El sistema de protección solar Equitone Adaptable Smart Modular Shading System es un proyecto de investigación aplicada que desarrolla una metodología paramétrica para optimizar de forma simultánea la demanda energética, el aprovechamiento de luz natural y el uso de material en sistemas de lamas de fibrocemento Equitone.
El trabajo fue desarrollado en colaboración con Pich-Aguilera Architects. La definición paramétrica corrió a cargo de Mae Casanueva Ovies (Arquitecta, M.Arch., Máster en Diseño Paramétrico en Arquitectura) y Neus Agost (Arquitecta, Máster en Arquitectura, Sostenibilidad y Técnicas de Control Ambiental).
Metodología
Diagrama metodológico. Entradas fijas (definición del caso) y entradas variables (parámetros del sistema de sombreado) alimentan la herramienta Equitone Designer Tool en un proceso iterativo de optimización.
El proceso parte de dos tipos de entradas. Las entradas fijas definen el caso de estudio: geometría del espacio, localización climática y orientación de la fachada. Las entradas variables son los parámetros del sistema de sombreado que el optimizador puede modificar. La herramienta evalúa centenares de combinaciones en un bucle iterativo hasta identificar la configuración con mejor resultado energético, lumínico y material.
Parámetros de diseño
Parámetros de diseño (geometría, orientación, localización) y modelo de simulación de referencia: espacio de oficina tipo 3,5 × 6,0 m, vidriería según DIN EN 14501.
Se identificaron tres grupos de parámetros:
Geometría de la lama (diseño): profundidad (A), separación entre lamas (B), ángulo de rotación (C) y disposición horizontal o vertical (D).
Orientación (condición): rotación de la fachada cada 15° — Norte, Este, Sur, Oeste y valores intermedios.
Localización (condición): la ciudad define las condiciones climáticas exteriores. Ciudades estudiadas: Barcelona, Dubai, Dublín.
El modelo de simulación representa un espacio de oficina tipo de 3,5 × 6,0 m con fachada acristalada (vidriería según DIN EN 14501: U=2,9 W/m²K, g=0,76). Las demás superficies se consideran adiabáticas. Los resultados se evalúan en comparación con un baseline sin protección solar.
Indicadores de evaluación
Indicadores de evaluación: demanda energética (calefacción + refrigeración), autonomía de luz natural y optimización de material. Cadena de herramientas: Rhinoceros · Grasshopper · Ladybug · Honeybee · Octopus · EnergyPlus · OpenStudio · Radiance.
Demanda energética: demanda de calefacción y refrigeración en kWh/m², comparada con el caso de referencia.
Autonomía de luz natural: porcentaje de superficie con iluminancia inferior a 100 lux, entre 100 y 2.000 lux, y superior a 2.000 lux, a 0,8 m de altura.
Optimización de material: superficie total de lamas (m²/solución), indicador de la eficiencia del sistema.
Cadena de simulación paramétrica
Definición paramétrica completa en Grasshopper. Los cuatro módulos —Clima, Modelo, Simulación y Optimizador— se interconectan en una sola definición que corre cientos de iteraciones de forma automatizada.
La definición se construyó íntegramente en Grasshopper sobre Rhinoceros, con cuatro módulos encadenados:
Módulo 1 — Clima
Módulo 1 — Clima. Importación de datos EPW, definición del periodo de análisis, cálculo de la trayectoria solar y construcción del skydome de radiación con Ladybug.
Importación del archivo climático EPW de cada ciudad mediante Ladybug. Se calculan el recorrido solar, el skydome de radiación difusa y el periodo de análisis. Estos datos climáticos alimentan directamente la simulación energética y lumínica.
Módulos 2 y 3 — Modelo y Simulación
Módulo 2 — Modelo. Definición de la fachada Equitone parametrizada, propiedades del vidrio y zona térmica. Módulo 3 — Simulación. Cálculo de cargas, simulación energética con EnergyPlus vía Honeybee y extracción de resultados.
La fachada Equitone con las lamas se modela de forma paramétrica en función de las variables de diseño. Honeybee traduce el modelo geométrico en una zona térmica compatible con EnergyPlus y lanza la simulación energética. Las cargas de zona, el consumo de iluminación y la demanda total se recogen automáticamente al finalizar cada iteración.
Módulo 4 — Optimizador
Módulo 4 — Optimizador. Variables: profundidad de la lama (10–70 cm, 12 pasos), número de lamas y ángulo de inclinación (0–75°, 5 pasos). El optimizador evolutivo Galapagos/Octopus explora el espacio de soluciones y converge hacia la configuración de menor demanda energética con mayor aprovechamiento de luz.
El optimizador evolutivo Galapagos / Octopus explora el espacio de soluciones variando tres parámetros de forma simultánea: profundidad de la lama (dominio 10–70 cm, 12 pasos), número de lamas y ángulo de inclinación (dominio 0–75°, 5 pasos). La búsqueda multiobjetivo converge hacia las configuraciones que minimizan la demanda energética y maximizan la autonomía de luz con el menor uso de material posible.
Proceso de optimización
Espacio de soluciones tridimensional. Cada caja representa una configuración evaluada. Los ejes corresponden al área total de material, la autonomía de luz (% puntos con >300 lux) y la demanda acumulada en kWh/m². La solución óptima se sitúa en el punto más próximo al origen con la mayor caja verde posible.
La visualización del espacio de soluciones tridimensional permite comparar de forma inmediata cientos de configuraciones. El tamaño y el color de cada caja codifican el nivel de iluminación: cajas grandes verdes indican configuraciones con alta autonomía lumínica; cajas pequeñas rojas, aquellas con exceso de deslumbramiento. La solución óptima es la más próxima al origen con la caja de mayor tamaño verde.
Resultados por localización
Barcelona
Barcelona · Orientación Sur. Ahorro: 45 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas horizontales, profundidad 20 cm, separación 67 cm, rotación 45°, superficie de material 8,4 m².Barcelona · Orientación Este/Oeste. Ahorro: 20 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas verticales, profundidad 15 cm, separación 43 cm, rotación 30°, superficie de material 3,64 m².
Dubai
Dubai · Orientación Sur. Ahorro: 80 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas horizontales, profundidad 10 cm, separación 20 cm, rotación 45°, superficie de material 5,25 m².Dubai · Orientación Este/Oeste. Ahorro: 85 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas horizontales, profundidad 15 cm, separación 33 cm, rotación 75°, superficie de material 4,7 m².
Dublín
Dublín · Orientación Sur. Ahorro: 15 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas horizontales, profundidad 10 cm, separación 45 cm, rotación 45°, superficie de material 2,45 m².Dublín · Orientación Este/Oeste. Ahorro: 8 kWh/m²/año. Configuración óptima: lamas horizontales, profundidad 10 cm, separación 45 cm, rotación 45°, superficie de material 2,45 m².
El análisis comparativo muestra que el impacto del sistema de sombreado Equitone es especialmente significativo en climas calurosos: los ahorros en Dubai (80–85 kWh/m²/año) duplican holgadamente los obtenidos en Barcelona (20–45 kWh/m²/año) y cuadruplican los de Dublín (8–15 kWh/m²/año). La orientación Este/Oeste en climas extremos resulta ser la más beneficiada por la protección solar activa, con configuraciones de lamas horizontales y ángulos de rotación más pronunciados.
