En nuestra columna anterior, revisamos un interesante nuevo edificio de oficinas en la ciudad Australiana de Sydney, que, entre otras destacadas estrategias, incorporó una planta de trigeneración que exporta electricidad a la nueva red de trigeneración del centro de dicha ciudad. En esta columna, y para profundizar en esta interesante estrategia que está implementado la ciudad de Sydney, analizaremos un proyecto que nos ofrece una fascinante mirada al rol que las infraestructuras, en este caso de generación de energía, pueden tener en nuestras ciudades.
Este proyecto se sitúa en un terreno de seis hectáreas de la antigua cervecería Kent ubicada en el barrio Central Park, en Sydney. La antigua cervecería, construida en 1835, era un gran complejo industrial que fue dando paso al desarrollo de edificios residenciales y comerciales. Los últimos vestigios de la cervecería, compuestos por tres edificios de albañilería y una chimenea central, fueron declarados de carácter patrimonial.
Sin embargo, lejos de ser un testimonio estático del pasado, la ciudad les ha dado un nuevo sentido: estos edificios son el esqueleto de la primera etapa de un proyecto de regeneración urbana, que consiste en la implementación de una planta de trigeneración energética.
Como ha sido la condición de la mayor parte de los proyectos que hemos revisado en nuestras columnas anteriores, este proyecto demuestra la importancia de la innovación y la colaboración para desarrollar e implementar proyectos de construcción más sustentables, y en este caso, ciudades más sustentables. Como elemento adicional, en esta ocasión podemos mencionar también el concepto de integración, en dos ámbitos: entre el patrimonio y las tecnologías, y entre la infraestructura energética y el barrio.
Trigeneración distrital y ciudades más sustentables
Este proyecto no es una iniciativa aislada en la ciudad. Su punto de partida es el plan urbano conocido como Sustainable Sydney 2030, y en particular uno de sus planes de implementación, el City of Sydney Decentralised Energy Master Plan – Trigeneration. Sustainable Sydney 2030 incluye, entre otras propuestas, el concepto de Green Transformers, en base a la creación de una red de generación eléctrica con baja huella de carbono, y que a su vez entregue energía térmica de cero huella de carbono, tanto para edificios nuevos como existentes. Para lograr dicho objetivo, la tecnología seleccionada fue la trigeneración de carácter distrital, utilizando gas natural como combustible. El análisis de factibilidad y el plan de implementación de dichas plantas de trigeneración se incluyó posteriormente en el segundo documento, el City of Sydney Decentralised Energy Master Plan – Trigeneration. Adicionalmente, dichos Green Transformers incorporarían en el futuro plantas de tratamiento de agua y sistemas de recolección automatizada de residuos domiciliarios, permitiendo que para el 2030 las plantas de trigeneración usen como combustible los gases originados de los residuos orgánicos.
Como mencionamos en nuestra columna anterior, la trigeneración es un procedimiento que permite obtener energía eléctrica, calor para calefacción y agua caliente sanitaria, y agua fría para refrigeración, a partir de una misma fuente de energía primaria o combustible, en este caso gas natural. Al producir electricidad, el motor libera calor residual en los gases de combustión, el cual es capturado para calentar agua. El agua caliente puede ser convertida a agua fría para el uso de aire acondicionado en base a un segundo equipo llamado chiller de absorción.
Adicionalmente, cuando la planta es distrital como en este caso, tanto el agua frío como caliente son distribuidas a los edificios cercanos a través de una red de conductos subterráneos, y la electricidad generada se inyecta a la red. Así, comparado a sistemas tradicionales de generación tanto eléctricos como térmicos, una planta de trigeneración logra mayores niveles de eficiencia en la conversión de energía primaria, en gran medida por la reducción de las pérdidas por transmisión de la energía eléctrica.
El concepto no es nuevo. La primera planta de distribución de energía eléctrica en el mundo era de cogeneración: implementada por Edison en 1882, la red entregaba tanto electricidad como vapor para Manhattan. Recientemente dicha planta fue convertida a trigeneración y es la octava red más grande del mundo, después de otros proyectos en Europa, principalmente en Alemania, Rusia, Inglaterra, España y los países nórdicos. Cabe destacar que en la mayoría de estos países las plantas distritales datan ya de varias décadas atrás, y lo que se ha hecho es recuperar la infraestructura existente para operar a niveles de mayor eficiencia. En otras palabras, la cogeneración y trigeneración distrital son ya parte del patrimonio o know-how en materia de eficiencia energética.
En el caso del proyecto en la antigua cervecería Kent de Sydney, la planta se compone de dos motores reciprocantes de 1.1 megawatts de potencia en base a gas natural. Se estima que en su primera etapa entregará agua caliente, agua para enfriamiento y electricidad para aproximadamente 1.400 departamentos, 1.000 dormitorios de estudiantes universitarios, y para 16.000 metros cuadrados de espacio comercial. La etapa dos cubrirá la demanda de todos los edificios del barrio Central Park. Como resultado y considerando un horizonte de 25 años, se evitará la generación de 136.000 toneladas de CO2-equivalente.
Generando integración
Pero más allá de los aspectos técnicos de la planta de trigeneración, destaca la recuperación del antiguo edificio de la cervecería. El estatus de edificio histórico de este edificio de albañilería generó un significativo desafío de diseño estructural, ya que el requerimiento del proyecto incluía la instalación de seis torres de enfriamiento sobre el edificio. Luego de un detallado estudio sobre las condiciones de la estructura existente, La solución final implementada fue en base a un marco de acero interior que considera la existencia no sólo de los muros exteriores sino también de los antiguos silos de hormigón y tolvas de acero (originalmente utilizados para almacenar el carbón del generador de la cervecería), maximizando el espacio interior sin afectar el valor estético de dichos elementos patrimoniales. Sobre este marco de acero, definido como la estructura primaria, se apoya una estructura de acero secundaria, que da forma a los elementos que rodean las torres de enfriamiento.
Asimismo y desde el punto de vista de la ejecución en la obra, esta solución de diseño estructural redujo la necesidad de marcos provisorios y facilitó la remoción de material de demolición en la medida que la obra avanzaba. Esta optimización del diseño fue fruto de la colaboración de los ingenieros con el contratista y el cliente.
Adicionalmente, el diseño consideró una losa superior de tipo composite que, a 21 metros de altura, elimina la necesidad de alzaprimados y moldajes utilizados en las tradicionales losas de hormigón armado. Recordemos que las losas composite, usadas sobre todo en edificios no-residenciales, se componen de un deck de acero, generalmente de perfil trapezoidal, sobre el cual se ejecuta la losa de hormigón.
Imagen1: Vista de la nueva planta de trigeneración en el barrio Central Park de Sydney, construida bajo y sobre el antiguo edificio de la cervecería Kent. Créditos: John Gollings
Imágenes 2 y 3: Vistas interiores de la nueva estructura primaria de acero, y de las antiguas tolvas de acero que, en forma de pirámide invertida, entregaban carbón a las calderas de la cervecería. Créditos: John Gollings
Respecto al diseño arquitectónico, el encargo fue posicionar las torres de enfriamiento sobre el edificio y solucionar su integración estética al conjunto. El diseño tuvo que lidiar con los requerimientos espaciales y técnicos entregados por los ingenieros, proveer de un espacio interior apropiado para contar e interpretar la historia del lugar, y vestir las torres de enfriamiento considerando la forma del edificio existente.
Un elemento clave del diseño fue la materialidad utilizada, que fue principalmente el acero, utilizado no sólo como elemento estructural sino también como material de terminación. Destaca la malla de acero expandido y transparente en un 65%, que genera una transición entre la forma rectilínea del edificio de albañilería y las seis torres de enfriamiento, a la vez que permite la ventilación de dichos elementos. Vista desde la plaza pública que rodea el edificio y casi desde todo el barrio, la malla de acero cubre las torres como si fuera un textil, un efecto logrado mediante el uso de paneles rígidos de doble curvatura, moldeados por una estructura secundaria de acero que se apoya sobre el marco o estructura primara de acero, mencionada anteriormente.
En términos funcionales, las torres de enfriamiento se conectan con los motores de trigeneración, ubicados subterráneamente bajo el edificio, mediante tres grandes tubos de acero inoxidablea la vista, los que albergan un circuito condensador que enfría las cámaras de refrigeración y los motores. El circuito condensador entrega a las torres de enfriamiento el calor de la combustión de los motores, y luego el agua enfriada en las torres vuelve a los motores y el proceso comienza de nuevo. En términos simples, este sistema de refrigeración es similar al radiador de un automóvil.
Imágenes 4 y 5: Vistas de la malla de acero en base a planchas de doble curvatura, que cubren las torres de enfriamiento y generan la transición entre estos elementos y el edificio de albañilería. Créditos: John Gollings
Regenerando la ciudad
En vez de terminar siendo un elemento residual en términos de diseño, las torres de enfriamiento de la planta de trigeneración no sólo fueron consideradas como una pieza de ingeniería, sino también como elementos escultóricos reconocibles desde todo el barrio, y generando la identidad de éste en el contexto urbano.
Ya terminada la ejecución de la etapa 1, el equipo de proyecto está desarrollando la segunda etapa. En el intertanto y despojado ya el edificio de la pared de la fachada norte donde se ejecutarán los futuros trabajos, el equipo de proyecto y el cliente han decidido dejar expuestos el gran espacio interior del edificio y los detalles de cómo la nueva estructura de acero se eleva para sostener las torres de enfriamiento.
Una estrategia no sólo aceptable sino que coherente con un proyecto que demuestra la importancia de no sólo repensar el rol de las infraestructuras supuestamente obsoletas de nuestras ciudades, sino también de incorporar en los nuevos proyectos la flexibilidad necesaria para que las infraestructuras (y estructuras) permitan otros usos y funciones durante su ciclo de vida. Con ello, se está aportando al potencial de regeneración de nuestras ciudades, un concepto fundamental para la sustentabilidad urbana.
Imagen 6: El proyecto se sitúa en un terreno de seis hectáreas de la antigua cervecería Kent ubicada en el barrio Central Park, en Sydney. Se estima que en su primera etapa entregará agua caliente, agua para enfriamiento y electricidad para aproximadamente 1.400 departamentos, 1.000 dormitorios de estudiantes universitarios, y para 16.000 metros cuadrados de espacio comercial. La etapa dos cubrirá la demanda de todos los edificios del barrio. Créditos: John Gollings
Imagen 7: La fachada sur del edificio fue utilizada como soporte del festival Vivid Light 2015. Se muestra en la imagen una obra del artista Bradley Eastman. Créditos: Brett Boardman
José Tomás Videla Labayru
Arquitecto LEED-AP, MSc, MBA
