El edificio Boola Katitjin rompe fronteras con su diseño radical en madera y su ingeniería innovadora. Andy Pearson descubre cómo el equipo del proyecto logró una calificación de Estrella Verde de 6 estrellas al trabajar con el entorno forestal.
La Universidad Murdoch, en Perth, Australia, quería que su espectacular nuevo edificio de enseñanza y aprendizaje B360, conocido como Boola Katitjin, fuera, entre otras cosas, un ejemplo de sostenibilidad. La respuesta de Lyons Architects fue minimizar el uso de hormigón mediante el diseño del edificio de madera maciza más grande de Australia Occidental y el edificio educativo más grande construido con madera de ingeniería en el hemisferio sur.
Con 184 m de largo y 30 m de ancho, el edificio de cuatro plantas se apoya en una estructura de madera laminada encolada (glulam), que incorpora vigas con luces de hasta 18 m, que, a su vez, soportan losas de piso de madera contralaminada (CLT) y vigas secundarias. El diseño radical del edificio está traspasando los límites de lo que es factible en madera y la ingeniería de fachadas.
Lyons contrató a Norman Disney & Young (NDY) para avanzar en lo que es posible en términos de ingeniería de servicios de construcción sostenible. NDY apuntó a la certificación Green Star de 6 estrellas del Green Building Council de Australia para el centro de aprendizaje, el estándar más alto según el sistema de calificación.
“La universidad quería un edificio sostenible ejemplar y Lyon fue clave para ayudar a lograr ese objetivo”, dice Renee Fourie, directora del NDY.
Lo fundamental para el concepto arquitectónico de Lyons era exponer la estructura de madera del edificio, por fuera y por dentro. “La madera expuesta significaba que no podíamos tener techos dentro del edificio, por lo que tuvimos que proyectar para conseguir un servicio óptimo para la construcción, mientras se mantenían los aleros del CLT libres del desorden de las pasadas de instalación”, afirma Fourie.
El amplio edificio de madera está orientado a lo largo de un acceso norte-sur, como parte del plan maestro de Lyons Architects para una nueva entrada al campus. Uno de los elementos más llamativos del diseño es la enorme entrada trasera sin columnas y el espacio de reunión, que se encuentra fuera del edificio, pero protegido bajo su techo inclinado asimétrico en el extremo norte del edificio.
En el interior, más de 16.000 m2 corresponden al espacio cerrado para la enseñanza académica, divididos en una variedad de salas de diferentes tamaños, diseñadas con capacidad para 30, 60, 90 o 120 estudiantes. Estas salas están ubicadas a ambos lados del corredor central de 6 metros de ancho, que divide a cada una de las cuatro planchas del piso de madera. Además de proporcionar espacio de circulación, los pasillos están diseñados para funcionar como áreas informales de reunión, estudio y aprendizaje entre pares. Estos pasillos y espacios funcionan bajo una estrategia de ventilación de modo mixto con condiciones ambientales relajadas, mientras que los espacios cerrados de enseñanza académica tienen aire acondicionado.
Para asegurar que los aleros de madera permanezcan libres de conductos y otros obstáculos de ingeniería, se suministra aire acondicionado a los espacios de enseñanza académica a través de un vacío en el piso elevado. Esto proporciona el beneficio adicional de facilitar la adaptación del diseño para satisfacer las futuras necesidades de aprendizaje y enseñanza.
“El cliente y el arquitecto realmente querían que la madera estuviera expuesta, por lo que fue fácil cumplir con la necesidad de un espacio de subsuelo de 800 mm para acomodar la ventilación mecánica y los soportes de cables”, dice Fourie.
Para mantener los conductos de ventilación en un tamaño de fácil manejo, NDY dividió el edificio en tres zonas de servicio o “cápsulas”, a lo largo de su longitud. Cada módulo se mantiene, de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, mediante unidades de tratamiento de aire (AHU) ocultas en las áreas de instalaciones del ático, en el nivel alto y en las salas de máquinas de la planta baja.
Las bandas de distribución de aire generalmente están ubicadas contra las paredes divisorias de las habitaciones y están hechas de material liviano, a diferencia de los núcleos de hormigón de las escaleras y la losa de la planta baja del edificio, que son los elementos principales de la superestructura y las únicas áreas que no se construyeron con madera. Para ayudar a racionalizar la temperatura del aire de suministro acondicionado y mantener controles estrictos de temperatura, cada módulo se subdivide en zonas térmicas perimetrales e internas.
Las AHU incorporan serpentines de calefacción y enfriamiento. La temperatura máxima de diseño externo es de 38°C, y las UTA están dimensionadas para mantener una temperatura de 22-24°C en los espacios de enseñanza académica. El índice del suministro de aire requerido se obtiene basado en los niveles de la demanda térmica o CO2.
El agua helada se suministra al edificio desde un sistema centralizado de distribución de agua helada en todo el campus. El agua caliente se suministra mediante una bomba de calor con fuente de aire independiente, lo que hace que el edificio esté libre de combustibles fósiles.
“Fuimos muy acertados al acordar, dentro del primer mes del diseño, esta separación en módulos de servicio y el uso del espacio de servicios del subsuelo. Sin embargo, la escala del edificio y la ubicación significaron que se dedicó mucho trabajo posterior a realizar las pasadas de instalación en la estructura de madera y modelado energético para optimizar la fachada y las vías de ventilación natural con el fin de minimizar las demandas de energía de enfriamiento”, dice Fourie.
“Llevamos a cabo un extenso modelado energético con el arquitecto y el ingeniero de fachadas [Inhabit] desde el principio del desarrollo del diseño, que continuó durante todo el proceso de diseño para garantizar la solución óptima de la fachada”.
Alex Rodger, ingeniero jefe y director de proyectos de NDY, explica: “Nuestro enfoque fue trabajar con Lyons para permitir que el edificio aprovechara el clima, donde fuera beneficioso y, al mismo tiempo, proteger la construcción contra las temperaturas extremas del calor del verano y generar los mejores resultados sostenibles posibles para el edificio”.
Como resultado, el diseño se ha desarrollado para aprovechar el ‘Fremantle Doctor’, lengua vernácula de Australia Occidental, para la refrescante brisa marina de la tarde que sopla desde el oeste durante los meses de verano.
“Esto da un respiro del calor del verano, por lo que hemos diseñado el edificio para que tenga paredes y persianas que se puedan abrir automáticamente y tomar ventaja de eso; No buscábamos crear un triple acristalamiento o una caja sellada, el concepto desde el principio era crear un edificio permeable”, dice Rodger.
Las rejillas motorizadas se abren para permitir que el aire exterior entre, a lo que Rodger llama “pasillos con ventilación”. Estos están formados por los pasillos de circulación y las áreas de esparcimiento, que funcionan como espacios elevados con temperatura controlada. Cuando las condiciones lo permiten, pueden tener ventilación natural hasta un 40% del año. Para fundamentar el diseño de la fachada y la ventilación natural, NDY llevó a cabo estudios detallados del microclima eólico y del confort térmico.
Una estación meteorológica en la azotea proporciona información para determinar en qué medida, cuándo y cómo funcionará el modo de ventilación natural al controlar que las rejillas de la fachada se abran y se cierren.
«Observamos la velocidad y dirección del viento, la temperatura del aire y los períodos de tiempo en los que las temperaturas están dentro de la banda de ventilación natural o las velocidades del viento están por debajo o por encima de un determinado criterio. Entonces se activarán los actuadores de la fachada o las puertas automáticas», explica Fourie. “Con el tiempo, si los usuarios determinan que estas bandas están demasiado apretadas o no lo suficientemente apretadas, se pueden ajustar fácilmente”.
Cuando se detectan temperaturas fuera de los parámetros de diseño (actualmente entre 19°C y 26°C), o si la velocidad del viento o la lluvia aumentan a niveles incómodos, las rejillas de ventilación se cerrarán y entrarán en funcionamiento los sistemas tradicionales de aire acondicionado. Además, el sistema verifica periódicamente para determinar si las condiciones del aire exterior han vuelto a ser favorables para la ventilación natural.
También se utilizó el modelado digital para desarrollar la forma del techo asimétrico del edificio. Esto está diseñado para proporcionar sombra a las fachadas este y oeste en respuesta a la trayectoria del sol. Además, en el techo se implementó un importante conjunto fotovoltaico. Actualmente, se estima que genera hasta 450 kWp de energía eléctrica, lo que compensará hasta el 60% de la demanda eléctrica anual total del edificio. El tejado tiene espacio para añadir otros 100 kW de energía fotovoltaica en el futuro.
El edificio -construido en el sitio inclinado- incluye de manera excepcional, una serie de escaleras mecánicas para alentar a los estudiantes a caminar a través de él y acceder al resto del campus.
Además de brindar transporte vertical, servicios de construcción, sustentabilidad y servicios de diseño eléctrico, NDY fue responsable de la ingeniería contra incendios y la acústica del edificio. Esto incluyó hacer una evaluación de incendios forestales, porque el campus está ubicado cerca de esta zona de incendios forestales.
“Tuvimos que realizar la evaluación desde el principio del diseño, porque esto modificaba parte del diseño arquitectónico, que tenía que abordar elementos como la posibilidad que las pavesas fueran lanzadas hacia el edificio”, explica Fourie.
Debido a que está construido principalmente con madera y está ubicado en el borde de una zona de incendios forestales, hay rociadores por todas partes. El informe de ingeniería contra incendios tenía mil páginas, dice Fourie, e incluía información sobre las tasas de carbonización previstas para los tres tipos de madera utilizadas para construir diferentes elementos del edificio, así como también un proyecto de testeo de incendio específico detallando las pasadas de instalación y los productos seleccionados.
Rodger continúa: “La búsqueda y adquisición temprana del proveedor de madera fue clave para el éxito del proyecto, así como cada detalle de proyección de un incendio no estándar que tuvo que ser testeado para especificar el tipo de madera, porque todas se comportan de manera diferente en caso de incendio”.
El edificio se inauguró en febrero de 2023, el inicio del semestre académico en Australia. Después de un año de funcionamiento, NDY planea comparar su uso de energía durante ese tiempo con sus predicciones de modelos energéticos, para ver qué se puede aprender del edificio.
La iniciativa es totalmente apropiada, porque el nombre del edificio – Boola Katitjin – se traduce del idioma local Wadjuk Noongar como “mucho aprendizaje”. Reconoce la importancia de la tierra en la que se encuentra, que ha sido un lugar de aprendizaje aborigen durante miles de años.
Fundado por el Green Building Council de Australia en 2003, Green Star es un sistema voluntario de calificación de sostenibilidad para edificios desarrollado para proporcionar una verificación independiente de que un edificio es sostenible. Las calificaciones comienzan con una estrella y llegan a un máximo de seis estrellas.
Las calificaciones se pueden lograr en el momento del diseño, la finalización de la construcción o el equipamiento o durante la fase operativa en curso que implica un proceso de evaluación formal realizado por un evaluador externo independiente. Al igual que BRREAM, Green Star clasifica edificios, interiores y comunidades según nueve categorías de impacto ambiental, que incluyen: energía, transporte, agua, materiales, emisiones e innovación.
Boola Katitjin fue evaluado frente a Green Star Design & As Built. Esto evalúa los resultados de sostenibilidad del diseño, pero garantiza que estos elementos se incluyan en la construcción del edificio para garantizar que la intención del diseño realmente se cumpla.
La diferencia clave entre Green Star y Nabers es que Nabers califica la efectividad del funcionamiento de un edificio una vez que está operativo.
Publicado originalmente por Cibse Jorurnal
