Curricula Arch-UPT

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2.5. Sistemas Ambientales y Sostenibilidad (ENV)

Sistemas Ambientales y Sostenibilidad proporciona el conocimiento y las herramientas para diseñar edificios que sean térmicamente confortables, visualmente saludables, acústicamente adecuados y eficientes en el uso de recursos. Cubre estrategias de control ambiental pasivas y activas, sistemas de energía y agua, y marcos de diseño regenerativo que van más allá del balance neto cero hacia modelos neto positivos y circulares. Los estudiantes aprenden a simular y optimizar el rendimiento de los edificios desde las primeras etapas del diseño.

Área de Conocimiento (KA)	Core Tier1	Core Tier2
2.5.1 Iluminación Natural y Confort Visual	1	1
2.5.2 Confort Térmico y Sistemas Pasivos	1	1
2.5.3 Ventilación Natural y Calidad del Aire Interior	1	1
2.5.4 Sistemas Mecánicos (HVAC)	1	1
2.5.5 Domótica y Automatización Edilicia	1	1
2.5.6 Acústica y Control de Ruido	1	1
2.5.7 Eficiencia Energética y Diseño Neto Cero	1	1
2.5.8 Agua, Saneamiento y Sistemas de Residuos	1	1
2.5.9 Diseño Regenerativo y Circular	1	1
2.5.10 Resiliencia Climática y Adaptación	Electivo

Tabla 2.5: Lista de KUs del área de Sistemas Ambientales y Sostenibilidad.

2.5.1. ENV/Iluminación Natural y Confort Visual (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre el diseño de aberturas y protecciones solares para proporcionar una iluminación adecuada mientras se controlan el deslumbramiento y la ganancia de calor solar: métricas de iluminación natural, herramientas de simulación e integración con la iluminación eléctrica.
Temas:
Core

Métricas de rendimiento de la iluminación natural: factor de luz diurna (DF), autonomía de luz diurna espacial (sDA), exposición solar anual (ASE)
Diseño de aberturas para la iluminación natural: relación ventana-pared (WWR), altura de dintel, altura de antepecho, lucernarios, cubiertas de diente de sierra, repisas de luz
Integración de protecciones solares para el deslumbramiento y la refrigeración: sistemas fijos (voladizos, aletas, lamas), operables (persianas enrollables, persianas venecianas
Herramientas de simulación de iluminación natural: modelado basado en el clima (Radiance, DIVA, ClimateStudio, Ladybug Tools)
Integración de iluminación eléctrica: controles de aprovechamiento de la luz diurna (atenuación, conmutación escalonada), estrategias de iluminación ambiente-tarea

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir las principales métricas de rendimiento de la iluminación natural (sDA, ASE, UDI) y explicar cómo informan las decisiones de diseño de aberturas y protecciones solares [Familiarizarse]
Diseñar y simular una estrategia de iluminación natural para una fachada o abertura de cubierta de un edificio, iterando sobre la WWR, la orientación [Usar]
Evaluar el diseño de iluminación natural de un edificio a partir de los resultados de la simulación, identificando áreas de deslumbramiento o iluminación insuficiente [Evaluar]

2.5.2. ENV/Confort Térmico y Sistemas Pasivos (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre la física de la transferencia de calor en los edificios, los índices de confort térmico y las estrategias de calefacción y refrigeración pasivas que reducen o eliminan las cargas de los sistemas mecánicos.
Temas:
Core

Mecanismos de transferencia de calor en edificios: conducción a través de los conjuntos (valor U), convección en superficies
Índices de confort térmico: PMV (voto medio previsto), PPD (porcentaje de insatisfechos previsto), temperatura operativa
Calefacción solar pasiva: ganancia directa (acristalamiento al sur + masa térmica), ganancia indirecta (muro Trombe, muro de agua), ganancia aislada (invernadero)
Estrategias de refrigeración pasiva: ventilación nocturna, enfriamiento radiativo hacia el cielo nocturno, acoplamiento con la tierra (tubos enterrados, enterramiento)
Estrategias de masa térmica: materiales de cambio de fase (PCMs), hormigón o mampostería expuestos para el almacenamiento de calor diurno

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir los mecanismos de transferencia de calor que afectan el rendimiento térmico de un edificio y explicar la diferencia entre el voto medio previsto (PMV) [Familiarizarse]
Seleccionar y aplicar estrategias apropiadas de calefacción y refrigeración pasivas para un edificio en un clima dado, dimensionando las aberturas [Usar]
Evaluar el diseño térmico de un edificio mediante simulación o cálculo manual, identificando estrategias que tienen un rendimiento inferior [Evaluar]

2.5.3. ENV/Ventilación Natural y Calidad del Aire Interior (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre el diseño de edificios con ventilación natural: efecto chimenea, ventilación cruzada, flujo impulsado por viento, estándares de calidad del aire y estrategias de ventilación híbrida (modo mixto).
Temas:
Core

Impulsores de la ventilación natural: coeficientes de presión del viento (\(C_p\)), efecto chimenea (flotabilidad), y combinación de viento y chimenea
Diseño de ventilación cruzada y por chimenea: colocación de las aberturas (alturas de entrada vs. salida)
Estándares de calidad del aire interior y contaminantes: procedimiento de tasa de ventilación de ASHRAE 62.1, fuentes de contaminantes interiores (COV, CO\(_2\), partículas),
Ventilación de modo mixto (híbrida): estrategias de secuenciación (conmutación, por zonas, concurrente), lógica de control para cambiar entre modos natural
Simulación de flujo de aire para ventilación natural: dinámica de fluidos computacional (CFD) para análisis detallado, modelos zonales para diseño temprano

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir los impulsores físicos de la ventilación natural - viento y efecto chimenea - y explicar cómo el tamaño de las aberturas, su colocación [Familiarizarse]
Diseñar una estrategia de ventilación natural para un edificio en un clima moderado, especificando tamaños de aberturas, alturas [Usar]
Evaluar un diseño de edificio con ventilación natural utilizando simulación de flujo de aire o cálculos simplificados, identificando zonas con ventilación insuficiente [Evaluar]

2.5.4. ENV/Sistemas Mecánicos (HVAC) (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre los principios de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC): tipos de sistemas, selección de componentes, métodos de distribución e integración con el diseño arquitectónico.
Temas:
Core

Clasificación de sistemas HVAC: todo aire (VAV, CAV, doble conducto), todo agua (fan-coil, radiante), aire-agua (inducción)
Zonificación térmica y cálculo de cargas: definición de zonas por orientación, ocupación y uso; componentes de la carga de calefacción y refrigeración (sensible, latente)
Integración del sistema de distribución: profundidad del plenum del techo para conductos, pisos elevados para distribución de aire por debajo del piso (UFAD)
Sistemas dedicados de aire exterior (DOAS) y recuperación de energía: ruedas de entalpía, bucles de circulación y tubos de calor
Tecnologías HVAC de alta eficiencia: flujo de refrigerante variable (VRF), vigas frías (activas y pasivas), ventilación por desplazamiento, losas de calefacción

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Identificar los principales tipos de sistemas HVAC y describir las implicaciones arquitectónicas de cada uno en términos de altura entre pisos, plenum del techo [Familiarizarse]
Seleccionar un tipo de sistema HVAC apropiado para un programa de construcción y zona climática, integrando la zonificación térmica [Usar]
Evaluar la disposición del sistema HVAC de un edificio por su eficiencia, construibilidad e integración arquitectónica [Evaluar]

2.5.5. ENV/Domótica y Automatización Edilicia (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre las tecnologías de la capa de control que automatizan e integran los sistemas mecánicos, eléctricos y de seguridad de un edificio: sensores y actuadores, protocolos de comunicación, gestión centralizada del edificio, y aplicaciones de domótica residencial.
Temas:
Core

Fundamentos de automatización edilicia: sensores (ocupación, temperatura, luz, CO2) y actuadores, control de lazo abierto vs. cerrado, y sistemas centralizados de gestión del edificio (BMS/BAS) vs. arquitecturas de control distribuido y de borde
Protocolos de domótica y automatización edilicia: estándares cableados (KNX, BACnet, Modbus) e inalámbricos (Zigbee, Z-Wave, Matter/Thread, Wi-Fi); interoperabilidad y consideraciones de dependencia de proveedor
Control de sistemas integrados: unificación de HVAC, iluminación, parasoles, seguridad y control de acceso, y riego bajo una sola capa de automatización; escenas, programación horaria y automatización por ocupación
Monitoreo energético y respuesta a la demanda: submedición, tableros de energía en tiempo real, y reducción automatizada de carga y gestión de demanda pico mediante automatización edilicia

Non Core

Aplicaciones de domótica residencial: asistentes de voz, electrodomésticos y cerraduras inteligentes, y automatización para accesibilidad y envejecimiento en el lugar

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Identificar los componentes centrales de un sistema de automatización edilicia - sensores, actuadores, controladores y protocolos de comunicación - y describir cómo integran los sistemas de HVAC, iluminación y seguridad [Familiarizarse]
Especificar una estrategia de automatización edilicia para un proyecto de diseño, seleccionando sensores, protocolos de control, y sistemas integrados apropiados para el programa y la escala del edificio [Usar]
Evaluar una propuesta de automatización edilicia por su interoperabilidad, potencial de ahorro energético, y pertinencia al programa y las necesidades de los ocupantes del edificio [Evaluar]

2.5.6. ENV/Acústica y Control de Ruido (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre la física del sonido en los edificios: transmisión, absorción, reverberación, control del ruido y el diseño de espacios con criterios acústicos específicos (teatros, aulas, oficinas abiertas).
Temas:
Core

Métricas de medición del sonido: nivel de presión sonora (SPL, dB), ponderación A (dBA), tiempo de reverberación (\(RT_{60}\)), clase de transmisión de sonido (STC)
Absorción y difusión: absorbentes porosos (fibra de vidrio, espuma), absorbentes resonantes (paneles perforados, membrana) y difusores (residuo cuadrático, amplitud binaria)
Aislamiento acústico y vías de flanqueo: ley de masa, conjuntos de doble pared y desacoplados, penetraciones selladas, puertas con juntas, pisos flotantes
Diseño acústico de salas: cálculo de \(RT_{60}\) a partir del volumen y la absorción, tiempo de decaimiento temprano (EDT), claridad (C50, C80)
Control del ruido de fuentes externas: planificación del sitio para barreras acústicas, selección del STC de la fachada basada en los niveles de ruido exterior (carretera

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir las métricas acústicas clave (STC, IIC, RT60, NC) y explicar cómo cada una influye en el diseño de los conjuntos de construcción y los acabados de la habitación [Familiarizarse]
Diseñar un conjunto de muro y de piso-techo para cumplir con una clasificación STC e IIC especificada, detallando los controles de las vías de flanqueo [Usar]
Evaluar el diseño acústico de una habitación calculando su tiempo de reverberación y comparándolo con los valores recomendados para su uso previsto (conferencia, música [Evaluar]

2.5.7. ENV/Eficiencia Energética y Diseño Neto Cero (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre estrategias para reducir la demanda de energía de los edificios a casi cero y satisfacer las cargas residuales con energía renovable in situ: modelado energético, medidas de eficiencia e integración de sistemas renovables.
Temas:
Core

Modelado energético de edificios (BEM): simulación basada en la física (EnergyPlus, eQUEST, IES VE), parámetros de entrada (envolvente, iluminación, HVAC, horarios
Enfoque de eficiencia primero: optimización de la envolvente (alto valor R, baja infiltración de aire), acristalamiento de alto rendimiento
Energía renovable in situ: dimensionamiento de la matriz fotovoltaica (FV) (cubierta, fachada, marquesina), selección del inversor
Marcos de certificación de energía cero: definiciones de NZEB (edificio de energía neta cero) por el DOE, Living Building Challenge Energy Petal y Passive House Plus
Rehabilitación energética profunda para edificios existentes: mejora de la envolvente (reemplazo de ventanas, aislamiento exterior), reemplazo de HVAC con bombas de calor

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir los componentes de un diseño de edificio de energía neta cero - reducción de carga, eficiencia y renovables in situ - [Familiarizarse]
Realizar un balance energético preliminar para un diseño de edificio, calculando el EUI estimado a partir de un modelo simple [Usar]
Evaluar un diseño de edificio propuesto de energía neta cero revisando los datos de entrada y las suposiciones de su modelo energético [Evaluar]

2.5.8. ENV/Agua, Saneamiento y Sistemas de Residuos (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre el suministro de agua, el saneamiento y los sistemas de residuos en los edificios: agua potable y no potable, recolección de agua de lluvia, reutilización de aguas grises, tratamiento de aguas negras y gestión de residuos sólidos.
Temas:
Core

Suministro de agua en edificios: requisitos de presión y caudal, dimensionamiento de las tuberías de suministro, sistemas de circulación de agua caliente
Drenaje sanitario y ventilación: diseño del sistema DWV (drenaje, residuos, ventilación), protección del sello de la trampa, requisitos de pendiente
Recolección de agua de lluvia: área de captación (cubierta), dimensionamiento de canalones y bajantes, desvío de la primera lluvia
Tratamiento de aguas grises y negras: fuentes de aguas grises (lavabos, lavandería) y reutilización para riego subsuperficial
Gestión de residuos sólidos en edificios: clasificación de residuos (reciclaje, compostaje, vertedero), sistemas de conductos, compactadores

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir los componentes de los sistemas de suministro y drenaje de agua de los edificios y explicar la diferencia entre agua potable, no potable, gris [Familiarizarse]
Diseñar un sistema de recolección de agua de lluvia para un edificio, dimensionando el tanque de almacenamiento en función del área de la cubierta, los datos de lluvia locales [Usar]
Evaluar la estrategia de eficiencia hídrica de un proyecto de construcción utilizando los créditos de eficiencia hídrica de LEED v4.1 [Evaluar]

2.5.9. ENV/Diseño Regenerativo y Circular (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Cubre los marcos de diseño regenerativo que van más allá de la sostenibilidad hacia un impacto ambiental neto positivo: flujos de materiales circulares, carbono biogénico, servicios ecosistémicos y resiliencia socio-ecológica.
Temas:
Core

Principios del diseño regenerativo: el edificio como sistema vivo, energía neto positiva (más allá de cero), agua neto positiva
Construcción circular a escala de edificio: diseño para la adaptabilidad (holgado, larga vida), diseño para el desmontaje (conexiones reversibles, separación de materiales)
Carbono biogénico en la construcción: madera, bambú, cáñamo, paja y micelio como materiales de almacenamiento de carbono
Marco del Living Building Challenge (LBC): siete pétalos (lugar, agua, energía, salud/felicidad, materiales, equidad, belleza)
Ganancia neta de biodiversidad: cubiertas verdes, muros vivos, corredores de polinizadores, acristalamientos seguros para aves

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

Describir los principios del diseño regenerativo y circular - rendimiento neto positivo, diseño para el desmontaje, carbono biogénico y mejora del ecosistema - [Familiarizarse]
Diseñar un elemento o ensamblaje de edificio para el desmontaje utilizando conexiones reversibles y separación de materiales [Usar]
Evaluar un diseño de edificio contra los imperativos del Living Building Challenge, identificando brechas en el rendimiento energético, hídrico o de materiales, [Evaluar]

2.5.10. ENV/Resiliencia Climática y Adaptación ↑ Volver arriba

Cubre el diseño de edificios y asentamientos que sean resistentes a los peligros inducidos por el clima: inundaciones, calor extremo, incendios forestales, aumento del nivel del mar y tormentas de viento.
Temas:
Non Core

Estrategias de resiliencia a inundaciones: edificios elevados (espacio de acceso, pilotes, zancos), impermeabilización en seco (recintos estancos)
Diseño para calor extremo: cubiertas frescas (alta reflectancia solar), pavimentos frescos, sombreado de espacios exteriores (árboles, toldos), ventilación natural nocturna
Resiliencia a incendios forestales en la interfaz urbano-forestal (WUI): construcción resistente a la ignición (cubierta Clase A, rejillas metálicas para ventilaciones)
Resiliencia a tormentas de viento y huracanes: acristalamiento resistente a impactos, sistemas de contraventanas, conexiones techo-muro (anclajes para huracanes)
Capacidad de supervivencia pasiva durante cortes de energía prolongados: autonomía térmica (superaislamiento, alta masa térmica, refugio en tierra), ventilación pasiva

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
NonCore:

Identificar los principales peligros climáticos que afectan a una región geográfica determinada y describir las estrategias de diseño a escala de edificio que mejoran la [Familiarizarse]
Diseñar una envolvente de edificio y una disposición del sitio para la resiliencia a inundaciones o incendios forestales, especificando las estrategias de elevación [Usar]
Evaluar un diseño de edificio para la resiliencia climática utilizando una lista de verificación específica para cada peligro (inundación, calor, incendio forestal, viento) [Evaluar]