Browsing by Author "Reyes Piña, Fermín Rodolfo"

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    Plant and substrate performance on different green roof designs in a semiarid climate
    (2015) Reyes Piña, Fermín Rodolfo; Bonilla Meléndez, Carlos Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Las cubiertas vegetales actuales han sido construidas y estudiadas principalmente en climas húmedos, donde se han identificado beneficios desde la aislación térmica hasta el aumento de biodiversidad. Sin embargo, poco se conoce de su desempeño en regiones áridas y semiáridas donde los requerimientos de irrigación pueden afectar la sustentabilidad de esta tecnología. Con el objeto de investigar y evaluar el desempeño de cubiertas vegetales en un clima semiárido, once módulos de cubiertas vegetales de 4 m2 fueron monitoreados durante el primer año de establecimiento. El estudio se realizó en Santiago, Chile (33°26’S, 70°39’W, 570 MSNM), en una región con clima semiárido típico. Se evaluaron tres profundidades de sustratos (5 cm, 10 cm y 20 cm) y cuatro sistemas de drenaje disponibles en el mercado. Los módulos fueron implementados con un sistema de irrigación por aspersión e instrumentados para medir condiciones micro-climáticas de temperatura del aire, precipitación, velocidad del viento y humedad relativa, y humedad y temperatura del sustrato a intervalos de 5 min. Los resultados de las mediciones muestran que el espesor de sustrato controla la amplitud de la temperatura diaria de éste. Los diseños de 10 cm y 20 cm de profundidad mostraron un efecto de amortiguación significativo en la temperatura del sustrato. Adicionalmente, los diseños de 10 cm y 20 cm de profundidad alcanzaron temperaturas máximas del sustrato de hasta 13°C menor que la temperatura máxima del aire. En contraste, los diseños de 5 cm de espesor aumentaron la amplitud de la temperatura en los sustratos, alcanzando en promedio 13,8°C más que la máxima temperatura diaria en primavera, y 2,6°C menor que la temperatura mínima diaria en verano. Los módulos de 10 cm y 20 cm de profundidad mantuvieron niveles adecuados y estables de humedad en el sustrato durante todo el período de estudio. En tanto las cubiertas de 5 cm fueron las más afectadas por la demanda hídrica atmosférica. Aunque sus limitaciones fueron parcialmente superadas con el incremento de la irrigación o con la incorporación de telas o espumas retenedoras para aumentar la humedad del sustrato, las cubiertas de 5 cm experimentaron amplitudes térmicas diarias mayores a las recomendadas para el desarrollo de plantas. En consecuencia, las cubiertas extensivas de menos de 10 cm de espesor de sustrato no resultan adecuadas para climas áridos o semiáridos como el existente en este experimento, aún cuando en este estudio más del 77% de las especies de Sedum sobrevivieron después del séptimo mes incluida la temporada seca. Sin embargo, las altas tasas de irrigación para mantener las plantas vivas pueden ser consideradas una limitación en lugares donde el agua es escasa.
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    Sustainable Water Management in Urban Environment: Green Roof Experience in Semiarid Climate
    (IAHR-International Association of Hydro-Environment Engineering Research, 2015) Reyes Piña, Fermín Rodolfo; Vera Araya, Sergio Eduardo; Victorero Castaño, Felipe Andres; Bustamante Gómez, Waldo; Gironás León, Jorge Alfredo; Rojas, Victoria; Bonilla Meléndez, Carlos Alberto; CEDEUS (Chile)
    Most green roofs have been studied and built in humid climates, with many benefits such as thermal isolation and biodiversity. However, little is known about their performance in arid and semiarid climates where irrigation system affects the sustainability of this technology. In order to improve the water efficiency and get a sustainable water management, five 4-m2 modules of vegetated roofs were instrumented and monitored to evaluate the irrigation water requirements during the first year in Santiago, Chile (33 degrees 26 ' S, 70 degrees 39 ' W, 570 MASL). Based on the water retention properties, the maximum soil available water was 10%, the permanent wilting point was 17% and 27% at field capacity. Three substrate depths (5-cm, 10-cm and 20-cm) and three commercial drainage systems found in Chile were evaluated. The results showed that with the same drainage system and irrigation conditions, the substrate depth controls both, stored water and daily temperature oscillation during summer. While 5 and 10-cm substrates showed low water contents ( close to the minimum for plant survival) and peak temperatures (54 degrees C and 38 degrees C respectively), 20-cm substrate reached the minimum soil moisture only in days with high atmospheric demands reaching a peak soil temperature of 27 degrees C. To provide a better and sustainable condition for the 5-cm green roof modules, water retention capacity was incremented to resist the harsh summer atmospheric conditions. With a proper drainage system, substrate moisture in 5-cm green roof was equal or higher than the measured in the 20-cm green roof. However, peak temperatures were not reduced. Therefore, in addition to water requirements and plant species tolerance to drought and high temperatures, it is crucial to know the soil water retention properties and selecting a suitable type of drainage. These factors, along with the irrigation criterion, must be considered in order to get a sustainable water management on an urban green roof when built in semiarid climate.