez Amarillo, Samuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Los ritmos circadianos son ciclos biológicos diarios responsables de diferentes funciones del cuerpo humano como la temperatura corporal, el apetito, la secreción de hormonas o los patrones de sueño, siendo la melatonina la principal hormona encargada de este proceso. Su disrupción puede provocar una descoordinación de las funciones vitales, con la consecuente aparición de problemas de salud. La exposición a la luz, especialmente a la luz natural, es fundamental para regularlos. Sin embargo, las rutinas de vida actuales, caracterizadas por una estancia predominante en espacios interiores con iluminación eléctrica, puede provocar la interrupción de dichos ritmos. Esta problemática se acentúa en los espacios de trabajo de actividad continuada, donde los usuarios permanecen despiertos y expuestos a la luz artificial durante la noche. Llegados a este punto, surge la siguiente pregunta de investigación: ¿es posible diseñar un sistema que establezca las condiciones óptimas de iluminación natural y eléctrica en espacios de trabajo de actividad continuada, en los que se promueva un adecuado ritmo circadiano? Esta tesis parte de la hipótesis de que esto es posible, y su objetivo principal es demostrarlo mediante la optimización del campo lumínico en este tipo de entornos, promoviendo la mejora de la salud y confort de los usuarios. Para alcanzar este objetivo, se presenta una metodología dividida en tres etapas. La primera consiste en el diseño y validación de un método que permite analizar el efecto en la salud de la combinación de luz natural y eléctrica, teniendo en cuenta a su vez la influencia de las condiciones del espacio. La segunda consiste en el desarrollo de una nueva herramienta paramétrica en la que se integra este método validado. Se trata del desarrollo del plugin CircaLight, para el programa Grasshopper, que permite llevar a cabo la evaluación del efecto de la iluminación en los ritmos circadianos mediante el cálculo de diferentes métricas. Por último, la tercera lleva la teoría a la práctica para centrarse en la optimización de la iluminación eléctrica en entornos de trabajo continuo. Se han realizado ensayos reales en las UCI de Traumatología y Pediatría del Hospital Universitario Virgen del Rocío, contando con la participación del personal sanitario. En ellos se analiza el confort de los usuarios y el efecto en la salud de diferentes configuraciones de iluminación eléctrica, diseñadas mediante la herramienta CircaLight, creada en la segunda etapa. Estos ensayos estuvieron conformados tanto por test y cuestionarios, como por la medición de la melatonina, el cortisol y otros marcadores cronobiológicos. Finalmente, según los marcadores obtenidos, se pudo determinar la configuración óptima de la iluminación eléctrica, comparando los resultados de tres sistemas de iluminación: regulable, tunable white y multiespectral. Los resultados obtenidos muestran que existe una incompatibilidad entre los umbrales de iluminación adecuados para garantizar una buena visión y sincronización de los ritmos circadianos con las necesidades de los usuarios. En este sentido, los datos nos demuestran que no es necesario alcanzar en todo momento los niveles establecidos para lograr una respuesta positiva por parte de los usuarios. En cuanto a la optimización de la iluminación, los resultados muestran cómo la modificación del espectro provoca una mejora de los niveles de melatonina y cortisol, junto con un mayor confort visual, respecto al ajuste exclusivamente del flujo luminoso. Sin embargo, no se aprecia un cambio significativo entre la iluminación tunable white y la multiespectral. En conclusión, los resultados de cada etapa de la investigación tienen relevancia específica y contribuyen a la línea de investigación emergente de Arquitectura y Salud desde la iluminación. La validación del método, el desarrollo de CircaLight y los hallazgos sobre umbrales y condiciones óptimas de iluminación representan contribuciones valiosas a este campo.
Residuos plásticos: estudio de la viabilidad de su reciclado en materiales compuestos para aplicaciones constructivas. Propuesta de productos de yeso con residuos plásticos para sistemas de tabiquería y revestimiento
(2023-12-15) Romero Gómez, María Isabel; Frustaglia, Diego César; Rodríguez Liñán, Carmen; Rubio de Hita, Paloma; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA); Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada II; Universidad de Sevilla. Departamento de Didáctica de las Matemáticas
La devastadora situación generada a nivel mundial por la producción incontrolada de plásticos y la ineficiente gestión de estos residuos, especialmente, los de un único uso, requiere de soluciones inminentes. En este sentido, se ve en el sector de la construcción la oportunidad de fomentar medidas que combatan esta alarmante situación. Por ejemplo, potenciando la implementación de residuos plásticos en la fabricación de nuevos materiales ecoeficientes. El principal objetivo de esta tesis es avanzar en el análisis de la viabilidad de desarrollo de nuevos compuestos a base de yeso, reemplazando parcialmente la matriz conglomerante por cinco tipos de residuos plásticos. Pese a tener distinto origen, los residuos estudiados comparten un balance negativo entre producción y reciclaje, así como su falta de inclusión en el sistema de reciclaje actual. Las fracciones de residuos seleccionados fueron: cápsulas de café monodosis (PPT), bolsas de plástico ligeras (LDPE), toallitas húmedas (PPF), colillas de cigarrillo (CA) y redes de pesca (PA6). En función de la composición y propiedades de cada tipo de plástico, se organizaron en dos grupos: partículas trituradas (PPT, LDPE) y fibras de refuerzo (PPF, CA y PA6). Los dos primeros bloques de esta investigación se enfocan en la caracterización de las propiedades físico-mecánica, térmica y de resistencia al agua de ambos grupos de compuestos. Se aplicaron porcentajes de reemplazo de hasta 10% para los plásticos triturados y hasta 3.5% para aquellos usados como fibra de refuerzo, ambos en relación al peso de yeso (wt%). Concluida la campaña de caracterización, se seleccionaron los compuestos y dosificaciones óptimos: 7.5wt% PPT y 2.5wt% PA6, respectivamente. En una tercera etapa de este trabajo, se evaluó el comportamiento de los compuestos óptimos ante situaciones de elevada temperatura (condiciones de servicio hasta 300ºC y fuego hasta 1000ºC). Como principal conclusión, se determinó la mayor afección de los procesos de deshidratación del yeso en el desgaste de las propiedades físico-mecánicas de los compuestos sometidos hasta 300ºC de exposición, en comparación con la influencia del contenido plástico. Además, en términos de reacción al fuego, los nuevos compuestos de yeso con contenido plástico (PPT y PA6) fueron clasificados como no inflamables-Euroclase A2. Finalmente, en la última etapa de esta tesis, se proponen dos tipos de productos. Por un lado, bloques de yeso alveolar (AGB) usando 7.5wt% partículas PPT y 2.5wt% fibras PA6 de reemplazo, respectivamente. Estos bloques fueron comparados con soluciones comerciales, obteniendo resultados alentadores. Mientras que el uso de PPT condujo a un producto de similares prestaciones al bloque de control, aunque con una significativa reducción de la permeabilidad al agua, la adición de fibras PA6 generó a importantes mejoras respecto a la resistencia mecánica de referencia. Asimismo, una destacable reducción de la conductividad térmica fue registrada en ambos casos. Por otro lado, atendiendo al buen desempeño de las fibras PA6 para mejorar el comportamiento a flexión de los compuestos de yeso, se propone una nueva aplicación para estos, como placa de yeso para falso techo registrable (FCP). El uso de 2.5wt% PA6 de reemplazo, permitió obtener placas con valores de rotura a flexión superiores a la referencia, resistencia al impacto mejorada, así como una reducción significativa de la absorción de agua. Por tanto, se concluye la viabilidad de desarrollar nuevos productos ecoeficientes a base de yeso, con propiedades físico-mecánicas, térmicas, de resistencia al agua y medioambientales mejoradas respecto al material de referencia, así como un correcto comportamiento al fuego, mediante la adición de 7.5wt% PPT y 2.5wt% PA6, cumpliendo todos los requisitos establecidos por normativa. Al mismo tiempo, se propone, un nuevo medio de reciclaje alternativo, para promover una gestión y eliminación eficiente de residuos plásticos altamente contaminantes.
El patrimonio industrial de Roma en el siglo XXI: el papel del arte en las prácticas de regeneración arquitectónica y urbana
(2023-12-14) Confetto, Miriam; Muñoz Heras, María del Olvido; Tejido Jiménez, Francisco Javier; Valentín, Nilda; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA); Universidad de Sevilla. Departamento de Proyectos Arquitectónicos; Universidad de Sevilla. Departamento de Historia, Teoría y Composición Arquitectónicas
El inmenso crecimiento de la ciudad de Roma en los dos últimos siglos ha dejado tras sí una importante cantidad de complejos industriales en desuso que se muestran como una constelación dispersa de zonas grises dentro del tejido urbano y social. En la primera zona industrial, estos fragmentos siguen siendo objeto de un continuo replanteamiento y rehabilitación por parte de las instituciones, que a lo largo de los años han adoptado metodologías alternativas, de una planificación participativa, con el objetivo común de devolver este patrimonio reactivado a la comunidad y responder a sus demandas de espacios públicos y culturales. Especialmente en las periferias romanas, donde la calidad arquitectónica de los elementos industriales no es su principal valor, estos complejos se convierten en lugares de reescritura del paisaje urbano por parte de una comunidad movida por la voluntad de reivindicar un derecho a la ciudad a veces negado. Al cartografiar las prácticas activas, el concepto de patrimonio se amplía desde los aspectos tangibles del elemento físico hasta la riqueza intangible de las experiencias generadas en su interior. Estas prácticas no siempre tienen fronteras definidas, se mueven de arriba abajo en un amplio espectro de acciones que van desde la realización de grandes obras públicas, a veces interrumpidas, pasando por el conflicto generado por diferentes formas de reapropiación de los espacios, hasta la redención latente del sistema natural sobre el abandono. Todas estas acciones están atravesadas transversal y transcalarmente por el arte, que no se queda en una mera propuesta de uso, sino que se convierte en motor de la propia regeneración. Las prácticas estudiadas representan una red en la que los hilos se entrelazan inextricablemente en torno a los nodos del patrimonio industrial; hilos que representan todos aquellos elementos a absorber, suavizar, valorizar y potenciar en el ámbito de la recuperación de las preexistencias arquitectónicas y urbanas.
Resiliencia microclimática del patio mediterráneo: evaluación de confort térmico y ahorro energético asociados al uso de estrategias pasivas en el diseño de patios
(2023-10-20) Diz Mellado, Eduardo María; Galán-Marín, Carmen; Rivera-Gómez, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
El aumento de las temperaturas medias globales, el fenómeno de la isla de calor urbana y la dependencia de los edificios de los combustibles fósiles, son retos tecnológicos cada vez más importantes en el panorama internacional. La preocupación por el consecuente disconfort térmico de las personas en este escenario, unido al hecho de que el consumo energético de los edificios provoca una reflexión acerca del papel que juega la arquitectura en este ámbito. La generación y recuperación en la arquitectura actual de espacios como el patio, característico de nuestro entorno geográfico y cultural, es una estrategia bioclimática fundamental. En las zonas cálidas del planeta el patio proporciona sombra; en las frías rompe la continuidad del viento generando microclimas; y en climas húmedos favorece la ventilación cruzada con un aumento de la porosidad constructiva. Paradójicamente, se asume su adaptación climática como una característica funcional evidente ligada a su origen, pero no existen herramientas de cuantificación que permitan estimar su comportamiento térmico y energético de forma fehaciente. La investigación se centra en el análisis y la optimización constructiva de patios como elementos confortables y de ahorro energético vinculados a los procesos de acondicionamiento de los edificios. Se trata de una investigación que estudia cuantitativamente la utilidad de los espacios de transición como estrategias pasivas de ahorro energético y de confort. La oportunidad del estudio radica en la necesidad de concebir edificios energéticamente eficientes con las prescriptivas prestaciones de confort en el actual escenario de cambio climático. Esta tesis doctoral pretende aportar respuestas a la problemática del calentamiento global a través de los patios, estableciendo patrones de diseño adaptables a diferentes zonas climáticas, favoreciendo la resiliencia térmica de nuestras ciudades. La investigación se estructura en cinco capítulos, que engloban mediante introducción y conclusiones, tres fases principales: implementación en los patios de diferentes estrategias pasivas, evaluación del confort térmico adaptativo, e influencia de los patios en la demanda energética de los edificios.
Análisis numérico y experimental del comportamiento energético de sistemas constructivos complejos de fachadas para la rehabilitación de viviendas en clima mediterráneo
(2023-09-15) Domínguez Torres, Carlos Antonio; León-Rodríguez, Ángel Luis; Suárez, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Esta tesis nace motivada por la necesidad de profundizar y mejorar el conocimiento del funcionamiento energético de sistemas constructivos con comportamientos termodinámicos complejos, como la fachada ventilada con huecos de ventanas y protecciones solares, y la necesidad que ello conlleva de avanzar en el campo de la modelización y simulación energética de dichos sistemas. En la actualidad la mejora de la eficiencia energética de los edificios es una prioridad debido a la necesidad de reducir el consumo energético de forma general. Esta necesidad tiene en la arquitectura un importante frente de acción a nivel global, y de forma concreta en el contexto del área mediterránea cuyas condiciones climáticas se verán notablemente afectadas por el cambio climático y donde existe un amplio parque edificatorio obsoleto desde el punto de vista energético. Por estas razones es necesario el desarrollo de estrategias de rehabilitación de la edificación existente con el objetivo de mejorar su eficiencia energética y sus condiciones de confort, así como aplicar, en la medida de lo posible, medidas de ahorro energético en los edificios de nueva construcción. Pero para la elaboración de estrategias encaminadas a conseguir niveles lo más altos posibles de eficiencia energética tanto en acciones de rehabilitación como en obra nueva, es necesario un conocimiento preciso del funcionamiento energético de los distintos sistemas constructivos que se deseen aplicar como única vía de elaborar con rigor y garantía de éxito las estrategias necesarias. Por tanto, la profundización en el estudio del comportamiento energético de los sistemas constructivos que se consideren como elementos de las estrategias de mejora de la eficiencia energética es una prioridad. Para llevar a cabo la investigación, con objeto de profundizar en dicho estudio, es necesario contar con las herramientas de análisis y simulación energéticas adecuadas que proporcionen suficientes garantías de precisión y fiabilidad de sus resultados. En la investigación efectuada en esta tesis se aborda el desarrollo y validación de diversos modelos numéricos con el propósito de avanzar en la modelización de medidas de ahorro energético, como la fachada ventilada o como sistemas de dispositivos de sombreado tridimensionales tipo Egg-Crate, que pueden contribuir a la consecución de los fines señalados de eficiencia y ahorro energético para obtener confort interior con las importantes efectos positivos de todo tipo que ello conlleva: sociales, de salud, reducción de emisión de gases de efecto invernadero y consiguiente efecto sobre la lucha contra el cambio climático, etc... En esta tesis doctoral se postula como hipótesis principal la posibilidad de desarrollar un modelo de simulación de sistemas constructivos complejos de fachada con huecos de ventanas que permita obtener conclusiones sobre su comportamiento energético y su capacidad de reducir los flujos energéticos y las cargas asociadas para obtener confort interior. Dicha hipótesis inicial se completa con otras dos hipótesis complementarias en las que se postula la posibilidad de desarrollar modelos numéricos para la simulación del flujo de calor a través de una envolvente multicapa con condiciones de continuidad para los flujos térmicos en las fronteras entre capas y para el cálculo de la radiación solar transferida a través de dispositivos de sombreado tridimensionales para ventanas. El principal objetivo de esta tesis es, por tanto, analizar de forma empírica y numérica, mediante la toma de datos experimentales y el desarrollo de un software de simulación específico, el comportamiento energético en el clima mediterráneo de sistemas complejos de envolventes verticales, como la fachada Ventilada Opaca con ventanas para, a continuación, optimizar su utilización en la rehabilitación de viviendas. Dicho objetivo principal se complementa con el análisis dedicado a otras medidas destinadas a reducir los flujos térmicos a través de la envolvente, como el uso de sistemas SATE o dispositivos de sombreado tridimensional tipo Egg-Crate en huecos, para lo que se efectúan asimismo análisis de su comportamiento energético mediante el desarrollo de modelos de simulación numérica y campañas de monitorización.
Desarrollo de un modelo de gestión y control de costes por anticipación de los proyectos de infraestructura en zonas con alto riesgo geopolítico: el caso de Palestina
(2023-06-15) Abuzeineh, Muuwafak; Ramírez de Arellano Agudo, Antonio; Revuelta Marchena, María Pastora; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La implantación de proyectos de infraestructura en zonas con alto riesgo geopolítico, como en el caso de los Territorios Ocupados Palestinos, está sujeto a riesgos e incertidumbres únicos debido a la complejidad de la situación geopolítica, la inestabilidad económica, la discontinuidad territorial, la falta de recursos económicos, las restricciones de movimiento y la intervención de muchos agentes durante el proceso de implantación; lo que genera sobrecostes y retrasos en los proyectos. El objetivo de este trabajo de investigación es desarrollar un modelo de gestión y control de costes que recorre todo el ciclo de vida de los proyectos. Para ello, primero hemos aplicado los conceptos de la teoría de sistema para analizar la situación actual, identificar las características del sistema, los agentes implicados, y los riesgos que generan sobrecoste y retraso durante la implantación. Luego hemos desarrollado y puesto en práctica un modelo conceptual para controlar la implantación de los proyectos. El modelo de Control de Costes por Anticipación (CCA) contiene cuatro procesos que recorren todo el ciclo de vida de un proyecto y está dotado por dos mecanismos de control y autorregulación para corregir las perturbaciones que podrán generar los riegos en los objetivos del proyecto. Además, hemos integrado, dentro del modelo CCA, un sistema experto difuso para la cuantificación anticipada del impacto negativo de los riesgos. La aplicación del modelo demuestra que es capaz de detectar y controlar las desviaciones que podrán ocurrir debido a los riesgos endógenos y/o exógenos.
Desarrollo de un add-in en bim para la cuantificación y reducción de residuos de construcción en edificios residenciales en Andalucía
(2023-06-14) Quiñones Rodríguez, Rocío; Cortés Albalá, Isidro; Llatas, Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La industria de la construcción es un sector económico clave en el desarrollo sostenible del modelo productivo mundial, cuya actividad representa, al mismo tiempo, una de las mayores amenazas para el medioambiente. En Europa, por ejemplo, es la principal fuente de residuos y la mayor consumidora de recursos. Por esta razón la Unión Europea (UE) ha establecido un nuevo Plan de Acción para mejorar el uso eficiente de recursos y convertirse en una Economía Circular en la que se reduzca, entre otros, la generación de Residuos de Construcción y Demolición (RCD). Existe consenso en la literatura en que la fase de diseño del proyecto de un edificio o una infraestructura es crucial para reducir los Residuos de Construcción (RC), para eliminar las causas fundamentales de su generación. Modelos de producción como los del “lean construction”, “zero waste”, o “economía circular”, destacan la importancia de reducir los RC en su origen, en lugar de reciclarlos y recuperarlos. Sin embargo, uno de los principales problemas para lograr modelos de construcción de baja generación de residuos es la falta de instrumentos eficaces integrados en las propias herramientas de diseño, que permitan la estimación precisa de los RC durante las fases iniciales del proyecto. En este sentido, en los últimos años, la metodología BIM (Building Information Modelling) ha ganado relevancia en los procesos de digitalización del ciclo de vida de un edificio. Con gran capacidad para manejar y compartir datos, BIM se ha convertido en una herramienta eficaz para la simulación del comportamiento ambiental del edificio durante la fase de diseño, brindando así una oportunidad para evaluar los RC a nivel de proyecto. La principal hipótesis de esta Tesis doctoral se fundamenta en que la arquitectura debe constituir un activo ambiental ante el cambio climático. Por tanto, el objetivo principal de esta investigación es dotar a los diseñadores de una herramienta tecnológica digital implementada en la metodología BIM, que les permita tomar decisiones basadas en el conocimiento detallado de la cantidad de RC que produce el diseño ideado en una fase temprana del desarrollo de un proyecto. Para ello, se propone integrar un modelo matemático de cuantificación de RCD, validado, en el entorno de la metodología BIM. En ese sentido, la Tesis realiza un recorrido metodológico de complejidad creciente en relación con: el nivel de automatismo de los procesos de cálculo, las opciones de análisis de resultados, el empleo de entornos de trabajo BIM y el desarrollo de la arquitectura informática; a medida que la intervención del usuario-diseñador se va reduciendo en cuanto a la introducción de datos y el conocimiento específico en la gestión de los RC y su impacto ambiental obtenido a partir del Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de un edificio. Mediante este recorrido metodológico se constata la capacidad de implementación que tiene el modelo de cuantificación de RCD seleccionado en la metodología BIM. Los resultados proporcionan evidencia de que los métodos propuestos permiten la identificación y cuantificación automática de los RC generados por cada elemento del edificio durante la etapa de diseño, así como el conocimiento del impacto ambiental causado por su gestión. Disponer de información fiable, comparable y verificable resulta fundamental para que el diseñador pueda tomar decisiones más sostenibles acordes con las directrices de la economía circular.
Workflow design for the analysis of transitional space microclimates application to the analysis of strategies for the improvement of the energy performance and comfort of courtyard buildings in the mediterranean climate
(2023-03-03) López Cabeza, Victoria Patricia; Galán-Marín, Carmen; Rivera-Gómez, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
This thesis aims to design a new simulation methodology applied to the microclimate of courtyards to assess their thermodynamic performance considering the different factors involved. Using this new methodology, different strategies to improve the performance of the courtyard as a passive element to reduce the energy consumption of buildings and improve user comfort are analyzed. This work is structured into five chapters. Chapter 1 presents the state of the art and the objectives, methodology, and structure of the thesis. Chapter 2 summarizes the findings of this research considering the existing tools applied to the simulation of the microclimate of courtyards and the development of a novel workflow to their simulation. This can be considered as one of the main contributions of the present thesis. The new workflow is validated using monitoring data and contrasting it with existing procedures to emphasize the main advantages and innovations, as well as some limitations and future developments. Chapter 3 shows the results of using the methodology previously described in the analysis of the effectiveness of different strategies to improve the thermal performance of courtyards. Among the different strategies analyzed with this methodology, the inclusion of shading devices had the largest influence on air temperature (monitored up to 13ºC of thermal delta). Albedo, in contrast, had less effect on the air temperature (around 0.2ºC of thermal delta) but had an important influence on user comfort (lowering up to 5ºC in Psychological Equivalent Temperature comfort index if optimized), mainly for their implication on surface temperature and thus mean radiant temperature. Thermal inertia and night ventilation were found to improve the courtyard's performance up to 1.6ºC and 1.4ºC UTCI. Chapter 4 presents the linkage of the methodology of simulation of the courtyard to the analysis of the indoor comfort of buildings and energy demand using existing building energy simulation tools. It was found that by using some lowcarbon strategies like shadings and air movement using fans, indoor adaptive comfort increased from 39 % of the time to up to 90-100%. In the courtyard, the use of a shading device reduced air temperature by 1ºC and the Universal Thermal Comfort Index up to 5ºC. Finally, Chapter 5 addresses the main results and conclusions, the contributions of this work, and some recommendations for professionals in the sector of building design. The results of this thesis have been published in several high-impact journals.
Molinos aceiteros y olivar histórico de Écija (Sevilla): identificación y transformación diacrónica a través de los modelos digitales SIGH y HBIM
(2022-12-02) Moya Muñoz, Jorge; Pinto Puerto, Francisco Sebastián; González Serrano, Ana María; Universidad de Sevilla. Departamento de Expresión Gráfica Arquitectónica; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Los condicionantes naturales benignos sumados a los aspectos culturales del municipio sevillano de Écija han ido configurando secularmente su territorio, dando lugar a grandes extensiones de tierra pobladas de olivos que han conformado un paisaje agrario de origen milenario. Los procesos de modernización del campo iniciados a mitad del siglo XX y las restrictivas medidas ministeriales iniciadas en el cuatrienio 1972-75 supusieron una perturbación en el agro astigitano con drásticas consecuencias: la reconversión del cultivo que condujo a la práctica erradicación del olivar. Este cambio de paradigma del olivar histórico ecijano implicó no solo la pérdida del arbolado, sino que conllevó la desfuncionalización de toda una estructura territorial asociada a la actividad oleícola que, de manera intensificada, se venía desarrollando en el municipio desde el s. XVII. Como consecuencia de estas mutaciones de origen socio-económico, buena parte de las tierras de Écija, ocupadas históricamente por el olivo, conforman en la actualidad un paisaje en cuyo horizonte predomina la tierra calma, identificándose no obstante, cada vez de manera más difusa, algunos de sus elementos constituyentes. A través de la presente tesis se busca reflexionar sobre la repercusión de las dinámicas de transformación del campo ecijano y la consiguiente pérdida patrimonial a partir de la identificación y el estudio diacrónico de su olivar histórico. Para ello se propone un planteamiento metodológico que permite profundizar en el conocimiento global de sus elementos constituyentes facilitando mecanismos para su posible protección. En este sentido, abordar de manera holística el olivar supone entenderlo desde su actividad agraria y, por tanto, de manera totalizadora desde la acumulación de sus elementos integrantes: el tipo de cultivo; el sistema de captación, acumulación y trasvase de agua; el sistema viario de comunicación y de transporte; la estructuración de la tierra; el equipamiento e infraestructura asociada; y sus unidades productivas, es decir, los molinos aceiteros de prensa de viga y quintal. La sistematización del trabajo, abordada desde diferentes enfoques territoriales y bajo un orden cronológico asociado a los principales hitos históricos del olivar, se desarrolla a partir de los modelos conceptuales. Su organización gravita en torno a los molinos aceiteros, cuya relación con el resto de elementos constituyentes del olivar y particularidades arquitectónicas, derivadas de la funcionalidad de sus espacios estrechamente relacionadas al proceso de trasformación de la aceituna en aceite, les otorgan un peso especial en el trabajo. La aplicación de dichos modelos se articula a partir de las herramientas digitales SIGH y HBIM. El resultado obtenido aporta no solo un nuevo escenario en la consideración patrimonial del olivar astigitano, sino que genera modelos de información susceptibles de ser utilizados como herramienta de difusión, consulta o gestión patrimonial, a la vez que su carácter dinámico y abierto permiten ser completados con nuevos aportes investigadores.
Optimización de estrategias de rehabilitación energética del parque residencial ante escenarios de cambio climático en clima mediterráneo
(2022-09-30) Calama-González, Carmen María; León-Rodríguez, Ángel Luis; Suárez, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Más del 60 % del parque residencial del sur de España se construyó entre 1950-1980, de forma previa a la primera normativa que introdujo ciertos criterios térmicos en edificios (NBE CT-79) y con significativas carencias constructivas, dada la urgencia social y escasez de medios técnico-económicos. Además, 9 de cada 10 viviendas sociales del sur de España que integran el parque público plurifamilar se construyeron entre 1970-2005, previamente al CTE, normativa que introdujo criterios energéticos más relevantes. Por todo ello, este parque edificatorio es un conjunto obsoleto, con consumos energéticos excesivos y niveles de confort muy alejados de los actuales estándares, a lo que se suma la baja tasa de reposición de vivienda. La creciente preocupación de las administraciones públicas por esta realidad ha fomentado el desarrollo de diversas políticas en el ámbito de la eficiencia energética, mediante diferentes directivas europeas y marcos de actuación hacia la descarbonización del parque existente y la apuesta por economías de bajo consumo, enmarcadas en los objetivos de los horizontes 2030 y 2050. Pese a la gran repercusión de estos hechos, la mayoría de las investigaciones realizadas hasta la fecha sobre el comportamiento y rehabilitación energética del parque residencial existente se desarrollan en el norte y centro de Europa, siendo más limitado el número de estudios en regiones del sur. No obstante, la necesaria mejora energética y térmica de las viviendas sociales actuales debe plantearse no solo ante las necesidades del presente, sino también considerando escenarios climáticos futuros, en previsión a su adaptación preventiva ante el inminente calentamiento global. Y, precisamente, menos del 20 % de los estudios de cambio climático se centran en regiones de climas cálidos, como es el Mediterráneo. Para contribuir al conocimiento científico en este campo, esta tesis doctoral se enmarca en la evaluación energética y térmica del parque residencial social público del sur de España (clima Mediterráneo), con el objetivo principal de plantear estrategias optimizadas de rehabilitación energética y mejora de confort, considerando su situación actual y los escenarios futuros de cambio climático. Para ello, se combinan métodos experimentales con simulaciones energéticas y técnicas de optimización numérica. En concreto, se realiza: una valoración y caracterización constructiva previa del parque mencionado con vistas a obtener los rangos tipológicos, morfológicos, constructivos y físicos predominantes; una construcción de modelos dinámicos de simulación, previamente validados, que permitan evaluar, a escala de conjunto edificatorio, el comportamiento energético y térmico de los arquetipos edificatorios más representativos del sur de España y obtener una valoración de los parámetros más influyentes en el balance térmico y energético; una propuesta de soluciones de rehabilitación optimizadas, técnica y económicamente viables, con una valoración de su mitigación de los efectos del cambio climático desde el punto de vista del confort térmico adaptativo; y la creación de una herramienta abierta que pueda emplearse para la toma de decisiones generales durante el proceso rehabilitador.
La rehabilitación energética de viviendas patrimoniales en la descarbonización de los centros históricos de la ciudad mediterránea. Sevilla como caso de estudio
(2022-02-14) Caro Martínez, Rosa Ana; Sendra, Juan J.; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
En el escenario de cambio climático, uno de los más ambiciosos y complejos retos consiste en minimizar el impacto que el metabolismo de nuestras ciudades ejerce sobre el medioambiente. A pesar de su potencial contribución a la reducción de emisiones, la rehabilitación energética de los edificios históricos es obstaculizada porque se percibe como un riesgo cultural, ya que las exigencias de eficiencia energética y los principios de conservación podrían entrar en conflicto. De hecho, la directriz europea en la materia los exime del cumplimiento de estas exigencias, que son obligatorias para el resto de edificios, en flagrante contradicción con la “Carta de las Ciudades Europeas hacia Sostenibilidad” o “Carta de Aalborg” de 1994, cuyos objetivos se recogen en las recomendaciones internacionales sobre conservación del patrimonio. El 23% de los edificios de vivienda europeos fue construido antes de 1945. La gran mayoría están legalmente protegidos o afectados por reglas de conservación vigentes en los conjuntos históricos donde se encuentran. Su exclusión de los planes de rehabilitación energética no está exenta de riesgos medioambientales y socioeconómicos. Además de comprometer el alcance del ambicioso objetivo de reducción de emisiones, contribuye al empeoramiento de la calidad del aire de los barrios históricos, quedando su población condenada al despilfarro energético o a vivir en deficientes condiciones ambientales interiores, con el consiguiente impacto sobre su salud. Esto desalentará su ocupación y acelerarán los desfavorables procesos de mercantilización ya en curso. Por otro lado, incluir los numerosos edificios históricos de vivienda en los planes de descarbonización urbana, garantizando la protección de sus valores, es una tarea de tal complejidad que convierte a estos proyectos de rehabilitación en desafíos científico-técnicos. La heterogeneidad y características constructivas de las viviendas históricas aconseja no aplicar fórmulas estandarizadas de rehabilitación energética, ya que pueden provocar efectos adversos y pérdidas patrimoniales que ya han empezado a registrarse en la literatura científica. Además, la incorporación de energía renovable puede, en muchas ciudades, desfigurar el paisaje urbano histórico, que desde el “Memorándum de Viena” de 2005 forma parte de los elementos urbanos protegidos y, en algunos casos, entrar en conflicto con las normas de protección arqueológica. A pesar de que desde 2018 la directriz europea en la materia reconoce la necesidad de investigación y ensayo de nuevas soluciones, los estudios de eficiencia energética de edificios residenciales históricos en regiones de clima mediterráneo son prácticamente inexistentes. El objetivo de esta tesis es analizar el comportamiento energético y calidad de aire interior de viviendas patrimoniales localizadas en zonas de clima mediterráneo, para diagnosticar su potencial de mejora y proponer soluciones que aumenten su eficiencia, aminoren sus emisiones de CO2 y mejoren sus condiciones ambientales interiores. Ello contribuirá a generar el conocimiento necesario para la obtención de indicadores específicos que permitan integrarlas en los planes urbanos de rehabilitación energética diseñados para las condiciones de climáticas y culturales de las áreas históricas mediterráneas. Para ello, se ha tomado el Conjunto Histórico de Sevilla, declarado “Bien de Interés Cultural” y uno de los más extensos de Europa, como territorio de experimentación. Cuatro edificios de vivienda catalogados, representativos de las tipologías históricas y grados de protección más abundantes y localizados en su barrio más densamente poblado, San Gil, han sido analizados y diagnosticados, proponiéndose soluciones para su rehabilitación energética. La metodología utilizada ha incluido simulación energética dinámica, apoyada en la toma experimental de datos sobre sus envolventes, patrones de uso de sus residentes y evolución horaria de los parámetros ambientales exteriores e interiores más relevantes. Los resultados muestran que, respetando las reglas de la protección patrimonial, el margen de mejora es considerable y no debe ser subestimado. Además, la necesaria introducción de energía renovable puede realizarse mediante sistemas híbridos, no exclusivamente basados en tecnologías de captación solar con alto impacto paisajístico, si no en maduras tecnologías de intercambio de calor.
Modelos predictivos, basados en datos abiertos, para la estimación del consumo energético residencial a escala regional y urbana. Aplicación en Andalucía y Jaén
(2022-06-03) García López, Javier; Sendra, Juan J.; Domínguez Amarillo, Samuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
La sociedad contemporánea se enfrenta a crisis simultáneas —climática, energética, económica y sanitaria—, cuya confluencia puede desencadenar un cambio de paradigma con un nuevo modelo energético. El consumo energético de los edificios supone un tercio del consumo energético total en los países occidentales. En España, sólo el consumo energético de energía final del sector residencial supone el 18,1% del total. A pesar de la importancia del Consumo Energético Residencial (CER) en las políticas de lucha contra el cambio climático, falta información, estudios y estadísticas accesibles sobre su naturaleza, a una escala adecuada. Sin embargo, compañías energéticas sí gestionan y explotan esos datos, sin que esa información trascienda a la sociedad para generar conocimiento. La tesis ofrece una alternativa a la carencia de información sobre el CER proponiendo modelos predictivos basados en datos abiertos —open data—actualizados y procesos de código abierto —open source—, que abarcan desde la escala regional-municipal (municipios de una región) a la urbana (edificios de un municipio). Ese es su principal objetivo. Los datos se estructuran fundamentalmente en tres categorías de información implicadas en el CER: lugar, población y parque residencial. Los modelos se aplican a Andalucía y Jaén, región y ciudad considerados como casos de estudio. La metodología empleada se adapta a la naturaleza de los datos y las escalas de estudio. Para ello se desarrollan procesos de ciencia de datos, incluyendo minería de datos (clustering) y técnicas de aprendizaje automático —machine learning—. Para gestionar la información y elaborar los modelos en ambas escalas se combina el uso de sistemas de información geográfica (GIS) y modelizado energético de edificios a escala urbana (UBEM). El hecho de que la metodología propuesta se base en la explotación de datos abiertos, así como en el uso de herramientas de código abierto, favorece su implementación en otras regiones y ciudades mediterráneas y europeas, trascendiendo así los límites presentes en trabajos de investigación afines. Como principales aportaciones de la tesis, a escala regional-municipal, se incluye la agrupación de municipios de Andalucía en clústeres conforme a su perfil característico del que se deduce un CER potencial común. Dicho CER potencial sirve de base para la elaboración de un modelo predictivo bottom-up del CER a escala regional y provincial para Andalucía. A escala urbana, se obtiene mediante GIS y UBEM, a partir de la cartografía catastral, un modelo predictivo de la demanda de calefacción y refrigeración de los edificios residenciales de un sector urbano. Sus resultados, una vez validados, sirven como conjunto de entrenamiento para la elaboración de un modelo predictivo mediante machine learning para los edificios residenciales de toda la ciudad de Jaén.
Residuos y recursos: estudio de la viabilidad del reciclaje de residuos en aplicaciones constructivas. Desarrollo de productos de yeso para revestimientos con residuos plásticos y de madera
(2021-02-25) Pedreño Rojas, Manuel Alejandro; Rodríguez Liñán, Carmen; Rubio de Hita, Paloma; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Actualmente nos encontramos en una situación de crisis medioambiental de múltiples dimensiones dentro del sector de la construcción. Los edificios construidos son causa directa de contaminación, produciendo residuos y siendo consumidores de una gran cantidad de energía. En este sentido, se potencia el uso de residuos en la generación de nuevos materiales. Sin embargo, a pesar del alto potencial de valorización de los residuos, la normativa que permite la implementación de dichos residuos en la producción de nuevos materiales y componentes para la construcción es escasa y restrictiva. Con todo ello, el principal objetivo de esta tesis doctoral es avanzar en el estudio de la viabilidad y caracterización de nuevos materiales con base de yeso que incorporen residuos plásticos y de madera. Este objetivo se plantea con dos vertientes: la generación y caracterización de los nuevos materiales con prestaciones mejoradas (ligereza, comportamiento térmico y acústico, etc.) y en segundo lugar, su incorporación en edificación a través de productos, evaluando las posibles mejoras acústicas, térmicas y/o medioambientales de las soluciones aportadas según los casos. En el primero de los bloques se analizó la influencia de residuos de madera, en forma de serrín y virutas, procedentes de la demolición de forjados de viviendas, en mezclas de yeso. Se observó que se pudo aportar hasta un 40% en peso de residuo (sobre el total de yeso empleado) alcanzando los valores mínimos de resistencia establecidos por la normativa. Además, la ligereza del material y su comportamiento térmico y acústico mejoraban considerablemente (hasta en un 24%) respecto a los valores de referencia. Así, se elaboraron y caracterizaron placas para falsos techos con propiedades mejoradas, estudiándose también la posible afección que tendrían al ser sometidas a cambios higrotérmicos (cuartos húmedos). El segundo bloque se centra en la reutilización de residuos de policarbonato procedentes del reciclaje de CDs y DVDs en el desarrollo de productos de yeso. Al igual que en bloque anterior, se caracterizó el compuesto para posteriormente desarrollar unas placas de yeso que incorporen dichos desechos. En este caso, no sólo se obtuvo una mejora en la ligereza del material y en su comportamiento térmico, sino que además se alcanzó un incremento de sus capacidades resistentes (23%), para ciertos porcentajes de incorporación, respecto a los valores de control. En la tercera sección se apuesta por trabajar directamente con la matriz de yeso, planteando la posibilidad de sustituir total o parcialmente el yeso comercial por otro reciclado. Se analizan para ello dos tipos de residuos de yeso: por un lado el procedente del proceso de desulfurización de gases en una central térmica (FGD) y por otro el obtenido de los desechos de producción de una planta de elaboración de paneles de yeso laminado. Se estudian los beneficios medioambientales y físico-mecánicos de esta sustitución, verificándose que es posible reutilizar los desechos de producción sin necesidad de someterlos a un proceso de calentamiento previo. Finalmente, se consigue, con el último bloque, la generación de materiales de yeso completamente reciclados (matriz reciclada con agregado plástico) 100% aptos para su uso en construcción. Además de los claros beneficios medioambientales alcanzados, se llega a alcanzar una sustancial mejora en otras propiedades como la ligereza (48%), el comportamiento térmico (44%) o incluso sus capacidades mecánicas (27%) respecto al material de referencia.
La atractividad de la vivienda para propiciar el envejecimiento en el Lugar: modelo Meavel
(2019-09-12) Flores García, Mariana; García Izaguirre, Víctor Manuel; Mercader-Moyano, Pilar; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
Introducción. El envejecimiento poblacionales una tendencia global que indica que para el año 2050, de acuerdo a los datos mostrados por elinforme de Naciones Unidas "Perspectivas de la población mundial 2019”, unade cada seis personas en el mundo tendrá más de 65 años (16%). Se proyecta que el número de personas de 80 años o más se triplicará, de 143 millones en 2019 a 426 millones en 2050. (UN, 2019). Además, la migraciónde las personas a entornos urbanos ylaexposición a escenarios de riesgo, handenotadoatención prioritaria y urgente a grupos vulnerables como los adultos mayores, en vías de velar por su integridad, seguridad y salud mediante el acceso a un entornoadecuada. Marco Teórico y Conceptual: La construcción del Modelo de Evaluación de Atractividad de la Vivienda para el Envejecimiento en el Lugar (MEAVEL),busca ser uninstrumento replicable y adaptable paradeterminar y analizar los atributos físicos-ambientales que caracterizan la atractividad de la viviendaen diversos contextos geográficos, a partir de la percepción del usuario. Los adultos mayores que prefieren envejecer en el lugar se enfrentan a otros retos cotidianos, como caminar sin asistencia, poca visibilidad, asistencia médica, etc. La atractividad se propone como concepto clave para reintegrar al adulto mayor las bondades de una vivienda adecuada. Losatributos del ambiente están supeditados por la habilidad de la gente de vivir su edad activamente, lo que refiere a los planteamientos de Lawton en sus teorías del Envejecimiento Ecológico, Adaptacióny Proactividad Ambiental.La investigaciónparte delaGerontología Ambientalymodelos de vivienda para el envejecimientointegrandoaspectosteóricos comoadaptación y proactividad ambiental.ambientesrestaurativos, percepción, satisfacción y subjetividad, significación y bienestar, resiliencia y migración. Se proponeel conceptodel Atractividad determinando atributos y funciones del espacio urbano arquitectónico, los cuales son el punto de partida para la construcción del modelo MEAVEL.Metodología: El Modelo Meavel parte de la definición de atributos y funciones, con la finalidad de determinar el grado de atractividad dela vivienda y el barrio para propiciar el envejecimiento en el lugar, basados en la respuesta del adulto mayor, para lo cual se propuso el análisis de caso y aplicación del modelo piloto enla ciudad de Sevilla, España en un barrio del centro histórico y otro en periferia, cuya muestra a conveniencia (n=54)estuvo conformada por mujeres en un 50% y hombres en otro 50%.El instrumento utilizadofue una encuesta de 27 preguntas, 15 son categóricas y 12 escalares,la cual se diseñó de acuerdo al resumen de atributos y funcionesque determinaron las variables de Atractividad, incluyendo variables sociodemográficas, de saludyde dependencia, con la intención de conocer el perfil de los usuarios encuestados. EL instrumento fue aplicadoa adultos mayores de 65 y más años queresiden en Sevilla, divida en dos muestras, por un lado, los adultos mayores localizados en el Centrode la Ciudad, Distrito Casco Antiguo, Barrio Encarnación –Regina, y en una segunda muestra, losadultos mayores localizados en la periferia, Distrito Bellavista –La Palmera, Barrios Bermejales –Barriada de Pineda. Losatributos y funcionesde atractividad analizados fueron ocho: Accesibilidad, Movilidad, Orientación, Seguridad, Control, Confort, Estímulo y Mantenimiento.Los resultados fueron procesados con SPSSa partir del análisis descriptivo con medias de tendencia central y de dispersión.Se realizaron análisis bivariados y de correlaciones y correspondencias múltiples para comprobación dela hipótesis.Resultados. Derivado de los análisis de los resultadosse determinó el grado de Atractividad de un barrio y otro desde la percepción del usuario. Se establecieron correlaciones entre variables a partir de las cuales pudo determinarse la influencia de ciertos aspectos de la vivienda y barrio, que determinan la permanencia o node los usuarios en el proceso de envejecimientoy que afectan su salud a partir desu entorno.La hipótesis de partida fue H1: La atractividad de la vivienda para las personas mayores está determinada por la funcionalidadde los atributos del ambiente físico construido y la usabilidad de las funciones del entorno familiar ycultural.Se ha comprobado la hipótesis de partida después del análisis de las 2 muestras y laaplicación del instrumento además de los resultados obtenidos, los cuales arrojan que la atractividaddel ambiente, incluidos la vivienda y el barrio, está determinada por una serie de atributos y funcionesque sobrepasan los aspectos físicos, es decir, que se encuentran atributos tangibles e intangiblescuya función y usabilidad determinan el éxito sobre envejecer en el lugar, relacionados con elentorno familiar, cultural, social y ambiental.Conclusiones. Se pone en evidencia el desconocimiento real de las necesidades de los adultos mayores respecto a su entornoen la construcciónde ambientes adecuados para el envejecimiento saludable,en viviendas y barrios,donde existen áreas de desarrollo para profesionales no sólo de la Arquitectura y el Diseño, sino que debenformularse estrategias de intervención multidisciplinares que fomenten el envejecimiento en el lugar, que mejoren la salud de los usuarios, en el marco deundesarrollo sostenible integral.Se sugieren líneas de investigación a partir de la Gerontología Ambiental y Arquitectura, el diseño centrado en la persona, neuroarquitectura y el aporte de los arquitectos, políticas públicas relacionadas a entornos diseñados para mayores, el envejecimiento en el lugar y rehabilitación ecoeficiente en viviendas y barrios.

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