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UNIVERSIDAD DEL BO-BO

FACULTAD DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCIN Y DISEO

EVALUACIN DE HERRAM IENTAS DE SIMULACIN ENERGTICA : ESTUDIO

DEL CASO DE LA DETERMINACIN DE LA DEMANDA DE CALEFACCIN EN

VIVIENDAS EN CONCEPCIN

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGSTER EN HBITAT SUSTENTABLE Y

EFICIENCIA ENERGTICA

AUTOR: ALEX GONZLEZ CCERES

Arquitecto

PROFESORES GUAS: RODRIGO GARCA ALVARADO

DANNY LOBOS CALQUN

CONCEPCIN, 2012

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ContenidoCaptulo 1- ......................................................................................................................................... 4

Introduccin ....................................................................................................................................... 5

1.1 Potencial de la utilizacin de software de simulacin energtica ............................................ 5

1.2 Qu es una herramienta de simulacin energtica? .............................................................. 6

Captulo 2 - ...................................................................................................................................... 10

2.1 Objetivo general ...................................................................................................................... 11

2.2 Objetivos especficos ............................................................................................................... 11

2.3 Actividades ............................................................................................................................. 11

2.4 Metodologa ............................................................................................................................ 12

2.4.1 Entrevistas ............................................................................................................................ 14

Captulo 3 - ...................................................................................................................................... 33

3.1 Resultados simulaciones ........................................................................................................ 34

3.1.1 Anlisis de resultados de simulaciones ............................................................................ 35

3.1.2 Contrastacin de datos (punta arenas). .......................................................................... 38

3.2 Evaluacin de software ........................................................................................................... 39

3.2.1 Usabilidad ......................................................................................................................... 39

3.2.2 Capacidad ......................................................................................................................... 39

3.2.3 Presentacin de tabla de evaluacin .............................................................................. 40

3.3 Resultados tabla ..................................................................................................................... 45

3.3.1 Alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad ................................................................... 49

3.3.2 Usabilidad y capacidad intermedias. ................................................................................ 51

3.3.3 Alta usabilidad pero bajo nivel de capacidad ................................................................... 52

3.4 Ranking software ..................................................................................................................... 57

3.5 Discusin ................................................................................................................................. 58

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Captulo 4 - ...................................................................................................................................... 63

Bibliografa ....................................................................................................................................... 69

Anexo A........................................................................................................................................... 72

Fichas tecnicas de cada programa. ............................................................................................. 73

C.1 HEED ........................................................................................................................................ 73

C.2 ECOTECT ................................................................................................................................. 79

C.3 DESIGNBUILDER ...................................................................................................................... 86

C.4 TAS ......................................................................................................................................... 95

C.5 BEOPT .................................................................................................................................... 101

C.6 DESIGNADVISOR .................................................................................................................... 105

C.7 OPENSTUDIO ......................................................................................................................... 108

C.8 ESP-r ..................................................................................................................................... 112

C.9 VE-Ware ................................................................................................................................ 117

C.10 GREEN BUILDING STUDIO ................................................................................................... 121

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A mis padres y hermanos por ser el gran pilar en todo lo que soy, en mi educacin, tanto

acadmica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a

travs del tiempo.

Todo este trabajo ha sido posible gracias a ellos.

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1

Resumen

Dado a que actualmente existe una gran variedad de software de simulacin y que cada

uno tiene distintas caractersticas, se presenta una seleccin de estos para su uso en

Chile, identificando sus capacidades y nivel de complejidad sugiriendo tipo de usuario y

proyecto para su aplicacin.

Se desarrollaron cuatro actividades principales, catastro de la informacin tcnica de cada

programa, entrevistas a expertos en el rea de simulacin energtica, anlisis econmico

y comparacin de resultados de simulaciones. De acuerdo a los datos obtenidos de las

actividades se observan una gran diferencia entre los software de simulacin, tanto es sus

capacidades tcnicas como en sus aplicaciones, segn estos datos se definieron grupos

de software, a los que posteriormente se les determino usuario, tipo de proyecto y fase de

diseo.

Se concluye que existen programas de simulacin para arquitectos en todos los niveles

de conocimiento sobre sustentabilidad, al igual que para etapas de diseo, siendo las

primeras las que mayor impacto tiene en la reduccin en la demanda lo cual destaca la

importancia de la difusin de la aplicacin de estas herramientas ya que en Chile solo se

utiliza una pequea fraccin del universo de software y estos son utilizados en su mayora

por especialistas.

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Abstract

Currently exist a wide variety of simulation software and each has different characteristics,

it is presents a selection of those that are use in Chile, identifying their skills and level of

complexity suggesting user and project type for it application.

Four main activities were developed, land of the technical information of each program,

interviews with experts in the field of energy simulation, economic analysis and

comparison of simulation results. According to the data obtained from the activities, it

seen a big difference between simulation software, so much as their technical capabilities

in their applications, as these data were defined software groups, which were later

determined user, type project design phase.

It is concluded that there are simulation programs for architects at all levels of knowledge

of sustainability, as well for design stages, the first being the greatest impact on the

reduction in demand which highlights the importance of spreading the application of these

tools because in Chile is only used a small fraction of the universe of this tools and those

are used mostly by specialists.

Palabras claves:

Concepcin, Evaluacin, Simulacin energtica, Software, Vivienda.

Concepcion, Assessment, Energy Simulation, Software, Dwelling.

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EVALUACIN DE HERRAMIENTAS DE SIMULACIN ENERGTICA PARA VIVIENDAS EN

CONCEPCIN.

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Captulo 1-

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conlleva a un gasto adicional, con tal de que los factores que inciden en la no utilizacin

de estas tcnicas se reduzcan.

A pesar que existen manuales y amplia literatura sobre diseo sustentable y que adems

durante la carrera de arquitectura se estudian estrategias de diseo pasivo, estos son solo

recomendaciones y que aunque se expongan los beneficios de su aplicacin, no son

medibles ni dimensionados por el diseador as que su aplicacin solo queda en una

recomendacin. Por lo que su aplicacin, al momento de disear, podra ser que no sean

consideradas por la falta de herramientas para percibir el beneficio de lo que estos

significan.

1.2 Qu es una herramienta de simulacin energtica?

El clculo de transferencia trmica se remonta a 1920 cuando en Francia Nessi y Nisolle

crearon el clculo de anlisis dinmico utilizando el mtodo del factor de respuesta, desde

entonces es posible estimar la demanda energtica (Haberl, 2004). Realizar manualmente

este procedimiento requiere una gran consumo de tiempo y de conocimientos, debido a

esto y el avance de la tecnologa se desarrollaron sistemas ms eficaces como la

Simulacin energtica la cual es la implementacin de clculo computacional segn la

metodologa indicada en ISO1370 en la aplicacin de programas para modelar el

comportamiento energtico y ambiental de un edificio o los sistemas dentro de un edificio

(AIA, 2007). Los medios de simulacin energtica permiten cuantificar en las etapas

tempranas al diseo, desarrollo o construccin comparando alternativas y permitiendo

hacer un balance de costo beneficio de estas, lo cual permite mejorar las condiciones de

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habitabilidad, con soluciones basadas en estudios Para que estas herramientas tengan

los resultados esperados se requiere elegir una aplicacin, que se adecue al usuario y al

proyecto a realizar (Clarke, 2001).

1.3 Estado del arte en la aplicacin de las herramientas de simulacin energtica

La simulacin energtica como una tarea se remonta a la dcada de 1960 cuando el

gobierno de EE.UU. estaba involucrado en proyectos para evaluar el ambiente trmico en

refugios de precipitacin (Kasuda, 1999). Desde entonces que ha habido un crecimiento

constante, tanto en el inters por el uso de stas herramientas como en el desarrollo de

estas. En el sitio web del Departamento de Energa de los Estados Unidos

(http://apps1.eere.energy.gov, 2012), existe un listado de las herramientas energticas

para edificios, donde se encontraron 406 software, de los cuales 134 de ellos se

encuentran en la seccin de simulacin energtica. Segn un estudios anteriores han

declarado que el numero de herramientas de eficiencia energtica listadas en esta pgina

desde 1997 al 2010 se han casi cuadriplicado (Attiaa, 2012). Son un total de 28 pases

que desarrollan estos software, incluyendo Chile y destacan Estados Unidos e Inglaterra

como los mayores desarrolladores de software de eficiencia energtica.

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Fig. (1). Algunos software de simulacin energtica. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

Todos los programas mencionados presentan ventajas e inconvenientes, pero lo que es

comn es que presentan un manejo confuso, tanto en entradas como en salidas de datos.

Se debe a que necesitan la entrada de una gran cantidad de informacin tcnica (Prada,

2005). No slo los programas de software de anlisis de energa tienen diferentes niveles

de precisin, sino que tambin estn destinados a ser utilizados en las diferentes fases

del proceso de diseo, y requieren distintos niveles de esfuerzo y costo. Por ejemplo, una

herramienta como Energy-10, ha sido diseada para proporcionar una respuesta

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inmediata a diseador durante las primeras fases de un proyecto, mientras que otros

como el DOE-2 (http://gundog.lbl.gov/) o BLAST, requieren ms tiempo de entrada y

detalles (Paradis, 2010).

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Captulo 2 -

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2.1 Objetivo general

Determinar las capacidades de los software de simulacin segn su rendimiento y

complejidad de uso en particular para viviendas unifamiliares de Concepcin. Con el fin de

sugerir lineamento sobre qu tipo de software utilizar segn las necesidades,

caractersticas del usuario y del tipo de proyecto que se busca analizar.

2.2 Objetivos especficos

1-Identificar cules son las alternativas disponibles de software de simulacin energtica

aplicados en chile. Ya sea a travs de un proveedor oficial, o por medio de su adquisicin

a distancia o internet.

2-Determinar condiciones de desempeo de software de simulacin energtica aplicables

en vivienda.

3-Establecer una discriminacin de software en relacin a su capacidad y su usabilidad.

Reconociendo tipo de usuario y tipo de proyecto (complejidad en el diseo bioclimtico).

2.3 Actividades

-Revisar software disponibles.

-Clasificar las capacidades de los software de simulacin, relevantes en la pronosticacin

del comportamiento energtico en viviendas para Concepcin.

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-Comparar los software segn su complejidad en su uso y la informacin oficial

proporcionada por el proveedor para ejecutar la aplicacin y hasta que nivel de

comprensin, se gua al usuario con la informacin dada.

-Comparar la calidad la visualizacin de los resultados y determinar el nivel de

conocimiento del usuario para su compresin.

-Efectuar entrevistas a usuarios con experiencia en la realizacin de simulaciones, con tal

de averiguar su opinin sobre el rendimiento del programa y los motivos que llevaron a su

eleccin.

-Establecer los costos del uso en los programas comparados.

-Generar un ranking de los programas segn su capacidad y utilizacin, con tal de facilitar

la eleccin de estos.

2.4 Metodologa

Para el desarrollo de la revisin de software se estudiaron ejemplos de investigacin en el

tema, la mayora presentaba mtodos distintos debido a la particularidad de sus objetivos,

se considero cuales eran los aspectos ms importantes a evaluar y segn ello se adapto

la metodologa a desarrollar.

La metodologa tiene cuatro actividades principales que en su total generan acciones

consecuentes para la comparacin y evaluacin de los programas (ver fig. 2). En una

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primera etapa se realizaron entrevistas a expertos, con tal de tener un aproximado de cual

eran los programas que se utilizaban en Chile y en qu tipo de proyecto se aplicaban, el

segundo punto fue el catastro de la informacin tcnica de cada programa obtenida por

medio de fuentes oficiales de cada software, para el tercer paso se realiz una

comparacin de resultados entre los distintos programas para evaluar como era su

rendimiento, por ultimo un anlisis econmico de cada programa, segn estos resultados

se evalu y se identifico en que etapa y tipo de proyecto la aplicacin de cada software es

ms conveniente.

Fig. (2) Actividades principales realizadas. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

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2.4.1 Entrevistas

Los entrevistados fueron seleccionados por medio del anuario energtico realizado por la

Cmara Chilena de la Construccin (2012), en la cual aparece la lista de consultores

oficiales disponibles en Chile. Las entrevistas fueron realizadas de manera personalmente

o a distancia, estas consistan en siete preguntas abiertas, enfocadas a el conocimiento

del estado del arte de los programas de simulacin energtica, cmo seleccionaron sus

software, en qu tipo de proyectos los han aplicado y qu es lo adecuado que debe tener

un programa se simulacin para ser eficiente en el caso utilizarlo en una vivienda (Anexo

A). Adems de una conversacin abierta y revisin de trabajos desarrollados.

Educacin Acadmica Compaa,Ubicacin

Dedicacin ProgramaUtilizado

Aos deExperiencia

1 Magister en ArquitecturaSustentable

Renovarq,Santiago

Arquitecto Ecotect 4

2 Diplomado enArquitecturaSustentable

Dio, Santiago Arquitecto Ecotect 3

3 Magister en EficienciaEnergtica y Hbitat

Sustentable

CITEC,Concepcin

Arquitecto Ecotect 5

4 Magister en MedioAmbiente y Arquitectura

Bioclimtica

B-green,Santiago

Arquitecto Designbuilder, Ies

Ve

3

5 Magister en MedioAmbiente y Arquitectura

Bioclimtica

BioclimaticBuro

Arquitecto Tas 5

6 Ingeniero enConstruccin

CITEC,Concepcin

Ingeniero enConstruccin

Tas 6

7 Magister en Ingeniera CITEC,Concepcin

Ingeniero Civil Openstudio 3

8 Magister en Arquitecturay Energas Renovables

Acee Arquitecto ESP-r 3

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Tabla (1) Expertos entrevistados.

Fig. (3) Porcentaje de usuarios por programa utilizado segn especialistas entrevistados.

(Fuente: Elaboracin Propia 2012)

Fig. (4)Factores que influyen a los especialistas en la seleccin de un software. (Fuente:

Elaboracin Propia 2012)

17%

8%

42%

8%

25%

COSTO

SOPORTE TECNICO

CAPACIDAD DE CALCULO

FACILIDAD DE USO

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Fig. (5) Grafico de las Etapas de diseo en la que se utilizan programas de simulacin

energtica, segn las entrevistas realizadas. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

Fig. (6) Imgenes de algunos proyectos realizados por los especialistas entrevistados.

(Fuentes: pginas web de las oficinas)

37%

0%

56%

7%ETAPA TEMPRANA DE

DISEO

ANTEPROYECTO

POST OCUPACION

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2.4.2 Seleccin de software.

La lista de software existentes fue obtenida mediante la pagina web del Departamento de

Energa de Estados Unidos, debido a que el estudio se realiza sobre programas de

simulacin energtica, se utilizo las categoras de la misma pgina para seleccionar solo

los software de anlisis energtico, reduciendo el nmero de candidatos de cuatrocientos

seis a ciento cuatro.

Para reducir el nmero de programas en la evaluacin se aplicaron algunas exigencias

basada en la aplicacin esperada para su seleccin, con ese objetivo se establecieron

dos condiciones mnimas:

-Ser un programa de simulacin energtica de todo el edificio con clculo dinmico.

-Tener ingresado o permitir el ingreso del archivo climtico IWEC de Concepcin,

proporcionado por la pgina web de Energy plus.

La informacin para establecer si cumplan con los objetivos se obtuvo a travs de la

proporcionada por la misma pgina DOE, en la cual se describe cada programa

detalladamente. La cual incluye descripcin general, validacin, nivel de experiencia

requerida, nmero de usuarios, pblico objetivo, datos de ingreso y de salida, sistema

operativo, lenguaje informtico del programa, fortalezas, debilidades, contacto y costo.

Las medidas tomadas redujeron el campo a treinta. Las herramientas desechadas en su

mayora no cumplan con el primer requisito, ya que efectivamente realizaban anlisis

energtico pero se centraban en aspectos especficos del edificio, como

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dimensionamiento de equipos, perdidas de temperatura por caeras, clculos

econmicos, dimensionamiento de colectores solares, etc. Mientras que los programas

que no permitan el ingreso de archivos climticos, generalmente eran programas creados

para un clima especfico, o un pas en particular con motivo de las exigencias para la

certificacin de eficiencia energtica.

Los treinta candidatos restantes fueron puestos bajo una nueva seleccin, en este caso,

se clasificaron segn las cualidades de su interfaz grafica.

Para este fin se fue directamente a la pgina web oficial del software, con tal de obtener la

mayor cantidad posible del funcionamiento del programa. En caso de ser un posible

seleccionado se descarg el software y se instal para una primera revisin.

Se observ principalmente el sistema de modelacin que tena el software y su interfaz,

segn esto los programas se agruparon en cuatro conjuntos:

1-Ventana asistida: se refiere a que la interface del programa est basado en un sistema

ordenado, donde cada paso que se realiza esta guiado, luego de realizar lo solicitado

generalmente se avanza a una nueva ventana que tambin cuenta con informacin

guiada, este tipo de interface se suele llamar Wizard. (Ver fig.7)

2-Una sola ventana:Se refiere a que todo el proceso de modelado e ingreso de datos se

realiza en una sola ventana, la cual puede tener ms opciones dentro de ella pero nunca

se sale de la ventana principal. (Ver fig. 8)

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Fig. (7) Muestra el sistema de trabajo en Heed,

que se basa en un tipo de interface de ventana

asistida

Fig. (8) Muestra el sistema de trabajo en

ESP-r, que se basa en un tipo de

interface de una sola ventana

3-Navegacin: esta interface se basa en pestaas que abren sub- ventanas que permiten

ingresar datos o buscar distintas opciones tanto para modelar como para describir el

modelo, no existe una ventana principal, sino mltiples de ellas que a su vez tienen

pestaas tambin. (Ver fig. 9)

4-Modular:se refiere a que el programa est dividido en mdulos por lo que se utilizan

diferentes aplicaciones para llevar a cabo los distintos procesos de la simulacin.

Para reducir la lista de candidatos a una seleccin final se establecieron criterios para

definir al usuario segn el software de simulacin energtica que mas afinidad tenga con

las capacidades y requerimientos de este. La seleccin de estos criterios se desarroll

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bajo dos aspectos, requerimientos de los arquitectos y el sistema de manejo del software.

(Ver fig. 9)


Designbuilder, que se basa en un tipo de

interface de navegacin.


Tas, que se basa en un tipo de interface

modular.

2.4.3 Necesidades de los arquitectos

Segn un estudio sobre la comparacin de las necesidades de arquitectos e ingenieros en

la aplicacin de herramientas de simulacin (Attiaa, 2012), se demostr que las

inquietudes y aplicaciones de esas herramientas son bastantes distintas entre estos

protagonistas, en muchos casos opuestas. Los resultados mostraron que en el caso de

los arquitectos sus necesidades estaban abocadas al diseo y que sus aplicaciones ms

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importantes se resuman en sombreaderos, calefaccin pasiva, la orientacin, ventilacin

natural y la geometra. Otra caracterstica es que a la hora de utilizar un software, la

seleccin pasa por la facilidad de su uso por sobre la exactitud de los resultados.

Primera impresin de los programas.

Luego de instalar los software y de haber ledo sus principales caractersticas segn la

pgina oficial, se procedi a hacer un anlisis rpido del funcionamiento del programa y

constatar si las caractersticas ofrecidas por el distribuidor eran tal como se planteaban,

aclarar que muchas de estas caractersticas eran comunes en la publicidad de los

software, todos decan ser amigables y fcil de usar, alta capacidad de clculo y ser uno

de los software de ms usados.

Tomando en cuenta estos dos factores se decidi que la lista final de programas a utilizar

tena que contar con uno de estos aspectos:

-Ser especializado en viviendas: Algunos software tienen bibliotecas y sistema de

clculos que son especficos de viviendas, ya que consideran los aspectos que serian

relevantes en los estudios de estas, como una base de datos de equipos, horarios, etc.

-Tener un mtodo de modelacin particular: mediante la revisin de los programas se

estableci que algunos se destacan debido a que tienen un sistema de modelacin

diferente al resto, considerar, este aspecto permite evaluar que tan amigable es el

software ya que la etapa de modelacin es una de las ms arduas.

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-Tener una interfaz particular: Los programas tienden a ofrecer las mismas

caractersticas, la interface permite evaluar cuanto es el esfuerzo que se debe considerar

para aprender el programa, ya que segn como esta fue diseada se puede tener una

impresin cual es el usuario al que se est enfocado.

-Tener una caracterstica que particular que facilite su uso:Algunos programas son

creados buscando mejorar aspectos importantes que faciliten su uso o que presten

mayores utilidades, como en cuanto a la rapidez del proceso, lectura de resultados,

anlisis paramtrico, conexin con otros programas de modelacin etc. Estos aspectos

resultan importantes para considerar cuales son las aplicaciones de estos y para qu tipo

de proyecto podran ser tiles

PROGRAMA A O PROVEEDOR COSTOUS$

PAGINA WEB

ESP-R 1977 U. Strathclyde 0 www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htmTAS 1984 EDSL 7000 www.edsl.net/

IES-VE (VE-WARE) 1994 IESVE 0 www.iesve.com/

HEED 2003 UCLA 0 www.aud.ucla.edu/heed/

DESIGNBUILDER +EP

2005 DESIGNBUILDER 308-4187 http://www.designbuilder.co.uk/

ECOTECT 2008 Autodesk 800 a 1200 http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/

GREEN BUILDINGSTUDIO

2008 Autodesk 400 http://usa.autodesk.com/green-building-studio/

OPEN STUDIO + EP 2008 NREL 0 http://openstudio.nrel.gov/DESIGN ADVISOR 2012 MIT 0 (http://designadvisor.mit.edu/)

BEOPT + EP 2011 NREL 0 http://beopt.nrel.gov/

Tabla (2) software seleccionados
http://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htmhttp://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htmhttp://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htmhttp://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htmhttp://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htm

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2.5 Informacin tcnica de los programas seleccionados

Se realiz una bsqueda de informacin con tal de crear una ficha de cada programa

(Anexo A), la cual se obtuvo bajo distintos canales, pero todos tienen en comn que

fueron fuentes extradas de la pagina web de los proveedores. Los datos que se

investigaron fueron:

Descripcin general

Se refiere a cuando se cre el programa y quien o que institucin lo hizo y para quepropsitos.

Disponibilidad

Qu opciones hay de obtenerlo en Chile, y qu servicios se pueden obtener desde el

proveedor como asistencia tcnica, cursos, eventos etc.

Instalacin/requerimientos tcnicos

Cules son los detalles tcnicos que requiere el programa para su uso, procesador, Ram,

tarjeta grafica etc.

Presentacin/interfaz.

Como es el sistema de navegacin del programa, si est pensado para ser amigable o

para algn trabajo ms tcnico.

Uso/modelacin

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Como es el sistema de modelacin, que nivel de detalle requiere o se puede llegar a

obtener.

Materiales

Capacidad del programa para ingresar descripciones tcnicas de materiales, crear

bibliotecas personalizadas y transferibles.

Datos climticos

Si tiene incorporado archivos climticos de chile y si permite el ingreso de nuevos.

Inteligencia/anlisis

Si el programa asiste al usuario tanto en la modelacin como en el ingreso de datos.

Resultados

Detalle de los resultados modo de entrada de estos, incluye formato y grficos.

Certificacin/validacin

Si cuenta con alguna validacin y si es un programa que se haya aplicado en

investigaciones y con qu ocurrencia se da.

Usuario especfico:

Si el sitio sugiere algn usuario especifico

Informacin disponible para su manejo:

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Si la se cuenta con guas de entrenamiento, tutoriales, manual, etc.

2.6 Descripcin de los programas a utilizar

BEOPT Programa desarrollado por la NREL (National Renewable Energy Laboratory,

USA). BEopt (Building Energy Optimization) proporciona capacidades para evaluar los

diseos de edificios residenciales e identificar cules son las modificaciones de diseo

ptimas, ya que evala tanto energticamente la vivienda como el costo de laimplementacin, a travs de un anlisis paramtrico.

Fig. (11) Software Beopt, con el modelo a

evaluar.(Fuente: Elaboracin Propia

2012)

Fig. (12) Sitio web de designadvisor, con el

modelo a evaluar. (Fuente: Elaboracin

Propia 2012)

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DESIGNADVISOR

Desarrollado por investigadores del Instituto de Tecnologa de Massachusetts (MIT,

USA), es una pgina web que permite realizar simulaciones gratuitas sin la necesidad de

modelar. Su uso est orientado especficamente a las primeras etapas de diseo, permite

generar resultados trmicos, iluminacin, confort e iluminacin.

DESIGNBUILDER

Programa de origen ingls, utiliza a Energyplus como motor de clculo, por lo que es de

resultado preciso. Tiene la ventaja de ser un software complejo pero fcil de usar y rpido

de modelar, cuenta con una versin en espaol.

ECOTECT

Es un programa que actualmente comercializa Autodesk, (USA) tiene la capacidad de

generar una gran cantidad de clculos, incluyendo temperatura, iluminacin, acstica,

costos etc., cuenta con la capacidad de exportar e importar archivos con otros software de

clculo (Energy Plus, ESP-r,DOE-2,Equest y HTB2).

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Fig. (13) Software designbuilder, con el

modelo a evaluar. (Fuente: Elaboracin

Propia 2012)

Fig. (14) Software Ecotect, con el modelo a

evaluar. (Fuente: Elaboracin Propia

2012)

ESP-R

Es un programa que fue desarrollado por la universidad des Strathclyde,(UK) es uno de

los software ms utilizado para la realizacin de investigacin, ESP-r utiliza una interfaz

en base al ingreso de datos a travs del teclado, incluyendo la modelacin.

GREEN BUILDING STUDIO

Es un servicio online de Autodesk el cual a travs de internet se puede enviar el modelo y

visualizar los resultados de la simulacin, para enviar el archivo se tiene que utilizar el

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formato gbxml, el cual es un formato comn tanto para programas de simulacin como

software de modelacin entre ellos Autodesk Revit y Sketchup.

Fig. (15) Software Ep-r, con el modelo a


2012)

Fig. (16) Servicio web de Autodesk Green

Building Studio, con el modelo a evaluar.


HEED

Software de origen californiano, orientado en un principio a dueos de hogares que

quisieran modificar sus viviendas. Es un programa sencillo donde toda la fase de

simulacin no debera tardar ms de diez minutos, adems est disponible en espaol.

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IES VE WARE

Ve ware es un modulo gratuito, el cual permite a travs de Sketchup o Revit, modelar e

ingresar los input para luego simular, los resultados incluyen la demanda energtica y la

cantidad de emisiones de carbono generadas por el proyecto.

Fig. (17) Software Heed, con el modelo a


2012)

Fig. (18) Software Ies-ve ware , con el

modelo a evaluar.(Fuente: Elaboracin

Propia 2012)

OPENSTUDIO

Openstudio fue desarrollado por NREL (National Renewable Energy Laboratory), en

Estados unidos. Se trata de un plug-in para Sketchup, el cual es utilizado para la

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30

modelacin y como motor de clculo se comunica con energyplus, tiene la ventaja de ser

un software libre que est en constante desarrollo.

TAS

Fue desarrollado en universidad de Cranfield, (UK) cuanta con un sistema de modelacin

similar al que se utiliza en CAD (2d), tiene la capacidad de incorporar una gran cantidad

de input, lo que permite resultados ms precisos.

Fig. (19) Software Open Studio, con el

modelo a evaluar.(Fuente: Elaboracin

Propia 2012)

Fig. (20) Software Tas, con el modelo a


2012)

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31

2.7 Definicin de la vivienda experimental.

Para realizar las comparaciones entre los programas de simulacin energtica, se tomo

caso de referencia una vivienda ficticia, que permitiera representar a groso modo las

caractersticas de las viviendas de la regin. Lo cual no es significativamente importante

ya que lo que se pretende realizare es comparar los resultados en los programas de

simulacin sin un caso base real de comparacin. Pero para efecto de de tener un valor

estimativo del consumo energtico de esta zona climtica y para establecer las

capacidades de los programas para representar caractersticas locales (tabla 3).

Fig. (21) Planos e imgenes de la vivienda simulada. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

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ELEMENTO MATERIALIDADESPESOR MM

DENSIDADKG/M3

CONDUCTIVIDADTRMICA, W/(M X K)

CALORESPECIFICOJ/(KG X K)

VALOR U

MUROESTUCO (2) 2000 1.40.6 1088

2.39LADRILLO (140) 1400 0.6 840

PISO RADIER (100) 2400 1.63 920 4.32

ENTREPISO

YESO CARTN 10) 700 0.26 840

1.91MADERA 410 1.104 1088

CieloYESO CARTN (10) 700 0.26 840

0.48POLIESTIRENO (80) 20 0.043 1700

TECHO PLANCHA DE ZINC 700 113 390 3.88

Tabla. (3) Propiedades de los materiales constructivos utilizados.

2.9 Caractersticas del caso de estudio. (Inputs)

Las caractersticas a modo general de los inputs del caso base, se tratara una vivienda

unifamiliar de 40 mt2. Los materiales seleccionados fueron basados en los comnmente

utilizados en Concepcin. Los horarios ingresados, tratan de dar cuenta del uso comn de

una vivienda con 4 ocupantes, esto implica horarios de ocupacin, ventilacin,

iluminacin, equipamientos y de la fuente de calefaccin.

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Captulo 3 -

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3.1 Resultados simulaciones

Luego de correr las simulaciones en todos los programas para el caso de estudio se logro

obtener los primeros resultados de la demanda energtica, que posteriormente sern

utilizados para evaluar los programas. Durante este proceso se obtuvo adems una idea

de cuanta es la diferencia entre los programas para desarrollar los clculos, debido a que

el modelo es relativamente sencillo. Ninguno de los software utilizado tard mucho en

generar los resultados, pero si hubo diferencias pues algunos desplegaban el resultado

casi de forma inmediata, mientras que otros se tardaban alrededor de cinco minutos. Otro

valor importante obtenido en esta fase fue la presentacin de los resultados y el nivel de

detalle de esta. Se consider que la forma de presentacin de los resultados poda ser

influyente en la toma de decisiones. Pedrini ( 2005), indica que los grficos y diagramas

es lo que menos importancia le dan los arquitectos al momento de evaluar a los

programas de simulacin, esto se debe a la falta de conocimiento del usuario para

interpretar la informacin, basando sus decisiones solo con el dato de la demanda

energtica. Debido a que existe una gran variedad de formatos de grafico y de diagramas,

es importante calificar que tan legible es la lectura o la interpretacin de resultados. Los

resultados en la etapa de simulacin se consideraron dos procesos principalmente, la

modelacin y la lectura de resultados.

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35

Fig. (22) Grafico de los resultados de la demanda energtica obtenida en los distintos

programas de simulacin energtica para la vivienda de estudio en Concepcin. (Fuente:


3.1.1 Anlisis de resultados de simulaciones

El resultado obtenido mediante las simulaciones se clasifican en dos tipos, los que

entrega el programa mismo y los inferidos mediante su uso. El primero se basa en los

datos de la demanda energtica total anual de la vivienda, el cual es el valor que se

utilizara para comparar los distintos programas. El segundo resultado se obtuvo mientras

se utilizaba el programa en si, donde se pudo constatar cual era la complejidad de uso del

software y como este influa en su rendimiento.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

KWH/M2AO

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Tipos de modelacin:

Se hicieron observaciones del sistema que el programa utiliza para realizar las

modelaciones, este aspecto se consider debido al consumo de tiempo que se invierte en

el proceso, y que adems que segn la herramienta es fcil, difcil o imposible de

modificar el modelo para explorar diferentes alternativas a lo largo del proceso de diseo

sin necesidad de crear de nuevo el modelo a partir de cero. Palme, (2011) plantea que

para un efectivo flujo de trabajo la modificacin en secuencia, la interpretacin de

resultados y la actualizacin del modelo es fundamental.

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Fig. (23) Tipos de modelacin. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

Tipos de lectura de resultados.

La forma en que se presentan los resultados podra ser importante para la facilidad en la

toma de decisiones, es por ello que se considero tomar en cuenta el formato y la facilidad

en la interpretacin de los datos como un factor importante, incluyendo si existe la

posibilidad de comparar candidatos.

Fig. (24) Distintos formatos de lecturas de resultados. (Fuente: Elaboracin Propia

2012)

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3.1.2 Contrastacin de datos (punta arenas).

Debido a que los resultados entregados por los programas, no resultaron tener grandes

diferencias, se realizo una prueba con tal de verificar si el clima tena algn impacto en el

sistema de clculo. Los resultados de este ensayo demostraron que en climas donde no

hay una gran temperaturas extremas, lo programas tienden a dar resultados similares, en

cambio en climas extremos las diferencias entre ellos es mucho ms notable, se puede

apreciar en el grafico que algunos programas tienden a mantener un resultado similar,

mientras que otros salen de la media por alto margen.

Fig. (25) Grafico de los resultados de la demanda energtica obtenida en los distintos

programas de simulacin energtica para la vivienda a estudiar en Punta Arenas. (Fuente:


0

50

100

150200

250

300

350

400

450

500

KWH/M2AO

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3.2 Evaluacin de software

Para evaluar las prestaciones de los programas de simulacin energtica se utilizaron dos

conceptos para agrupar una serie de caractersticas que debe tener el programa para su

aplicacin en Concepcin: usabilidad y capacidad.

3.2.1 Usabilidad

La 'usabilidad' incorpora la operacin funcional de una herramienta incluida la

representacin de entrada, la presentacin de salida, la navegacin y control. Usabilidad

implica tambin la curva de aprendizaje, documentacin, ayuda en lnea, tablas de

consulta y de diagnstico de errores .Este concepto est vinculado a su vez con el manejo

de informacin el cual es el responsable de facilitar los supuestos, utilizando los valores

predeterminados y plantillas para ayudar la entrada de datos, la creacin de informes

comparativos, pruebas de rendimiento, almacenamiento de datos, personalizacin de

usuario, la revisin de entrada, as como la modificacin de estos datos, se consideran

como parte de las funciones de gestin de informacin de cualquier interfaz de simulacin

(Donn, 2001; Maybury, 1998; Crawley, 2008)

3.2.2 Capacidad

La capacidad es un concepto que incorpora una serie de caractersticas que dan cuenta

de las funcionalidades del programa, incluyendo las caractersticas del equipo para su uso

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(hardware), el numero de incertidumbres que controla el software, la precisin y fidelidad

de los clculos del programa, si es capaz de realizar distintos tipos de clculos, la

interoperabilidad entre archivos para distintos programas, y si incorpora caractersticas

que permitan su uso durante la fase de diseo. (Attiaa, 2012).

3.2.3 Presentacin de tabla de evaluacin

USABILIDAD CAPACIDAD

Accesibilidad Anlisis de iluminacin

Asistente de inputs Anlisis paramtrico

Costos Anlisis trmico

Diseo Consumo de agua

Diseo en 3D Exportar resultados

Interfaz Impacto de la luz natural sobre el modelo

Manuales Incorporacin del contexto

Modificacin geomtrica del modelo Infiltraciones

Opcin de ayuda Ingreso de archivo climtico

Resultados en grficos Ingreso de materiales abreviada y/o completa

Resultados en tablas Ingreso de horarios

Tiempo de clculo Havc

Tiempo en el ingreso de inputs Puentes trmicos

Tiempo de modelacin Sistema operativo

Tutoriales Ventilacin

Visualizador de resultados Visualizador de materiales

Tabla (4) detalles de los aspectos a evaluar.

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Usabilidad

Costos:los costos de las licencias es un factor crucial al momento de elegir un software,

ya que en algunos casos pueden llegar a los USD$9000, lo cual complica el retorno de la

inversin.

Accesibilidad:se considero si existen proveedores en Chile lo cual facilita la compra del

software, pero adems da cabida en muchos casos a capacitaciones y soporte tcnico.

Manuales: se consider si el software incluye manuales, de ser as, hasta que nivel de

complejidad es guiado el usuario dentro del programa, esta informacin es importante ya

que permite que el simulador pueda entender cmo opera el software, resolver problemas

y enterarse que informacin es la que se necesita para poder tener resultados ptimos.

Tutoriales:este herramienta es especialmente importante para aquellos que no conocen

el programa, por lo que su consideracin en el software es de gran valor, ya que acorta el

tiempo de aprendizaje y por otro lado permite que usuarios ms experimentados puedan

ejecutar maniobras complejas que luego con el conocimiento adquirido puedan realizar

otros anlisis sin la necesidad de la gua (solo se considero tutoriales oficiales).

Interfaz:es un aspecto importante al momento de utilizar un programa ya que segn este

factor se puede deducir el tiempo que se va a requerir para construir un modelo y su

posterior ingreso de informacin, hay casos en que la interfaz es totalmente guiada

mientras que en otras se requiere trabajar con diferentes mdulos en ventanas

separadas, esta brecha afecta al tiempo de aprendizaje del programa.

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Asistente de inputs:permite al usuario tener una nocin de cules son los parmetros

de los datos que tiene que ingresar, en algunos casos dan valores estimativos para que el

operador pueda deducir que valores ingresar.

Visualizador de resultados: no todos los programas cuentan con un visualizador de

resultados, ya que algunos funcionan con un motor de clculo externo, y no se da en

todos los casos que los resultados obtenidos por el motor de clculo vuelva al programa

modelador por lo que habra que utilizar una tercera herramienta que se encargue de eso.

Resultados en grficos:La forma en que se muestran los resultados es importante ya

que permite al usuario dilucidar como generar mejoras e identificar problemas, en algunos

casos se cuenta con una herramienta para comparar simulaciones sin necesidad de salir

de programa, lo cual es una ayuda importante la cual se ve reflejada en el tiempo en la

obtencin de la solucin, (segn entrevistas realizadas la etapa de lectura de resultados

seria las ms compleja y la que ms tiempo lleva al momento de realizar mejoras a travs

de software de simulaciones de desempeo energtico)

Resultados en tablas:Tener esta capacidad permite obtener datos exactos los cuales se

pueden comparar con otras simulaciones. Este formato por lo general permite la

migracin de la informacin para realizar informes comparativos entre soluciones.

Opcin de ayuda:esta caracterstica permite averiguar las funciones del programa y salir

de dudas sobre los requerimientos que solicita el software.

Diseo en 3D:se evalu si la modelacin se realizaba en 3d, y cul era la complejidad

en su ejecucin y la paleta de herramienta que estn incorporadas.

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Tiempo de modelacin: Es importante evaluar cunto tarda el usuario en definir su

modelo (se consider como caso una vivienda), este factor es importante ya que es una

de las caractersticas que los software de licencia comercial tienen ms avanzado, ya que

por lo general tratan de facilitar este proceso.

Tiempo de clculo: este valor se consider en el caso de las modificaciones que se

requerirn para llegar a un resultado ptimo, tomando eso en cuenta, si el software tarda

mucho en calcular la simulacin del caso base y si a esto le sumamos los anlisis

posteriores, sera poco productivo tener que esperar mucho tiempo por los resultados.

Modificacin geomtrica del modelo: se refiere a que tan complicado es modificar la

geometra del caso base para generar otras opciones, toma importancia ya que algunos

programas simplemente no permiten generar modificaciones mientras que otros toman

mucho tiempo en lograrlo.

Tiempo en el ingreso de inputs: considera la cantidad de inputs obligatorios que

requiere el software para generar la simulacin, y las unidades en la cual solicita la

informacin, si no son las que se utilizan en Chile obliga a hacer la conversin.

CAPACIDAD:

Sistema operativo:se considero si el programa cuenta con una versin de 64 bits o de

32 bits, ya que esto afectara en la velocidad del clculo y en cmo se comporta el

programa.

Ingreso de materiales abreviada y/o completa: se refiere si el software tiene la

capacidad de ingresar informacin de forma compacta como para realizar los primeros

acercamientos en el comportamiento energtico de la vivienda, y si adems permite un

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ingreso detallado de las caractersticas de los materiales, para desarrollar anlisis ms

finos.

Infiltraciones: el cmo toma las infiltraciones es un factor importante al momento de

elegir un software, en algunos casos el programa solo lo considera si se le ingresa un

horario de infiltraciones mientras que otros consideran las condiciones del archivo

climtico para poder generar el valor, sumado a las caractersticas de hermeticidad de la

vivienda.

Incorporacin del contexto: Se refiere si el programa permite ingresar geometra o

algn factor que permita establecer cmo afecta el entorno que rodea a la vivienda y

como esta se encuentra en relacin con sus vecinos.

Ingreso de horarios: se refiere a que si el software permite crear horarios, o solo se

pueden utilizar los que tiene incorporado el software, en el caso de poder crearlos, a

cuentas variables permite agregarla, ocupacin, ganancias internas, ventilacin, etc.

Impacto de la luz natural sobre el modelo: se refiere si el programa permite visualizar

como se afecta el sol en el modelo, no a travs de resultados de grficos, sino que en la

representacin 3D, lo cual ayuda al usuario definir orientacin, dimensiones de ventanas,

etc. Sin la necesidad de realizar una simulacin.

Puentes trmicos:se consider si el software contemplaba los puentes trmicos.

Visualizador de materiales:se refiere a si el programa permite ver en el modelo 3d los

materiales ingresados, esta caractersticas es importante ya que de esta forma se puede

corroborar que la informacin ingresada es la correcta.

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Permite exportar resultados:se refiere a si el programa permite ver los resultados en

otro programa que no sea de simulacin, como Excel, HTML, Word, etc. Esta variable es

importante ya que si el programa no tiene la capacidad de comparar materiales, exportar

los resultados es una manera de poder realizar esa fase, adems de generar informes.

Anlisis trmico: se refiere a si el programa entrega resultados del comportamiento

trmico de la vivienda.

Anlisis de iluminacin: se refiere a si el software realiza clculos de iluminacin

artificial y natural.

Consumo de agua:se refiere si el programa puede calcular la demanda del consumo de

agua.

Ventilacin: Se refiere si el programa es capaz de calcular la calidad del aire en las

viviendas.

Anlisis paramtrico: se refiere si el programa es capaz de realizar los anlisis de

destinas soluciones y si es capaz de calcular proponer diseos o modificaciones optimas.

Ingreso de archivo climtico: se refiere a si el programa permite ingresar archivos

climticos o solos se puede seleccionar desde la base de datos del software.

3.3 Resultados tabla

Como anteriormente se explico la tabla de evaluacin consta de aspectos usabilidad y

capacidad, cada uno de estos tems cuenta con quince aspectos que son evaluados

segn la informacin recopilada por medio de las entrevistas a especialistas, informacin

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tcnica de fuentes oficiales, simulaciones realizadas y los costos econmicos que implica

su uso.

Escala de valores

Escasa o inexistente 1

Mnimo necesario 2

regular 3

suficiente 4

Tabla (5) detalles de la escala de valores.

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Capacidad

ECOTECT

IES-VEWARE

TAS

OPENSTUDIO

DESIGBUILDER

GREENBUILDING

ESP-r

HEED

DESIGNADVISOR

BEOPT

sistema operativo 1 1 1 4 1 1 4 4 1 1

propiedades de materiales 2 1 4 4 4 1 4 1 1 2

permite definir las infiltraciones 2 1 4 4 4 1 4 3 1 4

incorporacin del contexto 4 3 4 4 4 1 4 2 1 4

ingreso de horarios 3 1 4 4 4 1 4 1 1 2

impacto de la luz natural sobre elmodelo

4 3 3 3 3 1 1 2 1 2

establece puentes trmicos 2 1 2 2 2 1 4 1 1 3

visualizacin de materiales 1 1 3 2 4 1 1 1 1 1

permite exportar resultados 2 1 4 4 4 1 4 1 1 4

diseo havc 3 1 4 4 4 1 4 2 1 4

Anlisis trmico 4 1 4 2 4 1 4 2 2 1

iluminacin 3 1 3 1 3 2 3 2 2 3

consumo de agua 2 1 3 3 4 1 4 1 2 3

ventilacin 1 1 1 1 3 1 1 1 2 4

diseo paramtrico 4 1 4 4 4 1 4 4 1 4

Tabla (6) Detalle de la evaluacin de capacidad.

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Usabilidad

ECOTECT

IES-VEWARE

TAS

OPENSTUDIO

DESIGBUILDER

GREENBUILDING

ESP-r

HEED

DESIGNADVISOR

BEOPT

costos 2 3 1 4 1 3 4 4 4 4

distribuidor 2 3 1 3 1 2 4 4 4 4

manuales 2 2 2 2 3 4 2 4 4 3

tutoriales 3 2 2 4 3 4 1 4 4 2

interfaz modelado 3 3 2 3 3 4 1 4 4 4

asistente de inputs 2 1 2 1 2 1 2 3 2 2visualizador de resultados 3 1 1 2 3 4 1 3 4 4

opcin de ayuda 3 1 2 2 2 3 2 4 4 2

diseo en 3D 3 3 2 3 2 4 1 1 1 2

tiempo modelado 2 3 2 2 2 4 1 4 4 4

tiempo calculo 2 4 2 1 1 4 1 4 4 3

muestra resultados en grficos 4 1 2 2 4 4 2 4 4 4

muestra resultados en tablas 2 1 4 2 3 2 3 2 4 4

modificacin geomtrica del modelo 2 4 2 4 2 1 1 4 4 2

tiempo ingreso de inputs 2 4 1 1 1 4 1 4 4 1

Tabla (7) Detalle de la evaluacin de usabilidad.

Los resultados de la tabla fueron puestos en un grafico resumen que indica los dos

aspectos estudiados, la capacidad y la usabilidad de los programas, del cual se puede

inferir que existe tres grupos, alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad, alta usabilidad

pero bajo nivel de capacidad y por ultimo un grupo que tiene un equilibrio de ambas

capacidades pero en un nivel intermedio.

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Fig. (26) Comparacin de las herramientas de simulacin segn capacidad y usabilidad.


3.3.1 Alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad:

En este grupo se encuentran los programas ms tcnicos: Design Builder, ESP-r,

Openstudio y Tas. Los cuales permiten un detallado ingreso de informacin para describir

el modelo. Debido a esto se requiere una mayor cantidad de datos del caso a estudiar

para que el programa pueda ejecutar los clculos, por esto tanto la fase de modelado

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como de ingreso de datos tiende a ser mucho ms larga debido a la cantidad de

posibilidades que ofrece el programa, lo cual implica navegar por una serie de ventanas

para llegar a completar los datos que se piden. Todos los programas en esta categora

permiten realizar estudios bioclimticos, y dimensionamiento de equipos de calefaccin y

refrigeracin de un edificio por lo que las oficinas de arquitectura que se desempean en

el rea de ahorro energtico a escala de edifico, utilizan estos software, tanto por los

dimensionamientos de los equipos como en el estudio en el cambio de elementos

constructivos en la envolvente, ya que pueden ingresar de mejor manera las

caractersticas de los materiales y por ende pueden hacerse una idea ms cercana de

como se comportaran. Existen tanto software con costo asociados a la licencia como

gratuitos, a pesar que se encuentran en el mismo grupo si existen diferencias entre ellos,

especialmente en lo que es asistencia tcnica. La cual fue una de las caractersticas

mejor evaluadas de los programas con costo comercial, en cuanto a las capacidades

entre uno y otro resultan ser similares. La mayor diferencia est en el proceso de

modelacin, donde cada programa implementa un sistema distinto, con tal de facilitar su

uso, el tiempo de clculo tambin es una de las caractersticas generales de este grupo,

ya que son los que ms se demoraron en generar el informe. Esto se debe a la cantidad

de informacin que contiene este, en donde est la mayor diferencia con el resto de los

grupos. Los resultados en la mayora de los programas permiten visualizarlo dentro del

mismo programa pero a su vez tambin tienen la opcin de exportarlo a otras aplicaciones

que facilitan la generacin de informe y la visualizacin personalizada de los resultados.

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3.3.2 Usabilidad y capacidad intermedias.

En esta categora, los programas Beopt, de simulacin Ecotect y VE-Ware presentan un

nivel de personalizacin de los datos elevado, admitiendo la creacin de materiales,

horarios y en algunos casos el ingreso de tipos de sistemas de climatizacin mecnica, a

pesar de ello solo se puede ingresar datos bsicos de los materiales, pero suficientes

como para tener una idea clara de cmo se comportan, esto implica que esta fase de

ingreso de datos se reduzca en tiempo y con una mayor facilidad, ya que por lo general

todos los datos de ingreso se encuentran en una ventana, segn tema (materiales,

horarios, equipos , etc.) son programas que permiten realizar modelaciones en un periodo

corto de tiempo y con un nivel de detalle aceptable para obtener una idea del

comportamiento de una vivienda, en este grupo podemos establecer que las limitaciones

de estos programas est en la poca capacidad para realizar estrategias pasivas

avanzadas, estn limitados tanto por la modelacin, como la personalizacin del

comportamiento del modelo, por ejemplo no se podra modelar un muro trombe o aplicar

ventilacin cruzada. Los resultados muestran una cantidad suficiente como para obtener

conclusiones de como se est comportando la vivienda, donde se pueden visualizar datos

horarios mensuales y anules, tambin incorporan un visualizador del archivo climtico. En

esta categora se encuentran tanto programas gratuitos como con licencia comercial, a

pesar de ello no difieren mucho entre ellos segn esta distincin.

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3.3.3 Alta usabilidad pero bajo nivel de capacidad

En esta categora se encuentran los programas y servicios de Designadvisor, Green

Building Studio y Heed. Estos permiten el ingreso de la informacin del modelo de forma

asistida, en general la creacin de materiales y horarios no est disponible, lo que hace el

software o el servicio es que contiene una base de datos de la cual el usuario tiene que

elegir las opciones que se acerquen ms a su modelo, ya sea para horarios como para

materiales. La modelacin es tambin un aspecto que se ha facilitado de manera tal que

el usuario pueda realizar su modelo de forma rpida, con los detalles mnimos como para

estimar el consumo energtico de la vivienda. Estos programas tienen como finalidad

establecer de forma estimativa el gasto energtico, debido a que su orientacin es ms

bien basada en una aproximacin. El fuerte de este grupo realizar comparacin entre

distintas alternativas, los resultados que entregan estos software se limitan por lo general

en la demanda energtica anual y en las emisiones de carbono generadas, el tiempo de

clculo para estos programas es el ms bajo incluso los que funcionan en lnea

Etapas de diseo

Segn la clasificacin realizada se procedi a establecer en qu etapa de diseo tendran

un mejor desempeo las herramientas evaluadas, para este propsito se utilizo una

categorizacin de las fases de diseo realizada por (Morbitzer, 2001), el cual plantea tres

etapas de diseo presentes en la realizacin de un proyecto, estas son conceptual,

esquemtica y detallada.

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53

Fase conceptual:

En esta etapa, el diseo se prepara en base a la factibilidad, tamao del proyecto, terreno,

normativa, etc. El concepto surgir segn el anlisis de las opciones consideradas y las

cuales pueden ser lo suficientemente detallados como para establecer una idea de

propuesta. Pueden incluir requisitos del sitio, algunas soluciones funcionales y las

primeras ideas de circulacin en el proyecto.

En general el diseador estar interesado en una indicacin del consumo de energa que

se puede esperar de la construccin. La simulacin tambin puede sealar las reas

problemticas, identificar los parmetros que causan el problema y evaluar la magnitud

del este. En general, es importante que el usuario pueda entender rpidamente cmo la

forma del edificio, zonas de acristalamiento, funciones propuestas de habitaciones y tipos

de construccin afectar el desempeo ambiental de la construccin.

Fase esquemtica:

En esta fase del proyecto, el diseo esta en desarrollo, ya cuenta con la aprobacin por

parte del cliente sobre algunas materias de factibilidad y necesidad, ahora llevado a un

nivel ms detallado con materiales tangibles. En esta fase ya se incluyen el diseo del

sitio, la planificacin y la organizacin espacial, el tratamiento de la elevacin, la

construccin y los sistemas ambientales.

La simulacin se centrar en las reas problemticas o en las secciones de construccin

tpicas. En trminos de simulacin energtica esta etapa puede ser vista como una "etapa

de reduccin de cargas de consumo", Los parmetros de simulacin se relacionan ms

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54

con la envolvente del edificio (propiedades del acristalamiento, las tasas de ventilacin,

etc.).

Fase detallada:

En esta etapa de diseo se trabaja con todo tipo de detalles. Se producen planos de

diseo para la coordinacin de la estructura, los servicios y la instalacin. Espacios

internos pueden ser detallados para incluir accesorios, equipamiento y acabados. En esta

etapa el diseo la aplicacin de la simulacin se refiere principalmente a problemas de

ingeniera y suelen ser expertos los que utilizaran la herramienta. La simulacin se

aplicara para fines tales como el diseo de una estrategia de ventilacin natural (tamao

de las aberturas, establecer estrategias de control, confirmar el flujo de aire mnimo y

mximo) o modelos de otros servicios tales como sistemas de calefaccin o de aire

acondicionado.

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55

Fig. (27) Relacin entre las fases de diseo con las capacidades de los software. (Fuente:


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56

FASES DE DISEO

Conceptual Esquemtica Detallada

Aspectos que

inciden en el

comportamiento

energtico

Orientacin

Los valores U

(opaco y

transparente)

Sistemas de

recuperacin de

calor

Construccin

Ligera / pesada

tasa de ventilacin

uso del espacio

Acristalamiento

segn zona

(aproximacin)

Dimensin de la

planta

tipo de

combustible

reas de

acristalamiento

(anlisis detallado)

Tipo de

acristalamiento

Tipo de

sombreadero

Orientacin

(pequeos ajustes)

tasa de ventilacin

(anlisis detallado)

ajustes en los

materiales para

reducir el

sobrecalentamiento

Definicin de

recintos

Estrategias de

iluminacin

Diferentes

sistemas de

calefaccin

Control de

calefaccin

diferentes

Los diferentes

sistemas de

refrigeracin:

mecnica

Libre

Diferentes

estrategias de

ventilacin

(detallada)

Software

Recomendado

DESIGNADVISOR,

GREENBUILDING

STUDIO Y HEED

BEOPT, ECOTECT Y

IES-VE WARE.

DESIGNBUILDER,

ESP-R, OPEN

STUDIO Y TAS.

Tabla (8) Fases de diseo con parmetro de simulacin segn grupo de programa.

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3.4 Ranking software

Segn los resultados anteriores, se estableci que a pesar de tener unas clasificaciones

de los programas, esta es poco discriminadora para el arquitecto sobre cual programa

seleccionar. A raz de esto se defini realizar un ranking con los resultados obtenidos por

programa y una clasificacin de los grupos de software segn su aplicabilidad en distintos

tipos de proyectos, con el fin de facilitar al arquitecto la eleccin segn las capacidades

del usuario tanto de conocimientos como el tipo de proyecto que realiza.

El ranking se gener a partir de los resultados obtenidos en la tabla. Primero se

enfrentaron los grficos de usabilidad y capacidad de cada software, en este grafico el

centro representa el resultado perfecto, por lo que entre mayor sea la brecha hacia ese

punto ms alejado estar el programa de la calificacin perfecta.

Fig. (28) Resultados de la tabla de evaluacin. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

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El siguiente grafico representa la distancia restante para llegar a la mxima puntuacin, a

partir de este dato se genera el ranking, cabe destacar que se ha marcado el centro

original (ver lnea en fig. 29) con tal de visualizar cual son las fortalezas y las debilidades

del programa y en qu proporcin se encuentran.

Fig. (29)Ranking de los programas. (Fuente: Elaboracin Propia 2012)

3.5 Discusin

Luego de revisar los resultados del presente estudio que incluye la experiencia obtenida

en el aprendizaje mismo de los programas para su posterior aplicacin, adems de la

literatura y entrevistas con especialistas y mtodos de evaluacin, se puede inferir que se

0 10 20 30 40 50 60 70

IES-VE WARE

GREEN BUILDING

DESIGNADVISOR

ECOTECT

TAS

ESP-r

HEED

OPENSTUDIO

DESIGBUILDER

BEOPT

USABILIDAD

CAPACIDAD

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disponen de herramientas de simulaciones energticas con gran potencial para su

aplicacin en Chile. Aunque existen una diversidad de obstculos, como la falta de

incentivos y la poca informacin dada a los arquitectos como para que puedan utilizar

estos programas como herramientas de diseo.

Los tres grupos de software identificados cumplen un rol importante segn el usuario y la

etapa de proyecto. Destacando las primeras fases donde se incluye a usuarios inexpertos

y con poco conocimiento terico del comportamiento trmico de las vivienda ya que en

esta existe una mayor probabilidad de que se inicien en el desarrollo de simulaciones

energticas como herramienta de diseo, pudiendo establecer los criterios ms bsicos

pero que tienen el mayor impacto en cuanto a la eficiencia de la casa, por esto es que

este grupo tiene un rol importante en la disminucin del consumo energtico del pas, se

considera que la fiabilidad de los resultados pasa a un segundo plano, ya que la exactitud

de la demanda es un valor que no debera tomar como prioridad. Lo que debera

pretender el arquitecto es buscar reducir ese valor al mximo con el uso de estrategias

bsicas, que consideren un costo bajo las cuales podran tener una efectividad en el

consumo hasta un 30% como seria en una correcta orientacin (Miller, 2005). A esto se

le debe considerar que el uso de las simulaciones no se limita a proyectos nuevos sino

que puede ser aplicada a remodelacin o ampliacin de viviendas, permitiendo al

arquitecto establecer cul ser el impacto de estas modificaciones en la casa y as elegir

la mejor opcin para sus fines.

Las herramientas que estn pensadas para especialistas tienden a ser poco apropiadas

para los usuarios sin experiencia, ya que para entender cabalmente el problema se debe

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tener una base terica suficiente como para interpretar correctamente los resultados.

Adquirir un software con altas capacidades, solo se justifica si el usuario utiliza la mayor

cantidad de informacin generada por el programa: si solo se hace un diagnostico en

base a la demanda energtica poco sentido tiene la adquisicin de estas herramientas.

Segn las entrevistas realizadas a los usuarios experimentados, se pudo concluir que lo

que distingue a un experto de un principiante en el desarrollo de simulaciones

energticas, no es la complejidad del programa para su aplicacin, sino de la capacidad

para comprender y proponer soluciones a problemas que van ms all de la etapa

conceptual de diseo, sino que abarcan temas como el confort, riesgos de condensacin,

puentes trmicos, etc.

Incluso en el mbito especializado existen una serie de limitaciones tambin, como la

escasa variedad de programas de simulacin en el mercado. A pesar de que la

adquisicin se puede lograr a travs de internet todo el acceso a los servicios tcnicos o

foros de consultas se deben realizar en idioma ingles principalmente. Esto se transforma

en una desventaja por parte del usuario, adems por lo general las consultas que sea

realizan a los proveedores se deben pagar segn el tiempo que se requiera para

solucionar el problema, lo cual desfavorece aun mas su eleccin.

En Chile existen pocos estudios sobre las herramientas de simulacin, lo cual implica un

desconocimiento del cmo afecta el clima local en su uso, a pesar de que el presente

estudio trato de indagar sobre la compatibilidad del clima de Concepcin con los distintos

programas, no se puede concluir totalmente que todos ellos son aplicables. El caso de

Concepcin como lugar de anlisis se encuentra favorecido ya que el archivo climtico de

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esta ciudad est incorporado en los software estudiados no as con otras ciudades de

Chile.

Esto podra deberse a que el resto no cuentan con las condiciones climticas propicias

para el clculo diseado para los programas, ya que estos por lo general tienden a

basarse en el clima local de donde fueron generados, lo cual podra indicar una

desviacin en los resultados, en el caso de que el clima sea muy diferente en el cual se

desarroll (Attia, 2009).

Segn la comparacin de los resultados de las simulacin se constata que los programas

de las primeras etapas de diseo tienden a distanciarse del promedio en los resultados de

la demanda energtica anual, no obstante su aplicacin se recomienda, debido a que lo

que buscan estos programas no es la exactitud de los resultados, sino permitir al usuario

comparar distintas posibilidades con tal de tener un apoyo de consulta sobre que

decisiones tomar. El uso de esta herramientas podra ser un paso inicial para emprender

una bsqueda de otras herramientas complementarias al problema a tratar o incluso

avanzar hacia otro software de simulacin de todo el edificio con mayor complejidad y

capacidad de clculo, Lo cual implica la bsqueda de herramientas con mayor precisin y

mayor capacidad para poner en prctica estrategias bioclimticas ms complejas.

Con tal de disminuir la demanda energtica nacional por medio de la construccin de

viviendas con mejores condiciones de habitabilidad y mejor comportamiento energtico

deberan actuar una serie de actores para que esta meta llegue a niveles mnimos. Pero

quizs el cambio ms sustancial e impactante lo deben tomar los arquitectos, quienes son

los responsables del diseo y por ende del comportamiento sustancial de la vivienda. Es

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por ello que est obligado a ampliar el alcance de sus responsabilidades ms all de lo

esttico y lo funcional. El proceso de diseo a pequea escala, sin especialista

energtico incorporado en el equipo, muestra que el diseo no es intuitivo por lo que los

requisitos de eficiencia energtica debe ser determinada en las primeras etapas del

diseo, con tal de obtener resultados positivos, sin la necesidad de recurrir a estrategias

activas complejas (Attia, 2012).

Se considera que aun falta reducir la brecha entre el arquitecto y las herramientas de

simulacin. Quizs uno de los aspectos que mayor influencia tiene con respecto al uso de

estas es la falta de informacin de estas herramientas, incluso consultando a los expertos

carecan de conocimiento del espectro de programas disponibles fuera del mbito

nacional. Otro aspecto que se considera importante y que no ha sido adaptado en

completitud por los programas de simulacin, es su integracin con BIM, pues se

considera que ser el estndar en los prximos aos. A pesar de que existe la conexin

algunos investigadores explican que no se est suficientemente comprobado que el

traspaso de BIM a los software de simulacin sea totalmente fidedigna y que podra

causar una imprecisin en los resultados.

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Captulo 4 -

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Conclusin

A travs del estudio realizado se estableci que existen una variedad de programas

disponibles en el mercado internacional. Por medio de una seleccin generada de ellos, la

cual identific la compatibilidad de su aplicacin en Concepcin. Se detecto una gran

cantidad de software de simulacin energtica que se podran utilizar en esta ciudad. Con

esto se pudo constatar que no existen restricciones que imposibiliten a un arquitecto en la

realizacin de simulaciones, ya que la variedad de estas abarcan una gran cantidad de

tipos de usuarios. Pudiendo as realizar estudios muy simples que tardan alrededor de

cinco minutos en modelar, ingreso de datos y generacin de resultados, por otro lado

existen otras herramientas que pueden llegar a realizar anlisis complejos y detallados,

por lo tanto su aplicacin en los mbito de la investigacin como el uso en oficinas

especializadas en diseo y consultoras de comportamiento energtico de viviendas o

edificios podran ser de mucha utilidad. En ambos casos existen herramientas

comerciales y gratuitas las cuales tienen una calidad similar o superior a los programas

comerciales. De lo anterior se deduce que la aplicacin de estas herramientas est al

alcance de cualquier arquitecto, incluso sin una base terica sobre el desempeo

energtico, como tambin para estudios especializados.

Por medio de una encuesta realizada a las oficinas de consultora de eficiencia energtica

en Chile se logro generar un catastro de cules eran los programas que se utilizan y

cules de estos son los ms comunes, segn estos datos recabados se observo que solo

se utiliza una pequea fraccin de la lista de software disponibles a nivel internacional,

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esto se podra deber a la falta difusin de estas herramientas y la falta de proveedores

locales.

De los programas aplicables en Concepcin se realizo una seleccin de estos. Los

criterios de esta discriminacin se baso en la diversidad en que funcionan estos

programas, tratando de identificar los software ms representativos de estas variedad,

tomando en cuenta una serie de factores tales como sistema de trabajo (servicios de

internet, programas en lnea, plugs in), costos (gratuitos, comerciales), tipo interface

(guiada, ingreso de datos por teclado, ventana nica etc.) especialidad del programa

(vivienda, edificios,). En esta reduccin de la lista se incluyen algunos que actualmente no

son utilizados en el pas por parte de las oficinas de arquitectura, pero que son

ampliamente utilizados tanto para fines educacionales, investigaciones y oficinas de

arquitectura a nivel internacional.

Se pudo constatar que existen diferencias importantes entre los distintos programas de

simulacin, tanto en su capacidad y usabilidad, lo cual pone en valor la correcta seleccin

de estos por parte del usuario. Las diferencias de estas herramientas revelan que no

existe un equilibrio entre las capacidades del programa y la usabilidad de estos, por lo que

la eleccin que haga el arquitecto debe basarse estrictamente en sus necesidades y

capacidades.

Con tal de clasificar las herramientas para su posterior recomendacin en la seleccin

segn tipos de usuarios aptos para su uso, se establecieron tres grupos de software,

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segn los resultados obtenidos en la tabla de evaluacin. Esto seala que existen

distintos enfoques por parte de los programas de simulacin. Algunos atienden con mayor

nfasis la precisin de los resultados, quitndole importancia a la facilidad de uso,

mientras que el caso opuesto da mayor importancia a la facilidad de uso de estos

programas, asumiendo una prdida de precisin para llegar a ese fin. El grupo intermedio

busca un equilibrio entre estos conceptos. Segn de esta clasificacin se propuso que

cada grupo establecido corresponda a una fase de diseo.

Los tres grupos de programas creados posteriormente se les asigno un tipo de usuario,

para ellos se definieron las necesidades de estos y sus capacidades, estableciendo que el

grupos de programa con alta usabilidad y poca capacidad podra tener una alta eficacia

con el tipo de trabajo que realiza el arquitecto comn sin un gran conocimiento sobre

diseo de estrategias pasivas, debido a que podra corroborar su criterio en las primeras

etapas de diseo verificando orientacin porcentaje de vanos etc. En el caso del grupo

intermedio su aplicacin seria propicia para un arquitecto con conceptos generales de

diseo sustentable, que considere las reglas de oro de diseo y que adems sea capaz

de probar los " que pasa s". Los proyectos que podran ser analizados serian,

remodelaciones, ampliaciones, viviendas nuevas y conjunto de viviendas. El tercer grupo,

el cual cuenta con una alta capacidad, es recomendable para especialistas, con

entendimiento de los procesos fsicos en el comportamiento de la vivienda, en este grupo

de software existe una gran diferencia en los costos de las licencias, pasando desde las

gratuitas hasta otras que alcanzan los diez mil dlares, por lo que se sugiere trabajar en

proyectos de viviendas es poco viables en cuanto a la recuperacin de la inversin; para

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su uso se sugiere las oficinas que desarrollen consultoras a empresas inmobiliarias o

empresas que abarquen proyectos a una escala mayor o que realicen conjuntos de

viviendas.

Debido a que en cada grupo de programas existe diferencias entre los mismos software

segn su rendimiento se genero un ranking de estas herramientas que seala cuales son

las debilidades de cada uno de los programas, con tal de facilitar la eleccin de estos.

Los programas BEOPT y DESIGNBUILDER resultaron ser los que mejores capacidades y

usabilidades presentan dentro del ranking, producto de su alta capacidad para ingresar

informacin la cual significa una alta descripcin del modelo, a su vez su interface y

sistema de modelado es bastante intuitivo lo cual su facilidad de uso. Se estudi los

archivos climticos disponibles para Concepcin, estableciendo la importancia de estos

en la precisin de los resultados, sugiriendo el formato IWEC como el que representaba

datos climticos de mejor manera.

Se realiz una prueba para verificar si los programas mantenan el mismo porcentaje de

desviacin de los valores de demanda energtica en climas extremos, concluyendo que la

precisin de estos disminuye con considerablemente, incluso entre los programas con

mayor capacidad aumenta la distancia de los resultados entre ellos, aunque en un

porcentaje es bastante menor que las que se enfocan especialmente en la usabilidad del

programa.

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Las herramientas de simulacin son uno de los mtodos que existen para mejorar las

condiciones de habitabilidad y el comportamiento energtico y es el ms avalado por los

especialistas e investigadores. Si bien el campo de la simulacin es una rea incipiente ha

ido en aumento en los ltimos aos en Chile, con el estudio se puedo establecer que

estn las condiciones para que estas herramientas sean aplicadas, especialmente en

Concepcin, aun falta por explorar un mtodo que permita utilizar estos software de forma

idnea, muchos de los datos de ingreso, incluyendo materialidad, clima, conversin de

datos, etc. Son manejados solo por especialistas o se requieren instrumentos para que

estos sean establecidos, se sugiere realizar protocolos de simulacin e instructivos sobre

estos con tal de obtener resultados precisos y que permitan a usuarios sin acceso a esta

informacin realizar estudios con mayor complejidad, aunque los resultados expuestos en

esta investigacin propone que no hay escusas para no utilizarlas si es importante facilitar

y difundir la especializacin entre los actores involucrados en el desempeo energtico en

la construccin.

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