SIHABIT - Uniandes

90
1 SISTEMA INTEGRADO PARA DETERMINAR HABITABILIDAD EN EDIFICACIONES SIHABIT SANTIAGO SALAZAR FAJARDO Asesor Germán Bravo Córdoba, D.E.A DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 25 DE MAYO DE 2015

Transcript of SIHABIT - Uniandes

Page 1: SIHABIT - Uniandes

1

SISTEMA INTEGRADO PARA DETERMINAR HABITABILIDAD EN EDIFICACIONES

SIHABIT

SANTIAGO SALAZAR FAJARDO

Asesor

Germán Bravo Córdoba, D.E.A

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

25 DE MAYO DE 2015

Page 2: SIHABIT - Uniandes

2

Tabla de Contenido

1 Introducción ................................................................................................................ 8

2 Definición del problema ............................................................................................ 11

2.1 Motivación ......................................................................................................... 11

2.2 Enunciado del problema .................................................................................... 11

2.3 Resultados esperados ....................................................................................... 12

2.3.1 Con respecto al dominio – análisis de la habitabilidad ..................................... 12

2.3.2 Con respecto al Sistema .................................................................................. 12

2.4 Preguntas de investigación ................................................................................ 13

3 Objetivos y metodología ........................................................................................... 14

3.1 Objetivo general ................................................................................................ 14

3.2 Objetivos específicos ......................................................................................... 14

3.3 Metodología utilizada ......................................................................................... 14

3.1.1 Consulta a expertos sobre el tema habitabilidad. ........................................ 14

3.3.1 Construcción del estado del arte................................................................. 15

3.3.2 Creación de la ontología que permite describir una edificación y su contexto en relación con la habitabilidad ................................................................................. 15

3.3.3 Creación de un sistema experto basado en reglas ..................................... 15

3.3.4 Representación de la edificación y de análisis de la habitabilidad mediante grafos 16

3.3.5 Creación de software para el uso de modelos de propagación, y de índices de confort.................................................................................................................. 16

4 Fundamentos teóricos y tecnologías ......................................................................... 17

4.1 Habitabilidad ...................................................................................................... 17

4.1.1 Fenómenos y modelos de propagación relacionados con la habitabilidad. ...... 21

4.1.1 Fenómeno térmico ...................................................................................... 21

4.1.2 Fenómeno acústico .................................................................................... 26

4.1.3 Ruido exterior ............................................................................................. 33

4.1.4 Ruido dentro de las edificaciones ............................................................... 33

4.2 Fundamentos teóricos en Ingeniería de sistemas y computación ...................... 34

4.2.1 Ontologías .................................................................................................. 34

4.2.2 Definición de ontología ............................................................................... 34

4.2.3 Methontology .............................................................................................. 35

Page 3: SIHABIT - Uniandes

3

4.2.4 Sistemas basados en conocimiento ............................................................ 36

4.2.5 Sistemas expertos o sistemas basados en reglas ...................................... 36

4.2.5.1 Base de conocimiento: ........................................................................ 40

4.2.5.2 Base de hechos ................................................................................... 40

4.2.5.3 Motor de inferencia .............................................................................. 40

4.2.5.4 Interfaz de usuario ............................................................................... 42

4.2.5.5 Módulo de adquisición de conocimiento .............................................. 42

4.2.6 Grafos......................................................................................................... 42

4.3 Análisis de la habitabilidad mediante grafos ........................................................... 44

4.3 Herramientas de software utilizadas para apoyar estudios para la determinación de la habitabilidad en edificaciones .............................................................................. 49

4.3.1 Criterios comparativos entre herramientas ................................................. 49

4.3.1.1 OASIS ................................................................................................. 50

4.3.1.2 ETABS ................................................................................................ 50

4.3.1.3 SIMCO STADIUM ................................................................................ 51

4.4 Análisis comparativo y propuesta de solución SIHABIT ..................................... 52

5 Propuesta de Solución SIHABIT ............................................................................... 52

6.1 Análisis y Diseño .................................................................................................... 54

6.1.1 Requerimientos funcionales ............................................................................. 54

6.1.2 Requerimientos no funcionales ........................................................................ 55

5.1.1 Estudio de viabilidad ................................................................................... 56

5.1.2 Definición de la infraestructura tecnológica ................................................. 56

6.1.5 Diagrama de clases ......................................................................................... 57

5.1.3 Diagrama de componentes ......................................................................... 58

5.1.4 Diagrama relacional .................................................................................... 60

5.1.5 Diseño de interfaces de usuario ................................................................. 61

7 Implementación ............................................................................................................ 65

7.1 Forma de las reglas Implementadas ....................................................................... 65

8 Casos de estudio .......................................................................................................... 67

9 Resultados y análisis .................................................................................................... 70

6 Conclusiones y trabajo futuro .................................................................................... 72

7 Glosario de términos ................................................................................................. 73

8 Referencias .............................................................................................................. 75

9 ANEXOS................................................................................................................... 76

Page 4: SIHABIT - Uniandes

4

10 Maniual de usuario, Estudio de Viabilidad y varios .................................................. 79

Page 5: SIHABIT - Uniandes

5

TABLA DE ILUSTRACIONES

ILUSTRACIÓN 1 FACTORES Y DIMENSIONES DE HABITABILIDAD .............................................. 17

ILUSTRACIÓN 2 MODELO DE COMPRENSIÓN DE LAS VARIABLES DE EVALUACIÓN DE LA

HABITABILIDAD EN LAS EDIFICACIONES EN GENERAL ...................................................... 18

ILUSTRACIÓN 3 PROPAGACIÓN FENÓMENO TEMPERATURA. .................................................. 21

ILUSTRACIÓN 4 COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE MUROS ...................................................... 21

ILUSTRACIÓN 5 MODELO DE FANGER PARA DETERMINAR ÍNDICE DE CONFORT TÉRMICO ......... 22

ILUSTRACIÓN 6 PROPORCIÓN PREVISTA DE PERSONAS INSATISFECHAS EN FUNCIÓN DEL VALOR

DEL ÍNDICE ................................................................................................................. 24

ILUSTRACIÓN 7 FUENTES DE RUIDO .................................................................................... 26

ILUSTRACIÓN 8 CAUSAS DE DISCONFORT ............................................................................ 28

ILUSTRACIÓN 9 VALORES RECOMENDADOS DEL ÍNDICE NR PARA DIFERENTES LOCALES ........ 30

ILUSTRACIÓN 10 ACTIVIDADES METHONTOLOGY ................................................................. 34

ILUSTRACIÓN 11 COMPONENTES DE UN SISTEMA EXPERTO .................................................. 37

ILUSTRACIÓN 12 REPRESENTACIÓN DE UNA EDIFICACIÓN MEDIANTE UN GRAFO ..................... 43

ILUSTRACIÓN 13 REPRESENTACIÓN DE UNA EDIFICACIÓN MEDIANTE UNA MATRIZ DE

ADYACENCIA .............................................................................................................. 43

ILUSTRACIÓN 14 REPRESENTACIÓN DE LA PROPAGACIÓN .................................................... 44

ILUSTRACIÓN 15 ÁRBOL DE EVALUACIÓN DE HABITABILIDAD. ................................................ 46

ILUSTRACIÓN 16 PROCESO DE VALORACIÓN DE UNA EDIFICACIÓN ........................................ 51

ILUSTRACIÓN 17 MODELO ONTOLÓGICO DEL DOMINIO .......................................................... 52

ILUSTRACIÓN 18 CASOS DE USO ........................................................................................ 53

ILUSTRACIÓN 19 INTEGRACIÓN ........................................................................................... 55

ILUSTRACIÓN 20 DIAGRAMA DE CLASES .............................................................................. 56

ILUSTRACIÓN 21 COMPONENTES ........................................................................................ 57

ILUSTRACIÓN 22 INTERACCIÓN ELEMENTOS DEL SISTEMA .................................................... 57

ILUSTRACIÓN 23 DIAGRAMA RELACIONAL ........................................................................... 58

ILUSTRACIÓN 24 CARGA DATOS DESDE AUTOCAD ............................................................... 59

ILUSTRACIÓN 25 CARGA DE LA EDIFICACIÓN A SIHABIT ...................................................... 60

ILUSTRACIÓN 26 SELECCIÓN DE DIMENSIONES Y MODELOS DE PROPAGACIÓN ....................... 60

ILUSTRACIÓN 27 INGRESO DE FUENTES Y ASIGNACIÓN DE LOS ANÁLISIS ............................... 61

ILUSTRACIÓN 28 INGRESO DATOS DE MODELOS ................................................................... 61

ILUSTRACIÓN 29 REPORTE HABITABILIDAD .......................................................................... 62

ILUSTRACIÓN 30 REPORTE HABITABILIDAD .......................................................................... 62

ILUSTRACIÓN 31 INGRESO DATOS DEL PLANO A SIHABIT .................................................... 65

ILUSTRACIÓN 32 CARGA DATOS DEL PLANO A SIHABIT ....................................................... 66

ILUSTRACIÓN 33 REPORTE DE HABITABILIDAD SIHABIT ...................................................... 67

ILUSTRACIÓN 34 GRAFO RESULTANTE HABITABILIDAD SIHABIT .......................................... 67

Page 6: SIHABIT - Uniandes

6

Lista de tablas

Tabla 1 Descripción de los criterios comparativos de herramientas ................................. 47

Tabla 2 comparativa entre las herramientas más utilizadas para determinar la habitabilidad .................................................................................................................... 49

Tabla 3 Tabla No 4 Descripción de tablas ....................................................................... 58

Tabla 4 Reglas del sistema ............................................................................................. 65

Tabla 5 Datos caso de estudio ........................................................................................ 67

Page 7: SIHABIT - Uniandes

7

1 INTRODUCCIÓN

Las edificaciones que son ocupadas por personas, deben tener ciertas características que garanticen condiciones adecuadas de salud y confort; dichas edificaciones pueden estar sujetas a estudios que dan como resultado si se pueden construir o mejorar con el fin de ser habitables. El concepto de habitabilidad hoy en día es un elemento relevante para el diseño, construcción y evaluación de edificaciones. La densidad de habitantes de un espacio, las formas de uso, los materiales con que se construyen las edificaciones entre otras cosas, afectan dicho factor, de tal forma que si se dan malos usos de los espacios que componen una edificación, si se tiene un mal diseño, entre otras cosas negativas, el resultado es que no se responda a las condiciones ambientales y de confort, llegando a comprometer la salud de sus habitantes.

Es posible determinar si una edificación es habitable mediante la aplicación de diferentes modelos (fenómenos de transferencia, confort etc.,) y para ello es útil tener en cuenta la información proveniente de la edificación, de los espacios que la componen, la relación entre los mismos y las fuentes que pueden influenciar de manera positiva o negativa. En este trabajo de grado se propone un sistema basado en grafos y reglas provenientes del conocimiento de expertos y normatividad, que sirve para determinar la habitabilidad de una edificación, y así dar soporte a la toma de decisiones que lleven a garantizar el bienestar de los habitantes y la sostenibilidad de las edificaciones.

Dentro de la metodología propuesta en este trabajo, se representa la edificación mediante un grafo que incluya información relevante de la edificación para el análisis, que se pueda recorrer para determinar la habitabilidad mediante reglas de inferencia, y que se logre determinar la habitabilidad general de la edificación relacionando los diferentes fenómenos que pueden afectar la misma. Esto proporciona una herramienta útil que permite hacer diagnósticos acerca de las condiciones de una edificación a partir de la información sobre la actividad destinada a cada espacio, las fuentes de calor, ruido, olor, etc., y de los materiales con que esta se construye.

El presente documento de tesis está organizado de la siguiente manera:

Definición del problema: En este capítulo se presenta la motivación por la cual se realiza el proyecto, la determinación del problema por medio de árboles de problemas y objetivos como herramientas metodológicas, se especifica el dominio del proyecto, así como, la dificultad existente en la evaluación de edificaciones, en formalizar el conocimiento acerca de dicho proceso de evaluación y en todo lo relacionado con sistemas expertos, también se presentan los resultados esperados respecto al dominio del problema. Adicionalmente, se presentan las preguntas de investigación que se desean solucionar con el desarrollo del sistema experto tanto en el ámbito de los sistemas expertos basados en reglas como en el análisis de las edificaciones teniendo en cuenta múltiples factores.

Page 8: SIHABIT - Uniandes

8

Objetivos y metodología: En este capítulo se presentan los objetivos de la investigación y del desarrollo del sistema experto basado en reglas propuesto. Adicionalmente, se presenta la metodología utilizada en el proyecto para obtener información de los expertos y su aplicación en sistemas expertos basados en reglas.

Fundamentos teóricos y tecnologías: En este capítulo se presenta la teoría necesaria para comprender tanto el problema como la solución propuesta. Se compone de dos partes: los fundamentos teóricos asociados a la habitabilidad, desde la Arquitectura y los fundamentos teóricos necesarios en ingeniería de sistemas.

Estado del arte: En este capítulo se hace un recorrido por las herramientas actuales con las que los ingenieros civiles trabajan para evaluar las edificaciones (herramientas proactivas) y para sugerir mejoras si es necesario.

Propuesta de solución: En este capítulo se describe la solución propuesta para la evaluación de las edificaciones con fines de determinar su habitabilidad a partir de un grafo 3D y arboles de habitabilidad, el conocimiento de expertos y su representación en reglas de inferencia. Adicionalmente, se plantea la creación de un sistema experto basado en reglas.

Análisis y diseño: En este capítulo se presenta el diseño del sistema experto basado en reglas propuesto.

Implementación: En este capítulo se describen las características de la herramienta que se usará para implementar el sistema experto. Luego usando un caso como ejemplo se presenta el sistema en sí, la interfaz y su funcionamiento general.

Resultados obtenidos: Es este capítulo se presentan los resultados que se pueden obtener con el sistema experto propuesto y su utilidad práctica.

Conclusiones y trabajo futuro: En este capítulo se presentan las conclusiones, detallándose los aportes originales que el trabajo de tesis ha generado en el dominio de conocimiento de la evaluación de edificaciones con fin de establecer su habitabilidad. Adicionalmente, se presentan aspectos y trabajos de investigación que se pueden considerar para ampliar la presente tesis.

Referencias: se presenta la bibliografía que se ha usado en el presente trabajo y el detalle de las abreviaturas.

Page 9: SIHABIT - Uniandes

9

Anexos: En este capítulo se presentan los anexos sobre los modelos de propagación de fenómenos asociados a las dimensiones de habitabilidad y los modelos de índices de confort, utilizados y apartes del diseño del sistema propuesto.

Finalmente se tiene que la tesis presentada en este documento ha sido desarrollada dentro del dominio de la ingeniería de sistemas; debido a esto, los contenidos del documento dentro de cada sección presentan las explicaciones pertinentes en ingeniería de sistemas pero se van incluyendo conceptos necesarios sobre Arquitectura.

Page 10: SIHABIT - Uniandes

10

2 Definición del problema

2.1 Motivación

Para mantener y preservar la salud del ser humano, se debe tener un ambiente sano, y no basta con tener en cuenta la contaminación ambiental que es uno de los causantes del desequilibrio en los diferentes ecosistemas, sino también se debe pensar que puede estar afectando los espacios que componen de una edificación. Existen muchos elementos que influyen en el ambiente interior de una edificación, como la ubicación geográfica, la orientación, la ventilación, las instalaciones eléctricas, el tipo de materiales con lo que se construye, entre otros, y por lo tanto es útil tenerlos en cuenta en el momento de querer diseñar y construir las edificaciones con el fin garantizar la salud. También se deben garantizar otros aspectos deseables como la seguridad, el confort y el adecuado manejo de recursos, por lo tanto en análisis de una edificación debe ser más completo.

Durante el diseño, construcción y uso de las edificaciones, es necesario realizar análisis con el fin de determinar su habitabilidad, y establecer si las mismas garantizan los aspectos mencionados anteriormente. Este ejercicio de determinar la habitabilidad es complejo dado que debe desarrollarse para una edificación teniendo en cuenta las relaciones entre sus espacios, y debe hacerse desde diferentes puntos de vista (térmico, acústico, psicosocial, etc.), por lo tanto es de bastante utilidad contar con herramientas que facilitan dicha evaluación.

2.2 Enunciado del problema

Una construcción no solo debe tener un costo apropiado, una estructura que permita persistencia pese a los eventos sísmicos y demás situaciones que puedan poner en peligro a la misma, sino que debe garantizar unas condiciones mínimas de salud y confort a quienes la habitan. Para lograr lo anterior, cada construcción se debe someter a un proceso de evaluación, en el cual, es importante tener a la mano el conocimiento de expertos y modelos para determinar que tan aptas son para ser habitables y de acuerdo al resultado de ese ejercicio, realizar mejoras.

Para realizar la valoración se debe contar con personas que tengan amplia experiencia, pero a veces estos expertos son escasos, por lo tanto es necesario que exista una herramienta que apoye la toma de decisiones cuando dichos expertos están ausentes. Este tipo de herramienta debe contener el conocimiento necesario para realizar una

Page 11: SIHABIT - Uniandes

11

valoración adecuada, y se puedan emitir recomendaciones para posibles mejoras en las edificaciones, sin dejar a un lado el hecho que este conocimiento puede quedar obsoleto en algún momento y se deba realizar una tarea de renovación de o adquisición de nuevo conocimiento.

En la actualidad existen herramientas que apoyan este tipo de estudios, pero estas son por lo general costosas, difíciles de manejar o de integrar con otras para lograr análisis que tengan en cuenta diferentes puntos de vista y no permiten realizar un análisis integral de la habitabilidad. .Por otro lado se tiene la solución propuesta en este trabajo llamada “Sistema Integrado para determinar la Habitabilidad en edificaciones SIHABIT”, la cual integra diferentes tipos de análisis (temperatura, sonido, etc.), es de fácil uso, provee flexibilidad en el momento de querer incluir nuevos modelos matemáticos y utiliza el conocimiento de expertos para realizar análisis rápidos sin la necesidad de entrenamiento extenso en la misma, suministra resultados fáciles de comprender y emite sugerencias sobre aspectos a mejorar en edificaciones para garantizar su habitabilidad.

2.3 Resultados esperados Los resultados se pueden definir con respecto al dominio de aplicación y con respecto al Sistema solución.

2.3.1 Con respecto al dominio – análisis de la habitabilidad

Se espera definir correctamente el concepto de contexto, teniendo en cuenta los principales elementos que lo conforman, metodologías, modelos de propagación y modelos de índices de confort.

2.3.2 Con respecto al Sistema

Construcción de un Sistema Experto que permita realizar análisis de edificaciones para determinar su habitabilidad; también que permita realizar sugerencias sobre las mejoras a realizar a las edificaciones, basándose para ello de la información existente del contexto que la rodea (actividades desarrolladas en las edificaciones, materiales que las componen, normatividad, etc.).

De manera puntual, se esperan los siguientes productos:

Ontología para manejo de conceptos – representación del contexto.

Page 12: SIHABIT - Uniandes

12

Representación de la edificación que facilite su comprensión. Uso de de grafo para representar los espacios que la componen y sus relaciones espaciales, y uso de un árbol para representar la habitabilidad integral.

Creación del sistema basado en reglas asociadas conocimiento de expertos y de la normatividad que permita determinar la habitabilidad en las edificaciones.

Integración con herramienta de dibujo.

2.4 Preguntas de investigación

Sobre el conocimiento necesario para el sistema

¿Cuál conocimiento se necesita determinar la habitabilidad en una edificación?

¿Es posible representar el conocimiento necesario a partir ontologías que permitan deducir si una edificación es habitable o no?

¿Cómo se extrae el conocimiento?

¿Es posible expresar el conocimiento extraído de la literatura especializada y de las experiencias de los expertos por medio de una ontología?

¿Es posible obtener reglas a partir de la ontología propuesta, del conocimiento de los expertos y la normatividad?

¿Es posible representar el edificio mediante un grafo 3d no dirigido, la habitabilidad integral mediante un árbol y el conocimiento de los expertos mediante reglas que puedan ser utilizadas por un motor de inferencia?

Page 13: SIHABIT - Uniandes

13

3 Objetivos y metodología

3.1 Objetivo general Desarrollar un Sistema Experto que permita el análisis, y mejor diseño de edificaciones, que mediante el uso de reglas de inferencia asociadas al conocimiento de expertos, modelos de índices de confort y la normatividad vigente permitan diagnosticar el estado de las mismas con el fin de proveer soluciones que garanticen su habitabilidad de manera integral y minimicen el impacto sobre el medio ambiente.

3.2 Objetivos específicos Crear una ontología que permita definir el contexto de una edificación que incluya

dimensiones de habitabilidad, y conceptos relacionados con la misma.

Con base en la ontología y con información obtenida de los expertos, crear reglas de inferencia para que sean utilizados por un sistema experto con el cual se pueda realizar cálculos útiles para el análisis, además de diagnosticar de manera oportuna aspectos relacionados con la habitabilidad.

Desarrollar una herramienta que integre diferentes modelos de propagación de fenómenos y de confort, que integre el conocimiento de expertos y permita determinar la habitabilidad en edificaciones

Integrar el sistema con Autocad, para tener a la mano una herramienta conocida de ingreso de algunos datos sobre la geometría de las edificaciones.

3.3 Metodología utilizada

Para cumplir con los objetivos propuestos en esta tesis, se partió de la existencia del problema anteriormente descrito y de la necesidad de plantear actividades con productos bien definidos. A continuación se hace una breve descripción de las actividades:

3.1.1 Consulta a expertos sobre el tema habitabilidad.

Para comprender correctamente el problema así como la relevancia que tiene el sistema propuesto en la presente tesis fue necesario consultar con expertos habitabilidad. Adicionalmente, con la consulta a expertos se busca establecer los procedimientos correctos que lleven al cumplimiento de los objetivos propuestos en esta tesis.

La extracción del conocimiento se realiza a través de entrevistas con arquitectos e ingenieros civiles, también mediante la recopilación de documentos construidos por organizaciones especializadas en el tema de la habitabilidad.

Page 14: SIHABIT - Uniandes

14

Construcción del estado del arte

Para el estudio del conocimiento acumulado. En esta actividad se elaboraron criterios de evaluación de las diferentes herramientas más utilizadas para el apoyo en el proceso de la determinación de la habitabilidad en las edificaciones. También se compararon las diferentes herramientas con la solución propuesta en la presente tesis.

Creación de la ontología que permite describir una edificación y su contexto en relación con la habitabilidad

Para la creación de la ontología se ha utilizado Methontology, metodología que proporciona una guía para desarrollar la ontología a través de las actividades de especificación, conceptualización, formalización, implementación y mantenimiento.

Creación de un sistema experto basado en reglas

Se propone un sistema basado en el conocimiento de los expertos y la normatividad asociada a la habitabilidad. Este sistema es un sistema experto, dado que posee el conocimiento de expertos en el dominio, y es capaz de emitir recomendaciones. El conocimiento es representado mediante reglas y hechos.

Para crear el sistema experto se ha optado por elegir como dominio, la habitabilidad relacionada con factores térmicos y acústicos. De allí se obtiene información de bastantes fuentes y de los expertos.

El sistema experto está compuesto por un módulo de adquisición de conocimiento, un módulo de representación del conocimiento (hechos y reglas), un módulo de razonamiento (motor de inferencia y componente explicativo) y de una interfaz de usuario. Para este sistema se tienen dos tipos de usuarios, un administrador que va a configurar el sistema agregándole modelos, espacios genéricos, y hace de ingeniero de conocimiento, y un usuario que utiliza el conocimiento (experto o no experto).

Formulación del conocimiento: Se formaliza el conocimiento de los expertos teniendo en cuanta los factores térmicos y acústicos. Se tiene en cuenta las normas vigentes a nivel nacional sobre estos dos factores, teniendo claro que el sistema puede contemplar más factores.

La base de conocimiento incluye:

La definición de fuentes de entrada:

Descripción del estado inicial que incluye el conocimiento base.

Conjunto básico de reglas de análisis y hechos

Definición de reglas aplicables

Recomendaciones

Delimitación de las capacidades del sistema experto que pueden ser expandidas.

Page 15: SIHABIT - Uniandes

15

Representación de la edificación y de análisis de la habitabilidad mediante grafos

Los grafos son estructuras frecuentemente utilizadas para brindar soluciones que necesitan representar y/o almacenar datos que están relacionados de alguna manera (espacios en una edificación, relaciones de parentesco, puestos de trabajo, etc.); dado esto, en este trabajo son utilizados para representar una edificación con los espacios que la conforman y como se relacionan ellos entre sí. Con esto se logra establecer vecindades entre espacios sobre las cuales los fenómenos sujetos a estudio se propagan.

Los árboles, son un tipo especial de grafo, una estructura que comienza con un nodo espacial llamado raíz, y se extiende en varis ramificaciones o líneas. Esta configuración especial permite modelar la relación entre la habitabilidad determinada desde diferentes factores con el fin de hallar una habitabilidad integrada. .

Creación de software para el uso de modelos de propagación, y de índices de confort

Los modelos de propagación y de índices de confort son utilizados con frecuencia para determinar como se ve afectada una persona en una edificación. Los modelos de propagación, están relacionados con fenómenos físicos, sociales etc., y permiten saber como un fenómeno iniciado en un espacio puede llagar a otro espacio y afectarlo. Los modelos de índices de confort permiten valorar la satisfacción de las personas bajo ciertas condiciones, y ellos por lo general son tenidos en cuenta en los análisis de habitabilidad.

Page 16: SIHABIT - Uniandes

16

4 Fundamentos teóricos y tecnologías

Para abordar el problema propuesto en esta tesis, es necesario abarcar dos dominios o áreas de conocimiento, la habitabilidad, que hace parte de la Arquitectura y está ligada a la ingeniería civil, y los sistemas basados en conocimiento, que hacen parte de la ingeniería de sistemas. A continuación se presenta la parte teórica relevante de cada uno de estos dominios de conocimiento.

4.1 Habitabilidad

Según Solano (1), el ser humano, ha buscado siempre mejorar las condiciones del espacio, donde cobijarse de las inclemencias del tiempo y protegerse de las posibles agresiones exteriores. Para Solano, la habitabilidad actual, debe estar definida desde las necesidades de las personas, necesidades cuya satisfacción debe empezar por garantizar para todos las condiciones de confort y normativamente establecidas, pero que deben extenderse a la configuración de un espacio habitable sano, desprovisto de amenazas a la salud y al libre desarrollo de las capacidades de las personas, configurado con materiales libres de componentes dañinos y protegidos de campos y radiaciones electromagnéticas que puedan afectar a la salud y al bienestar de los habitantes. (1)

Por otro lado Saldarriaga (2) define “la habitabilidad, referida al ámbito de la arquitectura, es la parte de esta disciplina dedicada a asegurar unas condiciones mínimas de salud y confort en los edificios; en especial, la habitabilidad se ocupa del aislamiento térmico y acústico, y de la salubridad. La habitabilidad es el conjunto de condiciones físicas y no físicas que permiten la permanencia humana en un lugar, su supervivencia y en un grado u otro la gratificación de la existencia. Entre las condiciones físicas se encuentran todas aquellas referentes al proceso de transformación del territorio y el ordenamiento espacial de las relaciones internas y externas del elemento humano, la construcción del cuerpo físico que alberga las actividades y las personas y la delimitación física del ámbito individual y colectivo. La transformación arquitectónica es precisamente la encargada de proporcionar estas condiciones físicas del hábitat cultural del ser humano”. (2).

Manuel Sanchez (3), en su escrito sobre habitabilidad, menciona: “La habitabilidad y arquitectura son dos vocablos íntimamente relacionados pero diferentes. Si bien no puede haber arquitectura si no procura la habitabilidad, si puede haber habitabilidad sin arquitectura. La habitabilidad es una cualidad del espacio que se fundamenta en múltiples aspectos más allá de los aspectos arquitectónicos. Un lugar puede ser habitable, vivible, si tiene características afectivas que no necesariamente son físico espaciales. Pocas

Page 17: SIHABIT - Uniandes

17

cosas pueden ser para muchos de nosotros más vivibles que la casa donde nacimos, donde vivieron nuestros padres, donde sucedieron eventos significativos. Estas particularidades pueden ser independientes de las características formales del lugar. Cuando en un lugar se suman ambos aspectos se logra una plenitud en la experiencia de estar en un sitio”.

Dado lo anterior, tiene sentido hablar de habitabilidad cuando las estructuras civiles son utilizadas, cuando satisfacen las necesidades del habitador. Para lograr satisfacer dichas necesidades, es necesario someter a estas estructuras civiles a estudios, ya sea en su etapa de diseño o estando ya construidas, con el fin de lograr satisfacer las necesidades de sus habitantes. Para determinar si una edificación es habitable o no, se deben tener en cuenta diferentes factores; entre ellos se destacan los relacionados con elementos espaciales, psicosociales, térmicos, acústicos, lumínicos, de seguridad, etc. Para el presente proyecto se tienen en cuenta los siguientes factores clasificados en dimensiones para facilitar la relación con diferentes modelos de evaluación de índices de confort (ver figura No. 1).

Ilustración 1 Factores y dimensiones de habitabilidad (tomado de [4])

Page 18: SIHABIT - Uniandes

18

De acuerdo con la figura anterior, el momento de evaluar una edificación, podrían contemplarse muchos factores pero por lo general, en la mayoría de estudios se hace mención a los más relevantes, esto de acuerdo a las exigencias para poder emitir permisos para construir o para permitir el funcionamiento de las edificaciones.

Para una edificación las variables de estudio asociadas a los modelos en la valoración están sujetas a la calidad de vida, la calidad del edificio, los patrones sociales y la flexibilidad, por lo tanto contemplan los altos estándares tecnológicos, la información proveniente del ambiente, aprovechamiento de fuentes naturales, consumo eficiente de recursos, propiedades de los materiales ver figura 2 .

Ilustración 2 Modelo de comprensión de las variables de evaluación de la habitabilidad en las edificaciones en general (tomado de [4]).

No solo basta con evaluar una edificación para bajar el consumo energético por tener un ejemplo, que si bien es algo positivo, existen más aspectos que se relacionan entre sí para obtener una evaluación completa. La idea es garantizar lo que se conoce como una edificación sostenible y que sus habitantes estén seguros y se sientan a gusto.

Una edificación sostenible es aquella que en todo su ciclo de vida, incluida muy especialmente la fase de diseño, materializa de forma equilibrada las tres dimensiones social, económica y ambiental del desarrollo sostenible. La edificación sostenible tiene como objetivo la reducción progresiva del impacto ambiental de la consecución de la

Page 19: SIHABIT - Uniandes

19

habitabilidad -la utilidad social que proporciona- mediante la progresiva adquisición de estrategias de cierre de los ciclos materiales implicados en ella. (5).

Según Cuchí (5), “la edificación se ha globalizado, ha cambiado la dependencia del entorno inmediato por la dependencia de recursos alejados en el espacio y, como en el caso de los combustibles fósiles formados hace millones de años, en el tiempo lo que ha ocasionado la homogeneización de la arquitectura en todo el planeta, en paralelo a la generalización de modos de vida similares en todo el mundo, y que se sustenta sobre un consumo exacerbado de recursos y su inevitable y simétrica emisión de residuos. Al igual que en otras ramas de la producción, la sostenibilidad en edificación implica la reducción continuada de la generación de residuos, tendiendo hacia el cierre de los ciclos materiales. Eso es, regenerando los residuos para devolverles la cualidad de recursos y que permanezcan disponibles para las generaciones futuras en el marco de un medio libre de la amenaza de la contaminación. Como consecuencia, el objetivo sostenibilista en el campo de la edificación debe ser el establecimiento de estrategias de obtención de la habitabilidad desde la consideración de la necesidad del cierre de los ciclos” (5).

Por otra parte debe tenerse claro que la habitabilidad no solo se establece para un espacio o conjunto de espacios que conforman una edificación, la cuidad, el barrio y la vivienda como tal, se ven influenciados por diversos factores que afectan la calidad de vida de quienes los habitan. Según Sánchez (3), se pueden distinguir tres escalas en la habitabilidad de un lugar. El nivel familiar, al interior del hogar, determinado por las condiciones de la vivienda. Un segundo nivel en el del contexto inmediato; el de los vecinos, el de la cuadra, el de la colonia. El tercer nivel es el del pueblo, ciudad o área metropolitana.

Si la cuidad ofrece las condiciones necesarias de subsistencia, esta se puede habitar. Cada habitante busca un lugar en donde pueda realizar diferentes actividades como comprar, estudiar, trabajar, divertirse etc. Entre más grande es la ciudad más oportunidades y más variedad de posibilidades para satisfacer las demandas, sin embargo el tamaño podría tener efectos negativos, pues aunque existen todo tipo de satisfactores, aumentan la dificultad para acceder a ellos. Aumentan costos, tiempo, seguridad, calidad ambiental, etc. (3). El nivel comunitario inmediato es fundamental por su incidencia en la calidad de vida. Es el marco de una interrelación social casi ineludible, básica para la ayuda mutua. Los espacios donde se dan estas relaciones son los patios, las calles, las plazas y los lugares públicos donde se acude cotidianamente; la escuela, el mercado, la iglesia, etc.

La vivienda es el lugar más íntimo y constituye la plataforma básica de la habitabilidad. En ella se satisfacen condiciones espaciales como dimensionales, que permitan realizar las actividades individuales y familiares, así como las condiciones ambientales que ofrezcan llevar una vida saludable. A estos aspectos hay que agregar las condiciones de seguridad, de significación, de intimidad y en muchas ocasiones de lugar para trabajar. La

Page 20: SIHABIT - Uniandes

20

calidad de vida que nos permita alcanzar cada una de estas escalas constituye el nivel de habitabilidad. Los tres niveles están estrechamente relacionados. Las deficiencias en algunos de los tres, cuando son graves, afectan seriamente la habitabilidad, la calidad de vida de las personas. En los tres niveles existen factores que se escapan de las posibilidades profesionales del un arquitecto. Un clima de seguridad social, un nivel cultural, unas condiciones económicas adecuadas dependen de programas y acciones que van más allá de lo físico arquitectónico. Si bien no juega el rol más importante si puede el arquitecto participar. (5)

4.1.1 Fenómenos y modelos de propagación relacionados con la habitabilidad.

Existen diferentes fenómenos que pueden ocurrir en el interior o exterior de una construcción civil; fenómenos asociados a transferencia de calor, flujo de aire, transmisión de ruido, entre otros, son importantes y tal es así que existen normas en cada país que regulan la ocurrencia de estos, y obligan a los constructores y habitantes que las cumplan en pro de garantizar el confort y la seguridad.

Estos fenómenos deben comprenderse bien para que se logren analizar y puedan controlarse. Hay muchas maneras, de analizarlos, desde las más simples a las más complejas dependiendo del tipo de estudio que se esté realizando. Como ejemplo se tiene uno de los fenómenos más estudiados, el fenómeno térmico, no solo por estar en boga el tema del calentamiento global, sino porque es de los que más impactan la seguridad y el confort de las personas. Es claro que el presente trabajo no profundiza sobre estos fenómenos, pero si muestra algunos de los más sencillos modelos pero suficientes para ser utilizados en la determinación de la habitabilidad.

Fenómeno térmico

Haciendo referencia al fenómeno térmico, la geometría de un edificio puede ser muy variada y compleja. Cada espacio puede contener elementos que produzcan variaciones de temperatura, y se podrían presentar diferentes valores de temperatura en el mismo periodo de tiempo en el mismo espacio pero en diferente lugar. Como las variaciones por lo general son muy pequeñas podrían despreciarse, y también podría suponerse que el espacio es homogéneo para facilitar su comprensión, o sea que no es complejo en su interior (divisiones, objetos contenidos, etc). Las relaciones entre espacios también es importante en los análisis ya que la transferencia de calor entre espacios no se debe despreciar porque un espacio independiente podría ser habitable pero al estar ligado a otro que lo logre influenciar podría dejar de serlo. Dado lo anterior, las divisiones entre espacios (paredes, puertas, ventanas o mixtas) tienen propiedades importantes como la

Page 21: SIHABIT - Uniandes

21

resistencia al paso del calor, conductividad térmica, capacidad de almacenar calor, etc. que deben ser valoradas en el estudio, además de las fuentes que pueden propagar el fenómeno entre espacios.

Un ejercicio fuerte de abstracción puede ser el suponer las fuentes están ubicadas hacia el centro del cada espacio. Ver figura No. 8, y que las prestaciones de las máquinas (fuentes) son homogéneas durante el tiempo que se están tomando los datos.

Ilustración 3 Propagación fenómeno temperatura. (Fuente: Guía técnica de procedimientos y aspectos de la simulación de instalaciones térmicas en edificios, pág. 38)

El comportamiento de las divisiones entre espacios es importante, cuan así que sobre ello es útil hacer ciertas suposiciones como: Si hay transferencia de calor, debe existir una temperatura en uno de los lados de la pared y otra al otro lado; la forma como se transfiere el calor puede variar en función del tiempo, del material, etc. Para facilitar los cálculos, se contempla el estado estacionario del fenómeno, que es cuando toma un comportamiento lineal, ver figura No 4.

Ilustración 4 Comportamiento térmico de muros (Fuente: Guía técnica de procedimientos y aspectos de la simulación de instalaciones térmicas en edificios, pág 12)

Page 22: SIHABIT - Uniandes

22

De este ejercicio se tiene que:

Ilustración 5 Modelo de Fanger para determinar índice de confort térmico (Fuente: P.O. Fanger)

Ahora si se toma el espacio como si fuese un punto y la fuente posicionada en dicho punto, la transferencia se daría únicamente en las divisiones, y asumiendo únicamente su comportamiento lineal de la parte estacionaria del fenómeno se tendría suficiente para estimar la temperatura en un espacio dependiendo de la de otro. Con esta simplificación, es posible modelar la transferencia del fenómeno a través de las paredes y así cuantificar el valor de la temperatura en cada espacio que está interconectado dentro de la edificación.

Para evaluar el confort, se pueden tener a la mano muchos métodos, entre ellos el método de Fanger es muy utilizado. De manera resumida, este método enuncia que una condición que debe cumplirse para que una situación pueda ser confortable es que se satisfaga la ecuación del balance térmico; en otras palabras, es necesario que los

Page 23: SIHABIT - Uniandes

23

mecanismos fisiológicos de la termorregulación sean capaces de llevar al organismo a un estado de equilibrio térmico entre la ganancia de calor (de origen ambiental y metabólico) y la eliminación del mismo. (7).

Fanger en su ecuación de confort térmico relaciona tres tipos de variables:

A) Características del vestido: aislamiento y área total del mismo.

B) Características del tipo de trabajo: carga térmica metabólica y velocidad del aire.

C) Características del ambiente: temperatura seca, temperatura radiante media, presión parcial del vapor de agua en el aire y velocidad del aire.

Fanger emplea la siguiente escala numérica de sensaciones para estudiar la calificación de grupos de personas expuestas a situaciones donde se les atribuye un grado de confort:

- 3 muy frío

- 2 frío

- 1 ligeramente frío

0 neutro (confortable)

+ 1 ligeramente caluroso

+2 caluroso

+3 muy caluroso

Cuando un conjunto de individuos es expuesto a una determinada situación se denomina "Índice de valoración medio" (IMV) al promedio de las respectivas calificaciones atribuidas a dicha situación de acuerdo con la escala anterior. Castejón, pág. 2).

Como las características térmicas del vestido son importantes en este modelo es útil saber que dichas características se miden en la unidad denominada "clo"), equivalente a una resistencia térmica de 0,18 m2 hr ºC/Kcal; a continuación se indica, para los tipos más usuales de vestido los correspondientes valores de la resistencia en "clo":

Desnudo: 0 clo.

Ligero: 0,5 clo (similar a un atuendo típico de vera no comprendiendo ropa interior de algodón, pantalón y camisa abierta).

Medio: 1,0 clo (traje completo).

Pesado: 1,5 clo (uniforme militar de invierno).

Page 24: SIHABIT - Uniandes

24

También se tiene en cuenta la humedad relativa y temperatura radiante media:

Donde:

TRM = temperatura radiante media, ºC TG = temperatura de globo, ºC TS = temperatura seca, ºC v = velocidad relativa del aire, m/s

Finalmente se tiene que el índice IMV debe correlacionar sus valores con el porcentaje de personas que para cada valor del índice expresan su conformidad o disconformidad. Esta correlación ha sido establecida por Fanger a partir del estudio estadístico de los resultados obtenidos con 1.296 personas expuestas durante tres horas a un ambiente determinado. En la figura 10 se indican los resultados de Fanger, que se expresan como el porcentaje de personas que se sienten insatisfechas para cada valor del índice IMV; se observa cómo en ambientes neutros, donde el IMV es cero, existe aún un 5% de insatisfechos lo que confirma el hecho bien conocido de que en cualquier situación, por sofisticado que sea el sistema de acondicionamiento térmico del local, existe cierta proporción de insatisfechos. (Castejón, pág. 4).

Ilustración 6 Proporción prevista de personas insatisfechas en función del valor del índice IMV (Fuente: P.O. Fanger)

De manera similar, se pueden incluir modelos para el resto de factores, realizar la propagación de acuerdo a sus modelos y establecer el confort, la seguridad y otros aspectos deseables de acuerdo a las diferentes técnicas y normatividad asociada.

Page 25: SIHABIT - Uniandes

25

Fenómeno acústico

Un sonido se genera por una superficie en movimiento que se transmite a través del aire, disminuyendo su intensidad con la distancia y el entorno físico. Un ruido es todo sonido que puede producir una pérdida de audición, ser nocivo para la salud o interferir en una actividad en un momento dado. En un principio, los ruidos no son ni positivos ni negativos, solo una sensación subjetiva cuyo nivel de molestia está influido por la calidad, duración y, por supuesto, la tolerancia de cada individuo. (8)

Según Calderón (8), el oído convierte las ondas sonoras en sensaciones auditivas que dependen de diversos factores (frecuencia, intensidad de onda, la acústica del lugar o la sensibilidad del individuo). Para medir ruido se utiliza el sonómetro, equipo que mide la variación de presión que se produce en un punto concreto cuando se propaga la onda sonora, expresado en decibelios (dB) y calculado a través de una fórmula logarítmica. Como una misma presión sonora pero de diferente frecuencia provoca una sensación auditiva distinta en el oído humano, se establecen diferentes curvas de corrección. La curva de ponderación A es la más utilizada ya que es la que mejor se aproxima al comportamiento del oído humano. Por eso se habla de dB(A).

La contaminación acústica son aquellos ruidos o vibraciones que suponen una molestia, riesgo o daño para las personas y el desarrollo de sus actividades o que causen efectos significativos sobre el medio ambiente. Hoy en día, con el crecimiento de los núcleos urbanos –más del 70% de la población europea vive en ciudades- la contaminación acústica se ha convertido en uno de los factores medioambientales más importantes al repercutir directamente en la calidad de vida de los ciudadanos. Aunque el ruido no se acumula o mantiene en el tiempo como otros agentes contaminantes, también puede causar grandes daños. (8)

Para tener una idea de los niveles de ruido y de ejemplos de agentes emisores de ruido a continuación se muestra una imagen con datos sobre ello.

Page 26: SIHABIT - Uniandes

26

Ilustración 7 Fuentes de ruido (Fuente: (8))

La intensidad, uno de los componentes más complejos del sonido, llámese éste voz humana, voz instrumental, ruido, estrépito o perturbación molecular del aire, por su mala administración, constituye, gravosamente, el enemigo poluble más agresivo a la salud general de las personas, con implicaciones no solo auditivas sino de variada y múltiple índole. Colombia, donde existen códigos, leyes, disposiciones, normas jurídicas, decretos, etc., para proteger los derechos ciudadanos, pero que o no se conocen en esencia y/o se cumplen menos, es uno de los países con los índices más altos de polución ambiental sonora y con alto descuido de protección acústica en la seguridad industrial. A ello se agrega el desconocimiento indolente de las gentes, quienes negligentemente exponen su oído, sus ojos, su olfato, a confrontaciones perjudiciales y los mantienen en largas exposiciones, ignorando el sabio principio, viejamente conocido y explicado por RADAU ' (página 65), de que todo tipo de partícula o molécula sonora, lumínica, odorífera o calorífica va debilitando su transmisión y su poder a medida que se alejan de su origen y, como tal, van perdiendo potencia y acción en relación directa con el aumento de distancia entre ellos y la fuente. Lo mismo ocurre con la acción eléctrica y la atracción gravital. (9)

Las largas jornadas laborales en sitios ruidosos, propicias para la fatiga acústica exigen también, inherentemente, largos espacios de recuperación de un mínimo de 16 hasta 48 horas, terapia que olvidamos, e ignoramos. De ahí, las respuestas o reacciones acúfenas (ruidos, zumbidos) en el interior del oído, que ameritan, de igual forma, terapias con música ambiental para una recuperación automática. (9)

La intensidad o energía sonora, es la que va a manifestarse como estímulo de presión sobre los cuerpos aledaños y que en comienzo se mide o estima en watios de potencia.

Page 27: SIHABIT - Uniandes

27

Su interpretación a nivel sonoro se hace en dB, estimados éstos como la presión que hace el aire sobre 1 cm2 a partir de un ruido o sonido de 1000 hertzios por segundo, al nivel del mar y a una temperatura de 49C. Estas impresiones acústicas se presentan en forma o en magnitud física de decibeles o decibelios (dB), operación o presión que aumenta en proporción logarítmica, no aritmética, de 3 dB sobre la intensidad básica inicial cada vez que se duplica el volumen. Esa capacidad de resistencia al estímulo tiene sus umbrales de trabajo y de resistencia: de 0 a 14, límite de iniciación audible y aproximadamente 140 dB como frontera, a partir de la cual los ruidos, sonidos y estrépitos comienzan a causar estragos en la estructura auditiva.

Para calcular la intensidad acumulada del ruido se tiene la siguiente fórmula:

Ia = Ibi + [3 (Yr - 1)]

Donde:

Ia = Intensidad acumulada

ibi = Intensidad básica inicial

3 = Progresión intensiva constante, en decibeles

Yr = Grupos regulares

-1 = Grupo inicial, que obviamente no sufre incremento

Para comprender el funcionamiento de la anterior fórmula funcional, ver en los anexos un ejemplo de aplicación.

Por otro lado, es importante hablar sobre el confort acústico, el cual según la ficha FD49 de 2010 publicada en el portal de la comunidad Autónoma de la región de Murcia de es el nivel de ruido que se encuentra por debajo de los niveles legales que potencialmente causan daños a la salud, y que además ha de ser aceptado como confortable por los trabajadores afectados. El confort acústico es el nivel sonoro que no molesta, que no perturba y que no causa daño directo a la salud. (10)

Las molestias o quejas, tienen su razón en los factores siguientes (10):

La actitud del sujeto. De su aceptabilidad o no, de ahí la dificultad de evaluarlo.

De las características físicas del ruido. Como elemento objetivo hay que considerar: o Tipo de tonos: los tonos puros (los que no varían de frecuencia) son más

molestos que los compuestos, y más aún cuando se emiten en frecuencias audibles (500- 2000Hz).

o Frecuencia: las frecuencias altas son más molestas que las bajas, y éstas se miden para valorar la molestia del ruido. Sin embargo en la interferencia del habla se miden las frecuencias centrales.

o La variación y aleatoriedad en el ruido incrementa la molestia.

Page 28: SIHABIT - Uniandes

28

Características no físicas. El ruido será más molesto cuanto menos predecible sea.

Tipo de actividad: Según el grado de complejidad, grado de atención o minuciosidad de la tarea, la razón del disconfort acústico es la alteración del proceso cognitivo y la necesidad de concentrarse, de ahí que el rendimiento se verá afectado

Ver a continuación causa de disconfort en la imagen.

Ilustración 8 Causas de disconfort (Fuente: [10])

Para tener en cuenta los valores de referencia en cuanto a niveles de ruido, es importante saber que existe una normatividad que debe cumplirse. Sobre dicha normatividad se pueden deducir reglas, que pueden ser utilizadas por la solución. A continuación se listan algunas de las normas.

Resolución No. 627/06 MAVDT: se adopta la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental (parámetros permisibles, procedimientos técnicos y metodológicos para la medición de ruido, presentación de informes, y otras disposiciones).

Resolución DAMA No. 185/99: establece condiciones generales para la obtención de permisos de perifoneo en el Distrito Capital.

Page 29: SIHABIT - Uniandes

29

Resolución DAMA No. 832/00: establece la clasificación empresarial por impacto sonoro UCR que permite valorar las industrias y establecimientos, respecto a su nivel de generación de ruido.

Resolución 8321 DE 1983: Por la cual se dictan normas sobre Protección y conservación de la Audición de la Salud y el bienestar de las personas, por causa de la producción y emisión de ruidos.

Otro modelo importante a tener en cuenta, es el del nivel sonoro continuo equivalente, donde se tiene que es el nivel en dBA de un ruido de nivel constante hipotético correspondiente a la misma cantidad de energía sonora que el ruido real considerado, durante un período de tiempo T (11)

Donde:

Li = Nivel de presión sonoro (dBA) en el período “i”

Ti = Duración del período “i”

T= Período de tiempo total

El nivel sonoro diario equivalente es otra medida importante a tener en cuenta, y es el índice utilizado para la valoración de la exposición al ruido. Está definido por la ecuación:

LAeq,d = LAeq,T + 10* (1/8)

Donde:

T =Duración diaria de la exposición (horas)

LAeq,T=Nivel de presión sonora equivalente en el período de tiempo T (dBA)

Las curvas de valoración NR (Noise Rating) son las que establecen límites aceptables de confortabilidad en diferentes espacios en los que existen unos niveles de ruido de fondo estables. El método permite asignar al espectro de frecuencias de un ruido, medido en bandas de octava, un solo número NR que corresponde a la curva que queda por encima de los puntos que representan los niveles obtenidos en cada banda del ruido medido. Con dichas curvas se obtiene los siguientes valores recomendados del índice NR para los diferentes locales y espacios. Ver Figura 9.

Page 30: SIHABIT - Uniandes

30

Ilustración 9 Valores recomendados del índice NR para diferentes locales (Fuente: (11))

El ruido emitido por una fuente se propaga en todas las direcciones y, en su camino, puede llegar directamente al receptor, ser parcialmente absorbido, transmitido y/o reflejado por los obstáculos que se encuentra en su camino (11). El nivel de presión sonora que existe en un recinto depende de las fuentes de ruido y de las características acústicas y geométricas del local. En una reflexión una fracción de la energía acústica es siempre absorbida, lo que disminuye la cantidad reflejada. Esta fracción se conoce como el coeficiente de absorción del sonido + (α). En la práctica, se toma un valor medio de a en función de la superficie y los materiales del local, por ejemplo, α = 0,15 para despachos amplios con poco mobiliario o α = 0,4 para locales muy tranquilos con muchas superficies absorbentes, por ejemplo: cortinas y moquetas. El nivel global de ruido en un espacio es la resultante del ruido que llega al receptor directamente desde las fuentes y el que llega después de haberse reflejado una o varias veces. A esta fracción del ruido se le denomina “reverberación”. La reverberación es menor en los locales con coeficientes de absorción elevados. (11)

En general, se pueden considerar cuatro fuentes de ruido: el procedente del exterior, el de las instalaciones del edificio, el de los equipos de oficina y el producido por las personas.

Page 31: SIHABIT - Uniandes

31

Ruido exterior

Entre las fuentes de ruido exteriores, la más importante es el tráfico rodado. La potencia de la fuente sonora es proporcional a la densidad del tráfico y a la velocidad de circulación y, si el entorno es urbano, la existencia de edificios a ambos lados de la calle puede aumentar el nivel del sonido debido a las reflexiones que se producen entre las fachadas de los edificios. Otras fuentes de ruido exterior son: el tráfico aéreo, las obras públicas o las actividades comunitarias (espectáculos, manifestaciones, etc.)(11)

Ruido dentro de las edificaciones

Las instalaciones del edificio que se pueden considerar fuentes de ruido son: los ascensores, las conducciones de agua, la instalación lumínica; pero sobre todo el sistema de ventilación y climatización.

El ruido en los sistemas de ventilación se puede clasificar en tres categorías principales:

El ruido mecánico de las partes en rotación del ventilador, cojinetes, correas, etc., así como de piezas poco rígidas o mal montadas. El ruido mecánico se propaga a través de los conductos o de la estructura del edificio a las paredes y techos, y de allí al aire.

El ruido producido por los torbellinos de aire debido a defectos aerodinámicos en el diseño de los ventiladores. Este tipo de ruido también se genera en el choque del aire con las rejillas de salida, los codos o las baterías de climatización.

El ruido de rotación que es producido por los ventiladores y proviene del trabajo efectuado por la hélice sobre el aire. El ruido de rotación se caracteriza porque toda la energía está concentrada en tonos puros.

Finalmente se tiene que para llevar a cabo la valoración de una edificación, debe tenerse claro que dicha valoración puede ser muy compleja, por esto es útil representar las edificaciones de una manera simplificada, reduciéndola a espacios sencillos relacionados entre sí, los cuales son afectados por las condiciones ambientales, actividades desarrolladas en ellos y otros elementos que proporcionan información para determinar qué tan habitables son. De acuerdo con lo anterior, cada dimensión puede tener diferentes modelos que, de forma independiente, arrojan valores de índices de confort para cada espacio, y que pueden ser suficientes para una adecuada valoración; por otro

Page 32: SIHABIT - Uniandes

32

lado, si es necesario un estudio más detallado, se pueden relacionar los espacios y sus modelos para lograr una valoración más completa.

4.2 Fundamentos teóricos en Ingeniería de sistemas y computación

Para desarrollar una adecuada solución, se debe tener a la mano la fundamentación en ingeniería de sistemas. Esta parte del documento pretende mostrar los conceptos utilizados para la construcción del sistema experto.

Ontologías

Las ontologías son una herramienta poderosa para establecer un vocabulario común en la presentación y uso del conocimiento de un dominio específico. (12)

Definición de ontología

Una ontología es una descripción explicita y formal de conceptos en un dominio de discurso, propiedades de cada concepto describiendo varias características y atributos del concepto, y restricciones (13).

Un uso común tecnológico actual del concepto de ontología, en este sentido semántico, lo encontramos en la inteligencia artificial En algunas aplicaciones, se combinan varios esquemas en una estructura completa de datos, que contiene todas las entidades relevantes y sus relaciones dentro del dominio. Los programas informáticos pueden utilizar así este punto de vista de la ontología para una variedad de propósitos, incluyendo el razonamiento inductivo, la clasificación, y una variedad de técnicas de resolución de problemas. Básicamente las ontologías hablando del contexto de ingeniería de sistemas se relacionan estrechamente con vocabularios fijos –una ontología fundacional– con cuyos términos debe ser descrito todo lo demás. Debido a que esto puede ocasionar representaciones pobres para ciertos dominios de problemas, se deben crear esquemas más especializados para convertir en útiles los datos a la hora de tomar decisiones en el mundo real.

• Conceptualización: Una forma de entender o describir un dominio, modelo abstracto

• Explícita: Satisface la necesidad de especificar de forma consciente los distintos conceptos que conforman una ontología

• Formal: Sigue alguna especificación formal de un lenguaje de representación

Page 33: SIHABIT - Uniandes

33

• Compartida: Conocimiento aceptado como mínimo por el grupo de personas que van a usarla

Methontology

Esta metodología tiene sus raíces en las actividades identificadas por el proceso de desarrollo de software propuesto por la organización IEEE.(14) Methontology proporciona guías sobre cómo llevar a cabo el desarrollo de la ontología a través de las actividades de especificación, conceptualización, formalización, implementación y mantenimiento. A continuación se describe brevemente en qué consiste cada una de estas actividades:

Especificación permite determinar por qué se construye la ontología, cuál será su uso, y quiénes serán sus usuarios finales.

Conceptualización se encarga de organizar y convertir una percepción informal del dominio en una especificación semi-formal, para lo cual utiliza un conjunto de representaciones intermedias (RRII), basadas en notaciones tabulares y gráficas, que pueden ser fácilmente comprendidas por los expertos de dominio y los desarrolladores de ontologías. El resultado de esta actividad es el modelo conceptual de la ontología.

Formalización se encarga de la transformación de dicho modelo Conceptual en un modelo formal o semi-computable.

Implementación construye modelos computables en un lenguaje de Ontologías (Ontolingua, RDF Schema, OWL, etc.). La mayor parte de las herramientas de ontologías permiten llevar a cabo esta actividad de manera automática.

Mantenimiento se encarga de la actualización y/o corrección de la ontología, en caso necesario.

Page 34: SIHABIT - Uniandes

34

Ilustración 10 Actividades Methontology (Fuente: (14))

Sistemas basados en conocimiento

Un sistema basado en conocimiento (KBS) es aquel en el que aparece representado el conocimiento de un dominio determinado, de tal forma que dicha representación sea procesable por un sistema informático.

Sistemas expertos o sistemas basados en reglas

Un sistema experto es un sistema basado en conocimiento (KBS) que incorpora conocimiento proveniente de expertos en un dominio específico. La finalidad de un

Page 35: SIHABIT - Uniandes

35

sistema experto es la solución de problemas del dominio para el cual ha sido creado, aplicando técnicas de razonamiento sobre el conocimiento que almacena su base de conocimiento.

Dentro del campo de la inteligencia artificial, los sistemas expertos, son capaces de emular los procesos de razonar y pensar que realiza un experto para solucionar un problema actuando como especialistas humanos en un dominio particular o en un área de conocimiento. El experto humano transmite su conocimiento al sistema y el usuario lo utiliza para resolver problemas con la eficacia que dicho experto humano tiene. El usuario también puede aprender observando, permitiendo que el sistema experto sea un medio de ejecución y transmisión de conocimiento.

Un sistema experto separa los conocimientos almacenados (Base de conocimiento) del programa que los controla (motor de inferencia). Los datos propios de un determinado problema se almacenan en una base de datos aparte (base de hechos). Hacen explícito el conocimiento de los expertos, que tienen información específica de un tema concreto y que trabajan en un área de conocimiento específico.

El éxito de un sistema experto radica principalmente en el tema que trata y su capacidad de aprendizaje. El conocimiento sobre el tema proporciona al sistema experto, mayor información sobre el problema a tratar y su entorno, de forma que pueda generar y adaptar soluciones de forma precisa, de forma similar a un experto especializado. El aprendizaje inductivo o deductivo, según corresponda, proporcionará al sistema experto mayor autonomía a la hora de abordar problemas totalmente desconocidos, pudiendo generar nuevo conocimiento partiendo del extraído inicialmente del experto o expertos humanos.

Los sistemas expertos basados en reglas son uno de los modelos de representación del conocimiento más ampliamente utilizados. Esto es debido a que resultan muy apropiados en situaciones en las que el conocimiento que se desea representar surge de forma natural con estructura de reglas. Desde el punto de vista semántica, hay dos aproximaciones principales a los lenguajes basados en reglas: el paradigma de la programación lógica, usado por ejemplo en las bases de datos deductivas; y el paradigma de los sistemas de producción, que proporciona una semánticas procedural basada en el encadenamiento hacia adelante (o atrás) de reglas. Este último se emplea en las bases de datos activas y en los sistemas de producción típicos de los sistemas expertos. Estos sistemas se usan cuando el dominio del problema es estrecho, es decir, es un dominio en el que se comprende bien la teoría. Además, el conocimiento debe poder representarse mediante hechos y reglas. (15) Los sistemas basados en reglas son una herramienta eficiente para tratar estos problemas. Las reglas deterministas constituyen la más sencilla de las metodologías utilizadas en sistemas expertos. La base de conocimiento contiene el conjunto de reglas que definen el problema, y el motor de inferencia saca las conclusiones aplicando la lógica clásica a estas reglas.

Page 36: SIHABIT - Uniandes

36

Un sistema experto tiene las siguientes características:

Dominio reducido: Un sistema experto debe tener un dominio o campo reducido de un tema específico.

Colección integrada de conocimiento: Los agentes que constituyen el sistema representan los juicios de muchos expertos. Las experiencias son guardadas en un solo lugar, haciendo posible su utilización por expertos o no expertos. Esto permite un constante intercambio de datos y juicios de expertos, y esto permite la formación de nuevas reglas e ideas acerca del tema.

Competencia en su campo: Un sistema experto debe resolver problemas de un campo específico con eficiencia comparable a la de un especialista humano.

Separación de conocimiento / Inferencia: En un sistema experto, la separación entre conocimiento y el mecanismo de razonamiento es primordial, ya que con dicha separación se busca evitar que el conocimiento especializado intervenga en la concepción de motor de inferencias.

Capacidad de inferencia deductiva: Esto significa que los agentes no solo son capaces de recuperar información almacenada en la base de datos, sino que adicionalmente pueden hacer deducciones usando la información almacenada para generar así nueva información que se incluirá en la base de datos.

Tiene carácter declarativo: Se cuenta con un conjunto de especificaciones independientes unas de otras (llamadas elementos de conocimiento), las cuales se accionan de forma dinámica por un procedimiento de resolución que es independiente de la naturaleza del conocimiento a través de un motor de inferencia.

Capacidad de explicación relativa a los razonamientos que se efectúan hasta llegar a una conclusión: Al tener representado el conocimiento de forma explícita (mediante ontología, por ejemplo), el sistema puede reflexionar sobre la información que posee y la forma en que la utiliza. Las explicaciones dadas deben ser expresadas en el lenguaje del experto y deben parecer naturales ante los expertos, dando la posibilidad de que ellos puedan validar, enriquecer y corregir el sistema.

Flexibilidad en el dialogo: Se hace referencia a la capacidad de generar preguntas de acuerdo con el razonamiento.

Tratamiento de la incertidumbre: Esta característica es una consecuencia de la complejidad de los problemas que abordan los sistemas expertos. En el mundo real existen muchas fuentes de incertidumbre asociados a los datos (inexactitud, imprecisión), al dominio (relaciones probabilísticas) o al conocimiento disponible (Información incompleta, causas desconocidas, falta de acuerdo entre expertos, etc.).

Cabe anotar que no todos los sistemas expertos cumplen con estas características, sin embargo, permiten guiar el diseño de uno de ellos.

La estructura básica de un sistema experto se puede representar como la unión de dos módulos: el conocimiento y el razonamiento.

Page 37: SIHABIT - Uniandes

37

Ilustración 11 Componentes de un sistema experto (Fuente: (15))

En la estructura clásica de los sistemas expertos el motor de inferencia es el elemento principal y coordina todo lo demás. La base de conocimientos contiene el conocimiento relativo al dominio. Generalmente consta de un conjunto de reglas, uno de marcos, y una combinación de varios de ellos.

La interfaz de usuario debe ser potente, ya que la aceptación de un sistema experto por parte de los usuarios depende en gran medida de su facilidad de uso.

Existe adicionalmente una base de afirmaciones dinámica, donde el motor de inferencia almacena conclusiones que va obteniendo a través de sus ejecuciones, a su vez busca en ella las premisas que le permitan obtener otras nuevas. El contenido de la base de afirmaciones es diferente para cada consulta que realiza.

Es importante resaltar que las bases de conocimiento se diferencian de las bases de datos tradicionales en el hecho de que las primeras almacenan datos puntuales, mientras que las segundas almacenan información sobre las relaciones entre datos y conceptos.

Page 38: SIHABIT - Uniandes

38

A continuación se detallan los componentes de un sistema experto:

Base de conocimiento:

Es donde se almacena el conocimiento del campo a desarrollar. Comúnmente se almacenan cuatro tipos de conocimiento:

• Conocimiento objetivo: El cual describe la situación real del sistema

• Conocimiento de sucesos: El conocimiento relacionado con los sucesos que ocurren en tiempo de ejecución

• Conocimiento del funcionamiento del sistema: Es el conocimiento de cómo se hacen las cosas en el sistema.

• Meta-conocimiento: El conocimiento sobre las relaciones entre las otras tres formas de conocimiento.

Para representar el conocimiento existen varias formas:

• Marcoso frames: Son estructuras de datos donde se almacenan información concreta de un cierto concepto e información relacional para complementarlo. Se representan por una serie de campos y valores asociados a los mismos, pudiendo ser otro frame. Los marcos son representaciones descriptivas, difíciles de usar para representar razonamiento.

• Redes semánticas: Son representaciones gráficas de conocimiento, mediante nodos que representan objetos o conjuntos de objetos, y arcos, que relacionan dichos objetos. Las redes semánticas, al igual que los marcos, con representaciones descriptivas, y también son difíciles de usar en la representación de razonamiento.

• Reglas: Es la forma más común de representación de conocimiento. Representan la forma de razonar. Tienen la forma: Si <Condición> Entonces <acción/conclusión>

En las reglas es muy importante su orden, por lo que se les dota de prioridad. Una regla que activa otra se le denomina meta-regla, y se suelen usar para desarrollar progresivamente el conocimiento del experto.

Base de hechos

Representa el conocimiento del estado del sistema en un cierto instante. Usualmente se representa en una base de datos, y su información es directamente enlazada con la base de conocimiento. Un hecho puede provocar el disparo de una regla.

Page 39: SIHABIT - Uniandes

39

Motor de inferencia

El motor de inferencia obtiene las conclusiones aplicando la lógica clásica a estas reglas. Hay dos tipos de elementos: los datos (hechos o evidencia) y el conocimiento (el conjunto de reglas almacenado en la base de conocimiento). El motor de inferencia usa ambos para obtener nuevas conclusiones o hechos. Por ejemplo, si la premisa de una regla es cierta, entonces la conclusión de la regla debe ser también cierta. Los datos iníciales se incrementan incorporando las nuevas conclusiones. Por ello, tanto los hechos iníciales o datos de partida como las conclusiones derivadas de ellos forman parte de los hechos o datos de que se dispone en un instante dado. Para obtener conclusiones, los expertos utilizan diferentes tipos de reglas y estrategias de inferencia y control dentro de los cuales se destacan:

• Modus Ponens: Es quizás la regla de inferencia más común. Se utiliza para obtener conclusiones simples. En ella, se examina la premisa de la regla, y si es cierta, la conclusión pasa a formar parte del conocimiento. Como ilustración, supóngase que se tiene la regla, “Si A es cierto, entonces B es cierto" y que se sabe además que “A es cierto". La regla Modus Ponens concluye que “B es cierto." Esta regla de inferencia, que parece trivial, debido a su familiaridad, es la base de un gran número de sistemas expertos.

• Modus Tollens: La regla de inferencia Modus Tollens se utiliza también para obtener conclusiones simples. En este caso se examina la conclusión y si es falsa, se concluye que la premisa también es falsa. Por ejemplo, supóngase de nuevo que se tiene la regla, “Si A es cierto, entonces B es cierto" pero se sabe que “B es falso". Entonces, utilizando la regla Modus Ponens no se puede obtener ninguna conclusión pero la regla Modus Tollens concluye que “A es falso".

El rendimiento del motor de inferencia depende del conjunto de reglas en su base de conocimiento. Hay situaciones en las que el motor de inferencia puede concluir utilizando un conjunto de reglas, pero no puede, utilizando otro (aunque éstos sean lógicamente equivalentes).

Las estrategias de inferencia permiten obtener conclusiones simples y compuestas. Dentro de las estrategias de inferencia podemos encontrar:

• Encadenamiento de reglas: Una de las estrategias de inferencia más utilizadas para obtener conclusiones compuestas es el llamado encadenamiento de reglas. Esta estrategia puede utilizarse cuando las premisas de ciertas reglas coinciden con las conclusiones de otras. Cuando se encadenan las reglas, los hechos pueden utilizarse para dar lugar a nuevos hechos. Esto se repite sucesivamente hasta que no pueden obtenerse más conclusiones. El tiempo que consume este proceso hasta su terminación depende, por una parte, de los hechos conocidos, y, por otra, de las reglas que se activan. Este algoritmo puede ser implementado de muchas formas. Una de ellas comienza con las reglas cuyas premisas tienen valores conocidos. Estas reglas deben concluir y sus conclusiones dan lugar a nuevos hechos. Estos nuevos hechos se añaden

Page 40: SIHABIT - Uniandes

40

al conjunto de hechos conocidos, y el proceso continúa hasta que no pueden obtenerse nuevos hechos.

• Encadenamiento de reglas orientado a un objetivo: El algoritmo de encadenamiento de reglas orientado a un objetivo requiere del usuario seleccionar, en primer lugar, una variable o nodo objetivo; entonces el algoritmo navega a través de las reglas en búsqueda de una conclusión para el nodo objetivo. Si no se obtiene ninguna conclusión con la información existente, entonces el algoritmo fuerza a preguntar al usuario en busca de nueva información sobre los elementos que son relevantes para obtener información sobre el objetivo.

Interfaz de usuario

Permite la comunicación entre el usuario y el sistema experto. El usuario puede consultar con el sistema a través de menús, gráficos, etc. Y este responde con resultados.

Módulo de adquisición de conocimiento

A través de este componente el ingeniero de conocimiento o experto del dominio puede construir inicialmente el sistema o actualizar el conocimiento de la base de conocimientos en general. Permite incorporar hechos y las reglas al sistema y probar y depurar los cambios realizados. Adicionalmente, por medio de éste, se pueden realizar actividades de configuración del sistema, particularmente, en el motor de inferencia, de acuerdo a las necesidades de los usuarios.

Grafos

Un grafo (16) es un conjunto de puntos (vértices) en el espacio, que están conectados por un conjunto de líneas (aristas). Otros conceptos básicos son:

Dos vértices son adyacentes si comparten la misma arista.

Los extremos de una arista son los vértices que comparte dicha arista.

Un grafo se dice que es finito si su número de vértices es finito.

Existen varios tipos de grafos:

Un multígrafo es un grafo con varias aristas entre dos vértices.

Un pseudografo es un grafo en el que hay aristas (lazos) que tienen el mismo extremo.

Page 41: SIHABIT - Uniandes

41

Un dígrafo es un grafo donde a cada arista se le indica un sentido mediante una flecha.

Los multidigrafos o pseudomultidigrafos son combinaciones de los anteriores.

Otros elementos conceptuales a tener en cuenta para comprender los grafos son:

Se debe tener en cuenta que, dos grafos son isomorfos si tienen el mismo número de vértices y aristas y, estas se corresponden con los mismos extremos.

El grado del vértice de un grafo (gr) es el número de aristas que tienen por extremo dicho vértice.

Si dos grafos son isomorfos, los vértices que se corresponden tienen el mismo grado.

Como primer teorema asociado a grafos se tiene que un grafo contiene un número par o cero de vértices de grado impar. Un subgrafo es un grafo que esta contenido dentro de otro grafo y que se obtiene eliminando algunas aristas y vértices del grafo principal. Además:

Un grafo es regular si todos sus vértices tienen el mismo grado k (k-regular).

Un grafo es completo si cada par de vértices son los extremos de una arista.

Dos grafos completos con el mismo número de vértices son isomorfos.

Un camino en un grafo es una sucesión finita en la que aparecen alternadamente vértices y aristas de dicho grafo. Otras definiciones básicas son:

Los extremos son los vértices iniciales y final del camino.

La longitud de un camino es el número de aristas que contiene.

Un camino es cerrado si sus extremos coinciden.

Un camino es simple si en la sucesión de vértices no hay ninguno repetido.

Un ciclo es un camino cerrado donde los únicos vértices repetidos son el primero y el último.

Un circuito es un camino cerrado que no repite aristas.

Si en un grafo existe un camino que conecta dos vértices distintos, entonces existe un camino simple con extremos en dichos vértices.

Un grafo es conexo si para cada par de vértices, existe un camino con extremos en dichos vértices.

Camino euleriano: es un camino o circuito que contiene todas las aristas apareciendo cada una de ellas exactamente una vez. Un grafo que admite dicho circuito se denomina grafo euleriano, y sus vértices o tienen grado par o dos de los vértices tienen grado impar.

Page 42: SIHABIT - Uniandes

42

Camino hamiltoniano: es un camino simple que contiene todos los vértices apareciendo cada uno de ellos exactamente una vez. Un ciclo que a su vez es un camino hamiltoniano se denomina ciclo hamiltoniano, y un grafo que contiene un ciclo hamiltoniano se denomina grafo hamiltoniano.

Como tipo especial de grafo se tienen los árboles. Un árbol es un objeto que comienza con una raíz (y se extiende en varias ramificaciones o líneas, cada una de las cuales puede extenderse en ramificaciones hasta terminar, finalmente en una hoja. Los árboles representan las estructuras no lineales y dinámicas de datos más importantes en computación. Dinámicas, puesto que la estructura árbol puede cambiar durante la ejecución de un programa. No lineales, puesto que a cada elemento del árbol pueden seguirle varios elementos (16).

Para el presente trabajo, la forma de acceder y realizar búsqueda de información en este tipo de estructuras es muy importante. Ver en anexos los algoritmos para realizar ello.

4.3 Análisis de la habitabilidad mediante grafos

De acuerdo a consultas a expertos y textos, realizar la evaluación puede llegar a ser muy compleja, dado que las edificaciones están construidas de diferentes formas, con diferentes materiales, con diferentes objetivos y estarán sujetas a diferentes fenómenos que pueden afectar su capacidad para brindar seguridad y confort. Para suministrar una solución viable, se propone modelar de manera sencilla la edificación, de manera que se pueda comprender su geometría, sus componentes y eventos que impactan sobre las actividades desarrolladas por los seres humanos en su interior.

Las edificaciones están compuestas de espacios, donde cada uno de estos espacios “habitables” son los que permiten al ser humano desarrollar sus hábitos, y hacer frente a sus necesidades de cobijo, entretenimiento y actividad laboral. Estos espacios pueden ser muy complejos dadas sus formas, ubicación, materiales con lo que se construyen, elementos contenidos en ellos entre los que se destacan fuentes de luz, ruido, calor, olor, etc.

Como se mencionó anteriormente, es útil modelar de manera sencilla la edificación, para lo cual se reduce la misma a un grafo 3D conexo no dirigido, en donde cada espacio que conforma a la edificación es un nodo, y cada pared que comparten los espacios son representados por aristas ver Figura No. 12.

Page 43: SIHABIT - Uniandes

43

Ilustración 12 Representación de una edificación mediante un grafo

También se puede representar una edificación, los espacios que la componen, sus vecinos y demás información relevante sobre la geometría por medio de una matriz de adyacencia ver figura No 13; sobre ella se pueden realizar operaciones para evaluar la propagación de los fenómenos y realizar cálculos asociados al análisis de la habitabilidad.

Ilustración 13 Representación de una edificación mediante una matriz de adyacencia

Esta geometría básica puede ser tomada de una herramienta de dibujo, o de la información suministrada de las personas que conozcan de la edificación, para posteriormente ser tenida en cuenta junto con más información útil para determinar la habitabilidad. En dicha representación cada nodo es un espacio y posee la información de las fuentes asociadas a los fenómenos, la ubicación del correspondiente espacio, actividad principal desarrollada en cada espacio, la vecindad (espacios con quienes se encuentra relacionado), descripción propia del espacio, etc.

Las aristas representan la conexión entre espacios, y en ellas se guarda la información sobre los materiales con los que están construidos las paredes, techos, puertas, ventanas, etc, y los modelos de propagación de los fenómenos. Estos modelos permiten

Page 44: SIHABIT - Uniandes

44

calcular información a partir de los valores de las fuentes y establecen la dependencia entre los valores resultantes de cada variable de análisis en cada espacio dependiendo de lo que suceda en otros.

La información de cada material es importante, y ella proviene de las propiedades de cada uno, entre ellas se destacan la resistencia a la ocurrencia de algún determinado fenómeno y a ello se le llama de manera general la constante de atenuación (K), donde se siente que ese k puede variar dependiendo el fenómeno, la pureza del material y otros aspectos que deben ser revisados para evaluar si se tienen en cuanta o no.

Cuando se tiene la representación adecuada de la edificación y su correspondiente información, se han de propagar los fenómenos, y para ello se apoya este trabajo en los diferentes algoritmos para recorrer grafos.

Como se mencionó, para analizar la propagación de los fenómenos (luz, ruido, etc.), se deben tener presentes las fuentes, el sentido de la propagación, las propiedades de los materiales (ver figura No.14), las relaciones de vecindad entre espacios, las funciones asociadas a la forma de propagación y de atenuación de las señales.

Ilustración 14 Representación de la propagación

Para realizar la propagación y los cálculos, se puede recorrer el grafo en búsqueda de los nodos (espacios) que posean fuentes (algoritmo búsqueda por profundidad) de manera ordenada, ir expandiendo todos y cada uno de los nodos que va localizando, de forma recurrente, en un camino concreto, y se debe aplicando el algoritmo de propagación. Cuando ya no quedan más nodos que visitar en dicho camino, se retorna de modo que repite el mismo proceso con cada uno de los hermanos del nodo ya procesado.

En el proceso anterior, se debe realizar el ejercicio de verificar la existencia de valores importantes dentro de los espacios y con ello realizar el cálculo de la función del fenómeno, por ejemplo, en el caso de temperaturas, si existe una fuente de calor dentro de un espacio y este es influenciado por otro que tiene otra fuente de calor, se propaga el

Page 45: SIHABIT - Uniandes

45

fenómenos a través de las paredes y se suman las temperaturas resultantes. Si se trata de sonido, una manera de evaluar dicha función puede ser mediante el modelo de intensidad acumulada del ruido para el que se tiene se tiene la siguiente fórmula:

Ia = Ibi + [3 (Yr - 1)]

Donde:

Ia = Intensidad acumulada

ibi = Intensidad básica inicial

3 = Progresión intensiva constante, en decibeles

Yr = Grupos regulares

-1 = Grupo inicial, que obviamente no sufre incremento

Con este modelo, se pueden relacionar de manera algebraica los valores de varias fuentes, así hallar el valor total a relacionar con la reglas y determinar la habitabilidad junto con las recomendaciones si corresponde.

Finalmente, para determinar la habitabilidad integral, se determina la habitabilidad de cada espacio por cada factor, luego se relacionan esos valores de habitabilidad mediante una función de habitabilidad para determinar la habitabilidad de todo el edificio y para hallar la habitabilidad integral se relaciona cada habitabilidad total de la edificación por cada factor mediante una función de habitabilidad integral. Para los análisis desarrollados en este proyecto, se utilizó una función de habitabilidad lineal, en donde a cada dimensión de habitabilidad se le asigna un peso en porcentaje. Para lograr esto se pensó en una estructura de árbol que se muestra a continuación.

Ilustración 15 Árbol de evaluación de habitabilidad.

Page 46: SIHABIT - Uniandes

46

En este proceso de evaluación, es importante tener en cuenta la siguiente información:

Edificaciones con información de importancia para los análisis

Espacios con su definición

Espacios asociados a un conjunto, lo mismo que los nodos

Relación de vecindad de los espacios de un edificio, aristas del grafo (conjunto)

Modelos de propagación y de confort

Tipo de modelo, si es sonido, temperatura etc.

Variables de análisis

Tipos de dato de las variables, si son número, texto o booleanas

Relación de las variables por arista asociadas al análisis, por cada variable de la fórmula del análisis

Donde se define el análisis que se va a hacer con su respectiva fórmula

Donde se relaciona el análisis al conjunto y este a su vez, se relaciona a las variables que van asociadas a las aristas del grafo

Esta es importante, es la que guarda los valores de las variables de la fórmula asociada a la arista incluido el resultado de la fórmula

Operaciones que se realizan en un conjunto

Habitabilidad de cada espacio en un conjunto y un análisis

Habitabilidad conjunta de una operación para un análisis de un conjunto. Estado del arte

Para realizar el análisis de las edificaciones con el objeto de establecer su habitabilidad, se utilizan diferentes herramientas como apoyo para dicha labor. En este trabajo se abordaron las más conocidas y recomendadas por expertos (arquitectos e ingenieros civiles de la secretaria distrital de ambiente de Bogotá). Según los expertos y la documentación indagada, estas herramientas son complejas de manejar, realizan análisis desde un solo punto de vista, no determinan la habitabilidad de manera directa, entre otras cosas. A continuación se describen brevemente algunas de las herramientas más utilizadas y se comparan de acuerdo a unos criterios con la solución propuesta en el presente trabajo.

.

4.3 Herramientas de software utilizadas para apoyar estudios para la determinación de la habitabilidad en edificaciones

Actualmente, la mayoría del software de análisis y diseño estructural contiene diversos mecanismos que permiten tener en cuenta las recomendaciones de los códigos de sismo-resistencia de cada país en cuanto a durabilidad. Sin embargo, dichas recomendaciones son presentadas como solución a problemas típicos de cada país y no incluyen situaciones especiales en donde se requiere un mejor análisis del contexto de la estructura que se desea analizar.

Page 47: SIHABIT - Uniandes

47

Criterios comparativos entre herramientas

Para poder analizar las ventajas del sistema propuesto se plantean los siguientes criterios comparativos:

Criterio comparativo Descripción

1. Detección de degradaciones potenciales debidas al contexto

La capacidad que tiene un sistema para poder determinar, mediante los datos de entrada, la habitabilidad.

2. Aplicación a diversos materiales

La capacidad que tiene un sistema para tener en cuenta la propiedad de diversos materiales en los procesos de propagación d los fenómenos.

3. Facilidad de uso La capacidad que tiene un sistema para ser utilizado fácilmente.

4. Aplicación en casos especiales

La capacidad que tiene un sistema para recibir datos correspondientes a casos de difícil solución a través de las recomendaciones de los códigos de diseño.

5. Capacidad de captura de conocimiento de expertos

La capacidad que tiene un sistema para capturar nuevas reglas de inferencia que permiten determinar condiciones bajos las cuales una edificación puede ser habitable, o condiciones bajo las que no y emitir recomendaciones

6. Usos de modelos matemáticos de durabilidad para determinar la habitabilidad

La capacidad que tiene un sistema para utilizar modelos que permitan determinar la habitabilidad

7. Posibilidad de adición de nuevos

modelos de propagación y de confort

La capacidad que tiene el sistema para adicionar nuevos modelos que permitan determinar la habitabilidad.

Tabla 1 Descripción de los criterios comparativos de herramientas

A continuación se describen los sistemas más usados en el análisis y diseño estructural.

OASIS

OASIS es un programa de análisis y diseño de estructuras civiles que tiene como fin realizar cálculos relacionados con fenómenos térmicos. Permite saber cómo mejorar la forma del edificio o cada espacio conseguir más luz natural, provee información de cómo

Page 48: SIHABIT - Uniandes

48

compensar que las luces artificiales con la luz del día, predice ahorros de energía basado en análisis de luz. No suministra diagnósticos, arroja datos que deben ser interpretados.

ETABS

ETABS en un programa de análisis y diseño de sistemas de Edificaciones desarrollado por la empresa CSI, Computer and Structures, Inc. En Berkeley, California, EEUU. ETABS es un sistema completamente integrado utiliza métodos numéricos, procedimientos de diseño y códigos internacionales de diseño, que funcionan juntos desde una base de datos comprensiva. Esta integración representa la posibilidad de modelar un solo un sistema de piso y sistemas de barras verticales y laterales para analizar y diseñar un edificio completo. Las convenciones de entrada y de salida usadas corresponden a la terminología común de edificaciones. Con ETABS, los modelos se definen de forma lógica: piso por piso, viga por viga, columna por columna, tramo por tramo, muro por muro y no como corrientes de puntos y elementos no descritos como lo hacen la mayoría de los programas para fines generales. Así la definición estructural es simple, ordenada y significativa. No suministra diagnósticos, arroja datos que deben ser interpretados.

ETABS ofrece la mayor cantidad de herramientas de análisis y diseño disponibles para el ingeniero estructural que trabaja con estructuras de edificios. Dentro de los tipos de sistemas, comandos y análisis que ETABS puede manejar se encuentran:

• Modelaje de edificios comerciales, gubernamentales y de salud de múltiples pisos.

• Estacionamientos con rampas lineales y circulares.

• Edificios basados en sistemas de líneas de referencia (GridLines)

• Edificios de Acero, de Concreto y Mixtos.

• Muros, Rampas y Losas de concreto.

• Pisos con láminas de acero y topping de concreto, para estructuras metálicas.

• Edificios sujetos a cualquier cantidad de casos de carga y combinaciones, tanto lateral como vertical. Incluyendo carga automáticas por viento y sismo.

• Edificios con Amortiguadores y Aisladores en la Base.

• Uso de Diafragmas Rígidos y Flexibles.

• Posee un poderoso diseño en acero estructural y concreto armado, incluyendo muros de corte, completamente integrado, todos disponibles desde la misma interfaz usada para modelar y analizar el modelo.

• El diseño de miembros de acero permite el pre-dimensionado inicial y una optimización interactiva, y el diseño de elementos de concreto incluye el cálculo de la cantidad de acero de refuerzo requerido.

• Múltiples casos de carga por espectros de respuesta, con curvas predeterminadas.

• Transferencia automática de cargas verticales de pisos a vigas y muros.

• Análisis P-Delta con análisis dinámicos o estáticos.

Page 49: SIHABIT - Uniandes

49

• Análisis de cargas por secuencia de construcción.

• Múltiples casos de carga por funciones en el dominio del tiempo lineal y no lineal en cualquier dirección.

• Apoyo de fundación / soporte.

• Análisis de grandes desplazamientos.

• Pushover estático no lineal.

• Reducción automática de carga viva vertical.

ETABS No suministra diagnósticos, arroja datos que deben ser interpretados.

SIMCO STADIUM

STADIUM Es una aplicación especializada en la predicción del tiempo de vida útil en estructuras de concreto expuestas a ambientes agresivos con alto contenido de sales descongelantes, agua de mar y sulfatos. Utiliza una amplia gama de fenómenos físicos y químicos que tienen una fuerte influencia a largo plazo en la vida útil del concreto. Puede ser utilizado en el mantenimiento, y reparación de estructuras de concreto reforzado y es particularmente útil en la toma de decisiones en diseño de elementos estructurales. No suministra diagnósticos, arroja datos que deben ser interpretados.

4.4 Análisis comparativo y propuesta de solución SIHABIT Al comparar las herramientas especializadas en apoyo del análisis de edificaciones con fin de la determinación de la habitabilidad, más populares del mercado, se deduce que en ninguna de ellas se presenta la capacidad de realizar una determinación directa de la habitabilidad, no se realizan estudios del edificio completo teniendo en cuenta la relación entre sus espacios

Tabla 2 comparativa entre las herramientas más utilizadas para determinar la habitabilidad

Page 50: SIHABIT - Uniandes

50

El sistema propuesto SIHABIT, tiene ventajas frente a las herramientas estudiadas de acuerdo a los criterios de comparación.

5 Propuesta de Solución SIHABIT

SIHABIT tiene en cuenta dos formas para determinar si una edificación es habitable, dependiendo de lo que se conozca sobre la misma y lo que se desee valorar; es decir, si solo se posee información sobre niveles de ruido, solo debe contemplar la habitabilidad en función de los factores acústicos, pero si se tiene más información y el estudio lo requiere, se puede determinar una habitabilidad integral relacionando todos los aspectos que sean necesarios. Lo anterior hace que la solución propuesta en este proyecto permita realizar análisis independientes por cada dimensión o de manera conjunta porque dependiendo de los factores a analizar se desarrollan módulos que determinan habitabilidad de diferentes formas, teniéndose que integrar la salidas de cada módulo en una función (función de habitabilidad total) para así saber si la edificación es habitable o no.

El proceso para realizar una valoración de habitabilidad a una edificación es el siguiente.

Ilustración 16 Proceso de valoración de una edificación

El proceso de análisis de un edificio en SIHABIT se divide en tres etapas:

1. Definición de variables y modelos.

2. Definición de edificios, configuración de espacios genéricos, fuentes y el grafo que representa cada edificio.

3. Análisis del edificio. Ingreso de datos sobre variables de los modelos de propagación y se realiza la ejecución, suministrando los resultados del análisis.

Page 51: SIHABIT - Uniandes

51

De manera resumida el proceso es el siguiente: primero se realizar la definición de variables y modelos, lo que se hace sin labores de programación por parte del usuario final, con ello se garantiza que SIHABIT puede ser manipulado por personal que no es experto en programación; luego se crean espacios para uso general, lo que indica que después de creados pueden ser utilizados para componer varias edificaciones, posteriormente cada edificación es asociada a los espacios que la componen y se halla la vecindad de cada uno de ellos, sobre la cual se realizará la propagación de los fenómenos que pueden alterar su habitabilidad, finalmente se indican cuales son las fuentes y valores de variables que influyen en los fenómenos y se realiza el análisis ya sea por cada dimensión o de manera integral. Esta separación del proceso en tareas bien definidas hace que el uso de la herramienta sea intuitivo, fácil y se pueda interrumpir y continuar cada vez que se requiera.

6 Análisis y Diseño SIHABIT

6.1 Análisis y Diseño

Para lograr comprender el domino del problema que se quiso solucionar con el presente trabajo, se propuso el siguiente modelo ontológico.

Ilustración 17 Modelo ontológico del dominio

Page 52: SIHABIT - Uniandes

52

De la figura anterior, vale la pena resaltar que la habitabilidad está relacionada con el contexto en el que se encuentra una edificación, y que si no se tiene en cuenta el mismo, la información para realizar una valoración puede ser incompleta, por lo tanto, los estudios podrían dar resultados erróneos o incompletos.

En la ontología el concepto de habitabilidad depende de los factores que pueden ser de diferentes tipos (ver anexo), lo que lleva a tener que evaluar la edificación de manera integral.

6.1.1 Requerimientos funcionales

Los requerimientos funcionales son las capacidades de las cuales el usuario o usuarios del sistema pueden sacar provecho, son los deberes del sistema. Para definir los requerimientos se tuvo que recurrir a entrevistas con expertos y potenciales usuarios de SIHABIT. A continuación se dispone el diagrama de casos de usos donde se pueden identificar dichos requerimientos.

Ilustración 18 Casos de uso

Page 53: SIHABIT - Uniandes

53

Ilustración 18bCasos de uso

Para tener a la mano una descripción detallada de los casos de uso, las hojas de vida o descripción de los requerimientos se encuentran en los anexos.

6.1.2 Requerimientos no funcionales

Los requerimientos no funcionales son aquellos que definen lo que el sistema de software debe tener en cuanto a usabilidad, seguridad, operatividad, eficiencia, estabilidad, interoperabilidad portabilidad, concurrencia y mantenibilidad A continuación se listan algunas características deseables de SIHABIT.

Uso intuitivo de la solución y que provea ayuda en línea

Tiempos de respuesta menores a un minuto

Capacidad de ser operado desde la web

Captura de datos de los casos y presentación de resultados a través de herramientas típicas de diseño, que para esta tesis corresponde a AutoCAD.

Estudio de viabilidad

Ver el estudio de viabilidad apoyado en la técnica de estimación PROBE en los anexos.

Page 54: SIHABIT - Uniandes

54

Definición de la infraestructura tecnológica

Para que el sistema realice todo lo anteriormente expuesto, SHABIT integra varias herramientas, algunas desarrolladas para este proyecto y otras integradas al mismo; esto facilitó la construcción de todo el sistema minimizando en alto grado la complejidad del desarrollo. De manera resumida se pueden mencionar los componentes que hacen parte del sistema: un motor de inferencia (Drools), un componente de adquisición de conocimiento (modelos de transferencia, dimensiones de habitabilidad, reglas) , el cuál interactúa con Autocad para capturar datos de la edificación y mostrar algunos de los resultados del análisis, Beanshell y Jep para el manejo de formulas correspondientes a modelos matemáticos, un generador de gráficas para modelar grafos en 3D que incluyan información de la edificación, y Jasper para la generación de reportes (ver figura 19)

Ilustración 19 Integración

Page 55: SIHABIT - Uniandes

55

Con esta integración se busca dejar cargados desde el inicio algunos flujos de trabajo y modelos para realizar valoraciones sin necesidad que el usuario final tenga que configurarlo si no lo requiere.

6.1.5 Diagrama de clases

Para comprender el dominio y la solución, se diseño un diagrama conceptual mediante un diagrama de clases. Cabe destacar que en este diagrama se tienen datos de cada entidad y es un insumo importante para determinar qué datos deben ser persisitidos. Para saber que datos se van a gestionar y como sería la mejor manera de estructurarles, se parte de este diagrama de clases y mediante el proceso de conversión de modelo conceptual a relacional (ver diagrama relacional en el numeral 6.1.7) se llega a este último, con el cual se construye la base de datos.

Ilustración 20 Diagrama de clases

Page 56: SIHABIT - Uniandes

56

Diagrama de componentes

En la figura 21, se muestran los componentes propios de la solución, donde para lograr la interacción entre los mismos se hace uso de la programación orientada a objetos en lenguaje Java El componente de cliente tiene las funciones para adquirir información de la edificación y poder visualizar la representación promedio de grafos y reportes del análisis, el componente de modelos soporta la creación, modificación y eliminación de modelos de propagación, y finalmente los componentes inferencia y de reglas suministran información del análisis.

Ilustración 21 Componentes

Para comprender de mejor manera el uso de cada herramienta y de los componentes desarrollados. A continuación se proporciona figura que muestra la interacción entre ellos.

Page 57: SIHABIT - Uniandes

57

Ilustración 22 Interacción elementos del Sistema

El sistema recibe datos de espacios y la forma como van organizados de manera manual (sin contar con plano de edificación) o desde Autocad, para posteriormente cargar información sobre fuentes, asignar modelos de acuerdo con la dimensión a evaluar, se realiza el análisis donde interactúan los componentes de reglas propagación y Drools persistiendo cada operación en una base de datos.

El proceso descrito anteriormente y de la participación de cada elemento da como resultado el análisis expuesto en un grafo con colores e información sobre condiciones de habitabilidad, en un reporte y en Autocad repintando el plano para diferencias los espacios que son habitables de los que no lo son.

El resultado final, es una herramienta que integra las funcionalidades provistas por sistemas de uso frecuente en Ingeniería civil, Arquitectura y demás disciplinas con interés en el desarrollo de edificaciones habitables; además que ofrece la flexibilidad de poder integrar al análisis, modelos que no estén contenidos en los motores de cálculo convencionales, y finalmente que puede analizar toda una edificación relacionando todo sus espacios; lo anterior conduce a tener a la mano una herramienta bastante útil para apoyar la toma de decisiones en diseño y análisis de edificaciones para garantizar que sean adecuadas para quienes las habitan.

Page 58: SIHABIT - Uniandes

58

Diagrama relacional

Ilustración 23 Diagrama Relacional parte a

Page 59: SIHABIT - Uniandes

59

Ilustración 24 Diagrama Relacional parte b

A continuación se muestra descripción de cada tabla del diagrama.

Tabla 3 Tabla No 4 Descripción de tablas

Page 60: SIHABIT - Uniandes

60

Diseño de interfaces de usuario

Para que el usuario pueda interactuar con SIHABIT se deben tener disponible una serie

de interfaces para operarlo y sacer beneficios de sus requerimientos. SIHABIT fue

pensado para tener dos tipos de interfaces, una donde se provea la interacción con la

herramienta de dibujo para capturar algunos hechos iniciales y otra para gestionar en

resto del proceso de análisis. Para el diseño de la interfaz gráfica del sistema se han

tenido en cuenta los siguientes criterios:

Visibilidad, la agrupación de la información la simetría en la ubicación de los elementos de

la pantalla, la claridad: de las representación de las funcionalidades, y la secuencia en la

que se muestra la información, esta debe estar ordenada de tal manera que permita llegar

a la opción requerida de manera rápida.

Carga de datos desde Autocad

Ilustración 25 Carga datos desde Autocad

Page 61: SIHABIT - Uniandes

61

Carga de la edificación a SIHABIT

Ilustración 26 Carga de la edificación a SIHABIT

Selección de dimensiones y modelos de propagación

Ilustración 27 Selección de dimensiones y modelos de propagación

Page 62: SIHABIT - Uniandes

62

Ingreso de fuentes y asignación de los análisis

Ilustración 28 Ingreso de fuentes y asignación de los análisis

Ingreso datos de modelos

Ilustración 29 Ingreso datos de modelos

Page 63: SIHABIT - Uniandes

63

Reporte habitabilidad

Ilustración 30 Reporte habitabilidad

Grafo habitabilidad

Ilustración 31 Reporte habitabilidad

Page 64: SIHABIT - Uniandes

64

7 Implementación

En esta sección se presenta la organización de SIHABIT, la configuración de los archivos que contienen su código fuente y las responsabilidades de cada uno de sus componentes. Adicionalmente, se hace una descripción de las dependencias con librerías externas y la organización de los paquetes que conforma el sistema.

SIHABIT fue desarrollado en mayor parte en lenguaje Java, mediante el paradigma de la programación orientada a objetos. Uno de sus componentes fue desarrollado en Visual Basic para lograr captura de información de los planos en Autocad y así poder diferenciar por medio de colores cada uno de los espacios (habitables o no).

Como se mencionó anteriormente, SIHABIT integra varias herramientas, algunas desarrolladas para este proyecto y otras integradas al mismo. De manera resumida se pueden mencionar los componentes que hacen parte del sistema: un motor de inferencia (Drools), un componente de adquisición de conocimiento (modelos de transferencia, dimensiones de habitabilidad, reglas) , el cuál interactúa con Autocad para capturar datos de la edificación y mostrar algunos de los resultados del análisis, Beanshell y Jep para el manejo de formulas correspondientes a modelos matemáticos, un generador de gráficas para modelar grafos en 3D que incluyan información de la edificación, y Jasper para la generación de reportes.

El código fuente se anexa en un disco compacto dado que la cantidad de LOC se considera alto como para integrarlo al presente texto.

7.1 Forma de las reglas Implementadas

Para realizar el análisis de las edificaciones, las reglas se procesan en Drools para

determinar la habitabilidad, y emitir recomendaciones. A continuación se listan algunas

de ellas.

Page 65: SIHABIT - Uniandes

65

Factor Reglas

Térmico rule "Habitable"

when

relxc: ObjetoRelFrmOprXCon( resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() >= 20.0 &&resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() <= 30.0);

then

relxc.setHabitable(Boolean.TRUE);

relxc.getResOprxanal().setOprxanBlnhabiltable(Boolean.TRUE);

System.out.println(relxc.getResOprxanal.getFxoprxconId().getFrmId().getFrmNombre() + " es habitable");

relxc.setStrResultado("Es habitable");

end

rule "No habitable"

when

relxc: ObjetoRelFrmOprXCon(resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() < 10.0 || resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() > 30.0);

then

relxc.setHabitable(Boolean.FALSE);

relxc.getResOprxanal().setOprxanBlnhabiltable(Boolean.FALSE);

Page 66: SIHABIT - Uniandes

66

System.out.println(relxc.getResOprxanal.getFxoprxconId().getFrmId().getFrmNombre() + " no es habitable aplicar correctivo de acuerdo a la norma");

relxc.setStrResultado("No es habitable, aplicar correctivo de acuerdo a la norma");

end

Acústico rule "Habitable en sonido para vivienda"

when

relxc: ObjetoRelFrmOprXCon( resOprxanal.obtenerActividadXOperacion()==1 resOprxanal.getManId().getManId()==7 && resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() >= 50.0 && resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() <= 90.0);

then

relxc.setHabitable(Boolean.TRUE);

relxc.getResOprxanal().setOprxanBlnhabiltable(Boolean.TRUE);

System.out.println(relxc.getResOprxanal.getFxoprxconId().getFrmId().getFrmNombre() + " es habitable por sonido para vivienda");

relxc.setStrResultado("Es habitable por sonido para vivienda");

end

rule "No habitable en sonido para vivienda "

when

relxc: ObjetoRelFrmOprXCon( resOprxanal.obtenerActividadXOperacion()==1 resOprxanal.getManId().getManId()==7 && resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() <

Page 67: SIHABIT - Uniandes

67

50.0 || resOprxanal.getOprxanValorfuente().doubleValue() > 90.0);

then

relxc.setHabitable(Boolean.FALSE);

relxc.getResOprxanal().setOprxanBlnhabiltable(Boolean.FALSE);

System.out.println(relxc.getResOprxanal.getFxoprxconId().getFrmId().getFrmNombre() + " no es habitable para vivienda en sonido, aplicar correctivo de acuerdo a la norma");

relxc.setStrResultado("No es habitable para vivienda en sonido, aplicar correctivo de acuerdo a la norma");

end

Tabla 4 Reglas del sistema

8 Casos de estudio

Para la demostración del funcionamiento de la solución, se realizó una configuración inicial con espacios genéricos que pueden ser relacionados posteriormente a algunas de edificaciones más comunes, entre ellos se tiene cocinas, salas de estar, cuartos, salas de estudio, se trabajaron modelos asociados a dimensiones de orden térmico y acústicos como conocimiento de expertos para la inclusión de algunas reglas y sugerencias.

Se analizaron dos casos; uno de ellos el análisis de la arboleda Santa Teresita, caso suministrado por la Secretaría Distrital de Ambiente, quienes fueron partícipes en algunos de los requerimientos de SIHABIT, y también se analizaron construcciones del proyecto de Casas Bicentenario en Cartagena, información suministrada por la entidad Amviestruc Constructores Consultores Ltda.

Para evidenciar el funcionamiento de SIHABIT y su aporte, a continuación se presenta los datos de los casos mencionados y los resultados obtenidos. Se tomó la información del proyecto de Casas Bicentenario en Cartagena, y se realizó es estudio por medio de

Page 68: SIHABIT - Uniandes

68

SIHABIT. Para el caso de estudio, se debe saber que las casas del proyecto poseen varios espacios, pero solo se deben evaluar algunos para determinar si son aptos para la actividad de laborar en ellos (trabajo), dado que algunas personar requieren utilizar dichas construcciones no solo para vivir en ellas. Para ello se dan como entradas el valor de fuentes de calor como máquinas (para trabajo), estufas etc. Ver a continuación entrada del plano de una de las casas del proyecto.

Ilustración 32 . Ingreso datos del plano a SIHABIT

Posterior a la carga de datos del plano para la creación de sus espacios, se importa a SIHABIT, para suministrar información sobre fuentes de calor y la información de materiales de las divisiones.

Ilustración 33 Carga datos del plano a SIHABIT

Page 69: SIHABIT - Uniandes

69

Ahora, los datos sobre las fuentes a correr son:

Escenario Datos Ejecución

Espacio 1

cuarto tipo 5

Temperatura vecindad Máquina inyectora= 30 grados Celsius.

Ruido ambiente = 40dB

Actividad: trabajo

No de personas: 3

Hora del día: 2 pm

Indicador tipo de ropa= 1.0 clo

Espacio 2

cocina

Temperatura= 30 grados Celsius.

Ruido ambiente = 15dB

Actividad: trabajo

No de personas: 2

Hora del día: 2 pm

Indicador tipo de ropa= 1.0 clo

Espacio 3

cuarto tipo3

Temperatura= 25 grados Celsius.

Ruido ambiente = 15dB

Actividad: trabajo

No de personas: 3

Hora del día: 2 pm

Indicador tipo de ropa= 1.0 clo

Tabla 5 Datos caso de estudio

De acuerdo con lo anterior SIHABIT produjo los siguientes resultados:

Ilustración 34 Reporte de Habitabilidad SIHABIT

Page 70: SIHABIT - Uniandes

70

Como complemento al reporte se tiene el grafo resultante es:

Ilustración 35 Grafo resultante habitabilidad SIHABIT

Como se puede evidenciar, el resultado del reporte y el color rojo de cada espacio indica que ninguno de los tres espacios resulta habitable, se deben seguir recomendaciones según el conocimiento de los expertos embebido en el sistema y según la normatividad vigente. Esto se debe a que en Cartagena la temperatura a las 2 de la tarde por lo general es alta, hay considerable emisión de calor por parte de las fuentes y el tipo de ropa no es el apropiado para laborar en esas condiciones. No se debe olvidar que no se registraron fuentes de enfriamiento dado que las instalaciones fueron diseñadas para vivienda y tener un taller con la actividad mencionada no es recomendable. El ruido no presentó inconvenientes pero en conjunto se da como resultado que la construcción no es habitable bajo las condiciones suministradas.

Dado el resultado anterior, se tiene que estas edificaciones solo pueden ser utilizadas para vivienda y permitir convertirlas en talleres o fábricas es un error, por lo tanto no se podría emitir permisos o certificados de habitabilidad para actividades diferentes a las destinadas naturalmente para ese proyecto.

.

Page 71: SIHABIT - Uniandes

71

9 Resultados y análisis

Como resultados obtenidos de todo el proceso se obtuvieron:

Ontología para manejo de conceptos – representación del contexto.

La ontología que se propuso, permite entender de manera rápida como la habitabilidad está relacionada con otros conceptos de los cuales se debe tener conocimiento de su información, para con ella realizar un análisis integrar de las edificaciones. Con la ontología propuesta se puede establecer un vocabulario sencillo y provee insumos para la creación de la base de conocimiento de SIHABIT..

Representación de la edificación por medio de grafo y el análisis conjunto de la habitabilidad por medio de un árbol.

Las edificaciones pueden representarse por medio de grafos, en específico un grafo 3D conexo no dirigido, en donde cada espacio que conforma a la edificación es un nodo, y cada pared que comparten los espacios son representados por aristas, esto facilita el ejercicio de comprender la geometría básica de la edificación pero suficiente para establecer cómo se propagan los fenómenos que pueden afectar la habitabilidad. Dicha habitabilidad debe ser integral, y es posible hallarla mediante un árbol donde se puede relacionar la habitabilidad de cada espacio por cada factor, para luego se relacionarlas entre si y lograr halar habitabilidad integral mediante funciones. Esto último permitiría una flexibilidad tal que integrar al análisis nuevos espacios, nuevos factores de análisis sin que lo que ya se tenga a la mano se pierda.

Creación del sistema basado en reglas asociadas conocimiento de expertos y de la normatividad.

Se tiene a la mano una herramienta actualizada con base en el conocimiento. Esta herramienta podrá apoyar en la toma de decisiones. Se puede contar con una herramienta de transferencia de conocimiento que puede ser utilizada desde cualquier parte del planeta dado que fue desarrollada para la web.

Page 72: SIHABIT - Uniandes

72

Integración del sistema con herramienta de dibujo.

La integración con Autocad, permite tener a la mano datos sobre la geometría de cada edificación, y que no se pierda la representación que normalmente tienen los arquitectos e ingenieros civiles de las mismas.

10 Conclusiones y trabajo futuro

La habitabilidad es un elemento de gran importancia a determinar en el momento de evaluación de las edificaciones sostenibles, con el fin de asegurar unas condiciones adecuadas de salud y confort para quienes las habitan.

Es posible valorar una edificación mediante un grafo en tres dimensiones conexo no dirigido, que guarda la información de los diferentes espacios que lo conforman y sus relaciones con un árbol que representa la habitabilidad para cada espacio por cada factor-dimensión, dando la posibilidad de relacionar las diferentes dimensiones de la habitabilidad.

A través del modelado de proceso y de la simulación provista por el sistema; se logrará tener información importante para determinar si una edificación es adecuada para sea habitada o si debe ser modificada para que lo sea.

Un sistema basado en conocimiento que utilice reglas de inferencia basadas en la normatividad y el conocimiento de expertos, facilita el análisis y diagnóstico de las edificaciones ya que permite llevar una secuencia lógica entre la captura de información del edificio hasta la emisión de resultados de la valoración con generación de recomendaciones.

Como trabajo futuro, se plantea la necesidad de integrar con las herramientas como Energy plus u otros motores de cálculo, para incluir modelos más complejos, tener información relevante para el análisis por medio de gráficas y tablas suministradas por estos motores y así tener una herramienta más completa para valorar una edificación.

Page 73: SIHABIT - Uniandes

73

11 Glosario de términos

A continuación se presenta palabras clave necesarias para comprender el presente documento de tesis.

Árbol: objeto que comienza con una raíz (y se extiende en varias ramificaciones o líneas, cada una de las cuales puede extenderse en ramificaciones hasta terminar, finalmente en una hoja Estructura: conjunto de elementos que permiten el sostenimiento de una construcción civil

Elemento estructural: Elementos que componen una estructura, normalmente, se hace referencia a elementos como columnas, vigas y placas.

Grafo es un conjunto de puntos (vértices) en el espacio, que están conectados por un conjunto de líneas (aristas)

Patología: Es el estudio de los daños que aparecen en las estructuras civiles. En términos de durabilidad, la patología de un elemento estructural se compone de los factores de degradación, los procesos que estos generan debido a su naturaleza y a las degradaciones o daños.

Factor de degradación: Es un elemento químico, físico, biológico o mecánico que tiene la capacidad de afectar el material con el que se construyen los elementos estructurales.

Proceso de degradación: Son todos aquellos procesos que general degradaciones en los elementos estructurales, se pueden identificar como la reacción entre los factores de degradación y el elemento estructural.

Conducción: Cuando la transferencia de calor se realiza a través de sólidos o fluidos que no están en movimiento,

Convección: Cuando la transferencia se realiza a través de fluidos en movimiento.

Radiación: Cuando el calor es transferido de un cuerpo a otro sin soporte material alguno.

Temperatura ambiente: Es la temperatura experimentada por una persona en un ambiente dado. Esta temperatura es el resultado del intercambio de calor por conducción (a través de pisos o herramientas) y radiación (Muros, plafones, sol).

Temperatura efectiva: Es un índice determinado experimentalmente, que incluye la temperatura, el movimiento del aire y la humedad. El intervalo normal es desde 18.3 C hasta 22.8 C, con una humedad relativa de 20% a 60%.

Humedad: Medida de concentración de agua o vapor de agua en un sólido, un liquido o un gas.

Humedad Absoluta: Es la masa de agua o vapor de agua por unidad de volumen. En el caso del aire se expresa en g/m

Page 74: SIHABIT - Uniandes

74

Humedad Específica: Es la relación entre la masa de agua o vapor de agua y la masa total. En el caso del aire de expresa en gramos de vapor de agua por kilogramo de aire húmedo.

Humedad Relativa: Es la relación entre la masa de agua o vapor de agua que existe en un determinado volumen y la cantidad de agua o vapor de agua necesaria para que se sature dicho volumen a la misma temperatura. Se expresa en porcentaje.

Zona termal confortable: Es el intervalo normal de temperatura efectiva. Se recomiendan temperaturas de 18.8 C y 22.9 C como limites externos para la regulación termostática.

Temperatura operativa: Es la temperatura del cuerpo de un trabajador. Se determina por los efectos acumulativos de todas las fuentes y receptores de calor.

Fatiga por calor: Se presenta cuando hay un ascenso máximo en la temperatura del cuerpo de un individuo de 1 C

12 Referencias

1. Solanas Toni. La necesidad de un nuevo concepto de HABITABILIDAD. http://www.rsf2010.org/files/u1/Toni_Solanas_Ponencia.pdf. Consultado agosto de 2014

2. Saldarriaga Alberto. Habitabilidad. Escala editorial. Colombia, 1981.

3. Sánchez Manuel. Habitabilidad y Arquitectura. https://academianacionaldearquitecturamx.wordpress.com/2013/01/31/habitabilidad-y-arquitectura-por-manuel-sanchez-de-carmona/ 2009 consultado abril de 2015

4. Cubillos Rolando, Rodríguez Claudia. Evaluación del factor de habitabilidad en las edificaciones sostenibles, 2013.

5. Cuchí Albert Edificación Sostenible. http://portalsostenibilidad.upc.edu/detall_01.php?numapartat=4&id=235 consultado mayo 10 de 2015

6. Ramírez Alfonso. La Habitabilidad http://www.dtic.upf.edu/~rramirez/Arponce/LaHabitabilidad.pdf

7. Castejón Emilio, Confort térmico - Método de Fanger para su evaluación, 1983.

8. EDP España. ¿Qué es el ruido?. http://www.sostenibilidadedp.es/pages/index/que-es-el-ruido consultado febrero de 2015

9 Calderón Álvaro. Formulación Algebraica para calcular la intensidad sonora acumulada. 1998

10. CARM. Confort acústico Ficha FD49 de 2010. https://www.carm.es/web/pagina?IDCONTENIDO=22640&IDTIPO=100&RASTRO=c$m

Consultado abril de 2018

11 Hernández Ana. NTP503: Confort acústico: el ruido en oficinas. 1998

12. Llamas César. Desarrollando una ontología sencilla http://www.infor.uva.es/~cllamas/MAS/DesOntoSimpl.pdf consultado abril de 2015

Page 75: SIHABIT - Uniandes

75

13 Gómez-Pérez A., Fernández López M. and Corcho O.: Ontological Engineering with examples from the areas of knowledge management, e- commerce and the semantic web. London: Springer. 2004.

14 Que es Methontology https://sites.google.com/site/jojooa/inteligencia-artificial/definicion-de-methontology-que-es-methontology consultado mayo de 2015

15. López, Carlos. Identificación de patologías en función del ambiente y el uso en estructuras civiles. Tesis Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación. Universidad de los Andes. Bogotá 2012.

16. Introducción a la teoría de grafos. http://www.matediscreta.8k.com/grafos.htm consultado mayo de 2015

17. Secretaría Distrital de Ambiente. Información general sobre la problemática de ruido. http://ambientebogota.gov.co/ruido consultado mayo de 2015

18. Pallarés, Fernando. Estudio Energético con EnergyPlus e implementación del Sistema de climatización con CYPE ingenieros del edificiode oficinas del INEF Lleida. DeLong, Thomas. , 2011.

19. Durkin, J.Expert Systems: Design and Development. New York : Maxwell Macmillan, 1994.

20. Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08). 1, Barcelona : BOE España, 2008, Vol. 203.

21. Castillo, E., Gutierrez, J.M. y Hadi, H.Expert Systems and Probabilistic. New York : Springer, 1997.

22. Minsky, M.A framework for representing knowledge. Nueva York : McGraw-Hill, 1975.

23. GARCÍA MARTÍNEZ R., BRITOS P,.Ingeniería de Sistemas Expertos. Buenos Aires : Nueva Librería, 2004.

24. Concrete durability: estimation of chloride concentration during design life. Dhir, R.K., Jones, M.R. and Ahmed, H.E.H. s.l. : Magazine of Concrete Research, Vol. 43.

25. Prediction of service life of building materials and components. State-of-the-art Report. 140-TSL, RILEM TC. s.l. : RILEM Publications SARL, 1997, Vol. 30.

26. Stamatelatos, M.Fault Tree Handbook with Aerospace. Washington D.C. : NASA, 2002.

Page 76: SIHABIT - Uniandes

76

Page 77: SIHABIT - Uniandes

77

13 ANEXOS

Manual de Usuario SIHABIT

El presente manual es una sencilla guía para que los usuarios de SIHABIT puedan entender su forma de operación y se vean beneficiados con el aporte que esta herramienta puede darles en el análisis de edificaciones.

El proceso de análisis de un edificio en SIHABIT se divide en tres etapas:

1. Definición de variables y modelos.

2. Definición de edificios, configuración de espacios genéricos, fuentes y el grafo que representa cada edificio.

3. Análisis del edificio. Ingreso de datos sobre variables de los modelos de propagación y se realiza la ejecución, suministrando los resultados del análisis.

De acuerdo con lo anterior, se puede realizar el proceso por partes, posibilitando detenerse en cualquier momento, guardar y continuar cuando se desee. Para ingresar a SIHABIT, se debe hacer el despliegue en el servidor, luego ejecutar y posteriormente entrar a la interfaz inicial de la herramienta.

1. Definición de variables y modelos

Para realizar la definición de variables (creación de variables con nombre tipo de datos y unidades) y la creación de modelos (modelos de propagación de fenómenos), se debe ingresar a la opción de Estructura, ubicada en la parte superior derecha, y a continuación seleccionar lo que se desee definir, ya sean las variables o los modelos de propagación. Ver a continuación imagen de la correspondiente interfaz.

Page 78: SIHABIT - Uniandes

78

Para crear modelos y variables, se acceda a la opción de modelos, donde se encuentra el formulario de creación de ellos, y la información sobre lo que ya existe en el sistema. Los modelos son fórmulas matemáticas que sirven para realizar la propagación de un fenómeno o fenómenos (se pueden realizar análisis conjuntos), y para que SIHABIT tenga los modelos, basta con ingresar el nombre, una breve descripción del modelo, y la fórmula matemática (uso sintaxis y librería matemática de java). Para agregar variables, se debe suministrar el nombre, detalle, unidad y tipo. A continuación se muestra interfaz correspondiente:

Para activar los modelos y que así queden disponibles para asociar a cada dimensión de habitabilidad, se debe ir a la opción Dimensión, en donde se podrán seleccionar los diferentes modelos y asociarlos a la dimensión correspondiente.

2. Configuración de edificios

Para la creación y configuración de edificios, se debe ir la opción Estructura, de similar manera que en el paso anterior. Allí se pueden crear edificios, espacios y realizar la correspondiente gestión de de los mismos (replicarlos, consultarlos). En la opción de espacios, se pueden crear y consultar los espacios genéricos (espacios que pueden ser utilizados para configurar los edificios). Ver imagen correspondiente.

Page 79: SIHABIT - Uniandes

79

Para crear y configurar un edificio (definición de edificio), se debe acceder a la opción Edificio, donde se asignarán datos como el nombre, una descripción, y si se quiere desde este punto, agregar los rangos de valores permitidos según la normatividad o conocimiento de expertos en habitabilidad, para cada modelos de cada dimensión. Después de tener el formulario diligenciado con los datos básicos del edificio, se graba el edifico (grabar en la parte superior izquierda de la interfaz), quedando almacenado en el sistema y listo para configurarlo con sus correspondientes espacios.

Para terminar la definición de un edificio, se deben asociar sus espacios. En la parte inferior de la interfaz de edificio, se encuentran listados los espacios disponibles (todos los espacios genéricos creados anteriormente), para ser agregados a cada piso del edifico. En esta parte del proceso, es importante definir datos sobre cada espacio, importantes para ubicarlo y para evaluar el volumen ocupado. El número de piso, la altura del piso, las coordenadas de la esquina inferior izquierda, el ancho y el largo de cada espacio se debe ingresar en dicha interfaz para que cada espacio quede asignado organizadamente en el edificio. Si se diera el caso que algunos pisos sean iguales en su configuración a otros, se toma uno ya agregado como modelo y se replica (opción replicar), suministrando información propia de cada piso replicado como el número de piso y su altura.

Teniendo los espacios agregados al edificio se asocian al mismo para que se persista en la base de datos del sistema la información correspondiente. Posteriormente se crea la vecindad y se confirma (que espacios son vecinos entre si). Si se halla la inconsistencia

Page 80: SIHABIT - Uniandes

80

de solapamiento de espacios, validación que hace el sistema (cuadro Espacios del edifico superpuestos), se pueden editar para que la información sea correcta.

Page 81: SIHABIT - Uniandes

81

Después de asociar todos los espacios al edificio y crear la vecindad, el edificio se considera definido y guardado completamente.

Para evaluar la habitabilidad de cada edificio guardado en el sistema, antes se deben asignar las fuentes generadoras de calor, frio, ruido, olor, etc. para lo que se tiene la opción Datos y Análisis, donde las diferentes interfaces dispuestas en su menú permiten la asignación de los modelos a cada edificio, la asignación de fuentes (espacio que la contiene – valor fuente)

En la siguiente imagen se puede ver la interfaz donde se hace la selección del edificio, se asocian los modelos correspondientes al análisis (clic sobre >>> de acuerdo a cada modelo), y se confirma la asociación (asociar parte superior izquierda).

Para ingresar fuentes, se hace la selección del modelo y en la parte inferior de la interfaz se encuentra el formulario para insertar los valores correspondientes seleccionando los espacios que las contienen.

Page 82: SIHABIT - Uniandes

82

3. Análisis del edificio

Para realizar el análisis de cada edificio, los valores de variables de los modelos se ingresan en datos, previa selección del edificio y del modelo de propagación. Para ello el sistema automáticamente provee el formulario con los campos para dicho ingreso.

En la siguiente opción del menú (cálculo), se realiza la selección del proceso que se viene trabajando de acuerdo a la dimensión. Se pulsa en calcular, y luego se realiza el análisis (analizar).

Page 83: SIHABIT - Uniandes

83

Si se desea un análisis conjunto (tener en cuenta diferentes dimensiones), en la parte inferior del menú se encuentra la opción de operación conjunta, desde la cual se puede acceder al panel de selección de análisis. Allí se hace la selección de análisis para que el sistema determine la habitabilidad conjunta.

Finalmente, se obtiene el resultado del análisis con sus recomendaciones.

Page 84: SIHABIT - Uniandes

84

Para ver los resultados en el grafo que representa a la edificación, debe ejecutarse la aplicación complementaria SihabitFRM. Esta aplicación, provee una interfaz donde se puede seleccionar la edificación antes del análisis y después del análisis, y así visualizarla en detalle.

Después de seleccionar la edificación, se escoge el análisis realizado, se ingresa un factor de escala para visualizar la edificación y finalmente se selecciona que tipo de animación se desea ver, si antes del análisis o después del análisis.

Finalmente se tiene la animación requerida.

Antes del análisis

Page 85: SIHABIT - Uniandes

85

Después del análisis

Si parte de la definición del edificio se encuentra en Autocad, se tiene a la mano un componente externo del software SAC3 (15), con el que se accede al plano en Autocad, y mediante el formulario de espacios seleccionados con el puntero del mouse, se ingresan datos básicos como el nombre de cada espacio, una descripción y la ubicación de la esquina inferior izquierda. El resto de la información se agrega en SIHABIT, cuando se haya realizado la operación de importar desde Autocad.

Page 86: SIHABIT - Uniandes

86

Factores Habitabilidad

(Tomado de: INDICADORES DE GESTION PARA EVALUACION CUANTITATIVA DE HABITABILIDAD Y SALUD EN LA VIVIENDA DE INTERES SOCIAL EN SAN LUIS POTOSI) http://evirtual.uaslp.mx/Habitat/innobitat01/CAHS/SS%20Arq%20Arista/Publicaciones/Memorias/Ponencias/Inducadores%20de%20gestion%20para%20evaluacion%20cuantitativa%20de%20habitabilidad%20y%20salud%20en%20la%20vivienda%20de%20interes%20en%20SLP.%20ARJ.pdf

Page 87: SIHABIT - Uniandes

87

Estudio de Viabilidad

Dimensión Descripción

Justificación

Busca evaluar la necesidad de la implementación del sistema experto propuesto El sistema experto resuelve una tarea útil y necesaria ya que servirá de apoyo Al proceso de toma de desiciones la permitir determinra la habitabilidad de toda una edificación tienendo en cuenta varios factores.

Plausibilidad

Determina si se cuenta con los requisitos básicos que se necesitan para resolver el problema planteado Existen expertos y documentación acerca del dominio del problema. Adicionalmente, se cuenta con el apoyo de expertos de varias entidades. Existe la documentación necesaria sobre algortimos acerca de grafos y aspectos relacionados con habitabilidad Los expertos pueden estructurar su conocimiento con el apoyo de el ingeniero de conocimiento, con el fin de integrarlo al sistema Existen casos de prueba para observar cómo los expertos resuelven el problema. Existe bastante documentación sobre el análisis del problema y el proceso de solución, además de la información proporcionada por los expertos

Éxito

Busca evaluar aquellas características que aseguran que el proyecto termine de manera exitosa Existe una ubicación idónea para el sistema. El sistema puede ser utilizado como apoyo a profesionaes interesados en determiner la habitabilidad en las edificaciones (Arquitectos, ingenieros civiles, ambientalistas, etc). Adicionalmente puede ser utilizado para fines pedagógicos en las universidades Se dispone de los recursos humanos, de software y de hardware necesario para el desarrollo del sistema Los objetivos del sistema son claros. El objetivo general del sistema y los objetivos específicos están definidos claramente Se puede efectuar una correcta transferencia tecnológica, debido a la facilidad de uso y a la sencillez presentada en el proceso de captura de reglas Se cuenta con calidad en las respuestas esperada. Esto se logra aprovechando la documentación existente en la literatura y en la evaluación hecha por los expertos

Acústica de interiores

(http://www.ehu.eus/acustica/espanol/salas/acines/acines.html)

DESCRIPCIÓN

En locales cerrados, toda la energía de las ondas sonoras se refleja sucesivamente en las

Page 88: SIHABIT - Uniandes

88

paredes, suelo y techo del local. Cuando escuchamos percibimos además del sonido

directo de la fuente, aquel sonido que ha sido reflejado una o varias veces en alguna de

las superficies. Este fenómeno se conoce como reverberación. Si las paredes fueran

reflectores perfectos, el proceso sería de duración infinita. Las superficies reales no son

reflectores perfectos y absorben parte del sonido que les llega, por lo que el proceso tiene

una duración limitada.

Sonido directo y campo reverberante

Cuando una fuente sonora emite una señal de una gran duración, el sonido directo y las

numerosas reflexiones de las ondas sonoras llegan simultáneamente a cada oyente,

habiendo recorrido diferentes trayectorias y teniendo diferentes amplitudes.

La reverberación en una sala se caracteriza por el tiempo de reverberación T, que se

define como el tiempo necesario para que la intensidad de un sonido disminuya a la

millonésima parte de su valor inicial. Esta magnitud depende del tamaño de la sala, de los

Page 89: SIHABIT - Uniandes

89

materiales interiores y de la frecuencia.

Page 90: SIHABIT - Uniandes

90