Ingeniero Civil Eléctrico / Los edificios de oficinas representan consumos de creciente importancia para el sistema eléctrico. En la búsqueda de mejorar la eficiencia energética se han desarrollado los sistemas de gestión y control de demanda para edificios. La Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas construyó el complejo Beauchef Poniente, constituido por edificios de alta eficiencia energética y que incorpora un sistema de control centralizado para sus cargas eléctricas. En este trabajo se proponen estrategias para la gestión energética del sistema de control de energía de Beauchef Poniente. La respuesta de la demanda (RD) es una acción de control que se realiza en base a distintas estrategias para gestionar el uso de cargas eléctricas en respuesta a señales, ya sean de seguridad de la red, de precios o del desempeño energético del mismo edificio. Estas pueden ser de eficiencia energética, desplazamiento de demanda, límite de demanda o desprendimiento de carga, siendo los sistemas de climatización y ventilación (HVAC) propicios para aplicar estas estrategias. En este trabajo se aplicaron estrategias de ajuste de temperatura (AT), límite de potencia de generación térmica (LP) y de prevención del rebote (PR). La primera cambia la consigna de temperatura de los espacios, la segunda limita la cantidad de energía térmica que el sistema HVAC es capaz de generar y la tercera es una estrategia para evitar el aumento de demanda eléctrica al finalizar una acción RD. Los objetivos de las estrategias RD sobre los sistemas HVAC son dos: reducir el consumo de energía, y mantener el nivel de confort de los ocupantes. Este último lo constituyen el confort higrotérmico, y la calidad del aire. En este trabajo, el confort higrotérmico se caracteriza con el Índice de Valor Medio de Fanger, a partir de condiciones de temperatura, humedad del espacio y vestimenta y nivel de actividad del ocupante. La calidad del aire se mide a partir de la concentración de CO2 en los espacios. Para el desarrollo de este trabajo se hizo un modelo térmico y de calidad del aire del cuarto piso del ala poniente del complejo Beauchef Poniente. Sobre este modelo se realizó simulaciones de un caso base, sin control, y de un caso con la estrategia de control actual, que aplica acciones AT y LP. Luego se propuso una mejora al sistema de control actual incorporando acciones de PR, la cual se contrastó con los dos casos anteriores en términos de costo anual de energía y confort de los ocupantes. Los resultados de las simulaciones muestran que del consumo anual de energía del edificio de 77,54 kWh/m2 en el caso base, se ahorra 1,89 kWh/m2 (2,44%) con la estrategia actual y 2,65 kWh/m2 (3,42%) con la estrategia propuesta. Sin embargo, en cuanto al costo, es mayor el efecto de la reducción de potencia máxima y demanda en hora punta. El costo anual baja $ 21.343.346 (12,86%) con la estrategia actual y $ 24.363.448 (14,68%) con la propuesta, respecto del caso base. En lo referente al confort, se concluye que ambas estrategias reducen el confort de los usuarios, y que la estrategia propuesta tiene un desempeño levemente más bajo que la actual, a ciertas horas del día. Sin embargo, se observa que estas reducciones de confort afectan principalmente a una pequeña proporción de los ocupantes del edificio y principalmente en espacios donde mantener el confort tiene menor relevancia.

Ingeniera Civil / La sustentabilidad en la construcción cada día se potencia más por los beneficios económicos, sociales y ambientales que conlleva su aplicación. En cuanto al mercado inmobiliario se tiene que los sistemas de certificación sustentable para edificios transparentan, ordenan y verifican los atributos sustentables de los edificios, además generan un valor económico agregado a la hora de venta o arriendo de estos. El progreso en términos de sustentabilidad que ha tenido el país a través de aplicación del sistema LEED ®, la creación y exigencia de la certificación nacional CES (Certificación Edificio Sustentable) en los nuevos edificios públicos, el desarrollo de una estrategia de construcción sustentable, tecnologías y energías renovables. A conllevado implementar un nuevo sistema de certificación de origen alemán llamado DGNB, donde dentro de sus cualidades se destaca el análisis completo de ciclo de vida del edificio, permite la adaptación del sistema a la realidad nacional y la evaluación equitativa de los tres ejes fundamentales de la sustentabilidad (Económico, Social y Ambiental). El DGNB se ha sometido al proceso de adaptación por un comité de expertos para analizar las normativas exigidas por el sistema con el objetivo de confeccionar un piloto de certificación. El trabajo de titulación consiste en aplicar el piloto de certificación DGNB Chile al edificio Beauchef 851, caracterizado por alto estándar de sustentabilidad, con el objetivo de analizar las brechas que posee el edificio para alcanzar el estándar DGNB. Para el desarrollo de lo anterior se realizó un trabajo paralelo que consistió en la adaptación de la normativa alemana en conjunto con la revisión del caso estudio, permitiendo así calibrar el sistema a la realidad nacional, pero sin perder la exigencia impuesta por DGNB. Se realizó la aplicación del piloto del sistema para 29 criterios, este proceso permitió obtener el posible puntaje obtenido por el caso estudio en cada uno de estos e identificar las brechas para alcanzar el máximo puntaje asociado a cada criterio. Del estudio de las brechas se infieren posibles recomendaciones para mejorar e incrementar la sustentabilidad en el edificio y obtener un puntaje mayor en la evaluación del sistema. No a todas las brechas fue posible entregar una recomendación debido a que parte de los criterios deben ser concebidos desde la etapa de diseño, A pesar de esto el edificio cumple con varios aspectos que evalúa el sistema.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene como objetivo obtener una estrategia de modelación que permita orientar el diseño de sistemas de aprovechamiento geotérmico de baja entalpía integrados constructivamente. El proyecto se centra en dos de las pilas de entibación y sus respectivos anclajes del edificio Beauchef 851, estructuras que han sido implementadas con circuitos de tuberías de HDPE de diámetro 32 [mm] en la pila y de 22 [mm] en los anclajes por las que se hace circular agua que moviliza el calor del sub suelo hacia la superficie, o viceversa, pudiendo acondicionar espacios mediante el acople de una bomba de calor, permitiendo de esta forma aprovechar la energía geotérmica. Las pilas de entibación y anclajes presentan condiciones de borde particulares que no se encuentran en la literatura. Las pilas, que son de hormigón armado y tienen 1 [m] de diámetro y 30 [m] de profundidad, no están completamente rodeadas de suelo ya que una parte de ellas está en contacto directo con el muro perimetral que da hacia el patio de luz en su tramo superior (hasta los 14,7 [m] de profundidad) y hacia los subterráneos en su tramo inferior. En cuanto a los anclajes, que son de cables de acero inyectados con lechada y que tienen 12 [cm] de diámetro y un largo de circuito de 41,5 [m], se tiene que están inclinados 20° respecto de la horizontal y se encuentran a distintos niveles de profundidad. Esta investigación se desarrolla en base a tres grandes ejes de trabajo. El primero de ellos se relaciona con los aspectos prácticos necesarios de llevar a cabo y que permiten recuperar y preservar la implementación. El segundo eje corresponde a modelaciones realizadas con el software computacional EED que incorporen las condiciones de borde de los circuitos mediante procesos de ponderación, superposición y proyección, que a su vez permiten conocer el potencial térmico de la implementación. El tercer eje abarca las mediciones de test de respuesta térmica llevadas a cabo en terreno durante los meses de Agosto y Septiembre de 2013. Los resultados obtenidos indican que el sistema de entibación implementado tiene el potencial de tomar más del 50% de la demanda energética de calefacción y más del 10% de la de refrigeración en ciclos de carga y descarga del suelo, cantidades que fueron ajustadas y validadas en base a las mediciones realizadas en condiciones de operación, las que muestran que la conductividad térmica efectiva del circuito de la Pila es de 2,19 [W/mK] con una tasa de rechazo de calor de 42,4 [W/m], mientras que para los circuitos de los Anclajes la conductividad térmica efectiva es de 1,92 [W/mK] con una tasa de rechazo de calor de 29,6 [W/m], valores que permiten concluir que la implementación es aprovechable en términos energéticos.

Ingeniera Civil / Siguiendo la Agenda de Productividad, Innovación y Crecimiento del gobierno de Chile, que significó la formación del programa Construye 2025 y el proceso energético participativo Energía 2050, el país se encuentra en la fase de planificación y aplicación de planes que desarrollen la construcción sustentable y manejo de información transversal para reducir tiempos y pérdidas en la industria. Frente a este escenario, el siguiente trabajo propone una expansión del espectro de evaluación de la Certificación Edificio Sustentable (CES), modificando las variables 10 y 21 sobre el manejo de residuos en las etapas de operación y construcción respectivamente, e incorporando criterios de evaluación que determinen el desempeño ambiental de los productos utilizados en la edificación de la infraestructura a certificar. El desarrollo de las propuestas considera una caracterización del estado del arte nacional del rubro de la construcción, mediante la revisión bibliográfica de tres herramientas de certificación internacionales y la recopilación de metodologías nacionales implementadas en el área constructiva relacionadas a la sustentabilidad. Una vez analizada la disponibilidad metodológica para la incorporación de requisitos, se propone integrar la evaluación del tema Construcción al puntaje oficial que categoriza el grado de sustentabilidad del edificio en comparación con otros miembros del sistema CES, correspondiente a la categoría en la que clasificarían las variables 21, 24 y 25 propuestas. Junto con las variables, el documento incluye la oferta relacionada a una evaluación de impacto de los edificios en su totalidad como sistema único que incluye un primer acercamiento sobre diseño para reutilización, reciclaje de edificios existentes, mitigación de contaminación acústica y visual en construcción, regulación de transporte y análisis de ciclo de vida del sistema. No se incluyen propuestas específicas sobre la aplicación de estos temas en la certificación debido a la amplitud de cada tópico y a la deficiencia tecnológica encontradas en el medio para proponer una metodología, dejando abierta la posibilidad de futuras investigaciones. Por último, el documento utiliza la información del edificio Beauchef 851 para la aplicación primaria de las propuestas, a modo de cierre del trabajo y así poder analizar la viabilidad de las proposiciones. En este estudio se concluye la necesidad de importar metodologías utilizadas en el extranjero y la capacitación del país y así poder reducir el impacto que tiene la construcción local.