O edifício que respira: a construção da nova sede da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin

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Salmaan Craig (EngD) está trabalhando com a Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) de Meddelin no projeto de sua nova sede. É professor da Harvard Graduate School of Design, onde se especializa no projeto térmico e a física dos edifícios e materiais. Foi criado em Londres, mas com mãe colombiana. Nessa colaboração explica os desafios termodinâmicas que existem por trás do projeto, atualmente em construção.

O novo edifício para a sede da EDU vem sendo feito em uma cocriação tripartite entre a empresa pública, o setor privado e Salmaan Craig como consultor independente que voluntariamente aportou seus serviços. EDU pretende consolidar um laboratório de projeto e bioclimática aplicado no novo edifício como um modelo real, onde a empresa Conconcreto entra como sócio desenvolvedor de tecnologia em sua fachada, além de construtora do edifício.

A nova sede da EDU está enquadrada na renovação urbana do centro de Medellin, como um projeto âncora na transformação integral do parque de San Antonio. Projetado e construído sobre um terreno próprio, ali se levanta o edifício literalmente sobre a projeção da antiga sede administrativa da empresa. É um compromisso da empresa por criar edifícios públicos sustentáveis que sejam referências de cidade sob a metodologia de "edifícios que respiram".

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Esta intervenção é parte integrante do centro tradicional e representativo da cidade de Medellin, cuja vocação como articulador das transformações socioespaciais da renovação do centro (tranvía Ayacucho e Carrera Bolivar), é a de executar ações iniciais para conformar um novo espaço cívico da cidade, "um lugar de encontro para os cidadãos". É um edifício com um alto compromisso com a inovação destinada a uma geração de edifícios sustentáveis em Medellin: seu sistema de fachada pré-fabricada, os painéis solares, a chaminé solar, a calibração de temperatura e a flutuação térmica. Além disso, não conta com ar condicionado.

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O projeto tem uma vocação de inovação para contribuir com a renovação, revitalização do centro e, assim, promover que torne a ser socialmente seguro através da mistura saudável de usos; da apropriação adequada por parte dos cidadãos. Nesta dinâmica a intervenção aposta em estimular a transformação do centro da cidade para promover um habitat sustentável, garantindo o direito à cidade junto a uma estratégia de urbanismo social para construir uma cultura interna e externa da sustentabilidade.

Sua concepção é baseada em "um edifício que respira", pensado em "materiais simples, geometrias inteligentes." Uma pele exterior composta por elementos pré-fabricados de alta qualidade permitem conduzir a uma chaminé solar interna para refrescar o ar frio exterior. Isso é feito com materiais simples que geram o controle da massa térmica e por conceitos termodinâmicos - convexão e forças térmicas - gerando uma mudança de temperatura do ar de fluido constante, do frio para o quente, criando correntes de ar nos espaços de trabalho dos funcionários da empresa.

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O edifício está localizado no Polígono Z3_CN1_2 (centro tradicional e representativo) e também na área de intervenção estratégica que é o Macroprojeto de Rio Centro dentro da subárea 2 - Centro. O edifício tem uma área de índice de construção de 1.015 m², áreas comuns de 1.968 m², para um total de 2.983 m² de área total de construção. Tem uma forma de prisma quadrangular esbelto com uma altura de 37 metros do nível do térreo, que cresce a partir do mesmo perímetro do edifício existente, que teve um processo de demolição com o método de implosão.

O edifício tem dois subsolos onde estão as áreas técnicas de armazenamento de água, estacionamentos, salas técnicas, reciclagem, sala de lixo, manutenção e depósitos. Um primeiro andar de atenção para a comunidade com um centro de pagamento, recepção, salão galeria de projetos, atenção comunitária e área de arquivamento.

A nova sede tem dez andares com um pé-direito típico de 3,70 metros, distribuídos da seguinte forma: do 2º ao 4º pavimento estão os escritórios; no 5º as áreas comuns, uma cozinha e um terraço; desde o 6º ao 8º mais escritórios; no 9º está o escritório da gerência geral; enquanto no 10º distribuem-se espaços técnicos e áreas de trabalho, além da sala de máquinas dos elevadores.

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Um novo tipo de ventilação, um novo tipo de experimento

A nossa maneira de experimentar o calor é mais complexa do que gostaríamos de admitir. Os padrões de conforto definem o que é aceitável para os edifícios, e evoluem à medida que aprendemos sobre as sensações térmicas. A maioria das pessoas entram em consenso sobre estas últimas quando está muito frio ou muito quente. Mas, em situações intermediárias é mais difícil de prever como eles vão se sentir, o que toleram ou desfrutam. Um número incerto de fatores fisiológicos, psicológicos, culturais e climáticos entram em jogo para fazer pender a balança.

Em princípio, o objetivo das normas de conforto térmico foi definir uma gama universal de temperaturas que se aplicariam todos os edifícios, climas, momentos e pessoas. Esses foram desenvolvidos pela mão da arquitetura moderna e as tecnologias de condicionamento de ar da época. E, juntos, contribuíram para originar o Estilo Internacional. A criação de novos padrões de conforto nos indica que grandes mudanças se aproximam: sutilezas importantes são reconhecidas nas sensações térmicas, como nossa tendência para se adaptar às mudanças sazonais, ou de tolerar temperaturas mais elevadas, se sabemos que podemos abrir uma janela [1].

O chamado Target Comfort Range (intervalo de conforto) representa o ponto de partida ou o ruído em todas as conversas sobre projeto passivo. Medellin é um bom exemplo: com muito pouca variação ao longo do ano, em um dia típico a temperatura varia entre 18°C e 28°C à sombra.

Se perguntados, a maioria de seus habitantes instintivamente diriam que a parte superior deste intervalo é muito quente, concluindo que o ar condicionado é necessário. No entanto, de acordo com as novas normas, esta temperatura é adequada para escritórios, sempre e quando haja suficiente circulação de ar [2] . Isso levanta uma questão importante: se não podemos projetar edifícios sem ar condicionado em Medellin, chamada de Cidade da Eterna Primavera, onde é que vamos fazer isso?

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Um dos maiores desafios da ventilação natural é a dificuldade em prever a frequência, a direção e a força do vento. Em Medellin a direção do vento é relativamente estável, mas só tem a força necessária para 40% do ano. Felizmente, na última década existiram progressos para entender e incorporar uma força mais confiável: ventilação dinâmica (empuxo), um tipo de ventilação não ativada pelo vento, mas pelo calor residual dos ocupantes, computadores e outros ganhos de calor no interior dos edifícios.

Todos nós já encheu um balão alguma vez. Nós projetamos nosso prédio para tirar vantagem deste efeito: uma chaminé conecta todos os pisos de escritórios. Aquecido pelos ocupantes e computadores, o ar interior naturalmente sobe pela chaminé. À medida que sai pela parte superior, o ar fresco é aspirado a partir das janelas e para dentro do edifício.

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Com a ventilação impulsionada pelo vento, o ar fresco é empurrado para dentro desde os lados. Mas com ventilação por flutuabilidade, o ar fresco é aspirado desde os lados. Assim que a ação é diferente. E é também mais confiável. Em um dia quente, quando a ocupação de construção é alta, pode não haver vento suficiente para conduzir o ar interno. No entanto, a ventilação dinâmica é diferente: o aumento da ocupação também aumenta a força motriz. Em outras palavras, a flutuabilidade é uma força que pode ser concebida. Pelo projeto, podemos manter uma "brisa" na ausência de vento.

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Como o tamanho da chaminé ou das janelas é determinado? Se as aberturas são do tamanho errado, não haverá fluxo de ar suficiente, e o interior irá sobreaquecer. Isto costumava ser um problema difícil de resolver, principalmente para edifícios de vários andares, mas uma nova pesquisa tem proporcionado novos conhecimentos: agora temos modelos matemáticos simples que respeitam os mais importantes princípios físicos [3]. Agora, as equipes de projeto podem facilmente decidir se a ventilação dinâmica é viável desde o início do processo de projeto.

Este vídeo mostra um "aplicativo" baseado nestes modelos matemáticos. Foi desenvolvido para que a equipe de projeto da EDU pudesse projetar o tamanho das janelas e a chaminé corretamente, bem como fazer os ajustes necessários durante a vida do edifício.

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A tabela mostra o tamanho apropriado das aberturas em cada nível para garantir que todos tenham a mesma quantidade de ar fresco. Se aumenta a velocidade de ar fresco por pessoa, as aberturas aumentam, enquanto a temperatura no interior (em relação ao exterior) cai. Mediante o ajuste adequado das aberturas, podemos manter a temperatura média interna a não mais do que dois graus (+ 2°C) acima do exterior, gerando três ou quatro vezes a quantidade normal de ar fresco por pessoa [4].

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Três janelas por piso poderão ser abertas, espaçadas para proporcionar uma distribuição uniforme de ar fresco, dos lados menos poluídos e mais tranquilos do edifício. Nossa ideia atual é a de colocar gráficos em cada janela, mostrando aos ocupantes quando devem abrir a janela, dependendo de quantas pessoas estão nesse pavimento naquele dia.

E à tarde, quando a temperatura exterior pode exceder os 28°C na sombra? Para resolver isso, exploramos dois aspectos ambientais: em primeiro lugar, a chaminé olha o oeste, assim que vai receber um "impulso solar" no período da tarde. Isto irá aumentar a velocidade de ar fresco até um terço. Segundo, usamos a massa térmica: o concreto aparente esfria durante a noite, mantendo-se relativamente frio durante o dia. Isso absorve o calor radiante dos ocupantes, tornando-se mais frio do que o lado de fora durante a maior parte do tempo.

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Vemos este edifício como um laboratório. É uma experiência no projeto por flutuabilidade, e uma prova dos níveis de conforto. Os ocupantes são principalmente arquitetos e urbanistas que trabalham para a EDU. Eles experienciarão a teoria e a realidade da ventilação dinâmica pessoalmente. Reconhecerão os sucessos e fracassos, para ver como melhorar o projeto e como aplicar o conceito a diferentes tipos de edifícios em toda a cidade.

Este não é apenas uma experiência para a EDU. Temos a intenção de transmitir a construção do edifício pela internet, ao vivo. A maioria dos clientes e arquitetos não estão preparados para compartilhar este tipo de informação, porque isso pode revelar omissões no projeto e na construção. Mas se ninguém sabe como realmente rendem os edifícios, como podemos, como uma indústria, aprender coletivamente com os nossos sucessos e fracassos?

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Concretagem do GRC (Glass Reinforced Concrete) e instalação in loco

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Legendas do vídeo

La Sensación Térmica: aqui está um vídeo de um antigo experimento recriado em classe no ano passado. Santiago González Serna é o voluntário colombiano. O experimento remonta pelo menos a John Locke, o filósofo do século XVII, que estava interessado em como percebemos fisicamente e entendemos o mundo. Em frente a ele há três baldes de água. Um deles está quente, o outro frio e o último à temperatura ambiente. Você pode vê-lo colocando a mão sobre o balde quente, e a outra mão sobre o frio. Depois de suas mãos têm aclimatado, ele as remove. Uma mão está quente e outra fria. Em seguida, mergulhada ambas as mãos no balde cheio com água à temperatura ambiente. Quando perguntado para adivinhar a temperatura, ele teve dificuldade em responder. Seus sentidos estavam obviamente em conflito: "Eu não posso dizer, porque minha mão quente sente frio, mas minha mão fria sente quente". O que isso nos diz? Que julgamos temperatura - e tudo o que vem dos sentidos - de forma comparativa. Se você acha que a água é quente ou fria demais, depende do que você acabou de experienciar. Somos criaturas profundamente comparativas.

Multistory Buoyancy Ventilation: aplicativo desenvolvido para ajudar a equipe da EDU no projeto da chaminé e janelas em cada andar. A força da impulsão é gerada pelo calor das pessoas e equipamentos. A níveis mais elevados, a força de sucção resultante na fachada é proporcionalmente menor. Assim, as aberturas das janelas precisam ser maiores para fornecer a mesma quantidade de ar fresco para o piso. Ver:Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007

Notas

^[1] Richard J. de Dear and Gail S. Brager, “Thermal Comfort in Naturally Ventilated Buildings: Revisions to ASHRAE Standard 55,” Energy and Buildings 34, no. 6 (2002): 549–61.

^[2] Veja aqui. Eleja o método “adaptive comfort”

^[3]Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007; Torwong Chenvidyakarn, Buoyancy Effects on Natural Ventilation (Cambridge ; New York: Cambridge University Press, 2013).

^[4] A dose recomendada para os novos edifícios tipicamente é de 10 litros por segundo por pessoa (dependendo do tipo de atividade e o nível particular)

• Arquitetos

  EDU - Empresa de Desenvolvimento Urbano de Medellin

• Localização

  Carrera 49 #44-94, Medellin, Antioquia, Colômbia

• Direção de Projeto

  John Octavio Ortiz Lopera

• Equipe de Projeto

  Víctor Hugo García Restrepo, Gustavo Andrés Ramírez Mejía, César Augusto Rodríguez Díaz, Catalina Ochoa Rodríguez, Julián Esteban Gómez Carvajal, José Arturo Agudelo, Aurlin Cuesta Serna

• Entidade Promotora

  Empresa de Desarrollo Urbano (EDU) + Alcaldía de Medellín

• Termodinâmica

  Salmaan Craig

• Consultor de desenhos técnicos

  Juan Fernando Ocampo Echavarría

• Projeto Estrutural

  Rafael Álvarez R., Ramiro Londoño Ángel, Carlos Mario Gómez Rojas

• Construtora

  Constructora Conconcreto

• Consultoria bioclimática

  Taller de Ingeniería y Diseño Conconcreto

• Consultoria acústica

  Daniel Duplat

• Diretora social

  Gloria Estela López

• Desenhos Técnicos

  Espacios Diseño Construcción S.A.S.

• Gerente Geral Empresa de Desenvolvimento Urbano

  Jaime Bermúdez Mesa (atual), César Augusto Hernández Correa (2016), Margarita Maria Ángel Bernal (2012-2015)

• Área

  3.660 m²

• Ano do Projeto

  2016

• Fotografias

  Alejandro Arango, Courtesy of EDU, Courtesy of Saalman Craig