Universidad de GuadalajaraCentro Universitario de Arte Arquitectura y Diseño
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características
morfológicas, espaciales y constructivas
Programa de Maestría:
Procesos y Expresión Gráfica en la Proyectación Arquitectónica Urbana
Alumno : Arq. Paul Galindo Maldonado
Tutor: Dr. David Ávila Ramirez
Guadalajara Jalisco, México. Abril 2010
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ÍNDEX
〉 Introducción〉Planteamiento del problema 〉Justificación 〉Objetivos〉Viabilidad〉Preguntas de investigación〉Hipótesis 〉Metodología CAPÍTULO I
〉1.0 Antecedentes del bioclima 〉 1.1 La vivienda bioclimática 〉 1.2 Indicadores de la vivienda de clima cálido 〉 1.3 La problemática medioambiental actual y la arquitectura 〉 1.4 El concepto de desempeño〉 1.5 El concepto de anteproyecto arquitectónico
〉 1.6 La integración bioclimática en los procesos tempranos de diseño
CAPÍTULO II
〉2.0 La vivienda de interés social verde en México〉 2.1 La normas mexicanas en eficiencia energética 〉 2.2La certificación y los créditos verdes en México〉 2.3 Referentes de vivienda bioclimática en climas cálidos
CAPÍTULO III
〉3.0 El Clima〉 3.1 Influencias del clima en la arquitectura y el ser humano〉 3.2 Sistemas de clasificación de un clima - clima cálido semihúmedo
costero〉 3.3 Microclima
CAPÍTULO IV
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4.0 Criterios de diseño bioclimático para la zona de estudio 〉 4.1 Criterios de Orientación 〉
〉 4.1.2 Análisis de recorridos solares en la zona de estudio 〉 4.1.3 Orientaciones de la crujía 〉 4.1.4 Orientaciones de aberturas y ventanas
〉 4.2 Criterios de Protección Solar 〉 4.2.1 Nociones sobre el sol, insolación y transferencia térmica
〉 4.2.2 Dispositivos de protección solar en ventanas y aberturas 〉 4.2.3 Protección de la losa a la insolación 〉 4.2.4 Protección de muros a la insolación 〉 4.2.5 Albedo de la envolvente 〉 4.2.6 Eco técnica: Cubierta Vegetal
〉4.3 Criterios de Ventilación 〉 4.3.2 Tipos de ventilación〉 4.3.3 Dimensiones en ventanas〉 4.3.4 Eco técnica: Torre de ventilación por succión
4.4 Criterios espaciales〉 4.4.2 Tipos de compartimentación〉 4.4.3 Ubicación de los espacios〉 4.4.4 Eco técnica: Umbral jardín
〉4.5 Criterios de Materiales 〉4.5.1 Materiales empleados en la construcción de vivienda social en Mazatlán 〉4.5.2 Tablas de propiedades de los materiales, conductancia, densidad.
capacidad calórica
〉 4.5.1.2 Tablas de levantamiento de campo: materiales y acabados
〉 4.5.1.3 Resultados y discusión
〉4.5.3 Acristalamientos, factores de protección, filtración o bloqueo de la
incidencia solar
〉4.5.4 Eco técnica: Doble vidriado Low-e
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4.6 Criterios urbanos de conjunto habitacional
4.6.1 Tipologías de sembrado compactas, semiabiertas y abiertas
〉CAPITULO V
〉5.0 Herramienta de análisis propuesta 〉5.1 Descripción y funcionamiento〉5.2 Selección de casos de estudio〉5.3 Modelo de control comparativo〉5.4 Monitoreo y análisis de campo〉5.4.2 Descripción de los instrumentos de monitoreo ambiental〉5.4.3 Resultados del análisis de campo, discusión〉5.3 Aplicación del instrumento a tres casos prácticos
〉Modelo de vivienda mínima - Caso práctico 1
〉Modelo de vivienda social - Caso práctico 2
〉Modelo de vivienda económica - Caso práctico 3
〉5.5 Resultados y discusión del análisis de casos prácticos
〉5.3 Prospectivas de la implementación del instrumento en la gestión
ambiental de la vivienda social.
〉5.4 Revisión de otras herramientas de análisis similares.
〉Conclusiones 〉
〉Bibliografía.
〉 Glosario
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Planteamiento del problema
Hace mas de cien años las investigaciones pioneras en materia de
electricidad de Edison y Tesla apenas se materializaban, las ciudades y
viviendas no contaban con redes de abastecimiento eléctrico como hoy se
conocen, y sin embargo es sabido que la arquitectura de las distintas
latitudes del planeta desarrollo diversas formas de resolver los problemas
lumínicos y de acondicionamiento térmico que sus ocupantes requerían o al
menos lo que así se percibía según las formas de vida decimonónicas.
La revolución tecnológica que trajo consigo el perfeccionamiento de la
generación y distribución de la energía eléctrica modifico completamente los
modos de vida y desarrollo en las ciudades. El ilusorio de progreso infinito
que las energías baratas ofrecían así como los importantes avances que
Carrier logró en sistemas de acondicionamiento climático electromecánico,
crearon un artificio en la arquitectura que gradualmente desvaneció la
importancia que el entorno geográfico y climático siempre había tenido en el
quehacer arquitectónico.
Por finalizar la primer década del siglo XXI una gran parte de la arquitectura
y de la vivienda actual se ve afectada por este problema mencionado, las
consecuencias de la falta de atención en los procesos de diseño en términos
de control microclimático y confort térmico, se ven manifestadas en el
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desmedido uso de equipos de acondicionamiento climático y lumínico
artificial necesarios para satisfacer el bienestar de los usuarios, requiriéndole
al sector de producción eléctrica del país una creciente demanda del recurso
energético.
Esta creciente de consumo eléctrico se ve reflejado además de en la
economía familiar, en la emisión de una cantidad significativa de
contaminantes; tan solo la termoeléctrica José Aceves Pozos ubicada en la
ciudad de Mazatlán consume 800 mil barriles de combustible al año para
movilizar la planta y producir la energía eléctrica necesaria para abastecer al
centro y sur del estado de Sinaloa, esta quema de combustibles se ve
manifestada en las 112 toneladas de dióxido de azufre que emite al día,
además de otros gases como metano y dióxido de carbono (Noroeste, 5 de
junio 2008).
El problema de gasto energético en las viviendas en Mazatlán y muy
probablemente en muchas otras regiones del país, es consecuencia directa
de 2 factores principales uno sociocultural y otro arquitectónico, el primero
imputable a la dispersa conducta de ahorro eléctrico por parte del
consumidor final, y el segundo, involucra la impetuosa necesidad de
acondicionamiento climático y lumínico que requieren los espacios de
algunas edificaciones, ocasionado por descuidos en los procesos de diseño
y construcción en cuanto al control microclimático, este último es el que
atañe a la presente investigación.
Esta investigación se plantea desde dos problemáticas afines en el diseño y
construcción de la vivienda en México, y que se cree conjuntamente podrían
resolverse con un mismo instrumento; La certificación ambiental para la
vivienda obligatoria y eficiente.
El primer problema compete al descuido y/o desconocimiento de básicos
criterios bioclimáticos por parte de diseñadores y desarrolladores de
vivienda en etapas del quehacer proyectual.
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Resultante de este primer problema, las configuraciones espaciales y
características constructivas de un difícilmente contable número de
viviendas construidas y por construir en México, experimentan como
resultados condiciones térmicas prácticamente de in-habitabilidad en los
meses de verano, sobre todo en los climas cálidos del país.
La falta de promoción de nuevos prototipos de vivienda ambientalmente
integrados con su entorno climático, y de herramientas gubernamentales
que incentiven y evalúen requerimientos ya no tecnológicos, si técnicamente
básicos, ha ocasionado que el quehacer proyectual de la vivienda en México
se vea exento de esas consideraciones, repercutiendo directa e
indirectamente en otra serie de problemas como los de salud y de gasto
energético en el país.
Se parte de la lógica de que una vivienda mal diseñada en términos de
protección térmica emplazada en un bioclima cálido, requerirá de la
implementación poster ior de s istemas de acondic ionamiento
electromecánico, que según estadísticas de la secretaria nacional de
energía son la principal causa de consumo de energía eléctrica en la zona
norte y las costas del país.
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JUSTIFICACION.
Planteada la problemática, se considera valiosa la posibilidad de desarrollar
análisis bioclimáticos de las características morfológicas, espaciales y
constructivas desde etapas tempranas en la proyectación de viviendas, con
la intención de evaluar desde un anteproyecto la posibilidad de bienestar
térmico de la vivienda diseñada, e implementar con sencillez modificaciones
pasivas re-pensadas de ser necesarias.
Con este objetivo marcado, esta investigación intenta producir un documento
de consulta, una metodología de análisis y una herramienta de evaluación,
que ayude a orientar a los encargados de la producción arquitectónica desde
etapas germinales sobre futuras posibilidad de un diseño de ser viable a una
certificación verde, además de contribuir como un instrumento que coadyuve
a la gestión ambiental de la vivienda social en México.
Este tipo de documentación y análisis, pretenden contribuir al bagaje de
instrumentos y metodologías que requiere los procesos de certificación para
la edificación privada y pública en México, que incentive la revisión y
acotamiento de las normativas y especificaciones, esto además de
indirectamente difundir conocimiento, podría representar un avance
significativo en los compromisos del país rumbo a dos de las esferas del
desarrollo sustentable: Garantizar vivienda digna y de condiciones
saludables a los derechohabientes, y potencializar el ahorro energético en el
sector de la vivienda mexicana, directo a esto disminuir las emisiones de
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gases de efecto invernadero, (emitidos por la producción de energía en
termoeléctricas).
Elección de la Zona de estudio.
La elección de la zona de estudio y más particularmente del tipo de
bioclima cálido semi húmedo, parte inicialmente del convivir del autor con
este tipo de clima, y de observar las incomodas condiciones térmicas que
los días de un prolongado verano representan para el desarrollo de la vida
diaria en los habitantes de estas regiones. Esto además de que según
informes de la CONAVI (Programa de Vivienda Sustentable 2008) los climas
cálidos, son los que tienen mayor impacto a nivel nacional sobre el consumo
eléctrico por concepto de acondicionamiento electromecánico y en los que el
índice de enfermedades respiratorias ocasionadas por los aires
acondicionados y los cambios bruscos de temperatura más consecuencias
tiene.
Según la CONAE (Comisión Nacional de Energía) el sector residencial en
México es el responsable del 21% del consumo eléctrico nacional, del cual
en los estados de clima cálido y mayormente en los meses de verano el
gasto energético por concepto de acondicionamiento climático artificial
representa un 60% del total eléctrico consumido (Fig. 1), esto además de que
según informes de la Instituto Mexicano del Seguro Social, en Mazatlán en
los meses de verano, las enfermedades respiratorias repuntan un 35%
debido a la exposición de cambios bruscos de temperatura (Noroeste,
17-08-2009).
Fig. 1 Grafica de pastel con los porcentajes de consumo eléctrico en la vivienda de climas cálidos en el país
En el Norte y en las costas de México el mayor consumo de
energía en la edificación se debe al acondicionamiento del
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México el mayor consumo de
energía en la edificación se debe al acondicionamiento del
aire y es factor determinante de la demanda pico del sistema
eléctrico
Fuente: CONAE: Comisión
Nacional para el Ahorro de la Energía.
Objetivo General
Analizar el desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima
cálido semi húmedo a partir de 3 categorías arquitectónicas: morfológicas,
espaciales y constructivas.
Objetivos particulares
• Estructurar una base de datos con los parámetros ambientales y
condiciones climáticas específicas que inciden sobre la vivienda.
• Revisar la normatividad vigente de competencia bioclimática en la
certificación de vivienda de interés social en clima cálido semi-húmedo.
• Compilar criterios y técnicas bioclimáticas específicas para ser aplicados
en el proceso de diseño de vivienda en clima cálido semi-húmedo.
• Diseño o desarrollo de la herramienta.
• Análisis mediante la aplicación de la herramienta de las características
de diseño bioclimático para clima cálido semi-húmedo en vivienda de
interés social.
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• Verificar la eficiencia de la herramienta y elaborar un control mediante la
contrastación de resultados en un monitoreo in sitú con equipo
especializado.
Preguntas de Investigación
¿Cómo se puede determinar la calidad de habitabilidad en términos térmicos
de una vivienda a través del análisis de sus características desde la etapa
de anteproyecto?
¿Cuáles son las estrategias de diseño bioclimático óptimas para la vivienda
de interés social media en climas cálido semi húmedo del puerto de
Mazatlán?
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Hipótesis
Un análisis bioclimático de las categorías morfológicas, constructivas y
espaciales en la etapa de anteproyecto de una vivienda, podría prever la
calidad del diseño en términos de habitabilidad microclimática o confort
térmico.
Viabilidad de la Investigación
Esta investigación pretende la meta de un análisis sistemático de las
características morfológicas, espaciales y constructivas como categorías
bioclimáticas en la vivienda de interés social. La información y datos
requeridos para dicho análisis se extraerán en la literatura especializada y
las bases de datos de centros de monitoreo ambiental. Para realizar el
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análisis mencionado se requirió del desarrollo de un instrumento de análisis,
de relativa sencillez en su operación y portabilidad, no requiere más que de
lápiz y papel, debido a su aplicación en etapas tempranas de la actuación
proyectual. La viabilidad de realizar análisis posteriores con tal sencillez
podría representar un aporte importante en el bagaje de instrumentos y
documentos que coadyuvan en el camino a la certificación de vivienda
ambientalmente integrada que potencialice el ahorro energético y garantice
condiciones de habitabilidad y bienestar en los derechohabientes
mexicanos.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
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Capítulo I
1.0La arquitectura bioclimática.
“Una ya vieja afirmación asegura que la buena arquitectura ha sido
siempre bioclimática. En esta definición de bioclimatismo no hay una
referencia exclusiva a unos sistemas más o menos complejos de
control económico y pasivo de los ambientes interiores, sino que
esto se amplía hasta abarcar temáticas ligadas de la mano de
Kenneth Frampton entre otros, que la han popularizado con el
nombre de "regionalismo". (Martín M. et al., 2004)
Existen varias definiciones de lo que es la arquitectura bioclimática a si como
variedad de posturas ideológicas con respeto al enfoque tecnológico y de
desarrollo que esta requiere, si bien casi la totalidad de estudiosos del
bioclima están de acuerdo en que la premisa básica que sustenta a la
arquitectura bioclimática se centra en conseguir el bienestar térmico y
lumínico optimo para los ocupantes de una edificación, como lograrlo sí es
un tema de profunda discusión.
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Existen principalmente tres corrientes identificables en la conceptualización
de la arquitectura bioclimática, el bioclima High-tec que apuesta al uso de
tecnologías y materiales novedosos para potencializar el control ambiental.
La arquitectura vernácula que propone volver al menos en esencia a las
formas de edificación que han desarrollado cada pueblo y región como
respuesta a sus necesidades y condiciones particulares a lo largo del
tiempo, y un tercero al que algunos autores como Frampton (2002) lo han
denominado como “regionalismo critico”, este pretende establecer
lineamientos teóricos que equilibren aspectos de ambas posturas, las
tradiciones regionales y las de tecnologías novedosas. Esta última presenta
un potencial andamiaje teórico mas solido para el bioclima contemporáneo,
que puede ayudar a consolidarlo como filosofía proyectual, y llevarlo
acertadamente por la delgada línea del respeto al conocimiento y cultura
tradicional y en la experimentación siempre valida de nuevas tecnologías en
el quehacer arquitectónico.
Sin intenciones en este trabajo de profundizar en la discusión conceptual
planteada, quedan bosquejados algunos antecedentes actuales del bioclima
previos a aproximarnos al constructo de una definición de la arquitectura
bioclimática, de lo que plantean algunos de los autores más prestigiados en
la línea de investigación.
Parafraseando y estando de acuerdo con la arquitecta González (2008), “El
diseño bioclimático o arquitectura bioclimática ha existido siempre”, y para
los arquitectos de hasta antes de mediados de siglo XX, el proyectar con uso
y razón del clima siempre fue una directriz obvia. Actualmente en el
quehacer arquitectónico contemporáneo desafortunadamente eso no pasa
de ser una afirmación de fundamentos que, por diversas razones, no muy a
menudo se utiliza en la práctica arquitectónica contemporánea.
Según Manuel Leandro (2005) “la arquitectura bioclimática, es aquella que
tiene en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudarla a
conseguir las condiciones de confort térmico interior, valiéndose
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exclusivamente del buen diseño y de los elementos arquitectónicos, sin
utilizar sistemas electromecánicos, estos se consideran únicamente como
sistemas de apoyo en días en que las condiciones térmicas sean
particularmente exigentes.”
Morrillon (2005) se refiere por arquitectura bioclimática como : “La acción de
proyectar o construir considerando la interacción de los elementos del clima
con la construcción, a fin de que sea esta misma la que regule los
intercambio de materia y energía con el ambiente y determine la sensación
de confort térmico en interiores”.
Ken Yeang (2006) considera que el principio de la arquitectura bioclimática
es “usar las condiciones externas para controlar el clima interno en una
edificación”. Comenta que los edificios deben contribuir con su propio
ambiente, produciendo energía o evitando consumirla en exceso, y afirma
que esta manera de hacer arquitectura conlleva beneficios económicos,
ecológicos, psicológicos y apoyan el desarrollo sostenible.
Según Rafael Serra (1999), “el termino bioclimático intenta recoger el interés
que tiene el hombre, el bios, como usuario de la arquitectura, frente al
ambiente exterior, el clima, afectando ambos al mismo tiempo la forma
arquitectónica. Por lo tanto, podría definirse la arquitectura bioclimática como
aquella que intenta optimizar la relación hombre-clima mediante la forma
arquitectónica.”
Una definición más apegada al vocabulario de la biología pero de la cual se
adecuo el termino para la arquitectura es la que ofrece el diccionario
enciclopédico 2009 Larousse, que define el Bioclima como “cada uno de los
tipos de clima que se distinguen atendiendo al complejo de factores
climáticos que afectan al desarrollo de los seres vivos”, esto se puede
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interpretar para la arquitectura como la taxonomización climática de la
regiones para las cuales se desarrollan las determinas especificaciones
arquitectónicas de un edificio.
1.1 Antecedentes de la arquitectura bioclimática.
“En la década de los setentas, a raíz de la crisis de energía, la
sociedad occidental en general, y una parte importante del mundillo
de la arquitectura en particular, descubrieron con sorpresa que las
energías artificiales que soportaban esta sociedad no eran un bien
ilimitado que podía ser explotado sin ninguna prevención” (Serra
1997, p. VI prefacio en el libro de Olgyay V. en su traducción
española).
Como consecuencia de las primeras publicaciones en los años 70’s sobre el
deterioro ecológico planetario, la especulación de la escasez de
combustibles fósiles y el cuestionamiento sobre la irracionalidad de los
modelos de crecimiento (Godinez, 2002), se situó en foco de atención de la
comunidad internacional establecer como prioridades; la problemática
ambiental y el desarrollo de la percepción consensuada de que los recursos
planetarios eran un bien finito.
Este fenómeno “ecológico” de los 70´s reflejo en la arquitectura, en un
movimiento paradigmático y contracultural a las formas en que la tendencia
del “International style” estaba produciendo la arquitectura en el tercer cuarto
del siglo pasado. La preocupación por la crisis ambiental que
contextualizaba el momento histórico, hizo que investigadores de manera
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aislada voltearan la atención a profundos estudios que 20 años atrás los
hermanos Víctor y Aladar Olgyay habían ya realizado, resultando en la
producción importante de textos que entre los años 60 - 80 sentarían las
bases teóricas y científicas de todos los aspectos técnicos relacionados con
el confort humano, la arquitectura y el clima.
En 1963 Víctor Olgyay en su libro Design with Climate, hace quizás la
primer aproximación al termino de arquitectura bioclimática, en lo que él
denominó como “bioclimatic approach”. Estos escritos postulaban la relación
entre “Arquitectura y lugar”, entre “forma y clima” y “entre urbanismo y
regionalismo” contradiciendo algunos de los preceptos ideales de la
arquitectura oficial de las décadas centrales del siglo XX (Serra, 1997, p. VI
prefacio en el libro de Olgyay V. en su traducción española).
Actualmente ya casi por completarse la primera década del siglo XXI,
podemos hacer una revisión histórica del curso de la arquitectura
bioclimática, que pareciera ha sobrevivido tan solo como una línea de
investigación pasiva soportada por algunas publicaciones de investigadores
y profesores incesantes en su estudio y creyentes de su importancia (Givoni,
Serra, Szokolay, Izard, González, Morrillón, Ávila, por mencionar algunos).
Nuevas tecnologías en la búsqueda y extracción de petróleo crearon un
nuevo y temporal ilusorio de la prosperidad de las sociedades urbanas
cimentadas en el recurso energético aparentemente abundante durante
finales de la década de los 90´s. Durante este lapso la arquitectura volvió a
verse envuelta en variedad de discursos teóricos que en su gran mayoría no
estaba relacionados con referentes medio ambientales.
Con el transcurrir de los primeros años del siglo XXI diversas investigaciones
de la comunidad científica, comenzaron a dar llamados de alerta
nuevamente, Ernest García (2006) sostiene que, “los limites en el equilibrio
ecológico actual se han traspasado, y que diferencia de hace 30 años, que
se comenzaron a notar los efectos de la trasgresión, la situación actual es
más compleja”.
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Esto ha llevado a la comunidad de estudiosos y encargados del quehacer
arquitectónico hoy a re-pensar la arquitectura bioclimática y retomarla como
disciplina científica nuevamente, apoyada en recientes aportes tecnológicos
tanto en su estudio y cualificación como en su aplicación constructiva.
1.2 La vivienda bioclimática
“En la planeación del hábitat nosotros tenemos que tratar con
personas, grupos, comportamientos e instituciones y no con
cosas…” (Coppola, 1997 p. 87)
La vivienda bioclimática debe entenderse como cualquier vivienda sin
importar condición social, económica o estilística, siempre y cuando durante
su proceso de diseño, construcción o remodelación se contemplen
vinculados a la función y la forma la adecuada interacción con el clima.
La disposición del conjunto de elementos arquitectónicos correctamente
diseñados en términos bioclimáticos podrá garantizar una vivienda
confortable térmica y lumínicamente. El dialogo entre el medio ambiente y
vivienda, no tiene por qué ser una disyuntiva entre confort o estética, una
importante cantidad de los elementos arquitectónicos y mecanismos que
requiere una vivienda para interactuar correctamente con el clima, son
usados como elementos decorativos y de alfabetización por la arquitectura
popular, de tendencias y de fabricación en serie (parasoles, pérgolas,
celosías crestas, pantallas, patios, cuerpos de agua, etc.) (Fig. 2) el
problema en la mayor de la veces radica en su incorrecta aplicación
(Gonzalo E. 2003).
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El estudio de las condiciones que configuren los criterios iníciales en el
diseño de una vivienda definirán su comportamiento futuro en relación a la
demanda de energía y a la calidad de ambientes que este ofrezca a sus
habitantes. Una vivienda bioclimática en contraste con una a veces escueta
vivienda de interés social en México, puede representar un ligero aumento
en los costes de construcción, sin embargo si se valora en una perspectiva
de mediano y largo plazo, los ahorros en operación y acondicionamiento
climático artificial mitigaran el gasto en ahorros de tarifas eléctricas.
Fig. 2 modelos de vivienda de interés social comercializados en la zona de estudio
Algunos de los modelos de vivienda ofertados por las empresas
inmobiliarias, presentan verdaderas contradicciones entre elementos que
pudieran ser dispositivos de control solar y terminan adosados simplemente
como elementos ornamentales. En otros casos se privilegia el gasto
constructivo en molduras, crestería y elementos decorativos por encima de
la protección de los elementos de ventilación permeables a la incidencia
solar.
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Guerrero Baca (1998) comenta que una tipología arquitectónica debe hablar
del sitio donde se emplaza, y que esta es su herramienta de enseñanza y
difusión del cómo debe ser una arquitectura adaptada a su entorno, la
intencionalidades estéticas deben estar en estrecha dialéctica con las
constructivas y comunicar significados de los elementos volumétricos,
tectónicos y de materiales acordes con sus funciones.
1.3 La problemática medioambiental actual y la arquitectura.
Estamos ya casi por finalizar la primer década del siglo XXI, la sociedades
actuales están cada día más inmersas en la Internet y las redes globales de
información, esto ha más que nunca en la historia del hombre acelerado el
flujo de información y la sencillez con la que esta se difunde, hoy más que
nunca tenemos la facilidad de mantenernos al tanto de lo que pasa casi en
tiempo real en todo el planeta, y sin embargo en muchos casos no estamos
enterados con certeza de la realidad (Castells, 2009).
El tema de la problemática ambiental no se ha visto exento de este
fenómeno, la enorme cantidad de información, investigación y la variedad de
teorías resultantes, han creado demasiadas discrepancias, incredulidades y
des-información en temas ambientales, las estimaciones sobre los niveles
de deterioro del ecosistema son diversas, y el consenso sobre el futuro a
mediano plazo del equilibrio de la biosfera es casi nulo. Esto representa
incredulidad en muchos niveles y campos de la investigación relacionada
con temas ambientales, siempre subjetivos.
Apoyado en un esquema conceptual de la teoría de los sistemas complejos
(Earls, 2006) es factible sustentar el funcionamiento del planeta tierra como
un sistema complejo, interdependiente y dinámico, compuesto por varios
subsistemas con relaciones dialógicas cuyos vínculos contienen
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características adicionales y resultan en nuevas propiedades, es decir por
ejemplo el clima puede constituir un subsistema y el ciclo del carbono otro
subsistema pero ambos mantienen relaciones que interactúan y condicionan
sus características mutuamente, el desequilibrio en cualquiera de los dos
subsistemas compromete al otro y en general al sistema completo.
La biosfera terrestre es el ecosistema global, la estructura viva portante de
organismos y especies que interactúan entre sí, y es susceptible a
constantes cambios ocasionados por factores naturales y artificiales,
reaccionando y adaptándose (entropía) en respuesta a estos por lo cual
constituye un sistema abierto y dinámico.
Cualquier cambio en alguna de las variables de esta estructura abiótica,
repercute en la desestabilización del ecosistema. Si bien, debido a que el
ecosistema es un sistema adaptativo negentrópico dado que ha logrado
modificar su estructura y soportar algunos cambios, las características de
sus biotopos han sufrido cambios de pequeños a radicales, y se considera
que el ecosistema en sus condiciones actuales, tiene límites y su
perturbación podría desencadenar una serie de fenómenos meteorológicos
extra ordinarios que podrían ocasionar un cambio progresivo en las
condiciones climatológicas y atmosféricas que han permitido la vida de
muchas de las especies actuales del planeta incluyendo el ser humano.
El ser humano como especie ha formado parte de este sistema desde su
aparición en la tierra, sin embargo tiene tan solo unos miles de años que ha
tenido un papel contundentemente influyente sobre el planeta y apenas un
par de siglos en que ha dominado, sobreexplotado y modificado
considerablemente el sistema natural.
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Fig. 3. Diagrama de factores que afectan un ecosistema
Fuente: elaboración del autor.
Entendiendo al ecosistema como tal, resultaría contundente esbozar algunos
posibles grados de desorden en los fenómenos meteorológicos naturales,
como consecuencia de los 27 billones de toneladas de dióxido de carbono
emitidas por año (EIA, 2008) directamente relacionadas con actividades
antropogénicas.
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El cuarto informe del IPCC (panel intergubernamental sobre el cambio
climático) publicado en febrero del 2007 (WMO, 2009) asegura que a
consecuencia del aumento en las concentraciones de gases de efecto
invernadero, el clima planetario presenta aumentos en las temperaturas de
0.4%. Las mediciones realizadas en Mauna Lao, Hawai desde 1957, así
como las mediciones indirectas, han mostrado un aumento en la
concentraciones atmosféricas de CO2 de 280 partes por millón (ppm) en
1750 a 367 ppm en 1999, esto significa un incremento de 31% en poco más
de 100 años (INE; 2009).
El IPCC pronostica que de continuar este crecimiento exponencial de las
concentraciones de CO2, metano y SO2 en la troposfera podrían devenirse
una serie de reacciones meteorológicas y de cambios físicos en la estructura
del planeta generando alteraciones en los perfiles climáticos que pueden
afectar severamente nuestro actual modo de vida.
Ante este panorama, los países industrializados y en desarrollo de la
comunidad internacional, en el marco de convenciones de naciones unidas
sobre cambio climático, acordaron cumplir con lineamientos como los del
protocolo de Kyoto (1997-2005), para realizar esfuerzos en la lucha contra el
cambio climático a través de acciones de reducción en la emisión de gases
de efecto invernadero como el CO2, gás metano (CH4) y óxido nitroso (N2O),
sin embargo los resultados no han sido los esperados, el consumo mundial
de energético sigue en ascenso en una tasa aproximada del 2.4% y las
fuentes de generación de estos sigue siendo mayormente con la quema de
combustibles fósiles (ONU, 2007).
Ante esta situación México ha elaborado de manera conjunta entre la
SENER, la CONAE y el CONAVI estrategias para el ahorro energético en el
sector de la vivienda. Apoyando el desarrollo de proyectos que generen
lineamientos para la edificación de vivienda de interés social, económica y
residencial con diseños bioclimáticos y con uso de eco tecnologías que
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potencialicen el ahorro eléctrico y directo a esto la mitigación de gases de
efecto invernadero.
Algunos de estos programas pilotos han tenido importantes aportes en
algunos estados del país, sin embargo en la localidad de estudio de este
presente trabajo de investigación (Mazatlán), no se tiene detectados aun
ningún anteproyecto ni proyecto edificado de viviendas dentro de programas
de hipotecas verdes ni de ninguna otra índole de ahorro energético.
1.4 La integración bioclimática como concepto en el proceso de diseño.
El bioclima, ha sido catalogado en muchas ocasiones como una serie de
técnicas que pareciera pudieran aplicársele a la arquitectura como un Plug in
se aplica a un programa computacional para corregir o mejorar alguna de
sus funciones, si bien es cierto la arquitectura bioclimática denominada
como tal, tampoco es una corriente estilística o una vertiente independiente
de algún movimiento filosófico, algunos autores como Ken Yeang (2007)
consideran que su tratamiento en la actualidad debe estar bien orientado
sobre una cuestión conceptual, incorporada a los procesos proyectuales de
edificios de cualesquier tipología que estos sean.
“Proyectar con responsabilidad ecológica exige una visión
fundamentalmente diferente del lugar que ocupamos en el mundo
natural” (Yeang, 2007)
Esta responsabilidad requiere de comprender y contemplar la complejidad
de acciones y factores que ocasionan las problemáticas medioambientales
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
26
actuales. Y de comprender la responsabilidad que implica ser la única
especie capaz de modificar con conciencia nuestro entorno ambiental. Para
lo cual es necesario romper viejos paradigmas proyectuales y esquemas
reduccionistas que han dejado importantes lagunas de conocimiento entre
dependencias dialógicas de la arquitectura tan importantes como la ecología
y la biología.
El proyecto bioclimático exige que el arquitecto contemple y entienda el
medio ambiente como un sistema natural dinámico y abierto y que
reconozca que el entorno edificado interactuara y se verá influenciado por él.
Debe quedar claro que la conformación de una visión o una filosofía de
responsabilidad hacia el medioambiente, no se antepone, ni superpone a los
demás aspectos de la concepción del proyecto. “El proyectista siempre a de
sintetizar el conjunto de consideraciones elegidas en una forma física. La
arquitectura esta aun por diseñarse y materializarse. Pero las decisiones
que se tomen durante estos procesos estarán bien informadas” (Yeang,
2004).
Es preciso desarrollar criterios éticos y ampliar el grado de conocimientos de
los proyectistas actuales, a esferas fuera de lo ortodoxamente
arquitectónico, un arquitecto informado del funcionamiento de un
ecosistema, siempre demostrara este conocimiento en un proyecto.
La arquitectura debe empezar a cambiar sus perspectivas de desarrollo e
inmiscuirse en los procesos de edificación de proyectos ecológicamente y
económicamente sustentables, y así contribuir a mitigar el deterioro del
equilibrio de la biosfera; las tecnologías para reducir y optimizar el consumo
energético así como para la co-generación de energías alternativas están
desarrolladas y disponibles, el bioclima y los edificios Ecotech, tienen ya
variedad de ensayos funcionando alrededor del planeta, y están
demostrando que son modelos factibles económico y ambientalmente.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
27
Estas arquitecturas de singular apariencia han sabido incorporar principios
bioclimáticos y ecotecnologías a su proceso proyectual, y no han sufrido
disyuntivas con su plástica conceptual.
Capítulo II
.1 Las normas mexicanas en eficiencia energética.
“Las Normas Oficiales Mexicanas contienen la información,
requisitos, especificaciones y metodología, que para su
comercialización en el país, deben cumplir los productos o servicios
a cuyos campos de acción se refieran. Son, en consecuencia, de
aplicación nacional y obligatoria” (PROFECO, Abril 2010)
En lo particular y concerniente a este documento las normas NOM y NMX
que atañen al desempeño térmico en las envolventes arquitectónicas y por
consecuencia que influencian de manera directa o indirecta en los
microclimas al interior en los edificios residenciales, son actualmente tres
(NOM-018-ENER, NOM-020-ENER y NMX-C-460-ONNCCE-2009), y están
incluidas en los apartado de normas de eficiencia térmica.
El objetivo de estas normas según la Profeco es el de garantizar el uso y
disfrute adecuado de los consumidores de vivienda bajo condiciones
térmicas adecuadas, propiciar la conservación de los sistemas ecológicos y
de ahorro de elementos básicos para la vida, entendidos estos como todos
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
28
los involucrados en la generación de energías suministradas para los
equipos y dispositivos de control microclimático.
Cualesquier vivienda que se oferte a un público consumidor y que ostente
estar dentro del marco de certificación de estas normas oficiales, deberá
acreditar las especificaciones mínimas que en estas se publican.
Según la CONAE (2010) en su documento publicado NOM020 “La
normalización para la eficiencia energética en edificios representa un
esfuerzo encaminado a mejorar el diseño térmico de edificios y lograr la
comodidad de sus ocupantes con el mínimo consumo de energía” y en este
sentido abordan dentro de esta documentación la importancia del control de
ganancias térmicas por radiación solar y la relación con el consumo de
energía por concepto de enfriamiento de viviendas en las zonas cálidas del
norte y costas del país.
NOM-018-ENER – Aislamiento térmico para edificaciones.
“Esta Norma tiene por objeto establecer los métodos de prueba para evaluar
la conductividad o resistencia térmica, densidad aparente, permeabilidad al
vapor de agua y la adsorción de humedad, que se indiquen en los materiales
que se comercialicen en el país con propiedades de aislantes térmicos.
Responde a la necesidad de incrementar el ahorro de energía y la
preservación de los recursos energéticos a través de la utilización de
mejores materiales, así como a la de proteger al consumidor, orientándole
en la selección de los materiales que le ofrezcan la mejor alternativa para su
necesidad de ais lar térmicamente su edi f icación” (Conafovi ,
NOM018ENER1997)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
29
La norma oficial Mexicana NOM-018-ENER, trata sobre Aislantes térmicos
para edificaciones tales como placas, casetones, espumas, fibras y
recubrimientos, normaliza especificaciones y características para los
aislantes que se apliquen sobre envolventes arquitectónicas. Los fabricantes
de materiales que deseen obtener esta certificación deben especificar la
conductividad térmica del producto, la permeabilidad al vapor del agua, la
absorción de humedad del material o producto, las características del
etiquetado además de los métodos de prueba y muestreo a los que fueron
sometidos para acreditarse. Sin embargo no es un documento que
establezca mecanismos de certificación en la vivienda, ni especificaciones
mínimas por bioclima para cada tipo de aislante, y se remite a ser un auxiliar
para los métodos de cálculo elaborados de manera externa o como
complemento para el cálculo de la resistencia térmica total en envolventes,
es decir es una norma aplicable solamente a los materiales y no meramente
a la edificación. A favor de la norma puede decirse qué, diversas compañías
que fabrican materiales aislantes se han preocupado por incorporar esta
certificación a sus productos y esto ofrece garantía y facilidad a los
desarrolladores que deseen acreditar vivienda con la NMX-460-ENER ya
que esta requiere para el cálculo, de los valores de resistencia térmica
(factor “R”) de los materiales que se utilicen para construir la envolvente
(Bolbrugge, 2009).
La NMX-460-ENER anteproyecto
“Esta norma establece las especificaciones de resistencia térmica total (Valor
“R”) que deben cumplir las viviendas a través de su envolvente para mejorar
las condiciones de habitabilidad y para disminuir la demanda de energía
utilizada para acondicionar térmicamente su interior, de acuerdo a la zona
térmica del país en que se ubique.” (ONNCCE, 2009)
Aunque aún en fase de anteproyecto, con la publicación de esta norma el
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
30
Edificación (ONNCCE) intenta normalizar especificaciones para las distintas
zonas climáticas o térmicas de México, que orienten y permitan certificar las
características que debe cumplir la envolvente de edificios residenciales,
mediante la determinación de valores de resistencia térmica total que deben
poseer las envolventes, denominado como valor “R”, y así ayudar a
disminuir el uso de energía en las viviendas por concepto de climatización.
Dependiendo el bioclima de la región, se determinan los valores de “R” con
que deben contar los materiales utilizados en la envolvente, techo, muros y
pisos (fig. 4) si estos valores, igualan, mejoran u optimizan las
recomendaciones, podrá acreditarse la certificación, como:
1) Mínimo, 2) Para lograr habitabilidad, 3) Para ahorrar energía.
Fig. 4. Resistencia Térmica Total (Valor “R”) de un elemento de la envolvente
Fuente: Internet: http://www.onncce.org.mx, Anteproyecto de Norma Mexicana APROY-NMX-C-460-ONNCCE-2007 Versión 15 de Julio de 2008
Emiten en la NMX-460-ENER algunas recomendaciones por bioclima (Fig.
5) para orientaciones de crujías, protecciones solares etc. Sin embargo aun
no se implementa ningún instrumento de verificación sistemática para
corroborar la eficiencia del diseño según estos criterios y recomendaciones.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
31
Fig. 5 - de recomendaciones bioclimáticas para bioclima cálido semihúmedo
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
32
Fuente: Criterios e indicadores para los desarrollos habitacionales sustentables en México, CONAVI
2010
La NOM-O20-ENER anteproyecto.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
33
Eficiencia energética en edificaciones envolvente de edificios residenciales
Esta norma al igual que la NOM-460-ENER está encaminada a certificar la
eficiencia térmica en las envolventes de edificios residenciales, pero a
diferencia de la NMX-460-ENER, esta indica un procedimiento de cálculo de
ganancias de calor por comparación con un edificio residencial “referencia”,
el cual estandariza el procedimiento, y se modifica en dimensiones para
igualar las condiciones de la vivienda por analizar.
La norma considera que la ganancia de calor a través de la envolvente del
edificio residencial de referencia, es la suma de la ganancia de calor por
conducción, más la ganancia de calor por radiación solar, y para acreditarse,
el valor de ganancia de calor debe ser igual o menor al especificado por la
vivienda de referencia, en cada uno de los elementos de la envolvente.
Φr = φrc + φrs
Para dichos cálculos la norma proporciona un apéndice con tablas de
valores de conducción para diversos materiales utilizados en la construcción
de vivienda en México, tablas de valores para el cálculo de flujo de calor de
cada elemento de la envolvente por orientación y según la localidad y tablas
para determinar el valor de corrección por sombreado en ventanas, entre
algunas otras especificaciones de cálculo, (fig. 6).
Fig. 6. APENDICE D Informativo: Valores de conductividad y aislamiento térmico de diversos materiales
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
34
Fuente: anteproyecto de NOM-O20-ENER
Existen herramientas de cálculo térmico para edificaciones como las que
publica en línea en el sitio web de la CONAE (nom020_cal, 2010),
herramienta que hasta la última fecha de testeo previa a la redacción de este
documento, no funcionaba correctamente, y que además presenta un alto
grado de complexidad en el llenado de los apartados, requiriéndose
conocimientos bastos sobre factores, cantidades, valores de tramitancia
térmica etc. Que lo hacen poco factible de uso y aceptación.
Indudablemente como anteproyecto y aproximación a generar un
instrumento de orientación para desarrolladores de vivienda en México, las
tablas de recomendaciones bioclimáticas son un valioso aporte y avance, sin
embargo no son parte de las especificaciones normativas para certificar o
validar según las NOM ó NMX para desarrollos de hipoteca verde ni
reglamentarias para ningún otro tipo de desarrollos habitacionales, es decir
que se publican solamente como recomendaciones, las cuales no
promueven un valor agregado ni obligatorio con su aplicación.
En México existe aún una laguna en la elaboración de normas oficiales para
la eficiencia térmica en muchos componentes de una edificación residencial,
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
35
según la ONNCCE no existen normas para el desempeño térmico de
bloques, ladrillos, concretos ni morteros, principales materiales utilizados en
la construcción de vivienda en México, así como ningún instrumento que
certifique o emita recomendaciones para la utilización y desempeño optimo
de estos materiales según los diversos bioclimas que existen en el país.
(ONNCCE, 2009)
2.2 Subsidios para Hipoteca Verde, en créditos INFONAVIT para vivienda de interés social en México.
A partir de enero del 2009, entro en vigor un producto de crédito INFONAVIT
creado para atender las recomendaciones y compromisos de construir
viviendas que cumplan con criterios de sustentabilidad, según este
documento las viviendas que se adquieran con Subsidio Federal del
programa “Ésta es tu Casa” operado por CONAVI, deberán estar equipadas
con elementos que optimicen el consumo de agua y energía, que a su vez
generan ahorros al trabajador.
Este subsidio al crédito del derechohabiente, se publico con el nombre de
Hipoteca Verde, y se basa en otorgar un apoyo adicional al crédito del
trabajador, por adquirir una vivienda que cuente con la instalación de
tecnologías que disminuyan el consumo de agua y energía.
Según la CONAVI, los Créditos para Hipoteca Verde permitirán que:
a) Los derechohabientes adquieran casas de mayor valor.
b) incluir en las viviendas tecnologías innovadoras que aseguren la
disminución en el consumo de energía y agua.
c) Elevar la capacidad de pago del derechohabiente debido al ahorro que
tienen en el pago del consumo de servicios de luz, gas y agua.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
36
d) A la industria de la construcción le da mayor competitividad, mejores
opciones para los clientes. (Programas Hipoteca Verde y Subsidios 2009,
CONAVI)
Este programa de subsidios federales 2009 está motivado y se orienta a la
instrumentación del Programa Específico de Desarrollo Habitacional
Sustentable ante el Cambio Climático cuya metodología y documentación
como Programa se encuentran en proceso de ser sometidas y aprobadas
por la Junta Ejecutiva del Mecanismo de Desarrollo Limpio del Protocolo de
Kioto (CONAVI, 2009)
Sin embargo aun son pocos los criterios que validan un crédito de hipoteca
verde para vivienda, y se sustentan en la implementación de algunas
ecotecnologías como calentadores de agua solares o de paso, algunos
sellos FIDE sobre equipo electrodoméstico como lámparas ahorradoras y
algunos criterios en materia de aislantes en techos (Fig.7).
Las recomendaciones y valoraciones para materiales del resto de las
envolventes (muros, pisos, techos), disposición de ventilaciones y
protectores solares, aun no son valoradas como requisitos de aprobación
para los desarrolladores de vivienda, ni tomadas en cuenta en la
acreditación de sellos de Hipoteca Verde de Infonavit, por lo que su
aplicación se nulifica, y se presta solo atención a la implementación de las
especificaciones que si acreditan a un desarrollo habitacional, y que resultan
insuficientes.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
37
Fig. 7. Criterios que obligadamente deberá tener la vivienda nueva para un crédito Hipoteca Verde, según INFONAVIT:
1. Lámparas compactas fluorescentes2. Llaves ahorradoras de agua3. Regadera con obturador4. Sanitarios de baño consumo de agua menor a 5 lts.5. Calentador solar de agua (en climas no cálidos)6. Calentador de gas de alta eficiencia (en todos los casos)7. Aislante térmico en techos (en climas cálidos)8. Aire acondicionado eficiente (en climas cálidos si la vivienda es de más de 148 VSM)9. Contenedores de residuos orgánicos e inorgánicos10.Servicios de postventa
Fuente: Hipotecas Verde 2009, portal.infonavit.org.mx
Fig. 2 Impresión de pantalla del sistema de valoración para gestión de vivienda ecológica de INFONAVIT
Fuente: infonavit.gob.mx/infonavit_ampliado/oferentes/reconversion.pdf
Tabla 3.- Requisitos y Recomendaciones para uso eficiente de energía, según CONAVI (Apartado de Envolvente Térmica)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
38
Fuente: Programas Hipoteca Verde y Subsidios 2009, Coordinación de Vivienda Sustentable
CONAVI
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
39
Capítulo III
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
40
3.0 Entendimiento del Clima
La Real Academia Española define al clima como el conjunto de condiciones
atmosféricas que caracterizan a una zona geográfica en particular. Para
fines de estudio las condiciones atmosféricas más importantes que tienen
inferencia en la arquitectura son: temperatura, humedad, precipitación,
viento, nubosidad, soleamiento, radiación y fenómenos especiales( ciclones,
tormentas etc.) estas condiciones atmosféricas están a su vez determinadas
por las condiciones particulares de la región geográfica, como: la inclinación
terrestre, la latitud, altitud, el relieve, características del suelo, la proximidad
con cuerpos de agua, las corrientes marinas y las modificaciones al entorno.
La lectura de todos estos parámetros tomadas durante periodos de 30 años
se establecerán como valores normales de un clima (Rodríguez, 2001).
3.1 Conocer el Clima para la arquitectura. Los macroclimas,
mesoclimas y microclimas.
El clima, en cada una de sus variantes caracteriza e identifica las formas de
desarrollo de cada región en particular, esto da lugar a estilos de vida con
características físicas y psicológicas muy particulares para los habitantes de
un asentamiento. Algunos autores como Huntintong (1927) afirman que el
tipo de clima junto con la herencia racial y el desarrollo cultural constituyen
los tres factores principales que determinan las condiciones de una
civilización y que han caracterizado el desarrollo de sus arquitecturas.
Rodríguez Viqueira (2001, p. 13) comenta que el clima define e identifica a
una región por el comportamiento de sus componentes y sus variables
atmosféricas dando lugar a estilos de vida con características muy
particulares, categorizándolo como uno de los factores más importantes en
el diseño de la arquitectura de cada pueblo, de estas características
dependen si los muros son gruesos o ligeros, si las cubiertas son inclinadas
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
41
o planas, los colores, los materiales, las dimensiones de los espacios y
ventanas entre otras cosas más.
Todo este cúmulo de conocimientos, costumbres y formas de desarrollo de
cada civilización han resultado en la configuración de particulares y
especializadas tipologías, topologías, sistemas constructivos y arquetipos
arquitectónicos que se han convertido incluso en referente de algunas
culturas en especial, tal es el caso de la vivienda Iglú de los pueblos Inuit del
hemisferio norte o de una vivienda musulmana construida en barro, de
muros gruesos y pocas aberturas en defensa de un azotador clima cálido y
de la intensa radiación solar. La trascendencia que alcanza el uso de
determinadas formas y sistemas constructivos influenciados por su
adaptación al clima comenta Guerrero Baca (1999:62) llegan a convertirse
en tipologías icónicas enriqueciendo incluso aspectos históricos y de
identidad en la arquitectura (fig. 8)
Guerrero comentas también que un inmueble separado de su
emplazamiento, despojado del terreno en que se sitúa, pierde su razón de
ser, y que las condiciones del emplazamiento inciden directamente sobre la
configuración tipológica, con la elección de los materiales de construcción, la
disposición de los conjuntos aterrazados, las pendientes de los techos,
criterios de dimensiones, tipos de ventanas y entre otros aspectos.
Fig.8 Tres tipos de vivienda adecuadas a su entorno geográfico: 1) Vivienda en el desierto del Thai 2) Vivienda en el trópico 3) Vivienda Inuit en Alaska.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
42
Fuente: compilación de imágenes de internet
Hoy en día, la ciudad de Mazatlán y muchas otras más del país fuertemente
influenciadas en sus procesos de crecimiento por la distorsionada
modernidad y el capitalismo, son participes de formas distintas de alteración
climática, el denominado clima urbano se ve afectado por un efecto de “isla
de calor” atribuido entre otras causas al porcentaje de albedo e inercia
térmica de los pavimentos urbanos por el cada vez más elevado porcentaje
en la relación tierra – concreto, la depredación de las coberturas vegetales
urbanas y el cambio progresivo de los tradicionales sistemas constructivos
de cada localidad por el “urbanizante” concreto, acero y cristal, además de
algunos otros factores varios como la densidad de los asentamientos
humanos, la altura de las nuevas edificaciones que irrumpen en los flujos de
vientos en la ciudad, los vehículos automotores y la industria que generan
altos índices de polución en el aire.
Todos estos factores externos no naturales condicionan de forma distinta los
climas urbanos, de los Macroclima regionales, configurando lo que se define
como Mesoclima de una localidad o ciudad (Fig. 9).
Las parámetros climatológicos de los mesoclimas urbanos son los datos
realmente fidedignos previo a un estudio bioclimático, estos representan la
influencia atmosférica a mediana escala directa sobre los proyectos
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
43
arquitectónicos que se emplacen dentro de la mancha urbana y los que junto
con las condiciones que la misma morfología y tectónica de cada edificio
determinaran los comportamientos microclimáticos de cada pequeño
espacio.
Fig. 9. Áreas de escala climática: Microclima (debajo de un árbol), Mesoclima (en entramado urbano) y Macroclima (el clima de una región)
Fuente: compilación de imágenes de internet
.3 El Microclima
Corrado (1999,24) denomina microclima al conjunto de factores que componen
y modifican un ambiente interior. Una forma muy sencilla de comprender lo que
se denomina como microclima es reflexionar sobre las condiciones ambientales
que percibimos al estar debajo de un árbol frondoso en un parque, el
Mesoclima de la localidad pudiera indicar que la temperatura es de 31 grados y
la humedad relativa del 70% sin embargo la sensación térmica que se percibe
a la sombra de un árbol normalmente resulta agradable, esto debido a que las
condiciones de pequeña escala en ese espacio, son modificadas por
características especificas que ofrece el árbol (sombra, humedad etc.), es esto
a lo que se le conoce como microclima.
La importancia de vislumbrar lo que el microclima significa en el diseño
arquitectónico, radica en comprender que a diferencia de las condiciones
macroclimáticas de una región (variable relativamente inmodificable por la
arquitectura) los microclimas de una edificación, habitación o espacio
especifico si son susceptibles de manipulación o control de la arquitectura, y
son el principal objetivo de la bioclimatología.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
44
Dentro de las estrategias bioclimaticas para el mejoramiento de los microclimas
de una vivienda, diversos autores especifican que para mantener el control
térmico dentro de los valores de confort, será necesario controlar y o captar
principalmente los siguientes elementos: el asoleamiento, la ventilación, el uso
de vegetación y la adecuada elección de los materiales de construcción.
Fig. 10. Un ejemplo de un microclima dentro de la vivienda
3.4 Nociones de confort térmico
3.5 El Confort Térmico
Uno de los principales objetivos de la bioclimatología es la
determinación de una zona de bienestar o de confort térmico:
“definido este confort como aquellas condiciones de temperatura y
humedad en las que un sujeto expresa comodidad con el medio
ambiente que le rodea” (ASHRAE, 1971).
Los factores de confort térmico que influyen sobre un ambiente son la
temperatura del aire, la radiación solar, la humedad relativa del aire y la
velocidad del aire (Olgyay, 1963), todos estos parámetros interactuando de
manera conjunta en un espacio determinado, propiciaran las condiciones de
bienestar o de sensación de incomodidad, además de obviamente las
actividades que se realicen dentro del determinado espacio, estas no son
objeto de control de la arquitectura sin embargo su conocimiento en la etapa
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
45
de diseño de anteproyecto puede gestionar algunas características sobre los
espacios en mejora o detrimento de las condiciones de confort.
El interés en valorar niveles de confort y disconfort térmico en la arquitectura
se desarrolla con la transición en las formas de acondicionar los ambientes
de métodos naturales a métodos electromecánicos. La capacidad de estos
últimos de modificar a conveniencia las condiciones microclimáticas de un
espacio determinado independientemente de las condiciones ambientales
exteriores trajo consigo la interrogante de cuál era la temperatura ideal en
la que un individuo manifiesta comodidad con el ambiente en el que
desempeñaba sus actividades.
Surgen directo a esto diversas definiciones de lo que hoy se conoce como
confort térmico, así como algunos métodos para cuantificar y cualificar los
índices de confort térmico adecuados para distintas actividades.
Fanger (1970) la define como “la condición mental que expresa satisfacción
con el medio que le rodea”
Las principales variables climáticas que influyen sobre el confort térmico de
acuerdo con Fanger son seis: 1) el nivel de actividad, 2) la resistencia
térmica de la ropa, 3) la temperatura del aire, 4) la temperatura media
radiante, 5) la intensidad del viento y 6) la presión del vapor de agua.
De acuerdo con Givoni (1997), El confort térmico es la ausencia de
irritabilidad y malestar térmico, y según él los principales elementos que
afectan el confort humano son: temperatura del aire, radiación solar,
movimiento del aire y humedad.
Por otro lado Rafael Serra (2005) divide los factores que participan en la
sensación de confort humano en dos: “Parámetros térmicos” y “Factores de
confort térmico” (fig. 11).
Fig. 11. Parámetros térmicos y factores de confort.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
46
Parámetros térmicos Factores de confort térmicoLa temperatura del aire El grado de actividadLa temperatura de radiación El tipo de vestidoLa humedad relativa del aire Edad, sexo y educación La velocidad del aire Habi tuación a las c i rcunstancias
climáticasSituación geográficaÉpoca del año
Fuente: Arquitectura y Energía Natural, Serra R., Coch H. 2005
2.2 El Confort Térmico
Uno de los principales objetivos de la bioclimatología es la
determinación de una zona de bienestar o de confort térmico:
“definido este confort como aquellas condiciones de temperatura y
humedad en las que un sujeto expresa comodidad con el medio
ambiente que le rodea” (ASHRAE, 1971).
Antes de hablar de confort térmico, es necesario entender que este rango
perceptivo se determina en función de una seria de variables cuantitativas y
cualitativas poco sencillas de simplificar en su interactuar. La percepción
térmica o de la temperatura ambiental, es el proceso de reconocimiento de
la sensación de frio, neutro o calor que experimenta el ser humano con un
entorno inmediato. Sin embargo en dicho proceso de reconocimiento y
clasificación de la temperatura percibida intervienen algunas variables
como, procesos fisiológicos, procesos de adaptación racial, valores de
vestimenta, intercambio de energía por actividades físicas, hasta incluso
preferencias y tolerancias particulares de cada individuo, todo esto de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
47
manera a la vez dependiente y como respuesta a un proceso fisiológico de
termorregulación de los elementos externos del clima como son, la
temperatura del aire, radiación solar, humedad en el ambiente y movimiento
del aire principalmente.
Como explica Gomez-aspeitia (2007), “la explicación operativa del confort
térmico se reduce al estado de equilibrio resultante del balance de las
cargas térmicas que se intercambian entre el cuerpo humano y el ambiente
al que está expuesto”, y esto lo enuncia la ley de equilibrio térmico, es decir
cuando dos sistemas están en contacto directo o separados mediante una
superficie que permite el paso del calor (como el caso de la piel humana) al
cabo de un tiempo estos dos sistemas alcanzaran una igualdad de
temperatura, en donde el cuerpo más caliente tendera a ceder energía
calórica al cuerpo mas frio, hasta llegar al equilibrio térmico, este principio
aplica en cualquiera de los dos casos, si la temperatura del cuerpo humano
es superior o inferior a la del ambiente inmediato al que está expuesto. La
zona de confort térmico es entonces la temperatura ideal en la que el cuerpo
humano no gana ni sede calor en la habitación (para el caso de espacios
habitacionales) en donde se encuentra, entenderemos entonces que en ese
momento experimenta objetivamente una sensación térmica de confort.
Cabe mencionar que esta es la teoría en estado puro, y que en el caso del
cuerpo humano como sistema, existen mecanismos fisiológicos de
regulación de la temperatura, en el caso del frio, con la estimulación de los
músculos y en el caso del calor de la sudoración, además de agregar la
variables de la vestimenta, que ofrece un superficie que puede constituir
diferentes grados de aislamiento al flujo de energía térmica también
conocido como índice Clo. (Tabla 23).
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
48
El interés en valorar niveles de confort y disconfort térmico en los espacios
arquitectónicos se desarrolla con la transición en las formas de acondicionar
los ambientes de métodos naturales a métodos electromecánicos. La
capacidad de estos últimos de modificar a conveniencia las condiciones
microclimáticas de un espacio determinado independientemente de las
condiciones ambientales exteriores trajo consigo la interrogante de cuál era
la temperatura ideal en la que un individuo manifiesta comodidad con el
ambiente en el que desempeñaba sus actividades.
Surgen en respuesta a esto diversas definiciones del concepto de confort
térmico, así como algunos métodos para cuantificar y cualificar los índices
de confort térmico adecuados para distintas actividades humanas.
Fanger (1970) la define como “la condición mental que expresa satisfacción
con el medio que le rodea”
Las principales variables climáticas que influyen sobre el confort térmico de
acuerdo con Fanger son seis: 1) el nivel de actividad, 2) la resistencia
térmica de la ropa, 3) la temperatura del aire, 4) la temperatura media
radiante, 5) la intensidad del viento y 6) la presión del vapor de agua.
De acuerdo con Givoni (1997), El confort térmico es la ausencia de
irritabilidad y malestar térmico, y según él los principales elementos que
afectan el confort humano son: temperatura del aire, radiación solar,
movimiento del aire y humedad.
Por otro lado Rafael Serra (2005) divide los factores que participan en la
sensación de confort humano en dos: “Parámetros térmicos” y “Factores de
confort térmico” (tabla 3).
Parámetros térmicos Factores de confort térmicoLa temperatura del aire El grado de actividadLa temperatura de radiación El tipo de vestidoLa humedad relativa del aire Edad, sexo y educación
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
49
La velocidad del aire Habi tuación a las c i rcunstancias climáticasSituación geográficaÉpoca del año
Fuente: Arquitectura y Energía Natural, Serra R., Coch H. 2005
Determinación de la zona de confort para la localidad de estudio.
La valoración de una zona de confort térmico se centra en la aproximación a
la determinación de valores en los que un porcentaje importante de
individuos realizando una actividad en común exprese sensación de
comodidad climática con el medio ambiente que le rodea. La importancia en
la arquitectura de determinar estos valores o zonas de confort térmico
facilita durante los procesos proyectuales el establecimiento de estrategias
bioclimáticas para controlar los microclimas de los espacios habitables
dentro de estos índices o zonas denominadas de confort.
La pretensión de determinar de manera precisa los límites térmicos en que
el ser humano se siente cómodo con las condiciones ambientales que le
rodean, involucra el reconocimiento y estudio de los parámetros que
participan en la determinación de la denominada “zona de confort”
Se reconocen como parámetros y factores del confort aquellas condiciones
de tipo ambiental, arquitectónico, personal y sociocultural que pueden
afectar la sensación de bienestar térmico de un individuo. (Mayorga R.,2002)
cada una de estas representa un objeto de estudio particular y su
interactuar nos permite generar un entendimiento de cómo conseguir en la
arquitectura las zonas de confort térmico deseadas, es decir los parámetros
ambientales pueden manifestar según los diagramas psicométricos
condiciones de confort térmico al exterior de una edificación, y sin embargo
uno o más factores arquitectónicos, podría modificar ligera o drásticamente
las condiciones ambientales al interior de un edificio.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
50
Diversas investigaciones y autores han desarrollado métodos informáticos y
gráficos para determinar las condiciones en las que debería un individuo
sentirse cómodo con el ambiente que le rodea, a estas condiciones
microclimáticas deseadas como ya se menciono se les denomina zonas de
confort, sin embargo y citando a Mondelo (1999, P. 79) “debido a la
variabilidad psicofisiológica del ser humano, es prácticamente imposible
conseguir que en un colectivo de personas, cualesquiera que sean las
condiciones ambientales de referencia, la totalidad de las mismas
manifiesten sentirse confortables en una situación microclimática dada”.
Esto es debido a que el concepto de confort térmico es en esencia de
carácter subjetivo, por ejemplo: si a un Siberiano nativo se le sometiera a un
test en un túnel a distintas temperaturas y se le preguntara que sensación
térmica expresa bajo una temperatura de 18º C, muy seguramente el
respondería que le resulta una temperatura alta y probablemente para lo que
está acostumbrado hasta calurosa, por otro lado si hiciéramos esa misma
pregunta a un habitante de una ciudad cálido húmeda como Mazatlán o
Villahermosa y se sometiera al mismo experimento lo más probable es que a
18° C, ellos manifiesten que la temperatura es baja y experimenten cierta
sensación de frío, así podemos observar que los seres humanos aunque
iguales biológicamente desarrollan diferentes capacidades de adaptación y
percepción de la temperatura, estas son valoraciones de carácter subjetivo e
incluso cultural, como menciona Serra, y hacen junto con algunos otros
parámetros y factores térmicos sumamente complejo la determinación de
índices universales de confort térmico, sin embargo para motivos de estudio
y en acuerdo con las investigaciones recopiladas con Víctor Olgyay y las
tablas con correcciones para climas cálido húmedos del Instituto de
Arquitectura Tropical en base a las tablas psicométricas de Baruch Givoni se
considera en este estudio un rango de temperaturas para zonas tropicales
entre 23° – 27° C y una humedad relativa entre 30% y 70 % como zona de
confort térmico.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
51
Tabla 4. Rangos de confort térmico según algunos autores
Fuente: Mayorga R. (2003) IPN
En la tabla 4 Mayorga (2003) recopila 4 rangos de temperatura y humedad
según tres autores especializados y una entidad prestigiada de investigación
en materia de confort y acondicionamiento del aire (ASHARE), cabe resaltar
que la tabla es exclusiva para el verano en regiones tropicales. Se puede
apreciar que cada autor difiere en las temperaturas máximas y mínimas
estimadas para la zona de confort térmico, sin embargo ninguna supera los
30 grados. Para la zona de estudio (Mazatlán) las temperaturas máximas en
los meses de verano superan los 30 grados (ver tablas de temperaturas
máx.) lo que posiciona el clima de la región en los meses de verano como
un clima fuera de los rangos de confort térmico humano, propiciando
sensaciones de incomodidad y por lo tanto haciendo forzosa la aclimatación
por cualquier medio, mecánico ó natural.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
52
Herramienta PMV y el método Fanger
Propuesto por P.O. Fanger en 1973, el voto medio estimado (PMV) es uno
de los métodos de estimación de confort térmico mas aceptados
internacionalmente, este contempla algunas de las variables más
importantes que intervienen en los intercambios térmicos entre el organismo
y el medio ambiente inmediato que le rodea.
El método Fanger establece un sistema de rangos de confort térmico en
base a un cálculo entre variables como la temperatura y velocidad del aire,
la humedad relativa, la temperatura radiante media, la vestimenta de las
personas y su tasa metabólica en función de las actividades que realicen. El
método calcula dos índices denominados Voto medio estimado (PMV-
predicted mean vote) y Porcentaje de personas insatisfechas (PPD-predicted
percentage dissatisfied).
EL voto medio estimado (PMV) es un índice que determina en base a un
sistema de votos emitidos por un grupo de personas, la percepción térmica
que tienen sobre un espacio interior. Este índice propone una escala de 7
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
53
niveles que contempla -3) Frio, -2) Fresco, -1) Ligeramente Fresco, 0)
Neutro, +1) Ligeramente caluroso, +2) Caluroso y +3) Muy caluroso.
Escala de sensación térmicaEscala de sensación térmicaEscala de sensación térmicaPMV PPD Sensación+3 99% Muy caluroso+2 77% Caluroso+1 26% Ligeramente caluroso0 5% Confort (Neutro)-1 26% Ligeramente fresco-2 77% Fresco-3 99% Frío
Fuente: EL METODO DE FANGER. NORMA UNE-EN ISO 7730
Los resultados ayudan a establecer rangos de temperatura dentro de los
cuales el mayor número de personas manifestaron comodidad con el
ambiente que les rodea, este método permite determinar una zona de
confort térmico en grados centígrados y humedad relativa, dato que resulta
útil para el análisis del desempeño térmico de un espacio evaluado.
Fig. 13. Software de cálculo PMV.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
54
Fuente: Impresión de pantalla de software, Predicted Mean Vote Square One desarrollado por el Dr. AJ Marsh de la Cardiff University, Welsh School of
Architecture.
La figura 13 muestra un software de cálculo del PMV Voto medio estimado y
PDD Porcentaje de personas insatisfechas en base a una ecuación
desarrollada durante un experimento con un colectivo de personas para
determinar a través de puntuaciones el porcentaje de personas que
manifestaba disconfort sobre distintas condiciones higrotérmicas en un
mismo espacio interior.
Los valores calibrados dentro del software representan la media de
temperatura máxima y de humedad relativa para el puerto de Mazatlán a si
como los valores promedio de CLO vestimenta según Fanger y la velocidad
de aire estándar en espacios interiores, es de interés observar que según el
cálculo del software mas del 93% de los habitantes mostrarían disconfort
higrotérmico con las condiciones ambientales promedio en los meses de
verano en la ciudad de Mazatlán.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
55
Fig. 14. Diagrama psicométrico de estrategias bioclimáticas según requerimientos de confort humano.
Fuente: Impresión de pantalla con calibración del software Psychrometric Chart para la ciudad de Mazatlán.
Discusión.
En la figura 13 y 14 se muestra herramientas informáticas basadas en sus
referentes analógicos y en estudios de diversos autores sobre la ciencia del
confort térmico, no pretendiendo en este estudio, sumergirse en el complejo
y subjetivo campo del estudio de la percepción de clima por el ser humano,
para fines prácticos de este documento, será solo necesario comprender en
resumen que el confort térmico en arquitectura, es el estado higrotérmico
(humedad y calor) en el que los usuarios de una edificación no presentan
malestar o incomodidad, ya sea calor, frio o stress térmico en el espacio en
el que se encuentren realizando alguna actividad. Queda claro también
después de una revisión por estudios de confort térmico que la medición de
esta variable tiene importantes esfuerzos y resultados en el campo
cuantitativo, sin embargo las percepciones humanas de ningún tipo podrán
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
56
ser nunca universales. Dicho lo anterior para motivos de estudio, será
necesario apegarse a métodos y herramientas que ofrezcan
recomendaciones y promedios como diagramas psicométricos, y
herramientas de cálculo de voto medio estimado (PMV).
En un esfuerzo por resumir los resultados de estas herramientas de medida
de confort térmico para la zona de estudio, los resultados generados por los
software resumen que para fines prácticos de un instrumento de análisis de
desempeño térmico en la vivienda, considerar que las variables
higrotérmicas que determine un “correcto diseño bioclimático”, serán
conseguir promedios de temperatura en verano por debajo de los 27°
centígrados al interior de las viviendas, y niveles de humedad inferiores a
75%. El control de estos parámetros determinaría un valor especifico como
zona de confort térmico para la ciudad de Mazatlán, que facilitaría aprobar o
rechazar un diseño de vivienda y directo a eso, establecer los lineamientos
de desempeño térmico.
Fig. 24 Zona de confort térmico determinada para la localidad de estudio: 22 a 27°
Mes Temp.Min.prom.C°
Temp Max. Prom.C°
Hum. Velocidad del viento m/s
Sensación térmica durante el día/ por viento
Sensación térmica durante el día/ por humedad
zona de confort térmico por la noche-mañana
zona de confort térmico por la mañana - tarde
enero 16 25 67 2.4 14 25 Frio Confort
febrero 16 25 70 2.3 14 26 Frio Confort Marzo 17 26 73 2.4 15 27 Frio Confort
Abril 19 27 71 2.5 18 29 Frio Calor
Mayo 23 29 77 2.3 23 33 Confort Calor
Junio 25 31 75 2.7 26 35 Confort Calor
Julio 26 32 74 2.9 27 40 Confort Calor
Agosto 27 33 77 2.9 29 43 Calor Mucho Calor
Septiem. 26 32 79 3.1 28 42 calor Mucho Calor
Octubre 24 32 73 2.1 25 41 Confort Calor
Noviem. 20 29 76 1.9 20 33 Frio Calor
Diciem. 17 26 77 2.1 16 27 Frio Confort
Normalmente los equipos de monitoreo de temperaturas, promedian las mínimas recolectadas en los periodos del día concernientes a la noche y madrugada cuando estas descienden al exterior, y a la inversa los valores de las máximas registran las
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
57
temperaturas en las horas diurnas en las que la exposición solar sobrecaliente la temperatura ambiente.
En la tabla 21 se expresan los fenómenos oscilatorios de temperaturas entre
periodos diurnos y nocturnos en la ciudad de Mazatlán (temperaturas
mesocliomaticas monitoreadas por el SMN) estos valores indican que
durante el día, en las horas de mayor insolación las temperaturas en más de
la mitad del año van de cálidas a muy cálidas como en el caso de agosto y
septiembre, el resto del año sin embargo las temperaturas se ubican dentro
de los rangos de confort tanto en la mañana como en la noche, en tan solo
los meses de invierno por la noches llegando a ligeramente frias,
temperaturas que en casos extraordinarios no decienden de los 14°C y que
con vestimenta de 1.4 CLO es suficiente para mantenerse cerca a un estado
de confort térmico. Esto representa que la temperatura en la ciudad, es
adecuada para realizar actividades cotidianas en la mitad del año durante el
día, y en casi todo el año durante la noche, salvo el caso de las noches de
los meses de agosto y septiembre. La interpretación de estos datos ratifica
que un diseño de vivienda que al menos garantice mantener y conservar en
igualdad de condiciones las temperaturas al interior de los espacios deberá
ofrecer ambientes higrotérmicos dentro de las zona de confort deseada en
más de la mitad del tiempo anual.
3.2 Sistemas de clasificación de un clima.
De acuerdo con Rodríguez (2005,24) “Una clasificación climatológica es la
agrupación y diferenciación de climas de acuerdo con características
atmosféricas especificas”.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
58
En 1936 Vladímir Koeppen publica el último ajuste a su sistema de
clasificación climática en la que identifica y divide los distintos climas
mundiales en grupos climáticos y subgrupos, relacionándolos con los tipos
de vegetación existentes en el planeta, 17 años después (1953) dos de sus
alumnos Geiger y Phol lo someten a revisiones, y adquiere gran aceptación
internacional.
En 1964 Enriqueta García le realiza a la clasificación modificaciones para
adaptar a condiciones particulares de la republica mexicana, esta
clasificación consiste en 4 grupos climáticos los cuales a su vez de dividen
en subgrupos, asignados por claves dependiendo básicamente de la
relación entre el clima y la humedad de cada región.
Fig. 15. Clasificación Climatologíca Köeppen-García
grupos clave Descripción
A Tropical Lluvioso
AF Con lluvias todo el año
Am Húmedo con lluvias en Verano
Aw Subhúmedo con lluvias en veranoB Seco
Bw Desértico
Bs Estepario
C Templado Lluvioso
Cf Húmedo con Lluvias todo el año
Cm Húmedo con Lluvias en verano
Cw Subhúmedo con lluvias en verano
AC Transición
A (C) Semicálido del grupo A
(A) C Semicálido del grupo C
Fuente: Rodríguez (2005) Introducción a la arquitectura bioclimática.
Según la clasificación mencionada (Köeppen-García), el puerto de Mazatlán
se cataloga con la clave Aw, cálido subhúmedo con lluvias en verano de
acuerdo con las temperaturas promedio anuales y los niveles de humedad y
precipitación.
Existen también otras clasificaciones climatologícas elaboradas por algunos
autores como Olgyay (1963), Givoni (1997), Figueroa y Fuentes (2001),
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
59
basadas en la temperatura y la humedad relativa y en la relación de estas
con la catalogación para la aplicación de estrategias bioclimáticas.
Clasificación de humedad según precipitación pluvial anual medida en mm/
m²
Menores de 600 mm climas secos
Entre 650 y 1000 mm climas subhúmedoMayores de 1000 mm climas húmedos
Con esta clasificación de humedad y las temperaturas promedio anuales se
determinan las siguientes zonas climáticas:
Figura 16. Clasificación por temperatura y precipitación Fuentes-Figueroa (2001)
Precipitación Pluvial Temperatura Promedio Temperatura Promedio Temperatura Promedio 21° 26° 21° 26° 21° 26°
Menores de 650 mmFrío seco Templado seco Cálido seco
Entre 650 y 1000 mmFrío Templado Cálido subhúmedo
Mayores de 1000 mmFrío Húmedo Templado Húmedo Cálido Húmedo
Requerimientos de Calefacción
Zona de confort térmico
Requerimientos de enfriamiento
Fig. 17 Clasificación por estrategias bioclimáticas según Fuentes-Figueroa (2001)
Menores de 21 º C - requerimientos de calefacciónEntre 21 y 26 º C - zona de confort térmicoMayores de 26 º - requerimientos de enfriamiento
El Clima Cálido semi Húmedo Costero
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
60
Como parámetro especifico del caso de estudio, los climas cálido semi
húmedo costero se describen como aquellos que presentan elevadas
temperaturas en los meses de verano y requieren de enfriamiento durante
al menos 7 meses al año, poseen niveles de precipitación entre 600 a 1000
mm., con abundantes lluvias en los meses de verano y sequías casi totales
en los demás meses del año (Rodríguez, 2001). El término costero se refiere
a los pueblos o ciudades que desarrollan su crecimiento urbano a lo largo de
la costa del mar, y se considera importante por las condiciones específicas
que otorga el cuerpo de agua a los procesos meteorológicos de estas
ciudades aunado a su clasificación climatológica.
Condiciones Climáticas de la Ciudad de Mazatlán Sinaloa.
La ciudad y puerto de Mazatlán, se ubica al sur del estado de Sinaloa, 23°
13´ latitud norte y 106° 25´ longitud oeste, tiene una altitud promedio de 1.85
metros sobre el nivel del mar, situada justo debajo del trópico de cáncer, el
clima según la clasificación ya analizada (Köeppen y García) es cálido
subhúmedo costero (aunque el mar le confiere una gran cantidad de
humedad al ambiente por lo que podría casi considerarse húmedo en las
áreas acotadas por la costa). La temperatura media anual del aire es de 28°
y la máxima promedio es de 32°, sin embargo según los reportes
meteorológicos diarios (SMN) debido a que la humedad relativa en verano
supera los 65% la sensación térmica suelen estar al menos 3 grados por
encima de las temperaturas marcadas en los meses cálidos, la temporada
más lluviosa se presenta durante los meses de junio a octubre, y lluvias
dispersas de noviembre a febrero, el promedio de precipitación pluvial es de
700mm/año aumentando en caso de depresiones tropicales hasta 1500 mm.
la mayor parte del año es soleado con un promedio de 3300 horas de sol al
año (Atlas Climatológico UNAM 1989).
Mazatlán es afectado por vientos septentrionales provenientes del NW, Los
dominantes son del noroeste y soplan de Enero a Marzo, a una velocidad
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
61
promedio de 0.50 metros por segundo; del Oeste - Noroeste, dominan de
Abril a Diciembre.
Del Oeste soplan vientos durante todo el año y la velocidad media del viento
es de 2.6 a 3.5 m/s., siendo la menor de 2.4 a 2.8 m/s., de junio a octubre, y
la mayor de 3.2 a 4.6 m/s. de diciembre hasta el mes de abril (Plan de
desarrollo Urbano de Mazatlán).
3.2 Bases de datos climáticas para el puerto de Mazatlán
“El inicio de un proyecto de vivienda bioclimática, implicara la labor de
documentación de los parámetros climatológicos de cada localidad; La
obtención y análisis de éstos facilitaran la determinación de las estrategias a
seguir para implementar los métodos de control térmico y de eficiencia
lumínica óptimos” (La Roche, 2006).
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
62
Fig. 18. Parámetros climatológicos de la ciudad de Mazatlán, año 2009
MES Temperaturas en Centígrados
Temperaturas en Centígrados
Temperaturas en Centígrados
Lluvia Evap. Insolación totalInsolación total Humedad Relativa
Vientos m/seg.Vientos m/seg. NubesMES
max min media mm hrs. min % dir vel hrs.
ENE 32.6 9.8 20.4 2.1 2.60 178 34 67 NW 2.4 3.4
FEB 32.2 11.5 20.7 0.0 3.30 265 5 70 NW 2.3 2.2
MAR 30.5 12.1 21.5 0.0 4.07 305 33 73 NW 2.4 1.8
ABR 31.5 13.9 23 0.0 4.97 305 6 71 WSW 2.5 2.1
MAY 33.5 17.3 24.8 0.1 5.40 337 3 77 WSW 2.3 1.7
JUN 34.9 21.2 28.3 127.6 6.0 286 59 75 W 2.7 2.8
JUL 35.1 21.2 28.9 139.0 5.64 258 20 74 WSW 2.9 4
AGO 35.0 22.2 29.2 344.8 6.0 238 7 77 W 2.9 4.7
SEP 35.0 22.6 28.7 196.5 5.20 236 1 79 W 3.1 4.3
OCT 34.4 17 27.5 52.9 4.20 272 48 73 NW 2.1 2
NOV 32.3 16.1 24.7 4.1 2.90 264 53 76 NW 1.9 1.7
DIC 31.6 7.5 19.8 0.8 2.40 254 55 77 NW 2 2.4
ANUAL 35.1 7.5 867.9 3201 24 74
Fuente: elaboración propia con datos del observatorio Metereológico de la CONAGUA, Unidad Mazatlán, México.
Fig. 19. Temperaturas mensuales de la ciudad de Mazatlán, año 2010
Fuente: Elaboración en Excel con datos obtenidos de Weather Channel (weather.com/weather/wxclimatology/daily/MXSA0084)
Fig. 20 Temperaturas mensuales máximas y mínimas de bulbo seco 2009
Fuente: Impresión de pantalla, del software Weather tool, base de datos capturada en formato .WEA con datos proporcionados por el SENEAM (Aeropuerto Internacional Gral. Buelna, Mazatlán)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
63
Fig. 21 Precipitación pluvial por mes en mm. en el puerto de Mazatlán.
Fuente: Grafico elaborado en Excel con datos del Servicio Meteorológico Nacional (SMN estación Mazatlán).
Fig. 22 Porcentaje de humedad relativa HR por mes en el puerto de Mazatlán.
Fuente: Grafico elaborado en Excel con datos del Servicio Meteorológico Nacional (SMN estación Mazatlán).
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
64
3.2.1Interpretación
En las bases de datos climatológicas proporcionadas por las distintas
entidades de monitoreo locales e internacionales, se aprecia que los meses
de Junio, Julio, Agosto y Septiembre las temperaturas máximas superan los
30 grados, esos mismos meses incluyendo octubre son también en los que
más abundante pluviosidad se reporta, expresada en los milímetros de agua
de lluvia que se precipita sobre una superficie de 1 metro cuadrado, esta
precipitación en conjunto con las brisas marinas que en los intercambios de
vientos con la costa humidifican el ambiente, mantienen al puerto de
Mazatlán con promedios superiores al 70% de Humedad relativa entendida
como la totalidad de vapor de agua (al 100% como máximo) que podría
contener el aire a una temperatura especifica, estos dos factores
ambientales en diversas composiciones se manifiestan en la sensación
térmica perceptible (Fig. 23) y representan condiciones ambientales fuera
del rango de confort térmico, es por eso que los meses de un prolongado
verano en Mazatlán (Junio-octubre) son los que presentan condiciones de
habitabilidad en los edificios más difíciles y en los que los requerimientos de
acondicionamiento térmico se vuelven necesarios cuando no se proyectaron
con una planificación ambiental bien informada.
La presente investigación considera después del análisis climatológico, que
los meses restantes del año noviembre a marzo presentan condiciones
climáticas dentro de los rangos de confort humano, con situación de buenas
condiciones de confort térmico, por tanto se considera de mayor importancia
centrar la atención del instrumento y de las estrategias bioclimáticas que se
aplican al diseño de vivienda social en promover la protección contra los
aportes térmicos (calor) en los meses más calurosos del año. Los criterios
de orientación solar, vientos y protecciones en vanos, estarán mayormente
especificadas para esta temperada del año.
Fig. 23 Matriz de sensación térmica, relaciona la temperatura que se percibe por el cuerpo humano según la temperatura y la humedad relativa (además del viento).
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
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Fuente: http://blog.nuestroclima.com/
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Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
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4.0 CRITERIOS DE DISEÑO BIOCLIMATICO PARA LA ZONA DE ESTUDIO.
4.1Criterios de Orientación.
Los criterios de orientación, son recomendaciones de alineación para los
ejes de la nave arquitectónica con respecto a las diversas variantes
cardinales, estás, dependiendo las estrategias bioclimáticas que se
requieran en cada caso, podrán incentivar la exposición o protección a la
incidencia solar en cada una de las fachadas de la envolvente, en climas
cálidos razonablemente se busca que las fachadas más vulnerables en
aberturas y los espacios más importantes en la vivienda, no queden
expuestos a prolongados periodos de insolación, debido a la cantidad de
energía térmica por irradiación y convección que penetraría en la edificación,
ocasionando el sobrecalentamiento de los espacios.
El cálculo o análisis de estos recorridos solares, es un procedimiento nada
nuevo y relativamente sencillo, existen diversos métodos graficas y software
de simulación para someter a una sencilla evaluación una edificación (fig.
23) la importancia radica principalmente en comprender las trayectorias
solares y asumir los posibles comportamientos de la edificación con respecto
a estos.
4.1.2 Análisis de la trayectoria aparente del sol en la zona de estudio
La trayectoria del sol aparente sobre la bóveda celeste es un fenómeno
ocasionado por los dos tipos de movimientos de la tierra: uno alrededor de
su propio eje (rotación) el cual da lugar al día y la noche y el otro alrededor
del sol (traslación) siguiendo una trayectoria elíptica, que da lugar a las
estaciones del año (Laar y Grimme, 2006), cabe mencionar que se
denomina trayectoria aparente porque como es sabido desde tiempos de
Copérnico nuestro sistema solar es heliocéntrico, por lo tanto el
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
68
“movimiento” del sol sobre el cielo terrestre es aparente y se utiliza así para
facilitar su graficación y análisis.
Fig. 24 Trayectoria Solar aparente en los solsticios de invierno y verano y en los equinoccios de primavera otoño.
Fuente: Peralta I. 1886
La trayector ia solar diar ia
comienza en el oriente para
terminar en el poniente, con un
recorr ido sobre la bóveda
celeste, sin embargo durante el
año, estos recorridos diarios
tienen cada día y gradualmente
diferentes ángulos de inclinación
con respecto a la superficie
terrestre (hor izontal) , este
desplazamiento es conocido
como trayectoria estacional (fig.
24).
Para entender el desplazamiento estacional durante el año es necesario
comprender que es semestral debido al ángulo de inclinación de 23º 27´ del
eje terrestre, este desplazamiento en forma de 8 va de norte a sur seis
meses y después seis meses regresa de sur a norte (fig. 25), o como explica
Peralta (1986,7) “esto significa que el desplazamiento de la trayectoria
aparente del sol desde el equinoccio de primavera hasta el solsticio de
verano (Enero a Junio), se invierte de Julio a Diciembre y después vuelve a
retroceder de Diciembre a Enero” repitiéndose continuamente el proceso, lo
cual hace predecible con mucha exactitud los recorridos aparentes del sol
sobre la bóveda celeste en cualquier día de cualquier mes del año, y de esta
forma muy sencillo su método de graficación.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
69
Fig. 24 Diagrama estereográficos para Mazatlán con las líneas de recorrido solar por horas días y meses
Fuente: Elaboración con el software de cálculo de diagramas Weather tool.
4.1.3 Orientaciones de la crujía
Se le denomina crujía o nave arquitectónica al espacio arquitectónico
compuesto entre dos elementos de carga ya sean muros o pilares sobre los
que descansa una techumbre, esta forma de composición establece un
sistema de compartimentación interior en la que se utilizan muros interiores
normalmente de tabique o prefabricados y la configuración espacial se hace
a través de aberturas para dividir y comunicar los espacios interiores.
En la actual tipología de vivienda social en México las crujías comúnmente
son de forma rectangular, comprendiendo el lado más corto como fachadas
frontal y posterior, con la intención de aprovechar de formas más eficientes
el sembrado en los terrenos del desarrollo habitacional.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
70
La graficación y análisis de las orientaciones de crujías se fundamenta en
base a la referencia cartesiana de 4 puntos cardinales o ejes con respecto al
movimiento de rotación terrestre, derivados de estos 4 ejes (Norte, Sur, Este,
Oeste) existen 32 combinaciones o bisectrices conocidas como rosa de
vientos, sin embargo diversos autores que han desarrollado análisis
similares utilizan por cuestiones prácticas un sistema de variables de 12
orientaciones (fig. 25).
Fig. 25 Orientaciones cardinales
Fuente: Olgyay V. 1963, Pág. 55
En la grafica se aprecia las 12
variables de orientación cardinal, con
respec to a la fachada de la
edificación, se considera como
primera dirección el punto que alinee
la fachada frontal y el segundo punto
de dirección el que alinee con la
fachada posterior.
Fig. 26 Ejemplo de la trayectoria solar aparente y simulación de sombras proyectadas con orientación Este-Oeste en verano e invierno.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
71
Fuente: Elaboración en base a modelado y simulación en Ecotect.
La figura 26 muestra una simulación de la trayectoria solar aparente del sol
sobre la bóveda celeste y las proyecciones solares sobre un modelo
tridimensional con orientación Este-Oeste, se puede apreciar que en el mes
de Julio (Verano) en recorrido solar es mas perpendicular a la horizontal de
superficie terrestre, y que existe insolación por las mañanas en la fachada
Este y por las tardes hasta el ocaso en la fachada Oeste, por el contrario en
los meses de fríos de invierno, el recorrido solar tiene una trayectoria
aparente más inclinada al sur insolando ligeramente la fachada Este por las
mañanas y la Oeste por las tardes, con un ángulo de penetración de
insolación más bajo.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
72
Fig. 27 Ejemplo de la trayectoria solar aparente y simulación de sombras proyectadas con orientación Este-Oeste en verano e invierno.
Fuente: Elaboración en base a modelado y simulación en Ecotect.
La figura 27 muestra la simulación de la trayectoria solar aparente del sol
sobre la bóveda celeste y las proyecciones solares sobre un modelo
tridimensional con orientación Norte-Sur, se puede apreciar que para este
eje las aberturas de la fachada principal (norte) están menos expuestas a la
insolación tanto en la mañana como en la tarde, y en invierno la fachada sur
esta considerablemente expuesta a la penetración de la insolación con un
ángulo muy de penetración muy bajo.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
73
Fig. 28 Ejemplo de la trayectoria solar aparente y simulación de sombras proyectadas con orientación Este-Oeste en verano e invierno
El objetivo de la interpretación de las proyecciones estereográficas se centra
en como cierra la curva de la trayectoria solar hacia el noroeste después del
medio días 12:00 ya que por las mañanas los rayos solares son más tenues.
El ángulo con que los rayos solares inciden sobre la Tierra varía
considerablemente a medida que el sol "se mueve" de un lado a otro del
ecuador. Una superficie relativamente plana y perpendicular a un rayo solar
vertical recibe la mayor cantidad de insolación. Por consiguiente, las áreas
donde los rayos solares son oblicuos reciben menos insolación, ya que estos
deben atravesar una capa más espesa de la atmósfera y se dispersan sobre
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
74
una superficie mayor (fig. 28). Este mismo principio se aplica al
desplazamiento diario de los rayos solares. Al mediodía, se produce la
mayor intensidad de insolación. Durante la mañana y la tarde, cuando el sol
se encuentra en un ángulo bajo, la intensidad de la insolación es menor.
4.1.4Interpretación.
Después de la revisión y análisis de las estereografías, trayectorias solares
aparente y direcciones del viento en el puerto de Mazatlán, se determina que
el eje eólico helio térmico más adecuado para una nave arquitectónica se
alinea en la dirección cardinal Noreste-sudoeste o inverso Sudoeste –
Noreste, ya que el recorrido solar del oriente (este) al poniente (oeste) tiene
una inclinación ligera hacia el sur y las caras o fachadas orientadas al Oeste
y Noroeste quedan expuestas a periodos de insolación más largos, directos
y en las horas menos deseables (12:00 a 6:00 pm).
Los vientos oceánicos dominantes en los meses de verano en Mazatlán
provienen de Noroeste – Oeste, sin embargo privilegiar las aberturas de
ventilación en este eje cardinal a costa de una sobreexposición solar en una
abertura podría ocasionar aportes térmicos contraproducentes en un
espacio.
Las recomendaciones de orientación cardinal de las naves pretenden mitigar
los excesos de insolación en partes vulnerables de una envolvente
arquitectónica, y de espacios particularmente sensibles en el habitar
contemporáneo en una vivienda, mismos que en el desarrollo de este
documento serán analizados, sin embargo en ocasiones las disposiciones
cardinales de las crujías no son objeto de modificación en el diseño, debido
a criterios del sembrado del solar, vialidades etc. En estas situaciones otras
estrategias de protección solar podrían ayudar a promover mejores
condiciones de habitabilidad térmica en las viviendas.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
75
4.2Criterios de Protección Solar
ASOLEAMIENTO
“El sol es una fuente de energía que se considera inagotable. Una
gran parte de esta energía llega a la Tierra en forma de radiación
electromagnética y aunque es vital para el desarrollo de la vida del
planeta, en ocasiones y en ciertas regiones, el exceso de sol
resultara un elemento que ocasiona molestias y sensaciones
térmicas indeseables” (Ugarte, 2007).
Para cuestiones de estudio bioclimático en la arquitectura, conviene
entender 3 factores básicos del asolamiento: la radiación solar, los periodos
de insolación y las trayectorias solares diarias y estaciónales.
Radiación solar directa
La radiación solar es el flujo de energía que se recibe del sol en forma de
ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias. Esta energía de
radiación solar que recibe una superficie determinada en un instante dado se
le conoce como irradiancía y se mide en unidades W/m2. La irradiancía tiene
valores distintos para cada hora del día, es decir la irradiancía de un día
despejado a las 9:00 a.m. es diferente y menor a la que se obtiene en un día
de las mismas condiciones a la 1:00 p.m., esto se debe al movimiento de
rotación de la tierra y a la inclinación del eje terrestre con respecto al sol,
por tanto a distintas horas del día la intensidad de la radiación que incide
sobre la misma superficie tendrá distintos valores.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
76
Fig. 30 Mapa solar del mundo, valores de radiación solar en W/ m²
Fuente: imagen obtenida de www.gstriatum.com/energiasolar/articulosenergia/15_mapa_energia.html
Radiación difusa y Albedo
Además de contemplar la presencia la de radiación solar directa, existe
cierta cantidad de energía lumínica y térmica que se refracta y dispersa al
chocar contra la superficie terrestre conocida como radiación difusa y
radiación reflejada ó albedo.
La radiación difusa es el efecto generado cuando la radiación solar que
alcanza la superficie de la atmósfera se dispersa de su dirección original a
causa de moléculas y partículas en el ambiente (Censolar, 2008). Del total
de luz removida por dispersión en la atmósfera, cerca de dos tercios
finalmente llegan a la tierra como radiación difusa.
La radiación reflejada es toda aquella reflectada por la superficie terrestre, la
cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de una superficie,
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
77
también llamado albedo. El albedo es la relación expresada en porcentaje,
de la radiación que cualquier superficie refleja sobre la radiación que incide
sobre la misma. Este porcentaje de reflectancia o emitancía que tienen las
superficies se manifiesta en función de sus colores y texturas, por lo cual
las superficies claras tienen valores de albedo superior a las oscuras, y las
brillantes más que las mates.
Figura 31. Albedo y radiación difusa de distintas superficies
Fuente: imagen obtenida de www.gstriatum.com/energiasolar/articulosenergia/radiacion_albedo.jpg
Reflectancia luminosa y térmica
Según lo expuesto anteriormente, albedo es proporcional a reflectancia por
tanto, los valores cromáticos y la textura repercuten sobre la cantidad de
energía térmica que pueden absorber o reflectar los materiales de una
envolvente arquitectónica.
Estos aportes lógicamente, serán indeseables para climas cálidos y con
niveles altos de irradiancía, por tanto los colores claros y los acabados mate
ofrecerán mejor protección contra el citado efecto.
Figura 32. Coeficiente de albedo de algunos materiales
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
78
Fuente: http://editorial.dca.ulpgc.es/ftp/ambiente/00-Apuntes-2006/6-7Construccion/Guia/de/aplicacion/Cerramientos+Huecos.pdf
Insolación
La insolación es la energía radiante que incide en una superficie de área
conocida en un intervalo de tiempo dado. Este término tiene unidades de
energía por área, comúnmente Watts-hora por metro cuadrado (W-h/m2).
Generalmente se reporta este valor como la acumulación de energía horaria,
diaria, mensual, estacional o anual sobre una superficie expuesta.
La importancia de la insolación en la arquitectura, se manifiesta en la
necesidad de conocer la cantidad de horas de intensa presencia solar en
una localidad (diarias y estaciónales), para determinar los aportes térmicos a
los que puede estar expuesta una envolvente y determinar con esto los
criterios de control bioclimático.
Según estudio de insolación a nivel nacional realizados por el laboratorio del
medio ambiente de la UNAM, (fig. 33) para el puerto de Mazatlán, los
periodos de insolación en el mes de mayo son de 300 a 340 horas por mes,
lo que equivale a 11.33 horas de sol por día clasificando al puerto de
Mazatlán como una zona de elevada insolación.
Figura 33. Mapa de Insolación de la Republica Mexicana
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
79
Fuente: recorte editado, atlas de geografía de la UNAM 1989
Figura 34. Horas de insolación total por mes en Mazatlán para el año 2007. (Total máximo supuesto de horas por mes = 12 hrs. x Nº días del mes)
MES Insolación totalInsolación totalMES
hrs. min.
ENERO 178 34
FEBRERO 265 5
MARZO 305 33
ABRIL 305 6
MAYO 337 3
JUNIO 286 59
JULIO 258 20
AGOSTO 238 7
SEPTIEMBRE 236 1
OCTUBRE 272 48
NOVIEMBRE 264 53
DICIEMBRE 254 55
ANUAL (2007) 3201 24
Fuente: editado, información proporcionada por la CONAGUA
Figura 35. Irradiación global media en algunas ciudades de México en kWh/
m2 por día
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
80
Fuente: Actualización de los mapas de irradiación global solar en la Republica Mexicana
Interpretación
Podemos observar en las figuras 33 y 35 que sobre la región geográfica
donde se ubica la ciudad de Mazatlán, la radiación solar directa es superior
a la media nacional, con un promedio de poco mas de 11 horas de sol al día,
además de la importante radiación difusa y reflejada por el océano participan
activamente en el sobrecalentamiento de la ciudad y de las edificaciones. En
una ciudad con condiciones de calor intenso en verano, las adecuaciones y
criterios que se enfoquen en la protección de espacios habitacionales y
laborales contra el sobrecalentamiento solar, se consideran de primordial
importancia.
4.2.2 Dispositivos de protección solar
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
81
“El uso de dispositivos de control solar como solución al problema
arquitectónico, que surge del exceso de radiación en los edificios, es
un recurso del diseño bioclimático que impacta en forma relevante
las condiciones de confort en el interior de las edificaciones,
a d e m á s s e v i n c u l a c o n e l c o n s u m o e n e r g é t i c o p o r
acondicionamiento térmico”. (Rodríguez, 2001)
La protección o control solar tiene la finalidad de evitar la incidencia de la
radiación solar directa sobre la mayor cantidad de área posible de la
envolvente del edificio, principalmente en los elementos débiles al paso de
energía solar térmica (ventanas) reduciendo de esta forma los aumentos de
temperatura no deseados en los interiores de climas cálidos.
Los rayos solares contienen 2 componentes que interesan en la arquitectura;
los térmicos y los lumínicos, de tal forma que el diseño de los dispositivos
debe considerar ambos factores.
El enfoque del presente trabajo abordara solamente los de carácter térmico,
esto no significa que sean más o menos importantes que los lumínicos,
responde simplemente a una delimitación temática y a un mayor interés de
este estudio por el confort térmico.
Los conceptos básicos de control solar que se consideran en la arquitectura.
Según Rodríguez (2001) son: la forma, la orientación de la nave de la
vivienda y el diseño de los dispositivos de control solar con respecto a las
condiciones de este mismo en una localidad.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
82
4.2.3Dispositivos de protección solar en ventanas y otras aberturas
Las aberturas en una edificación representan la permeabilidad al paso del
viento y la luz natural, la importancia en materia de salud y de
acondicionamiento ambiental natural de un espacio correctamente ventilado
e iluminado será revisada en el apartado de ventilación en este mismo
documento, sin embargo es de suma importancia comprender que estas
mismas aberturas tan benéficas en los microambientes internos de una
edificación de clima cálido son también sus principales vulnerabilidades
contra las ganancias de energía térmica ocasionadas por el exceso de
radiación solar, directa y difusa.
Es prácticamente irracional pensar en una estructura arquitectónica que
suprima la apertura a la ventilación, pero y entonces como promover un
diseño valiosamente transparente a la ventilación natural, sin que este se
vea transgredido por las indeseables dosis de radiación solar,
indudablemente que la respuesta la ofrece la misma historia de la
arquitectura tradicional en los pueblos y civilizaciones emplazadas en climas
cálidos, que han ingeniado toda clase de dispositivos y criterios para mitigar
el paso de los rayos solares a los espacios habitables de una vivienda.
Resultaría sencillo hoy en día pensar que la historia y el actuar constructivo
racional del hombre en estos asentamientos, facilita el acceso a estos
recursos arquitectónicos, sin embargo las causas de su desvanecimiento en
la enseñanza de la arquitectura contemporánea son paradójicas.
En antagónica lucha al mencionado desvanecimiento de técnicas
tradicionales, existen hoy tecnologías que posibilitan un amplio abanico de
recursos para proteger las aberturas en una envolvente, sin embargo la
elección y el diseño preciso de un protector solar debe estar sometido a una
revisión para validar su posible eficacia o inutilidad en ciertas horas que se le
demande.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
83
Existen software computacionales de simulación para evaluar la eficiencia
de los protectores contra la incidencia solar, pero aun de no ser posible
contar con alguno de estos, con simples ejercicios de observación de las
trayectorias del sol y un sencillo calculo geométrico (fig.36) el diseñador o
constructor podrá identificar el comportamiento de los recorridos solares y
consiguientemente las estrategias necesarias para la implementación del
dispositivo.
En muchas de las ocasiones podremos encontrarnos en las revisiones de
dispositivos de protección solar que no funcionan por sus dimensiones o
incluso que por la orientación cardinal de la abertura ni siquiera son
necesarios.
En las figuras 43 a 48 se revisara en funcionamiento de 5 dispositivos
seleccionados por su practicidad y compatibilidad tectónica con los modelos
habitacionales de vivienda de interés social en México, estos serán puestos
a prueba en un software de simulación en un recorrido solar de verano para
la ciudad de Mazatlán y serán contrastados con la técnica geométrica de
cálculo.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
84
Método analítico de cálculo de aleros horizontal y vertical.
El método analítico posibilita calcular las dimensiones de los elementos de
protección solar sobre ventanas o espacios en posiciones cardinales
específicas, las sombras horizontales y verticales pueden calcularse en la
profundidad de su proyección tanto en horizontal como en vertical. Para
realizar este cálculo es necesario contar con información sobre la orientación
cardinal (en azimut) del elemento a proteger ó sombrear, la altura del sol con
respecto a la horizontal, y en base al tiempo y fecha en que se requiera
conocer la proyección de sombra, es necesario determinar el ángulo de
azimut del sol especifico para esa fecha y hora.
Figura 36. Proceso grafico de proyección de un protector solar.
Fuente: imagen obtenida de http://www.cepis.org.pe/plataforma/arquitectura/
clase33/clase33.htm
Para sombrear la ventana completamente, es necesario que el valor de h
(fig. 36) sea igual a la altura de la ventana, el mismo procedimiento para el
alero vertical D. Cuando se requiere conocer la sombra proyectada por un
elemento de dimensiones específicas en un mes y hora particulares, se
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
85
realiza el cálculo de h con los ángulos y datos para el mes/hora
seleccionada.
Las siguientes formulas permiten calcular de manera precisa los valores de
h (dimensión de proyección de sombra en horizontal) y w (dimencion de
proyección de sombra en vertical) (Cepis, 2008)
h=D*tan (altitud solar)/ cos (AZ solar - AZ ventana)
Para proteger la ventana totalmente, (h) deberá ser igual a la altura de la
ventana, esto se conseguirá determinando la profundidad (D) del alero
w= D*tan (AZ solar - AZ ventana)
En el caso de protecciones verticales o aletas, (w) es el ancho de la sombra
equivalente a la proyección (h) en vertical, y (D) determinara la profundidad
de la aleta, por tanto al igual que en el caso del alero, el objetivo es
determinar la profundidad (D).
(AZ) = Ángulo de acimut del sol. Ángulo que forma la proyección horizontal
del rayo solar con el eje que une los puntos cardinales Norte - Sur. Se mide
en el sentido de las manecillas del reloj.
(AL) Ángulo de altura solar. Ángulo formado por el rayo solar dirigido al
centro de la bóveda celeste y el plano horizonte; se mide a partir del plano
del horizonte hacia al cenit de 0° a 90°.
Observaciones del cálculo: En las orientaciones Este y Oeste, (oriente y
poniente) las proyecciones de los aleros pueden resultar demasiado largas,
es recomendable utilizar variantes adosadas perpendicularmente como
faldones.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
86
Discusión del método.
Para el cálculo con este método es indispensable tener a la mano
información sobre Azimut de la orientación de la ventana y el ángulo de
altura solar en la hora y fecha que sea necesario priorizar la protección
solar, misma que pudiera no ser fácilmente localizada, además de
considerar la complejidad que el cálculo representa para una etapa de
diseño, en la que el proceso de ideación intenta hacer una múltiples sintaxis
entre todas las variables formales, ambientales, estéticas y funcionales. Es
por esto que posibilitar un análisis más sencillo quizás “a priori” que a pesar
que podría generar resultados no tan precisos presenta ventajas
conceptuales al menos en etapas preliminares del diseño.
Método grafico de cálculo de aleros.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
87
Fig. 37. estudio de sombras
Fuente: Arias y Ávila (2001)
Arias y Ávila (1990) en su trabajo
revisan una forma grafica y
sencil la de interpretar estos
ángulos de inclinación solar y su
p r o b a b l e i n c i d e n c i a s o b r e
aberturas (fig. 37) con resultados
mucho mas didácticos. Se basan
e n l a i n t e r p r e t a c i ó n d e l a
incidencia solar en base a extraer
de una estereografía o una
proyección ortográfica (fig. 38) el
ángulo aproximado de inclinación
solar con respecto a la horizontal y
con un ejercicio grafico proyectar
la incidencia sobre la fachada o
ventana.
Los diagramas solares son herramientas graficas que facilitan interpretar las
trayectorias aparentes y distintas posiciones del sol en la bóveda celeste
sobre un plano bidimensional. Estos facilitan el trabajo de diseño
bioclimático en etapas de proyectación. Existen dos tipos de diagramas
solares (Cepis, 2008): los geométricos y los no geométricos.
Los geométricos grafican trayectorias aparentes del sol que se trazan
mediante proyecciones matemáticas y astronómicas en la esfera celeste, por
otro lado los no geométricos responden a interpretaciones empíricas y a
priori del comportamiento de las proyecciones solares sobre una superficie.
Fig. 38. Proyección ortográfica para la latitud y longitud de la zona de estudio
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
88
Fuente: edición de imagen generada por el software Solar Tool 2011.
Interpretación
La proyección ortográfica, muestra en un plano bidimensional el recorrido
aparente del sol diario, desde el oriente a las 6 a.m. aprox. hasta su ocaso
en el poniente a las 18:00 p.m. aprox. y el movimiento estacional en un
recorrido de norte a sur en forma de signo de infinito de ida y vuelta cada 6
meses. Ambas trayectorias en combinación representan gráficamente la
posición del sol específica para cada horario y mes del año, mismas que en
la intersección con las líneas punteadas horizontales designan el ángulo de
altura del sol aproximado. En el eje horizontal del grafico indica el la
disposición cardinal en que el recorrido solar se realiza.
Se puede apreciar por ejemplo que el 24 de julio a las 13:00 horas el ángulo
de inclinación del sol es de 77º norte.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
89
Esta información aunque con cierto carácter informal es de gran ayuda para
el proyectista en etapas preliminares del diseño en donde los criterios
bioclimáticos apenas se conceptualiza e intercambian configuraciones con
los demás elementos que intervienen en el diseño arquitectónico.
Fig. 39 Estereografía con requerimientos de protección solar según ejes cardinales y meses del año.
Fuente: Elaboración con software informático, basado en bases de datos del SMNFig. 40 Matriz de análisis de protecciones solares según orientación y requerimientoOrientaciones Norte Sur Este Oeste Noroeste Noreste Suroeste Sureste
Ventana sin ningún dispositivo
2 4 2 1 1 2 3 4
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
90
Ventana con alero 4 5 4 4 3 4 4 5Ventana con alero y faldón ver.
4 5 5 4 4 5 4 5
Ventana bajo una volumetría
4 5 4 4 3 4 4 5
Ventana con Pérgola
4 5 4 3 3 4 4 5
Ventana con persiana
4 5 4 3 2 4 4 5
Ventana con celosía vertical
4 5 5 4 4 4 5 5
[5] no necesario, [4] se recomienda [3] Insuficiente [2] No se recomienda [1] Mal solución
4.2.2 Compilación y análisis de algunos dispositivos de control solar que pueden ser utilizados por la arquitectura para climas cálidos.
En el clima cálido semi húmedo de la localidad para la cual se realiza el
presente estudio, las temperaturas en la zona raramente suelen descender
por debajo de los 10º C (fig. 9) temperatura que con un arropamiento
adecuado (0.60 Clo) es tolerable para el cuerpo humano, además que
debido a la corta duración de este clima estacional, resulta agradable y
deseado por los habitantes de la localidad, y no requiere en ningún caso de
la implementación de sistemas de calefacción. Esta diferencia con los climas
templados y extremosos en donde los requerimientos de protección solar se
dividen en dos, tanto en permitir la permeabilidad de los rayos del sol en
algunos meses y horas como en proteger los cerramientos parcial o
totalmente de estos en otros meses del año y horas del día.
Esta relativa homogeneidad climática en la zona de estudio, vuelve sencilla
la revisión de las estrategias de protección solar, privilegia la atención en el
diseño arquitectónico para los meses de verano y en contra de la
sobreexposición de zonas vulnerables a la sobre insolación.
Los dispositivos de control solar varían según su utilidad y nivel de
permeabilidad al paso de los rayos del sol, Arias y Ávila (2000) mencionan
que las características del sombreado producido por un dispositivo debe
estar adecuado al dimensiones del muro o abertura por sombrear,
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
91
adecuando de ser posible el ángulo de acción del dispositivo o interviniendo
con complementos o dispositivos verticales de ser necesario, según el
ángulo de incidencia solar calculado a la hora y fecha de su exposición
Pérgola.
Una pérgola es una viguería a manera de techumbre que se coloca sobre
postes, con el objetivo de brindar sombra a una abertura en una edificación,
dependiendo de la densidad, tamaño e inclinación de las viguerías
horizontales, la proyección de sombra será más o menos densa. Se
considera parcialmente permeable a los rayos del sol, por lo que su
utilización se recomienda en cerramientos en orientaciones de no
demasiada exposición, algunos autores recomiendan el uso de plantas
trepadoras o enredaderas caducifolias con la finalidad de intensificar la
sombra en los meses más cálidos de verano. En la arquitectura vernácula se
utilizaban además como umbrales de transición entre espacios cerrados y
abiertos (Rojo, 2008)
Fig. 41. Pérgola
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
92
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet
Alero o Voladizo.
Los aleros se construyen con fines de protección, tanto de la fachada como
de los andadores, ya sea para protección del sol o la lluvia, los aleros
pueden ser una continuación de la loza , o cualquier elemento que
sobresalga al paramento vertical de la fachada, este elemento podrá ser
macizo en concreto o bien adosado al muro como una estructura, de acero,
madera u otro material conveniente, su función principal en climas cálidos es
la protección de las aberturas al exceso de incidencia solar, trabajan bien en
horas en que la el sol tiene un ángulo próximo a la perpendicular de la
horizontal y mientras que sus dimensiones sean las adecuadas según la
orientación y tamaño del vano a sombrear; no se recomiendan en
orientaciones Noroeste y Oeste, debido a que en verano pasadas de las
14:00 horas el ángulo de incidencia solar es bajo, y la acumulación de
energía térmica durante el día sobrecalientan los espacios intensamente. La
forma y acabados podrán adaptarse a cualesquier estilo arquitectónico.
Fig. 42. Alero
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
93
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet (renderati.com)
Pórtico
Se llama pórtico al espacio o galería cubierta, sostenida por arcas o
columnas, ubicadas a lo largo de una fachada, el pórtico forma un espacio
de transición entre los espacios abiertos y cerrados y puede ser un espacio
de circulación o utilitario. Proporcionan sombra sobre la fachada del edificio
creando una zona de amortiguamiento térmico (Rodríguez, 2001) represento
una solución muy utilizada en la arquitectura vernácula y tradicional en el
puerto de Mazatlán.
Fig. 43. Pórtico
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet (renderati.com)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
94
Fig. 44 Los portales de Canobbio, Mazatlán y una casa tradicional en el Quelite Sinaloa.
Celosía
Dispositivo que forma una segunda envolvente o a manera de divisor que
protege del exceso de radiación solar, permeable a cierta cantidad de luz y
aire, tamiza los ambientes interiores sin dejarlos en oscuridad. Puede
combinarse con algún dispositivo de protección horizontal para obtener
mejores resultados, proveen de privacidad y según el diseño y su uso puede
adquirir gran valor estético. Por su condición de brindar protección tanto
vertical como horizontal es una excelente solución en orientaciones críticas
como Noroeste y Oeste.
Figura 45. Celosía
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
95
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet
Techo escudo
Doble techumbre con espacio interior o cámara de aire ventilada, tienen por
objeto sombrear la totalidad de la techumbre y así evitar ganancias térmicas
por conducción de la energía térmica irradiada por el sol, además el aire que
pasa entre medio de los 2 techos, mantendrá siempre fresca la techumbre
interior. Estos pueden ser combinados con otros dispositivos de protección
solar, e incluso implementarse como techos vegetales.
Figura 46. Techo Escudo
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet (renderati.com)
Faldón o Pantalla
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
96
Elemento vertical que pende al extremo de un alero, volado o pérgola, su
función es ofrecer protección contra la incidencia solar mas vertical de
algunas horas del día, esta condición de protección contra rayos del sol en
ángulos bajos, lo hace una buena solución en orientación al poniente.
Existen faldones de diversos materiales, fijos o móviles, según las
necesidades.
Figura 47. Faldón
Fuente: elaboración propia en software de modelado 3D e imagen de Internet (renderati.com)
Persiana.
Dispositivo mecánico de control solar formado por tablillas o listones
verticales u horizontales que permite el paso de la luz difusa y del aire pero
no del sol, pueden ser exteriores o interiores, fijas o giratorias sobre un eje
que controla los grados de abertura según se requiera por la posición solar.
Pueden fabricarse de diversos materiales y con variedad de tecnologías de
control, desde las versiones más sencillas en PVC hasta sofisticados
dispositivos automatizados en aluminio, Arias (2004) recomienda que su
ubicación sea al exterior de la ventana para evitar un posible efecto trombe.
Son excelentes en orientaciones de asoleamiento crítico, sin embargo
reducen considerablemente el flujo de viento al interior de un espacio, y
regularmente ofrecen solo protección en el área de la abertura o ventana, a
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
97
diferencia de otros dispositivos que protegen mayor área de la envolvente y
por tanto ofrecen menor exposición a la trasferencia de energía térmica por
convección.
Figura 48. Persiana
Fuente: elaboración en software de modelado 3D - imagen de Internet (renderati.com)
Tecnologías en Acristalamientos.
En la actualidad existen variedad de tecnologías y laminas de protección
solar para el vidrio utilizado en la ventanearía, estos según su composición y
especificaciones de fabricación pueden cumplir con distintas funciones,
pudiendo absorber el calor, emitirlo, bloquear el exceso de luz o filtrar del
haz luminoso solamente los rayos UV e infrarrojos. Es importante que
durante el proceso de diseño se determinen cuales elementos de
ventanearía pudieran quedar expuestos durante ciertas horas a la incidencia
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
98
solar deseada o no deseada y en función de esto determinar cuál es el tipo
de cristal más adecuado para los fines que el proyecto convenga.
La radiación solar que entra a través de una ventana sin protecciones
solares representa un gran aporte calorífico a los ambientes. Esta radiación
es espectralmente muy cercana a la radiación infrarroja, por lo que este
calor podría aumentar muy por encima la temperatura interior respecto a la
temperatura del aire exterior, debido al denominado efecto invernadero (.
Los vidrios simples de las ventanas son transparentes a la radiación
infrarroja de onda corta, por lo que ésta es absorbida y re irradiada entre las
superficies y objetos interiores en forma de radiación infrarroja de onda
larga. El vidrio resulta opaco para la radiación de onda larga, por lo cual este
calor radiante quedará atrapado dentro del ambiente. (Sosa G., Siem G.)
Fig. 49. Porcentaje de energía solar: visible, infrarroja y ultravioleta, absorbida por un sistema de vidriado con protección solar.
Fuente: Adecuación de imagen de Internet
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
99
4.2.3 Protección de la losa a la insolación
4.3 Criterios de Ventilación
En el presente apartado se le denomina criterios de ventilación a las
estrategias de diseño que se adoptan para promover la ventilación o
movimiento del las masas de aire ya sea por métodos naturales y/o
mecánicos dentro de un espacio arquitectónico.
La revisión de estos criterios de ventilación centra su objetivo en el análisis
de las aberturas en la envolvente arquitectónica: sus dimensiones,
orientación, y algunos aspectos de dinámica de fluidos de las masas de aire
dentro de la topología espacial de la vivienda.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
100
4.3.1 Ventilación Natural
Según el Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes
(UCV) “se denomina ventilación natural al proceso de intercambio de aire del
interior de una edificación por aire fresco del exterior, sin el uso de equipos
mecánicos que consuman energía eléctrica como aires acondicionadores o
ventiladores”.
Este proceso de intercambio de aire mencionado, significa que el viento que
entra del exterior al interior de un espacio arquitectónico y sale a la inversa,
se genera debido a la diferencia de presiones de masas de aire en los
espacios, la cual tiene dos fuentes que la producen: el gradiente de
temperaturas y efecto dinámico del viento por diferencia de presión, la
primera ocasionada por la diferencia de temperaturas en las masas de aire
que circulan dentro de un espacio determinado, es sabido que el aire
caliente se expande molecularmente volviéndose menos denso, por tanto
asciende, ocasionando movimientos al entrar aire más fresco que desplazan
el aire caliente. El segundo efecto, se debe al movimiento de las masas de
aire por diferencias de presión dentro de un espacio, los denominados
fenómenos de barlovento y sotavento, conceptos básicos de dinámica de
fluidos que más adelante serán descritos en este documento.
4.3.2 La ventilación y la salud.
La ventilación y renovación de aire es necesaria para el manejo de
condiciones de calidad del aire interior y por requerimientos de confort
térmico en los usuarios de un espacio arquitectónico, este confort se
relaciona con el aporte positivo que tiene el viento a una determinada
velocidad y humedad en el proceso de evaporación del sudor y por lo tanto
en el mejoramiento de las condiciones higrotérmicas que se perciben en
climas cálidos. Además el adecuado flujo del aire dentro de un edificio de
clima cálido puede colaborar en el enfriamiento de los materiales y las
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
101
estructuras, posibilitando la disminución de la temperatura en el interior
(Gonzalo, 2003).
El aire es un elemento vital para el desarrollo de la vida, incluyendo la del
ser humano, según la Organización Mundial de la Salud (WHO, 2005)
aspiramos un promedio de 6 a 8 litros de aire por minuto, dependiendo de
las actividades que se realicen y las características físicas de cada persona.
De igual forma en el proceso respiratorio exhalamos al ambiente, anhídrido
carbónico, vapor de agua y dióxido de carbono. un adecuado flujo de aire
posibilita la constante renovación de los compuestos resultantes de la
respiración, evitando que los ambientes en los que realizamos actividades
se saturen de compuestos viciados y derivados del proceso de respiración
en detrimento de la calidad del aire que seguiremos respirando.
Ambientes herméticos o con un caudal de renovación de aire deficiente,
condicionan microambientes húmedos y con partículas de polvo y otros
agentes microscópicos en suspensión, hongos, microbios, gases, pesticidas,
bacterias por mencionar algunos, estos pueden llegar a ocasionar, malestar
general, irritación y enfermedades respiratorias, la Organización Mundial de
la Salud (WHO, 1982) define a estos padecimientos de aire viciado en
edificios como, “Síndrome del Edificio Enfermo” (Syck Building Syndrome
SBS).
Es importante en la etapa de diseño de un proyecto de vivienda, estar
informados de nociones básicas de ventilación, garantizar ambientes
correctamente ventilados en un modelo de vivienda que será construido en
cientos de veces, repercutirá directamente en la calidad de los ambientes y
la salud de una importante cantidad de usuarios de estas viviendas.
Los métodos más adecuados para verificar en una etapa de diseño
arquitectónico, si la ventilación y la renovación del aire en los espacios
interiores de un edificios será la adecuada, es a través del cálculo de los
caudales de renovación horaria, estas cuantificaciones pueden hacerse en
base a sencillas operaciones aritméticas (fig. ) o con la ayuda de software de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
102
simulación (CFD) de dinámica de fluidos que representen con instrumentos
gráficos el posible comportamiento de las masas de viento en un espacio
determinado.
Fig. 50 Numero de renovaciones RH = caudal (m³/h) / volumen vivienda (m³)
Espacio Caudal Renovaciones por persona
Rh calculada para el ejemplo
(4x5)Dormitorio doble 10 0.5Dormitorio individual 10 0.5Sala 12 0.6Comedor 14 0.7Baños 30 1.5Cocina 20 1Oficina o estudio 10 0,5
Suponiendo una recamara de 4 x 5
10 (m³/h) / 20 m3 r / h = 0.5 renovaciones cada hora de 20 m³ de aire
4.3.2 Sistemas de ventilación
El Viento
“Los desequilibrios de presión que existen en la superficie terrestre
originan el viento, por lo tanto éste se define como un movimiento
horizontal de aire en contacto con la superficie terrestre. La
diferencia de presión supone: Una transferencia de aire desde el
punto de máximo valor de presión a uno de menor valor. El viento
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
103
siempre sopla desde la máxima a la mínima presión” (Fernández,
A.; 2003 p. 30)
El viento está definido por su dirección y su fuerza o, más exactamente, por
su velocidad. La dirección del viento se define con respecto al vector
geográfico de donde este proviene, (Norte, Sur, Este, Oeste y variantes) y se
puede monitorear y graficar la dirección con la ayuda de una veleta y de una
rosa de vientos respectivamente.
Las principales características del viento que deben ser consideradas en los
procesos de diseño de una edificación son la dirección de los vientos
dominantes, la velocidad y la frecuencia así como la presencia temporal de
fenómenos especiales como depresiones y tormentas tropicales.
La ciudad puerto de Mazatlán presenta vientos dominantes septentrionales
provenientes del Norte y Noroeste que oscilan entre los 6.17 metros/seg. en
algunos meses como Junio y Julio los vientos arriban del Este y Sureste y
regularmente durante todo el año se presentan vientos que soplan del Oeste
a una velocidad media de 2.6 a 3.5 metro/seg. (Plan Rector de Desarrollo
Urbano de Mazatlán, 2005)
Fig. 51. Rosa de Vientos, Frecuencia y velocidades para el puerto de Mazatlán
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
104
Fuente: Recorte editado del Mapa de vientos de la Republica Mexicana tomado del Atlas nacional del Geografía de UNAM (1989)
Fig. 52 Características de vientos según Escala de Béaufort
Fuente: Observatorio Meteorológico del Aeropuerto de la Cuidad de Mazatlán (2008)
Orientación de elementos captores de vientos.
Apegándose a los monitoreos de dirección y frecuencia de vientos en una
localidad, se determinaran las orientaciones de aberturas de captación de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
105
viento, la adecuada ubicación de estas con respecto a las estrategias de
ventilación que se determinen para un proyecto arquitectónico garantizaran
la eficiencia de los mecanismos de ventilación.
Para climas cálidos se deberá promover la ventilación cruzada y las
diferentes alturas de las aberturas con el objetivo de eficientar el intercambio
de aire fresco y la evacuación de las masas de aire caliente (Serra 1999).
Ventilación Inducida, sistemas generadores de movimiento de aire
Cuando el flujo de aire es insuficiente para ventilar una vivienda (renovación
mínima de 0,5 rh.) se puede inducir la ventilación mediante la corriente
convectiva utilizando algunos componentes que fuerzan el paso y
movimiento del aire mediante el efecto de las depresiones o sobrepresiones
que se generan en el interior de los edificios, (Deffis, 1989), algunos de los
métodos para generar estas inducciones de aire se enlistan a continuación:
En las regiones costeras, donde los cuerpos de agua oceánicos ejercen un
efecto termorregulador, la diferencia de temperaturas entre el día y la noche
es despreciable, por lo que resulta más conveniente promover sistemas de
ventilación por fuerza dinámica (movimiento del aire), y conseguir refrescar
con intercambios de aire frecuentes en los ambientes interiores
Ventilación Cruzada, aconsejable para todos los climas cálido húmedos y
templados en verano, las aberturas deben colocarse en fachadas opuestas
que comuniquen con espacios exteriores en condiciones de radiación o de
exposición al viento distintas, este tipo de ventilación puede provocar de 8 a
20 rh (renovaciones horarias), en presencia de un viento débil exterior
(Serra, 1999).
Figura 53. Ventilación Cruzada
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
106
Fuente: sitio Web en línea http://fau.ucv.ve
Ventilación por efecto chimenea.
Es la que se produce al crear una salida de aire con huecos situados en la
parte superior o más alta de un espacio, conectadas si es posible a un ducto
de extracción vertical, la propia diferencia de densidad del aire, en función
de su temperatura, hace que el aire caliente (menos denso) suba y salga
por las aberturas superiores. Este sistema se complementa con la adecuada
ubicación de aberturas en partes más bajas y en las orientaciones de mayor
captación posible, para provocar la entrada de aire fresco que asegure el
funcionamiento. La ventilación de efecto chimenea se recomienda como
auxiliar a otros sistemas ya que su funcionamiento por si solo, es del orden
de 4 a 8 renovaciones horarias (Serra, 1999).
Ventilación por torres de viento.
En este sistema se utiliza una torre que se eleva hasta una altura suficiente
por encima de las cubiertas de los edificios y capta el viento donde éste es
más intenso, el aire captado se conduce por el interior de la torre hasta la
parte interior de la habitación, este sistema es válido para climas cálidos
húmedos y su capacidad de renovación del aire estará en función de su
apropiada orientación a los vientos dominantes y de la frecuencia e
intensidad de éstos. En todos los casos de instalación de estas torres, se
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
107
deberán incorporar filtros que eviten el paso al interior de partículas y basura
que sea arrastrada por el aire en su flujo al interior (Serra, 1999).
Ventilación por cámara solar.
este sistema funciona captando radiación dentro de una cámara con una
superficie de color oscura o de un material de poca reflectancia térmica
protegida por una cubierta de cristal, al calentarse el aire y disminuir su
densidad, se produce un efecto de succión en las aberturas interiores y una
extracción del aire caliente, estas cámaras solares se deben orientar hacia
la máxima intensidad de radiación solar del día y su rendimiento aumentará
paralelamente al aumento del calor que esta radiación produce. Su eficiencia
es mayormente para ayudar a otros sistemas de ventilación a acelerar el
intercambio de las masas de aire, removiendo rápidamente el aire caliente
hacia la parte superior y al exterior, por si solo este sistema es capaz de
lograr entre 5 y 10 renovaciones de aire por hora. En la instalación de estos
mecanismos será recomendable la implementación de un protector aislante
entre la cámara que recibe la irradiación y la envolvente que esta
directamente sobre la habitación para evitar ganancias de calor por
conducción.
Aspiradores estáticos.
Son chimeneas de ventilación que aumentan su capacidad de evacuación
del aire caliente por el efecto Venturi, el aire del interior es aspirado por
medio de un dispositivo que al pasar el viento por la torre es succionado y
evacuado hacia el exterior. El sistema se completa con la entrada de aire
fresco a la vivienda desde una abertura a nivel mas bajo. Es un sistema
adecuado para climas cálidos y templados con vientos constantes.
Ventilación a través de un Patio
El patio es otra solución de ventilación y tratamiento microclimatico,
aparentemente muy sencillo, sin embargo resulta complejo por el hecho de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
108
que en el mismo ya actúan muchos fenómenos simultáneos, siendo difícil
aislar el efecto de cada uno del conjunto, su efecto ambiental consiste en
crear un espacio abierto dentro del volumen de la vivienda que genera un
microclima especifico relativamente controlado.
Para que un patio funcione de la manera más eficaz es conveniente que
dentro del mismo existan plantas o arbustos e incluso para climas de baja
humedad una pequeña fuente o estanque podría ayudar a mejorar la calidad
en la humedad del aire.
Además la evaporación que originan las plantas y el agua hace descender la
temperatura del patio creando una zona de altas presiones que succiona el
aire que se encuentra encima de él.
Para completar el flujo de aire, se deben emplazar ventanas o aberturas que
permitan el paso del aire fresco del patio al interior de la vivienda y después
por otras aberturas la salida del aire al exterior para que cumpla su ciclo de
intercambio y enfriamiento (Serra, 1999).
4.4 Topología y compartimentación, algunos principios de aerodinámica
En alguna ocasión, estando en la recamara con la ventana de un lado y
la puerta en el extremo opuesto, ambas abiertas, entraba tal cantidad de
viento que incluso sacudía bruscamente la persiana, de un momento a otro
la puerta se cerro, y me percate que de inmediato la persiana quedo
estática, observe un tiempo y la cortina continuaba sin moverme a pesar que
la ventana estaba completamente abierta, me causo tanta admiración lo
sucedido, que en ese momento me levante y al abrir la puerta, de inmediato
la cortina empezó nuevamente a moverse y la sensación en la piel del aire
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
109
en movimiento fue instantánea, en ese instante comprendí algunas cosas
sobre el movimiento del aire.
Además de elegir las orientaciones, dispositivos y tamaños apropiados en la
ventanearía, es importante para conseguir un adecuado flujo de aire, seguir
algunos criterios de aerodinámica dentro y fuera de la vivienda, esto
garantizará un flujo del aire más eficiente.
La dinámica de fluidos, es la parte de la física que se ocupa de la acción de
los fluidos en reposo o en movimiento (Enciclopedia Larousse), en la
arquitectura su aplicación está directamente relacionada con los procesos de
ventilación, el aire en su recorrido del exterior hacia el interior de una
habitación, manifiesta una serie de conductas que son imperceptibles al ojo
humano sin embargo no a los sentidos. Como proyectistas es importante
comprender algunas particularidades sobre el comportamiento del aire en
movimiento, debido a que la disposición de formas y divisiones dentro y
fuera de una vivienda repercute en la eficiencia de los sistemas de
ventilación natural.
Según el Teorema de Bernoulli, el comportamiento de un fluido moviéndose
a lo largo de una línea de corriente relaciona su aumento de velocidad con
una disminución de la presión y viceversa, es decir, la diferencia de presión
en el lado expuesto y a sotavento contribuyen al movimiento de aire en el
interior del edificio. El aire por ser un fluido se comporta dentro de una
habitación similar a como se comporta el agua dentro de una tubería, y se
convierte en un sistema de presiones, siempre buscara la salida más
próxima, perdiendo o ganando velocidad según sea la presión que forme
dentro de un espacio con volumen determinado, si la abertura de escape es
menor que la que suministra el caudal de entrada de aire la diferencia de
presión mantiene el aire en constante movimiento (intercambio), en cambio
si solo existe una abertura y no hay salida, el aire crea una zona de alta
presión estancada dentro del espacio, que no facilita ni la entrada de nuevo
aire ni la salida del que permanece dentro.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
110
En este movimiento del aire entre aberturas, existe un factor más que
condiciona la velocidad del flujo del viento, las obstrucciones al flujo natural
del aire según sea la fuente que lo produce. A mayor cantidad de
obstrucciones sean, (muros, mobiliario, vegetación etc). El choque del viento
en estos ocasiona zonas de turbulencia ocasionando pérdidas en la fuerza
de arrastre del viento.
Fig. 53. Gráficos de una habitación con distintas configuración de aberturas y de compartimentación.
Fuente: Gráficos de experimento de Boulet utilizados por Arias, Ávila 2004, p. 72
Es obvio que no se producirá el movimiento del aire en el interior en aquellas
estructuras que carecen de salidas, de forma similar resulta evidente que
grandes aberturas situadas en extremos opuestos y colocadas en las zonas
de alta y baja presión respectivamente, proporcionarán el máximo
intercambio de aire en el interior del espacio.
El flujo de aire pierde gran parte de su energía cinética cada vez que es
desviado alrededor o sobre un obstáculo, varios recodos en ángulo recto,
tales como paredes o muebles dentro de la habitación pueden detener una
corriente de aire de baja velocidad (Rodríguez, 2005); es conveniente en
climas cálido húmedos evitar al máximo la perdida de la velocidad del viento
por choque o fricción al interior de una vivienda, por tanto la tipología de
compartimentación lo más libre de muros divisorios posible, resultará de
conveniencia para estos climas.
Figura 56. Estudios de Olgyay en túnel de viento sobre modelos a escala.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
111
La compartimentación con muros en sentido perpendicular a la trayectoria del flujo del viento altera el recorrido, y disminuyen de manera considerable su velocidad.
E n e l s e g u n d o c a s o , l a compartimentación del espacio se hace con un muro en sentido paralelo al flujo de viento, se mantiene la velocidad y la salida del viento
Fuente: imágenes escaneadas, Víctor Olgyay (1998)
4.6 El uso de vegetación en la vivienda.
La vegetación constituye una conocida formula de control microclimático,
sin embargo, difícilmente puede determinarse cuantitativamente sus
aportaciones a las condiciones ambientales de un espacio determinado,
debido principalmente a la cantidad de variables que intervienen en la
configuración y desarrollo de un sistema vegetal. Algunas de estas
diferencias se presentan en cuanto al tamaño y disposición espacial que
ocupa la flora, su taxonomía de especies, la tasa metabólica según consumo
de nutrientes, agua y exposición solar, exposición a contaminantes entre
otros factores que pueden condicionar de una u otra forma el
comportamiento de la masa vegetal.
A pesar que como se menciona, indicadores cuantitativos de la participación
de las plantas en las conductas microclimáticas de un espacio determinado
son complejos de generar, la biología vegetal y la física aplicada si
demuestran a través de la explicación de los procesos metabólicos de un
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
112
organismo vegetal, su funcionamiento natural y los intercambios de energía
que realiza con su entorno inmediato, estos procesos son capaces de
demostrar las formas en que participa la flora en el comportamiento
ambiental del espacio que circundan, y son descritos en apartados breves.
• Durante el proceso de alimentación y crecimiento una planta, césped
o árbol, a través de reacciones bioquímicas, substrae carbono del
aire, el cual lo obtiene al descomponer una molécula de dióxido de
carbono, mediante la fotosíntesis fijando el carbono y liberando la
molécula de oxigeno.
• El follaje de un árbol, planta o arbusto, protege y controla de la
exposición solar el sustrato de tierra del cual se alimenta,
manteniendo la humedad controlada, evitando su excesivo
calentamiento y la consecuente evaporación del agua.
• Falta completar un apartado
4.7 Materiales de Construcción.
Durante el procesos de diseño de vivienda y antes de la construcción es
importante elegir los materiales más adecuados para cada uno de los
componentes de la envolvente, sean estructurales o de acabados, es
fundamental tener un conocimiento previo de cómo responden la variedad
de materiales disponibles a las condiciones ambientales de la localidad, si
son apropiados térmicamente, su resistencia a la humedad, a la corrosión y
además obviamente de las cualidades de resistencia al trabajo mecánico.
Este proceso selectivo es de mucha importancia y sumado a la calidad del
diseño y demás criterios bioclimáticos determinara que la materialización de
la vivienda sea de más o menos cualidades microclimáticas.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
113
Es trascendental estar consciente de que los impactos caloríficos externos
ocasionados principalmente por el asoleamiento deben traspasar la piel
externa del edificio antes de afectar las condiciones de temperatura interior,
cuando los componentes de la fachada, techos y pavimentos se
sobrecalientan, el efecto empezará a ser perceptible en el ambiente interior.
Una cualidad de la arquitectura tradicional de cada civilización ha sido la
peculiar selección de los materiales con que edifican sus espacios para
habitar (Fig. 57), esto refleja la preocupación y el entendimiento del hombre
al menos de manera empírica y por experimentación, del comportamiento de
algunos materiales expuestos a las condiciones climáticas especificas de la
región donde emplazan sus viviendas.
En el panorama contemporáneo de la producción de vivienda en serie,
pretender utilizar sistemas constructivos vernáculos, seguramente resultaría
poco rentable, estos procedimientos constructivos tradicionales aunque
efectivos, resultan quizás poco prácticos en las aceleradas tareas de
edificación masiva, sin embargo invitan a la reflexión sobre la calidad del
habitar que representan las buenas prácticas de edificación, y demuestra
que la contemporánea concepción de acondicionamiento climático artificial
no es tan necesaria.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
114
Fig. 57 Casa típica en el pueblo del Quelite, Sinaloa
Aque l que ha ten ido una estancia pasajera al menos por alguna vivienda en un pueblo de c l ima cál ido, seguramente recuerde la experiencia de un agradable estar. Los materiales empleados en la construcción de estas viviendas: Barro, madera, adobes, basura vegetal. Debido a su baja densidad, porosidad y su baja conductividad térmica, resultan un excelente recurso p a r a m i t i g a r e l sobrecalentamiento en climas cálidos.
En la actualidad, el campo de conocimientos de la termodinámica tiene un
profundo desarrollo, valiosa información sobre el comportamiento de los
materiales expuestos a los efectos de la energía térmica, están al alcance de
cualquier proyectista, la única tarea restante recae en interpretar este
conocimiento y en base a una elección informada, proponer los materiales
que mejor convengan al clima especifico de cada región.
En el caso particular de construcción de vivienda en regiones de climas
cálidos los criterios de elección de materiales para la construcción se
enfocan en la protección de los espacios interiores contra los aportes
calóricos por radiación solar, estos aportes se manifiestan según
características físicas del material, y pueden aislar, almacenar o retardar los
efectos de la radiación solar.
Transferencia de calor.
De acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, el calor se transfiere
siempre de una zona de mayor temperatura a la de menor temperatura
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
115
hasta igualar la temperatura en ambas, para explicar de forma sencilla como
aplica esta ley física en una envolvente arquitectónica, el sol emite energía
radiante que se transmite a través del espacio vacío en forma de radiación
que viaja a la velocidad de la luz. Entre las diferentes ondas que la
componen hay radiación visible, ultravioleta e infrarroja. La radiación
infrarroja es la que representa el principal vector de trasferencia del calor,
interfiere con los electrones de los átomos promocionando la agitación de las
moléculas, lo que se traduce en calor, es decir la energía térmica que irradia
al sol no necesita de materia para aumentar la temperatura de un objeto
expuesto, esta es la primer noción de transferencia de calor en envolventes
arquitectónicas expuestas al asoleamiento.
La segunda forma de transferencia de calor, denominada como conducción
(conductividad térmica) necesita de materia para su propagación, la energía
térmica que es absorbida por un material expuesto a irradiación (solar o por
otro medio), se transporta a través de él, intentando equilibrar siempre la
temperatura de la superficie de exposición al resto del cuerpo. Aplicando
este principio físico en la envolvente de una vivienda, el techo, muros y piso
que reciben exposición directa a la radiación solar (fig. 58), sobrecalientan
sus superficies y transmiten por conducción el calor acumulado a través de
todo el material, re-irradiando parte del calor en el espacio interior, algunos
materiales ofrecen más o menos cualidades de transmisión y acumulación
de esta energía térmica, y serán revisados en el siguiente subcapítulo.
La convección es la tercera forma de transmisión de calor y requiere de
fluidos para su transmisión, normalmente incide en las masas de aire que
entran y salen de un exterior a un interior, el aire más caliente (de menor
densidad) ascienden hacia las regiones de fluido frío. Cuando ocurre esto, el
fluido frío (de mayor densidad) desciende y ocupa el lugar del fluido caliente
que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación (corrientes
convectivas), regular estas corrientes, es mas de competencia de un efectivo
sistema de ventilación, que de los materiales de la envolvente, sin embargo,
la irradiación interior por sobrecalentamiento de materiales, condiciona
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
116
también la transmisión convectiva o desplazamiento del calor a través del
aire interno.
Fig. 58. Transferencia del calor en la envolvente de una vivienda.
Fuente: Elaboración del autor.
Además de las formas en que se transmite la energía térmica según
principios físicos, características distintivas de los materiales según su
densidad, capacidad de absorción y emisión de energía térmica, pueden
repercutir en fenómenos físicos de almacenamiento, aislamiento o retraso de
la energía calórica en los materiales.
Las cargas de temperatura diaria, cuyas fluctuaciones se retardan,
experimentan distorsiones en su amplitud al filtrarse a través de los
elementos de las edificaciones (Olgyay, 1998).
Las características selectivas de absorción y emisión constituyen otra
defensa eficaz contra los impactos de la radiación y adquieren una especial
importancia en zonas calurosas. Aquellos materiales que reflejan más
radiación de la que absorben y que expelen rápidamente la cantidad
absorbida en forma de energía térmica, producirán temperaturas más bajas
dentro de una edificación.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
117
En las zonas donde predomina el calor debe tenerse muy en cuenta el
efecto neto de la reflexión en combinación con la emisión de radiación
térmica características del material. Absorción y conducción de energía
Transmisión calorífica de los materiales
Las características más importantes para el control térmico de los materiales
son su comportamiento desde el punto de vista de su capacidad transmisión
de energía calorífica a través de ellos. La variación diaria de la carga
calorífica origina su correspondiente oscilación en el interior de la
estructura pero con dos diferencias:
1. El ciclo interno se amortiguará, es decir las variaciones serán más
pequeñas
2. El ciclo interno sucederá al externo, es decir ambos ciclos estarán
desfasados.
El primer efecto depende del valor aislante del material caracterizado como
coeficiente de transmisión del calor, expresado en Kcal/hr/m², esto quiere
decir, que a menor coeficiente de transmisión del calor, mejor efecto aislante,
esta interferencia en el paso del calor se le conoce generalmente como
aislamiento resistente, ya que permite reducir el flujo del calor a través de un
material.
El segundo efecto depende de la capacidad acumulativa calorífica del
material, es decir a mayor capacidad acumulativa, menor variación de
temperatura propagada a través del material, al retardo producido por esta
transmisión se le conoce como inercia térmica y proporciona la posibilidad
de almacenar las cargas que se producen en los momentos “punta del
calor” y liberarlos después en los momentos en que bajan las temperaturas.
Este efecto reduce simultáneamente la amplitud del impacto y se denomina
generalmente, capacidad de desfase (Olgyay, 1998).
Ambas características están presenten en los materiales, con diferente
intensidad dependiendo de su difusión térmica, esto puede definirse de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
118
acuerdo con la siguiente ecuación y en función del conocimiento de las
siguientes variables:
D = K/ρ c (m²/h)D = Difusión térmicaK = conductividad térmica (kcal/m²/h º C)ρ = densidad (kg/cm³)C = calor especifico (kcal/kg º C)Fig. Transmisión del calor en muros expuestos a radiación solar, con materiales de
distintas propiedades térmicas.
Fuente: Elaborado por el autor.
Figura 59. Oscilaciones térmicas en clima cálido desértico y en cálido
costero.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
119
Fuente: Elaborado por el autor.
Como puede observarse en la figura 39 la inercia térmica de los materiales
de una envolvente es por lo general proporcional a la masa y a la densidad
de sus materiales, estos tendrán mayor capacidad de acumulación y desfase
de la energía térmica dentro de ellos, durante el día amortiguaran el exceso
de calor y durante la noche, liberaran al interior este exceso, manteniendo la
temperatura interior homogénea durante todo el día y la noche, esta
propiedad es ideal para climas extremosos, como los cálido desérticos.
Aislamiento o inercia térmica en los climas costeros.
En regiones de climas cálidos con cercanía a cuerpos de agua como mares
o lagunas, las temperaturas entre el día y la noche y entre estaciones
presentan poca oscilación térmica, esto se debe a la alta capacidad
calorífica y la fuerte inercia térmica del agua, es decir que durante los
periodos diurnos los rayos del sol calientan el agua, esta energía térmica
acumulada es lentamente desprendida por las noches, manteniendo las
temperaturas casi iguales a las del día y no permitiendo que los períodos
nocturnos enfríen como en los climas desérticos. Este efecto
termorregulador tendrá influencia importante sobre el espesor y la elección
de los materiales de la envolvente, ya que por las noche no serán
necesarios requerimientos de protección contra bajas temperaturas, autores
como Serra y Coch (2005), recomiendan por tanto para regiones costeras la
elección de materiales ligeros y de poca inercia térmica.
Por tanto para climas cálidos húmedos costeros, los requerimientos térmicos
de los materiales deberán ser de características aislantes al paso del calor y
de poca capacidad de acumulación calorífica; Un aislante térmico es un
material caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera
al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse
en temperatura. Gracias a su baja conductividad térmica y un bajo
coeficiente de absorción de la radiación, el material más resistente al paso
de calor es el aire y algunos otros gases. Por esta razón se promueven
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
120
como buenos aislantes térmicos, los materiales combinados de sólidos y
gases, como: fibra de vidrio, lana, vidrio expandido, poliestireno expandido,
espuma de poliuretano, aglomerados de corcho, etc., en la mayoría de los
casos el gas encerrado es el aire.
Figura 40. Oscilación térmica en climas cálidos costeros
Fuente: elaboración propia
Se puede apreciar en la figura 40, que en climas cálidos húmedos costeros,
la oscilación térmica entre el día y la noche es mínima durante los meses de
verano, los materiales de propiedades aislantes impedirán el paso del calor
por conducción a través de las envolventes.
Figura 60. Propiedades termodinámicas de algunos materiales.
Material C o n d u c t i v i d a d térmica
Densidad Capacidad calorífica
W /(K.m) kg/m3 kcal/m3 · ºCAgua 0,58 1000 1000Acero 47-58 7850 950Tierra seca 0.52 1500 660Granito 2,7 2645 529Vidrio 1,40 2500Madera de roble 0,13 750 430Ladrillo 0,70 2000 400Madera de pino 0,20 640 384
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
121
Tabla roca 0,107 817Piedra arenisca 2,90 2200 374Hormigón 1,20 2300 350Mortero de Yeso 0.65 1440 288Tejido de lana 0,045 111 35Poliestireno expandido 0,03 25 10Poliuretano expandido 0,023 24 9Fibra de vidrio 0,03 15 2,8Aire 0,020 1,2 0,29
Fuente: Rolle Kurt (2006) Termodinámica.
En la figura 41 se identifican valores de algunas características
termodinámicas de materiales utilizados en la construcción en la localidad de
estudio.
Interpretación.
La conductividad térmica es la capacidad de una sustancia de transferir la
energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a
substancias con las que está en contacto, es decir es la habilidad de un
material de conducir calor a través de su masa. La inversa de la
conductividad térmica es la resistencia térmica, que es la capacidad de los
materiales para oponerse al paso del calor. Los materiales más empleados
como aislantes térmicos son los que ofrecen mejor resistencia al paso y
almacenamiento de energía térmica a través de ellos, es por esta razón
4.3 Materiales empleados en la vivienda de interés social en clima
cálido.
Se ha revisado que la propiedad de un material más óptima para climas
cálidos semi-húmedos está en su relación entre densidad y capacidad
calorífica. Evitar la transferencia y almacenamiento de calor en los
materiales de los cerramientos es un factor fundamental en la edificación de
una vivienda para climas cálidos de poca oscilación térmica.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
122
Este apartado enfoca la revisión de los materiales para la construcción de
vivienda de interés social (VIS) de construcción en la localidad de estudio
(Mazatlán) y los clasifica en un inventario según su uso y características, las
cuales permitirán establecer parámetros que cotejados con la literatura
especializada en arquitectura bioclimática para climas cálidos, coadyuven a
determinar ponderaciones de desempeño según sus comportamiento ante
las condiciones ambientales pertinentes a este estudio así como a la
herramienta de análisis bioclimático para VIS de climas cálidos.
La información vaciada en tablas (fig. 61,62,63) fue obtenida en visitas de
campo guiadas por promotores inmobiliarios en cada uno de los modelos
seleccionados, utilizando la misma tabla que fue presentada a manera de
cuestionario. La información sobre los materiales y sistemas constructivos
según fuentes de los desarrolladores, es homologada en casi todos los
lugares del país donde cada inmobiliaria construye modelos semejantes, sin
embargo aquí es presentada con carácter exclusivo del caso de estudio.
Fig. 61 Levantamiento de campo, materiales, acabados y sistemas
constructivos del modelo Arce, Frac. Santa Fe en Mazatlán Sinaloa del
Grupo inmobiliario Homex.
Material Utilizado en P o r c e n t a j e d e viviendas que lo utilizan
Observaciones
Block Hueco
Muros
50% Todos los modelos de 2 plantas
Ladrillo recocidoMuros
0%
Muros de Hormigón armado
Muros 50% Todos los modelos de 1 planta
Hormigón macizo
Techos
0%
Hormigón ReticularTechos
0%
Vigueta y bovedilla Techos 100%
Concreto pulido
Pisos20%
Vitropiso Pisos 80%
Aluminio (marcos)
Ventanas
100%
Vidrio TransparenteVentanas
100%
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
123
Vidrio Tintex Ventanas 0%
Vidrio Filtrasol
Ventanas
0%
Vidrio Low-e
Ventanas
0%
Poliestireno expandido
Aislantes
10% Solo en modelos ecológicos
Membranas e impermeabilizante Aislantes
100% Todos los modelos
Loseta y lechada Aislantes 0%
Enjarre a mortero
Aislantes
100% En todos los muros excepto exteriores de perímetro
Fuente: Datos proporcionados en levantamiento de campo, asesorados por un promotor inmobiliario de Grupo Homex Mazatlán
Fig. 62 Levantamiento de campo, materiales, acabados y sistemas
constructivos del modelo Salice, Frac. Real pacifico en Mazatlán Sinaloa del
Grupo inmobiliario G.I.G.
Material Utilizado en P o r c e n t a j e d e viviendas que lo utilizan
Observaciones
Block Hueco
Muros
50% Todos los modelos de 2 plantas
Ladrillo recocidoMuros
50%
Muros de Hormigón armado
Muros 0% Todos los modelos de 1 planta
Hormigón macizo
Techos
100%
Hormigón ReticularTechos
0%
Vigueta y bovedilla Techos 0%
Concreto pulido
Pisos20%
Vitropiso Pisos 80%
Aluminio (marcos)
Ventanas
100%
Vidrio TransparenteVentanas
100%
Vidrio Tintex Ventanas 0%
Vidrio Filtrasol
Ventanas
0%
Vidrio Low-e
Ventanas
0%
Poliestireno expandido
Aislantes
0% Solo en modelos ecológicos
Membranas e impermeabilizante Aislantes
100% Todos los modelos
Loseta y lechada Aislantes 0%
Enjarre a mortero
Aislantes
100% En todos los muros excepto exteriores de perímetro
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
124
Fuente: Datos proporcionados en levantamiento de campo, asesorados por un promotor inmobiliario de Grupo G.I.G Mazatlán
4.3.2Discusión
Los 3 modelos de VIS revisados en campo, representan variantes
significativas en los materiales y sistemas constructivos que utilizan en los
cerramientos de sus modelos construidos y en construcción
4.5Criterios urbanos de conjunto habitacional.
En la proyectación de un habitad ambientalmente integrado, se involucran al
menos dos niveles de planificación arquitectónica que pueden ser
configurados a conveniencia por la mano del hombre, el domestico y el
urbano. La planificación urbana de un conjunto habitacional, concierne al
análisis y disposición del territorio que dará cabida al conjunto de viviendas
por edificar, sea este colonia, fraccionamiento, coto, multifamiliar etc. La
correlación entre el sembrado de viviendas, el tejido vial, las áreas de
donación (parques, jardines etc.), los pavimentos urbanos, la arborización y
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
125
el manejo del agua definirán desde etapas tempranas de un proyecto el
grado de integración ambiental que pueda tener un desarrollo habitacional.
En la presente metodología de análisis de modelos de vivienda, el estudio
correlacional entre variables climáticas y variables urbanas se apoya en
algunos principios que Higueras (1998) define como urbanismo bioclimático,
y que intenta en abstracto despejar y simplificar un listado de variables a
tomar en cuenta en el proceso de estudio y proyectación de un desarrollo
habitacional medioambientalmente integrado con su clima.
Higueras (2006) define en los siguientes puntos que a cada lugar una
planificación especial mediante:
• Un trazado viario estructurante que responda a criterios de soleamiento y viento• Calles adaptadas a la topografía, buscando las orientaciones optimas de
soleamiento y viento• Zonas verdes adecuadas a las necesidades de humedad y evaporación
ambiental (en superficie, conexión y especies vegetales apropiadas)• Morfología urbana de manzanas que generen fachadas bien orientadas y
adecuada proporción de patios de manzana según el clima• Parcelación que genere edificios con fachadas y patios bien orientados• Tipología edificatoria diversa y adecuada a las condiciones del sol y viento
Fuente: Higueras Ester, (2006) Urbanismo Bioclimático.
El factor economía, es el valor constante de carácter inamovible en la
planificación habitacional de vivienda social, importante mencionar que
durante la revisión de literatura, el consenso de autores (Bazant, Higueras,
Duccí etc.) desarrolla ideas y propuestas optimas de cómo debe ser la
disposición de un sembrado y el dimensionamiento de lotes en un desarrollo
habitacional para cada clima. El aporte es valioso, sin embargo es
importante mencionar, que la viabilidad económica y la explotación de la
superficie de suelo, hacen en la realidad poco factible la aplicación de
algunos de estos criterios. Que a continuación de manera sintética se
interpretan y describen.
Trazado de las calles y sembrado.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
126
El trazado de las vías de comunicación urbana, calles y andadores
peatonales, comúnmente se proyecta en función de algunos factores de más
jerarquía aparente que los bioclimáticos, como el aprovechamiento del
polígono, de ubicación estratégica de las áreas de donación para parques y
jardines, de conectividad con vialidades principales, de criterios de
seguridad, etc.
Es utópico pretender que todos los modelos de vivienda dispuestos en el
sembrado de un desarrollo habitacional resulten con la mejor orientación
cardinal posible. El aprovechamiento natural de la superficie por urbanizar
no lo permite, sin embargo un audaz criterio de sincronización entre modelos
de vivienda, comercialmente denominados por sus configuraciones
espaciales y diseño de fachadas (modelo 1, modelo 2, modelo 3 etc.) es la
solución más pertinente. Las directrices de diseño de cada grupo de
modelos deben ser pensadas y proyectadas para el eje cardinal en que
estarán ubicadas en el conjunto habitacional. En otras palabras, el uso de
aleros, crestas, marquesinas, y demás elementos tanto de ornato como de
protección solar, así como la ubicación y dimensiones de ventanas y patios
de cada prototipo deben ser diseñadas para aprovechar los vientos
dominantes en verano y mitigar el excesivo asoleamiento (en el eje este –
oeste en regiones de climas cálidos).
Dinámica de fluidos en conjuntos habitacionales.
Invariablemente, la determinación de un eje eólico universalmente óptimo
para cada prototipo de vivienda en un conjunto residencial es obviamente
imposible de proyectar. Sin embargo, determinar la mejor orientación y nivel
de compactación de un sembrado habitacional, influirá periódicamente en la
cantidad y velocidad de viento que incida sobre cada una de las zonas del
entramado vial y edificado.
Los fenómenos naturales de dinámica de fluidos (aire en este caso) le
permiten al viento recorrer los espacios que no presentan obstrucciones a su
paso con un mínimo de pérdida de intensidad y por fuerza de sobrepresión,
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
127
pero con mucho menos intensidad entre los espacios que no están en su
flujo natural (Vorticidad). Diversos autores estiman fórmulas para calcular la
sombra del viento, (fig.29) generada por la obstrucción en su recorrido, No
obstante y no pretendiendo complejizar en temas de aerodinámica, para
fines objetivos de este estudio, se proponen tres tipos de desarrollo
habitacional (VIS) según su grado de compactación o dispersión sobre el
suelo urbanizado, y su relación del entramado con las áreas de donación
(parques y jardines).
Fig. 29 grafico y calculo de sombra de viento en alzado y planta
Fuente: (a) Vélez (2007) - (b) Arias, Ávila (2004)
Conjunto habitacional compacto
Se clasifica a un conjunto habitacional como compacto, cuando no existen
áreas de donación (para parques y jardines) entre dos manzanas, ó la
distancia entre estas dos manzanas (vialidad) es menor a 3 veces la altura
de las viviendas que presentan la obstrucción directa a los vientos D=3A (fig.
31). En este tipo de conjuntos habitacionales el flujo del viento que llega a
las manzanas sin exposición directa es débil, lo que en temporada de calor,
elevada humedad y presencia de pavimento en las vialidades condiciona
meso climas urbanos extremadamente incómodos.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
128
Fig. 30 Conjunto habitacional compacto, vista superior
Fuente: Elaborado por el autor en software 3Dmax
En la imagen se puede apreciar con flechas la simulación del movimiento del
aire a través de las vialidades y viviendas. Cabe resaltar que el espectro
denominado sombra de viento que generan las manzanas (2 filas de
viviendas) es superior al ancho de la vialidad, creando zonas de baja presión
de viento, quedando el aire prácticamente estancado.
Conjunto habitacional semi compacto
Se clasifica a un conjunto habitacional como semi compacto, cuando existen
áreas de donación (para parques y jardines) entre dos manzanas, sin
embargo la distancia entre estas dos manzanas (vialidad) es menor a 3
veces la altura de las viviendas que presentan la obstrucción directa a los
vientos D=3d (fig. 31). En este tipo de conjuntos habitacionales el flujo del
viento que llega a las manzanas sin exposición directa es moderado, sin
embargo si el área de donación es arbolada mitiga cierta cantidad del efecto
de re irradiación de calor al ambiente.
Fig. 30 Complejo habitacional semi-compacto, vista superior
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
129
Fuente: Elaborado por el autor en software 3Dmax
En la imagen se puede apreciar con flechas la simulación del movimiento del
aire a través de las vialidades y viviendas. Cabe resaltar que el espectro
denominado sombra de viento que generan las manzanas (2 filas de
viviendas) es superior al ancho de la vialidad, sin embargo hay el suficiente
espacio para que de manera indirecta la turbulencia (tangencial) haga
circular un considerable volumen de aire.
Conjunto habitacional abierto
Se clasifica a un conjunto habitacional como abierto, cuando existen áreas
de donación (para parques y jardines) entre dos manzanas, y el ancho de
esta área es de al menos 3 veces la altura de las viviendas que presentan la
obstrucción directa a los vientos D=3d (fig. 31) ó cuando existen andadores
y/o separación entre las viviendas suficiente para permitir el flujo del viento
entre ellas. En este tipo de conjuntos habitacionales el flujo del viento que
llega a las manzanas sin exposición directa es adecuado, además de que si
este pasa a través de áreas arboladas aumenta en calidad.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
130
Fig. 30 Complejo habitacional abierto, vista superior
Fuente: Elaborado por el autor en software 3Dmax.
En la imagen se puede apreciar con flechas la simulación del movimiento del
aire a través de las vialidades y viviendas. Cabe resaltar que es notorio
como el entramado vial y edilicio es permeable al flujo de vientos, llegando
con suficiente intensidad a las manzanas que no están directamente
expuestas a viento.
Condicionantes de la vegetación y del paisaje urbano
La arborización y el uso de la vegetación es un factor determinante en la
planificación ambiental de un desarrollo habitacional. Además de las
naturales bondades visuales que le confieren al paisaje, los arboles y las
coberturas vegetales tienen importantes funciones en la climatología urbana.
Un cordón o conjunto de arboles de dimensiones apropiadas ofrecen entre
muchas de sus funciones, mitigar el ruido ambiental proveniente de las
vialidades transitadas que conectan a los conjuntos habitacionales, ofrecen
sombra al recorrido del peatón, controlan la humedad del suelo evitando la
erosión y la evaporación del agua del suelo, constituyen un hábitat a
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
131
diversas especies de fauna, mejora el meso clima del conjunto y el
microclima del recorrido , la calidad del aire, y quizás uno de los más
importantes, mediante la fotosíntesis fijan dióxido de carbono.
Además las áreas de donación destinadas a parques y jardines, constituyen
un mecanismo natural que amortigua la irradiación solar, funciona como
vaso regular en temporales de lluvia intensa, permite la interacción espacial
entre manzanas beneficiando el flujo natural de vientos y constituye un
espacio público de recreo que pueda beneficiar el desarrollo social.
Para motivos de análisis y valoración en un proyecto habitacional con
respecto a la cantidad y calidad de las áreas verdes proyectadas (arboles y
coberturas vegetales) se proponen en este documento 4 categorías o rangos
en el manejo y proyectación de áreas verdes.
5.1 Descripción de la herramienta de análisis bioclimático.
El desarrollo del instrumento de análisis bioclimático se realizo basado
en un listado de categorías y sub categorías de conceptos y criterios, que se
considera son necesarios analizar en una vivienda para verificar su
eficiencia bioclimática.
La selección de estas categorías a su vez está fundamentada en modelos
de análisis similares, de trabajos de investigación realizados por autores
como Rodríguez, Serra y Olgyay, y adecuados con la realidad de la vivienda
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
132
en México y las particularidades especiales que presenta el clima cálido
semi húmedo.
La herramienta que se pretende, opera con un sencillo sistema de
calificación que asigna valores del 0 al 5, para cada uno de los parámetros o
características morfológicas, espaciales y constructivas, la sumatoria total,
ofrecerá cotejada con una ponderación, un valor aproximado de condiciones
de habitabilidad térmica del diseño (tabla 61).
Cada uno de los parámetros se desarrollan en un apartado por categorías o
criterios, y se justifica la asignación de su valor según la literatura
especializada, las bases de datos climáticas, los recorridos solares para la
localidad y algunos criterios emitidos por NOM´s y NMX que ofrecen
recomendaciones análogas, de ser necesaria alguna verificación cada
categoría indica el apartado de consulta en el documento para verificar las
bases conceptuales y técnicas de la determinación de un valor.
No son objeto de análisis ni asignación de un valor características,
materiales o eco técnicas que no son utilizadas en la construcción de
vivienda en México o que no son susceptibles de uso, esto con la finalidad
de agilizar y acotar la aplicación del análisis, reduciendo el número de
variables únicamente a los que son de competencia para el análisis.
La prospectiva de reproducción y adaptación de esta herramienta para
análisis semejantes en otras condiciones climáticas, se podrá hacer siempre
y cuando se reinterpreten los valores de las variables, las ecotecnologías y
los criterios específicos según competa a las estrategias bioclimáticas de la
región climática a evaluar.
Inconvenientes de la herramienta.
El tipo de evaluación que esta herramienta permite es de carácter cualitativo,
a pesar que hay una ponderación numérica. Entre cada categoría no existen
variantes para los valores por asignar (0 al 5) esto con la debida
comprensión de que algunas de las categorías pudieran tener más
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
133
relevancia que otras en la influencia microclimática sobre un espacio. Sin
embargo relacionar todas las variables y sus influencias mutuas
representaría un cálculo de condicionantes complejo, que requeriría de la
ayuda de un software que pudiera resolver un sin número de combinaciones
aritméticas, para generar un resultado, esto sin lugar a duda representaría
una segunda etapa en el desarrollo del instrumento, sin embargo la
aportación como herramienta prospectiva se considera pertinente para un
análisis preliminar, en una etapa preliminar del proyecto.
Fig. 61. Propuesta de ponderación de valores de Habitabilidad en VIS.
50 - 59 Optimas condiciones de vivienda( altas posibilidades de ahorro energético)40 - 49 Buenas Condiciones de Habitabilidad29 - 39 Diseño Deficiente, requiere mejorías19 - 28 Mal Diseño9 - 18 Pésimo diseño
*Condiciones en términos térmicos, para verano en climas cálido subhúmedo, y criterios de orientación específicos para la zona de análisis, Mazatlán, Sin. Méx.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
134
Tabla 20. Herramienta de análisis bioclimático (Hoja 1)
Pieza
ParámetroParámetro ValorValorValor VariableVariable NotasNotas Puntaje• Orientación de la
crujía en el sentido más largo.
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
444 Noroeste - SuresteNoroeste - Sureste Se entiende por crujía el espacio
generado entre dos muros de cargaSe entiende por crujía el espacio generado entre dos muros de carga
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo. 333 Noreste - SuroesteNoreste - Suroeste
Se entiende por crujía el espacio generado entre dos muros de cargaSe entiende por crujía el espacio generado entre dos muros de carga
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
222 Norte - SurNorte - Sur
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
• Orientación de la crujía en el sentido
más largo.
111 Este - OesteEste - Oeste *Consultar apartado de Criterios de Orientación*Consultar apartado de Criterios de Orientación
• Orientación de Ventanas y Vanos
• Orientación de Ventanas y Vanos
444 Este - Noroeste
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
• Orientación de Ventanas y Vanos
• Orientación de Ventanas y Vanos
333 Suroeste
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
• Orientación de Ventanas y Vanos
• Orientación de Ventanas y Vanos
222 Oeste
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
• Orientación de Ventanas y Vanos
• Orientación de Ventanas y Vanos
111 Sur *Consultar apartado de Criterios de Orientación*Consultar apartado de Criterios de Orientación*Consultar apartado de Criterios de Orientación
• Ubicación de la pieza
• Ubicación de la pieza
44 Contigua a un espacio abierto
Contigua a un espacio abierto
• Ubicación de la pieza
• Ubicación de la pieza
33 Contigua a un espacio cerrado
Contigua a un espacio cerrado
Contigua a un espacio divido, con acceso a través de una puertaContigua a un espacio divido, con acceso a través de una puertaContigua a un espacio divido, con acceso a través de una puerta
• Ubicación de la pieza
• Ubicación de la pieza
22 Contigua a dos o más espacios
Contigua a dos o más espacios
En medio de dos o más espacios, sin o con poca exposición a la ventilación directa
En medio de dos o más espacios, sin o con poca exposición a la ventilación directa
En medio de dos o más espacios, sin o con poca exposición a la ventilación directa
• Ubicación de la pieza
• Ubicación de la pieza
11 Separada de la naveSeparada de la nave
Necesario atravesar un espacio abierto o exposición solar por más de 2 ladosNecesario atravesar un espacio abierto o exposición solar por más de 2 ladosNecesario atravesar un espacio abierto o exposición solar por más de 2 lados
• Ubicación de la pieza
• Ubicación de la pieza
*Consultar apartado Criterios Topológicos*Consultar apartado Criterios Topológicos*Consultar apartado Criterios Topológicos
• Tipo de ventilación• Tipo de ventilación 44 CruzadaCruzada Dos o más aberturas en lados distintosDos o más aberturas en lados distintosDos o más aberturas en lados distintos• Tipo de ventilación• Tipo de ventilación
33 ForzadaForzada Por algún método se manejo de presión, o temperaturas Por algún método se manejo de presión, o temperaturas Por algún método se manejo de presión, o temperaturas
• Tipo de ventilación• Tipo de ventilación
22 SencillaSencilla Una sola aberturaUna sola aberturaUna sola abertura
• Tipo de ventilación• Tipo de ventilación
00 NingunaNinguna *Consultar apartado de Criterios de Ventilación*Consultar apartado de Criterios de Ventilación*Consultar apartado de Criterios de Ventilación
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
4 Mayor a 1.6 M2Mayor a 1.6 M2Mayor a 1.6 M2 Se consideran aberturas a: ventanas, puertas, celosías en muros o techos.Se consideran aberturas a: ventanas, puertas, celosías en muros o techos.Se consideran aberturas a: ventanas, puertas, celosías en muros o techos.
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
3 De 1.1 a 1.5 M2De 1.1 a 1.5 M2De 1.1 a 1.5 M2 Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
2 De .5 a 1 M2De .5 a 1 M2De .5 a 1 M2
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
• Dimensiones de las ventanas y
aberturas por fachada
0 NingunaNingunaNinguna
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social.
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
4 Block celularBlock celularBlock celular De hormigón celular curado HCADe hormigón celular curado HCADe hormigón celular curado HCA• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
3 LadrilloLadrilloLadrillo
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
2 Block HuecoBlock HuecoBlock Hueco
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas
• Materiales de construcción
• Muros
• Losas1 HormigónHormigónHormigón Concreto vaciado o prefabricadoConcreto vaciado o prefabricadoConcreto vaciado o prefabricado
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
135
• Losas• Losas4 Hormigón
ReticularHormigón ReticularHormigón Reticular
Armado con casetónArmado con casetónArmado con casetón• Losas• Losas
3 Hormigón MacizoHormigón MacizoHormigón Macizo
• Losas• Losas
2 Block HuecoBlock HuecoBlock Hueco
• Losas• Losas
1 Asbesto cementoAsbesto cementoAsbesto cemento
En placas prefabricadasEn placas prefabricadasEn placas prefabricadas
Ponderación de la calidad del diseño en térmicos bioclimáticos: 4) optimo con posibilidades de ahorro energético 3) habitabilidad 2) deficiente 1) malo 0) no existe o pésimo
Tabla 21. Herramienta de análisis bioclimático (Hoja 2)
Pieza
ParámetroParámetro Valor Variable Notas o especificacionesNotas o especificaciones Puntaje•Acristalamientos•Acristalamientos 4 Vidrio de baja
emisividad•Acristalamientos•Acristalamientos
3 Vidrio Polarizado
•Acristalamientos•Acristalamientos
2 Vidrio Tintado
•Acristalamientos•Acristalamientos
1 Transparente *Consultar apartado de Criterios de Orientación*Consultar apartado de Criterios de Orientación
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
4 Alero con faldón Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas 3 Árbol o vegetación
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
2 Marquesina, toldo o Pérgola
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
Se entiende por vanos a toda abertura que.permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
•Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas
0 ninguno *Consultar apartado de Criterios de Protec. Solar*Consultar apartado de Criterios de Protec. Solar
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
4 Planta o construcción encima
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
3 recubrimiento e impermeabilizante
Loseta, Placas de poliestireno, NaturaciónLoseta, Placas de poliestireno, Naturación
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
2 Impermeabilizante Con ó sin membrana textil de color claroCon ó sin membrana textil de color claro
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
1 Ninguno
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
0 Impermeabilizante negro
•Protección de la Losa a la insolación•Protección de la Losa a la insolación
*Consultar aparatado de Criterios de Protec. Solar*Consultar aparatado de Criterios de Protec. Solar
•Protección de los muros a la insolación•Protección de los muros a la insolación
4 Aislante térmico (poliestirenos, fibras, espumas)(poliestirenos, fibras, espumas)•Protección de los muros a la insolación•Protección de los muros a la insolación
3 Alta masa térmica Espesor en muros con materiales de baja densidadEspesor en muros con materiales de baja densidad
•Protección de los muros a la insolación•Protección de los muros a la insolación
2 Vegetación Arborización o NaturaciónArborización o Naturación
•Protección de los muros a la insolación•Protección de los muros a la insolación
0 Ninguna *Consultar apartado de Criterios de Ventilación*Consultar apartado de Criterios de Ventilación
•Altura del NPT al cielo raso•Altura del NPT al cielo raso
4 Mayor a 2.8 mt Nivel Piso Terminado al plafón o cielo interior Nivel Piso Terminado al plafón o cielo interior •Altura del NPT al cielo raso•Altura del NPT al cielo raso
3 De 2.5 a 2.7 mt de la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilaciónde la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilación
•Altura del NPT al cielo raso•Altura del NPT al cielo raso
2 De 2.2 a 2.4 mt
de la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilaciónde la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilación
•Altura del NPT al cielo raso•Altura del NPT al cielo raso
0 De 2.0 a 2.15 mt
de la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilaciónde la losa de entrepiso o azotea.*Consultar apartado de Criterios de Ventilación
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
136
•Color de la envolvente•Color de la envolvente•Color de la envolvente•Color de la envolvente
4 Colores claros
•Color de la envolvente•Color de la envolvente
3 Semi-claros
•Color de la envolvente•Color de la envolvente
2 Semi-oscuros
•Color de la envolvente•Color de la envolvente
1 Oscuros *Consultar apartado de Criterios de protec. solar*Consultar apartado de Criterios de protec. solar
Ponderación de la calidad del diseño en térmicos bioclimáticos: 4) optimo con posibilidades de ahorro energético 3) habitabilidad 2) deficiente 1) malo 0) no existe o pésimo
Tabla 22. Herramienta de análisis bioclimático (Hoja 3)
Pieza
ParámetroParámetro Valor Variable NotasNotas Puntaje•Topología espacial•Topología espacial 4 Poco
compartimentada•Topología espacial•Topología espacial
3 Semi compartimentada
•Topología espacial•Topología espacial
2 Altamente compartimentada
•Topología espacial•Topología espacial
*Consultar apartado de Criterios Topológicos*Consultar apartado de Criterios Topológicos
•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas
4 Cubierta Vegetal•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas
4 Doble vidriado
•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas
4 Torre de ventilación
•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas•Tecnología Aplicada o técnicas pasivas
4 Umbral Jardín *Consultar apartado de Eco técnicas*Consultar apartado de Eco técnicas
0 Ninguna
4 Abierta
Tipología urbana de conjunto habitacionalTipología urbana de conjunto habitacional
3 Semi compacta
*Consultar apartado de Criterios Urban. de Conjunto*Consultar apartado de Criterios Urban. de Conjunto
2 Compacta
Manejo de arboles y áreas verdes en áreas de donación, andadores peatonales y patio-jardín de las viviendas.
Manejo de arboles y áreas verdes en áreas de donación, andadores peatonales y patio-jardín de las viviendas.
4 Al frente, en jardín y parque
3 Al frente y jardín
2 Jardín y aparque
1 Parque *Consultar apartado de Criterios Urban. de Conjunto*Consultar apartado de Criterios Urban. de Conjunto
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
137
0 Ninguna
Ponderación de la calidad del diseño en térmicos bioclimáticos: 4) optimo con posibilidades de ahorro energético 3) habitabilidad 2) deficiente 1) malo 0) no existe o pésimo
Tabla 23.- Rangos de Calificación (de un total máximo de 67 puntos).
57 – 67 Optimas condiciones de habitabilidad46 – 56 Buenas condiciones de habitabilidad34 -45 Deficiente, el diseño requiere mejorías23 -33 Mal diseño11 – 22 Pésimo Diseño
*Condiciones en términos térmicos, para verano en climas cálido subhúmedo,Y criterios de orientación específicos para la zona de análisis, Mazatlán, Sin. Méx.
Capitulo V
5.2 Muestra.
Antes de comenzar con la aplicación práctica del análisis que propone esta
investigación, cabe mencionar que la tesis en que se mantiene
fundamentado este documento es susceptible a ser falseable, se parte de la
evidencia observacional y el bagaje de conocimientos y experiencias
recopiladas de diversos autores, sin embargo una vez aplicada la
herramienta pudiera presentar debilidades en su aplicación, es por eso la
importancia de su aplicación práctica, y de su posterior evaluación y
conclusiones, con la intención de verificar las prospectivas de factibilidad del
instrumento y sus posibles mejoras.
La selección de casos de estudio atiende a la realidad construida en materia
de vivienda social en la zona de estudio, la ciudad de Mazatlán en el estado
de Sinaloa, el criterio de delimitación está basado en la clasificación de
CONAVI en donde se cataloga el tipo de vivienda según su precio total a la
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
138
venta y su superficie construida (tabla 14) además de su importancia según
el parque predominante de viviendas construidas de estos rangos.
Tipos de vivienda, de construcción predominante en la zona de
estudio.
En México, según la distribución del ingreso salarial, la mayor parte de la
demanda de vivienda se cubre con opciones de vivienda de interés social, la
Comisión Nacional de Vivienda (CONAVI) agrupa a los consumidores
mexicanos en seis grupos de ingresos enlistados en la Fig 63
Fig 63. Clasificación de viviendas en México según tipo y rango de precio aprox.
Fuente: CONAVI, Estado actual de la vivienda en México 2005, 2008.
Según SEDESOL, la vivienda mínima, social y económica son las que
comúnmente se conocen como de interés social y que mayormente
adquieren los derechohabientes a través de algún tipo de programa de
crédito social (Infonavit, fovisste, etc.)
En 2005, de las casi 600,000 viviendas vendidas, el 67% fue de vivienda
económica, más el 17.9% de interés social. Esto indica un poco más de
500,000 viviendas correspondientes a estos segmentos, en su mayoría
financiadas por el Infonavit (SEDESOL, 2004).
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
139
Tabla de ventas de viviendas por segmento de 1994 a 2005
Fuente: Bancomer, Estudio del Mercado de Vivienda 2005
Según las fuentes SEDESOL y CONAVI el mercado más importante
actualmente en vivienda es el sector de interés social, atendiendo a este
indicador se revisaron y seleccionaron algunos prototipos de vivienda
desarrollados y actualmente en venta por 3 de los más importantes grupos
constructores con presencia en la localidad, Homex y G.I.G Consorcio
Inmobiliario y Coci desarrollos.
Las categorías de vivienda seleccionadas para el presente estudio son tres:
1) Vivienda mínima, 2) Vivienda económica y 3) Vivienda media, y se
eligieron en base a un criterio de mayor parque construido en la localidad
(Tabla 15) y a su potencial como vivienda susceptible de gestionar un crédito
de hipoteca verde Infonavit.
Tabla 15 Indicadores de créditos por institución de financiamientos hipotecarios
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
140
Fuente: CONAVI - http://www.conafovi.gob.mx/img/Meta%202010%20para%20Internet_2.pdf
5.1Aplicacion del Instrumento en un de modelo de análisis.
En las figuras y plantas arquitectónicas presentadas a continuación (fig. 49)
se aprecian las características espaciales, dimensiónales, de distribución,
relaciones entre vanos y macizos, ubicación y dimensión de las aberturas de
ventilación, metros cuadrados de construcción y orientación cardinal,
acompañados también de un mapa de imagen satelital con la ubicación
geográfica del sembrado y lotificado del fraccionamiento que brinda
información relevante en materia de orientación cardinal de las crujías de las
viviendas con motivo de estudio solar y vientos.
Anexo a los planos y mapas se presenta una relación de los materiales y
procedimientos constructivos utilizados para la construcción. Todos estos
datos son de relevante importancia durante el proceso de análisis y
evaluación de los modelos.
En cada caso de estudio, se aplico la herramienta de análisis y se presentan
los resultados con carácter informativo. Se incluye un apartado de
conclusiones y recomendaciones pertinentes para la vivienda seleccionada
según los resultados del análisis, y una autoevaluación del desempeño de la
herramienta de análisis aplicada.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
141
Control
Con la intención de verificar la realidad de algunos de los datos que la
literatura especializada menciona sobre comportamiento termodinámico en
materiales, y ambientes interiores, expuestos a condiciones de
asoleamiento, viento y humedad particulares de zonas cálido húmedas, se
desarrollo un estudio de campo en el que se monitoreo in situ 1 modelo de
vivienda con características espaciales y económicas según el caso de
estudio seleccionados para esta investigación (VIS mínima, social,
económica).
La intención de elaborar un control como muestra testigo, es cotejar la
información que el equipo de monitoreo especializado arroja en los estudios
de campo a los modelos de vivienda seleccionados. Con la finalidad de
validar la información que se plantea en este documento y verificar si los
criterios de ponderación en la herramienta de análisis bioclimático propuesta
están fundamentados en principios teóricos correctos.
El procedimiento está basado en el monitoreo de las fluctuaciones de
temperatura, humedad y el flujo de viento al exterior e interior de la vivienda,
así como las variaciones de temperatura en materiales de los cerramientos.
La contrastación del comportamiento ambiental térmico entre el interior y
exterior, su relación con el horario, orientación y materiales ofrecieron
información significativa, que permitió a esta investigación establecer
veracidad al cuerpo de conocimientos que en los capítulos se desarrollaron,
y determinar particularidades que influencian sobre las condiciones de
temperatura en la vivienda analizada.
Equipo de monitoreo y metodología.
El equipo seleccionado que se utilizo para el monitoreo del “control” en la
presente investigación, es un PCE-FWS20, un Hobo U10 y un termómetro
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
142
de sólidos IR Steren (Infrarrojo), los primeros dos clasificados como
Dataloggers, son equipos electrónicos diseñados para obtener mediciones
de magnitudes diversas en periodos programados de tiempo. La captura de
datos se realiza desde un set configurable de sensores. Dichos datos son
almacenados en una memoria central para luego ser estudiados en forma
numérica o estadística. Cualquier magnitud ambiental que experimenta
cambios durante el día será capturada por un sensor y la medida de
variación entre estas fluctuaciones determina información relevante del
fenómeno ambiental al interior del espacio en análisis.
Fig. 51 Monitoreo in situ, en modelos de vivienda de interés social seleccionados
Fuente: elaborado por el autor.
El equipo se dividió en dos sets de sensores, que se instalaron al interior y
al exterior de la vivienda respectivamente, con una programación en
memoria central para recolectar lecturas a cada 20 minutos (3 tomas por
hora) entre el periodo de 8 am a 7 pm, durante 3 días del mes más cálido del
año (Julio). Los parámetros seleccionados para su presentación grafica (fig.
52) se resumen a la media en 1 lectura por hora y competen a los
resultados obtenidos del monitoreo de temperatura de bulbo seco, humedad
relativa, movimiento del aire y dirección.
Fig. 52 resumen numérico y grafico de monitoreo ambiental en VIS social Modelo 1(día 13 de julio)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
143
No Time Indoor Humidity(%) Indoor Temperature(ーC) Outdoor Humidity(%) Outdoor Temperature(ーC) Wind(m/s) Direction
1 13/07/2009 08:52 79 24 65 23 0.3 NE
2 13/07/2009 09:52 77 26 67 24 0.34 W3 13/07/2009 10:52 73 27 69 28 0.3 E4 13/07/2009 11:2 72 30 70 30 0.3 NW
5 13/07/2009 12:52 70 32 61 33 0.5 NE
6 13/07/2009 13:52 69 33 56 34 0 NE
7 13/07/2009 14:52 68 35 58 36 0.3 W8 13/07/2009 15:52 69 35 61 35 0.4 W9 13/07/2009 16:52 67 34 61 33 0.6 W10 13/07/2009 17:5. 69 33 64 30 0.8 W11 13/07/2009 18:52 70 32 65 30 0.3 W12 13/07/2009 19:52 74 30 69 28 0.2 W
Fuente: elaboración del autor.
Falta graficar los 2 días restantes, 14 y 15 de Julio.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
144
El sensor infrarrojo de temperatura Steren Her-420 determina a través de
refracción de radiación térmica electromagnética la temperatura de cualquier
substancia en rangos de entre -20° a 535° centígrados, y se aplicó en
puntos específicos indicados sobre algunos de los elementos clave de la
envolvente, (muros, paredes y piso) a cada 2 horas durante un periodo de 8
am a 7 pm 3 días del mes más cálido del verano en la zona de estudio
(Julio).
Fig. 52 resumen numérico y grafico de monitoreo ambiental en VIS social Modelo 1(día 13 de julio)
N° Hora Temperatura en muro de concreto (interior) C° Temperatura en muro de concreto (exterior) C° Temperatura en losa de bovedilla y vigueta (interior) acabado a enjarre en yeso Temperatura en losa de bovedilla y
vigueta (exterior) acabado en membrana e impermeabilizante temperatura en piso de concreto pulido (interior)
1 08:52 24.50 23 22 23 21
2 09:52 25.00 25 22.5 24 21
3 10:52 27.00 28 24 26.5 21.5
4 11:52 29.00 30 27.5 32 23
5 12:52 31.50 31 31 34 24
6 13:52 33.00 34 35 36.5 24.5
7 14:52 33.00 37 37 43.5 26
8 15:52 31.50 39 35 42 25
9 16:52 31.00 35.5 33 40 25
10 17:52 29.50 34 32.5 38 23.5
11 18:52 28.00 33 31 34.5 23
12 19:52 26.00 30 30 30 23
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
145
Descripción del modelo analizado
Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
146
Modelo 2 (control)
Ceiba Fraccionamiento Real del Valle
Inmobiliaria G.I.G
Superficie de Lote 114m2 2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Superficie construida 89 m22 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Mat. de construcción Muros de block hueco
Losa de concreto reticular, con
membrana Termaflex blanca
Aplanados en mortero y yeso,
sin cubierta aislante
Tipología espacial Abierta Semi compartimentadaOrientación en el sembrado
Noreste - SuroesteNoreste - Suroeste
Orientación de la Crujía Noreste - SuroesteNoreste - SuroesteOrientación de Ventanas Sur OesteSur OesteAltura del NPT a la losa 2.45 mt.Acristalamientos Vidrio transparente 6mm.Vidrio transparente 6mm.• Del Modelo analizado
El modelo control seleccionado -Ceiba- es una vivienda de interés social
categoría mínima, el sistema constructivo utilizado por la desarrollado es en
base a muros de block hueco, castillos y cerramientos en hormigón armado,
losa maciza de hormigón, aplanados interiores en yeso y exteriores en mortero
arena, la orientación de la crujía en la vivienda analizada es la que en mayor
número de viviendas del mismo modelo repetía el sembrado, Noreste-Sureste.
(fig. 39)
• De los elementos vulnerables al asoleamiento
Las aberturas de la vivienda no contaban con dispositivos de control solar y
aunque en el proyecto arquitectónico se representan arboles o arbustos, en los
modelos listos para entrega al derechohabiente no existían plantados ninguno
de estos elementos vegetales por consiguiente dejando vulnerables las
ventanas a la exposición solar directa.
• De las características espaciales y topológicas
La vivienda es de dimensiones reducidas, sin embargo esta misma
característica espacial pone en proximidad a las ventanas de espacios
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
147
contiguos por lo que la ventilación que se registró esta dentro de los rangos
apropiados según la escala de Beaufort (capitulo de criterios de ventilación).
Sin embargo esta ventaja de apropiada ventilación de ve minimizada por la
altura del nivel piso terminado al cielo raso de la losa (2.30mt.), exponiendo los
espacios a un aumento de la temperatura del aire debido a un fenómeno de re-
irradiación de la energía térmica absorbida por la losa de azotea y transmitida
al cuerpo humano a través de convección por el aire.
• De lo Urbano
El nivel de compactación del entramado urbano se determino en base a las
descripciones desarrolladas en el apartado de – criterios urbanos - como semi
compacto, registrándose durante el monitoreo buenas condiciones de
ventilación en el conjunto habitacional, superiores a 5.0 m/s en la escala de
Beaufort.
Discusión.
El monitoreo de control arrojo datos que revelan el comportamiento ambiental
de la vivienda analizada según sus características particulares, es apropiado
resaltar que estos resultados ambientales monitoreados son propiamente
definidos por la correlación de todas y cada una de las características
climáticas y constructivas del modelo “Ceiba”, y que la pretensión no es la de
generalizar criterios en base a estos resultados, únicamente es la de
corroborar en base a una contrastación y comparación de resultados, el
conocimiento teórico que la literatura indica para la zona climática del prototipo
de estudio.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
148
Resulta interesante resaltar un fenómeno detectado durante la revisión de los
resultados del monitoreo (control) al que según la literatura se le denomina
como oscilación térmica, y que puede ser revisado en las graficas de
temperatura (fig .36). Estos resultados muestran diferencias de las
temperaturas entre el día y la noche al interior y exterior de la vivienda, que se
manifiestan con un fenómeno de inercia térmica. La temperatura al iniciar el día
se muestra casi en igualdad de condiciones entre el interior y el exterior de la
vivienda, sin embargo conforme pasan la horas, los materiales de la envolvente
de la vivienda (block y concreto principalmente) debido a su alta capacidad
calórica, van acumulando un aumento de temperatura. Este mismo calor es
desprendido al interior de la vivienda por re-irradiación desde la losa y muros, y
transmitido por convección a través del aire durante el periodo diurno, a pesar
que las temperaturas en el exterior comienzan a descender durante la noche.
Esta característica en el desempeño térmico de la vivienda resulta
inconveniente en climas cálidos, debido a que por la noche, periodo del día
destinados biológicamente para el descanso, las condiciones esperadas son de
descenso en la temperatura, como sucede al exterior, sin embargo el muestreo
(control) demostró que las condiciones ambientales al interior superan las del
exterior, incrementando el disconfort térmico que perciben los usuarios de la
vivienda.
Conclusiones del Control.
Indudablemente la elaboración de un control con un tratamiento más integral
que pudiera representar material suficiente para la elaboración de una
estadística seria tarea de elaboración de un control mas fidedigno.
5.1.2 Aplicación Práctica – caso de estudio 1
Vivienda de interés social Mínima, Modelo I “Salice”
Fig. 16 Plantas arquitectónicas modelo Salice – Frac. Real del Valle
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
149
Fig. 18. Alzado Frontal del modelo Salice y foto del interior de la sala comedor
Fuente: Proporcionada por G.I.G consorcio inmobiliario.
Fig. 19 Sembrado de terrenos e imagen satelital del desarrollo Real del Valle.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
150
Fuente: elaboración propia en base de satelital de Google y superposición de archivo vectorial de CAD proporcionado por G.I.G
Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria.
Modelo 1
Salice Fraccionamiento Real del Valle
Inmobiliaria G.I.G
Superficie de LoteSuperficie de Lote 99m2 2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Superficie construidaSuperficie construida 82m22 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Mat. de construcciónMat. de construcción Muros de block hueco
Losa de concreto reticular, con
membrana Termaflex blanca
Aplanados en mortero y yeso,
sin cubierta aislante
Tipología espacialTipología espacial Abierta Semi compartimentadaOrientación en el sembradoOrientación en el sembrado
Oeste - EsteOeste - Este
Orientación de la CrujíaOrientación de la Crujía Oeste - EsteOeste - EsteOrientación de VentanasOrientación de Ventanas Oeste -EsteOeste -EsteAltura del NPT a la losaAltura del NPT a la losa 2.45 mt.AcristalamientosAcristalamientos Vidrio transparente 6mm.Vidrio transparente 6mm.
Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -1
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
151
Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -2
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
152
Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -3
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
153
Interpretación de resultados.
El espacio (C) Sala comedor del modelo de vivienda Salice obtuvo 39 puntos
de un total máximo de 67 posibles, que determinan el puntaje mayor de
condiciones óptimas de habitabilidad en una vivienda de interés social para
clima cálido subhúmedo. Este puntaje se considera dentro del rango
deficiente, y determina que el diseño y/o configuración de la vivienda en
algunos de los criterios evaluados resultaron no ser siquiera medianamente
aptos en términos de habitabilidad.
Observaciones y criterios que pudieran mejorar.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
154
Uno de los criterios de más relevancia que arrojo baja puntuación, es la
alineación de la crujía y las ventanas, al quedar estas vulnerables en una
orientación sumamente castigada (oeste) no presentaron dispositivos de
control solar ni tecnología en acristalamientos que amortiguara el
sobrecalentamiento por exposición solar directa. La falta de arborización
propuesta por el desarrollador al frente y el patio-jardín del prototipo y la baja
altura del nivel piso terminado a la losa de entrepiso podrían según la
literatura condicionar un ambiente caluroso al interior del espacio analizado.
En prospectiva el diseño de vivienda necesita revisión, adaptaciones y una
segunda evaluación para aprobar mejores niveles de habitabilidad y mejor
integración medioambiental.
5.1.3 Aplicación Práctica – caso de estudio 2
Vivienda de interés social Mínima, Modelo I “Sabal”
Fig. 19 Plantas arquitectónicas modelo Sabal – Frac. Real del Valle
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
155
Fig. 20. Alzado Frontal del modelo Sabal y foto del interior de la sala comedor
Fuente: Proporcionado por G.I.G consorcio inmobiliario.
Fig. 19 Sembrado de terrenos e imagen satelital del desarrollo Real del Valle.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
156
Fuente: elaboración propia en base de satelital de Google y superposición de archivo vectorial de CAD proporcionado por G.I.G
Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria.
Modelo 2
Sabal Fraccionamiento Real del Valle
Inmobiliaria G.I.G
Superficie de Lote 99m2 2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Superficie construida 101m22 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Mat. de construcción Muros de block hueco
Losa de concreto reticular, con
membrana Termaflex blanca
Aplanados en mortero y yeso,
sin cubierta aislante
Tipología espacial Abierta Semi compartimentadaOrientación en el sembrado
Noreste - SuroesteNoreste - Suroeste
Orientación de la Crujía Noreste - SuroesteNoreste - SuroesteOrientación de Ventanas Sur OesteSur OesteAltura del NPT a la losa 2.45 mt.Acristalamientos Vidrio transparente 6mm.Vidrio transparente 6mm.
Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -1
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
157
Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -2
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
158
Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -3
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
159
Interpretación de resultados.
El espacio (C) Sala comedor del modelo de vivienda Sabal obtuvo 46 puntos
de un total máximo de 67 posibles, que determinan el puntaje mayor de
condiciones óptimas de habitabilidad en una vivienda de interés social para
clima cálido subhúmedo. Este puntaje se considera dentro del rango de
buenas condiciones de habitabilidad, y determina que el diseño y/o
configuración de la vivienda resulto en la mayoría de los criterios evaluados
óptimos o al menos medianamente aptos en términos de habitabilidad.
Observaciones y criterios que pudieran mejorar.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
160
Los criterios que presentaron más relevancia positiva en la puntuación,
fueron la orientación Noroeste y Sureste de la crujía y del espacio en análisis
(sala comedor) las ventanas de ambos espacios presentan orientación al
noroeste, lo que implica un breve periodo de asoleamiento por las mañanas
en verano, a pesar que por la disposición contigua en el sentido corto del
solar de la sala y comedor no permiten ventilación cruzada, el
dimensionamiento de las ventanas es adecuado. El conjunto habitación de
polígono irregular beneficia a este modelo de vivienda con la ubicación de
las áreas de jardín frente a la manzana del modelo Sabal, lo que garantiza
un flujo de viento despejado y directo a la fachada noreste de las viviendas.
Los criterios de altura del nivel piso terminado a la losa y la protección de la
losa a la insolación, ayudaría a mejorar significativamente las condiciones
microclimáticas de la vivienda,
En prospectiva el diseño de vivienda es adecuado, los criterios de altura del
nivel piso terminado a la losa y la protección de los muros a la insolación
ayudaría a mejorar significativamente las condiciones microclimáticas de la
vivienda, y en una segunda evaluación arrojar óptimos niveles de
habitabilidad y mejor integración medioambiental.
5.1.4 Aplicación Práctica – caso de estudio 3
Vivienda de interés social Mínima, Modelo 3 “Ceiba”
Fig. 19 Plantas arquitectónicas modelo Ceiba – Frac. Real del Valle
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
161
Fig. 20. Alzado Frontal del modelo Ceiba y foto del interior de la sala comedor
Fuente: Proporcionado por G.I.G consorcio inmobiliario.
Fig. 19 Sembrado de terrenos e imagen satelital del desarrollo Real del Valle.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
162
Fuente: elaboración propia en base de satelital de Google y superposición de archivo vectorial de CAD proporcionado por G.I.G
Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria.
Modelo 2
Ceiba Fraccionamiento Real del Valle
Inmobiliaria G.I.G
Superficie de Lote 114m2 2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Superficie construida 89 m22 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 1/2 baños - 1 estudioCochera 2 autos - Cocina
Mat. de construcción Muros de block hueco
Losa de concreto reticular, con
membrana Termaflex blanca
Aplanados en mortero y yeso,
sin cubierta aislante
Tipología espacial Abierta Semi compartimentadaOrientación en el sembrado
Noreste - SuroesteNoreste - Suroeste
Orientación de la Crujía Noreste - SuroesteNoreste - SuroesteOrientación de Ventanas Sur OesteSur OesteAltura del NPT a la losa 2.45 mt.Acristalamientos Vidrio transparente 6mm.Vidrio transparente 6mm.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
163
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
164
5.1.4 Aplicación Práctica – caso de estudio 3
Vivienda de interés social Mínima, Modelo 3 “Magnolia”
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
165
Fig. 19 Plantas arquitectónicas modelo Ceiba – Frac. Real del Valle
Fig. 20. Alzado Frontal del modelo Magnolia y foto del interior de la sala comedor
Fuente: Proporcionado por G.I.G consorcio inmobiliario.
Fig. 19 Sembrado de terrenos e imagen satelital del desarrollo Real del Valle.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
166
Fuente: elaboración propia en base de satelital de Google y superposición de archivo vectorial de CAD proporcionado por G.I.G
Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria.
Modelo 2
Magnolia Fraccionamiento Real del Valle
Inmobiliaria G.I.G
Superficie de Lote 114m2 2 niveles - 3 recámaras2 baños - 1 terrazaCochera 2 autos techada - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 baños - 1 terrazaCochera 2 autos techada - Cocina
Superficie construida 127m22 niveles - 3 recámaras2 baños - 1 terrazaCochera 2 autos techada - Cocina
2 niveles - 3 recámaras2 baños - 1 terrazaCochera 2 autos techada - Cocina
Mat. de construcción Muros de block hueco
Losa de concreto reticular, con
membrana Termaflex blanca
Aplanados en mortero y yeso,
sin cubierta aislante
Tipología espacial Abierta Semi compartimentadaOrientación en el sembrado
Noreste - SuroesteNoreste - Suroeste
Orientación de la Crujía Noreste - SuroesteNoreste - SuroesteOrientación de Ventanas Sur OesteSur OesteAltura del NPT a la losa 2.45 mt.Acristalamientos Vidrio transparente 6mm.Vidrio transparente 6mm.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
167
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
168
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
169
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
170
Fuente: Elaboración Propia, imagen generada desde un satélite tipo QuickBird
5.3 Prospectivas de la implementación del instrumento en la gestión
ambiental de la vivienda social. correcciones y lectura
“La gestión ambiental es el conjunto de esfuerzos efectivos de los
diferentes componentes de una organización para desarrollar,
mantener y superar la calidad de un producto o servicio con el fin de
hacer posible su producción sin afectar negativamente al
ambiente” (Prando, 1996)
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
171
Las instituciones públicas y privadas encargadas del desarrollo de
vivienda en el país están actualmente con un importante retraso en materia
de estrategias para controlar el impacto de sus actividades de producción y
productos terminados con una adecuada administración de recursos
naturales y del impacto ambiental directo que estos involucran.
Es urgente emprender acciones de concientización, revisión y auditorías
ambientales, además del desarrollo de políticas que alienten la protección
ambiental en cumplimiento de esa particular esfera del desarrollo
sustentable, la vivienda social.
La planificación integral y auditoria temprana son dos etapas sumamente
importantes en la gestión ambiental, que posteriormente se complementan
con las fases de ejecución, verificaciones, acciones correctivas, y
construcción de mejores marcos legales en base a la experiencia y
aprendizaje, construyendo así la espiral del proceso de mejoramiento
continúo en pro de coadyuvar a la mitigación del impacto ambiental
ocasionado por los procesos de producción y la vida útil de la vivienda en
México.
El Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012 señala como uno de sus objetivos
nacionales el reto de sentar las bases para contener y corregir la tendencia
histórica de un crecimiento urbano desordenado y una deficiente calidad en
habitabilidad para las familias mexicanas, además de impulsar, el desarrollo
habitacional sustentable como el paradigma que garantice la calidad de la
vivienda, el mejoramiento y conservación del entorno.
El país continúa con una tendencia acelerada hacia la urbanización, en el
lapso de los últimos 5 años las instituciones de vivienda han otorgado más
créditos que en toda la década anterior y aunque esto ha facilitado la
capacidad de respuesta a las necesidades de vivienda de los mexicanos, el
crecimiento acelerado del parque habitacional (tabla 20) y de las ciudades
ha casi rebasado la suficiencia de los recursos y la capacidad de las
infraestructura energética del país.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
172
Fig. 22 Esquema de un posible funcionamiento de la gestión ambiental de la vivienda en los proceso de diseño, certificación y construcción.
Fuente: Elaboración del autor. Modelos con prospectivas de acreditar certificaciones de vivienda verde, con un proceso sistemático, revisado desde
etapas tempranas.
Un desarrollo sustentable en materia de vivienda requiere de un enfoque
sistemático para afrontar los rezagos en materia de gestión ambiental en
todas sus categorías y partes.
El presente documento intenta modestamente contribuir al bagaje de
metodologías de análisis y herramientas de evaluación, al menos en calidad
de prospectiva de ser participe en el enrobustecimiento del cuerpo de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
173
conocimientos que pudiera cooperar en la generación de instrumentos
integrales de certificación de vivienda sustentable.
Fig. Extracto del documento Programa Transversal para el desarrollo
sustentable de la vivienda, apartado de Objetivos.
Fuente: Criterios e indicadores para desarrollos habitacionales sustentables, CONAVI (2008)
La gestión ambiental en el sector de la vivienda en México es un importante y
masivo paso hacia el desarrollo sostenible del cual el país se ha comprometido
a coadyuvar en marcos internacionales. La noción del constante migrar de los
habitantes de zonas rurales a las ciudades en busca de aparentes mejores
condiciones de vida es ya una constante conocida, de la cual no se les puede
culpara los ciudadanos, y que aún se desconoce en qué momento detonara un
efecto reversivo de retorno hacia el campo, y por el momento este patrón de
migración atenta en contra de la capacidad e infraestructura actual de la
ciudades.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
174
Este panorama actual le representa a los actores de la planificación de las
ciudades un reto que resolver, el parque de vivienda en el país sigue en
aumento, según Conavi, el Infonavit estima financiar 500 mil viviendas en el
país para el 2010, 37 mil de estas en la ciudad de Mazatlán, y tan solo en 2010
Fovissste otorgo 2,124 créditos a trabajadores en Mazatlán para adquirir
viviendas.
Esta creciente en el parque habitacional, representa más y nuevas demandas
para los recursos naturales y energéticos del país, además del incremento en
los impactos de contaminación y perturbación del equilibrio natural en todos los
ámbitos.
Los patrones de crecimiento urbano y la forma de proyectar los desarrollos
habitacionales pronto demostraran que son insostenibles en todas las esferas
del desarrollo sustentable. El intercambio de coberturas vegetales silvestres por
pavimentos, la sobredemanda de energía eléctrica y las consecuencias en la
salud que la edificación de vivienda nueva no integrada ambientalmente
tendrán, podrían ser de costos y repercusiones incalculables.
Las grandes, medianas o quizás pequeñas diferencias en el diseño y
materialización de vivienda de fabricación en serie en masivas cantidades (fig.
54), pueden representar significativos avances en materia de ahorro
energético, mejoramiento de salud y bienestar en miles de habitantes, y
directo a esto, coadyuvar en la mitigación de GEI´s, lluvia acida, y efectos de
isla de calor urbano.
Fig. 54 Vivienda de fabricación en serie para derechohabientes mexicanos
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
175
Fuente: imágenes obtenidas de internet
Un potencial camino hacia una gestión ambiental en el desarrollo de vivienda
en México, esta posibilitado en la explotación y aplicación de décadas de
conocimientos que la arquitectura bioclimática ha generado, es necesaria la
implementación de un plan integral de manejo ambiental, que incluya entre
otros instrumentos, un marco legal regulatorio cimentado en normativas bien
informadas, estructuradas, que ofrezcan lineamientos que acatar, así como la
instrumentación de herramientas que permitan de manera sencilla evaluar y
certificar proyectos de esta índole.
Esto además de presentarse como una opción normativa, detona en
automático como un vector de generación y difusión de conocimiento, como
hoy en día actúan los reglamentos de construcción municipales, los cuales
acreditan a un director responsable de obra a través de un examen de
conocimientos específicos sobre la legislación y procesos constructivos
específicos para una localidad, la existencia de un reglamento de
especificaciones de eficiencia energética en el país, incentivaría de inmediato
la especialización de los encargados del quehacer arquitectónico que deseen
acreditar una certificación como desarrollador o perito en vivienda sustentable.
Por el crecimiento de algunas de las perturbaciones ambientales que el planeta
presenta en la actualidad aparentemente ocasionadas por las actividades de
desarrollo humano, la comunidad internacional se ha comprometido en
esfuerzo mutuo a combatir y mitigar la excesiva producción de contaminantes
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
176
atmosféricos. El informe que en 1987 llamo a la reflexión denominado “nuestro
futuro común” en el marco de la comisión para el ambiente y desarrollo de la
ONU, llamo a cambiar la filosofía de explotación de los recursos naturales por
parte de las sociedades, el cambio en los criterios del desarrollo de la
producción tecnológica evoluciono de estar guiado solamente por le eficiencia,
productividad, rentabilidad y aspectos económicos en general, al de; la salud,
ambiente , conservación de recursos naturales, energía y entre muchos otros
problemas que el modus vivendi de las sociedades estaba llevando (Heinke,
1999), pero y como encaminar a la arquitectura rumbo al cumplimiento y
colaboración de estos cambios en el pensamiento humano sobre sus formas
de producción, esta pregunta plantea sin lugar a duda un cambio en las formas
de ideación, proyectación y producción de la arquitectura contemporánea y
futura.
Conclusiones
Generales teóricas
• El análisis documental del cuerpo teórico y conceptos necesarios para
realizar este documento, arrojó como conclusiones generales que los
estudios actuales en materia de bioclima en México, están aun
distantes de la realidad proyectual y constructiva. Los avances en
investigación en bioclima, son importantes, el estado del arte es
basto, libros, revistas, artículos en línea, académicos y posgrados son
el bastión de la disciplina, sin embargo, la instrumentación de estos
conocimientos aun tiene poco impacto en la edificación del parque
habitacional del país, esto, según los alcances del presente estudio,
puede deberse a una laguna entre el conocimientos y los
mecanismos que hagan operativa su aplicación, auditoria,
certificación y retroalimentación.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
177
• Se descubrió también durante la investigación del estado del arte en
este documento, que el bioclima como disciplina a tenido una génesis
obvia a través de los años, es actualmente parte de un cuerpo de
conocimientos y aplicaciones técnicas que se incluyen como
categoría dentro de las estrategias del desarrollo sustentable,
principalmente en materia de medio ambiente y salud. Sin embargo,
su continuidad como disciplina, difícilmente puede seguirse
tratándose de manera aislada. Esto no implica una ruptura en la línea
de investigación, sistemáticamente representa la oportunidad de
introducir el cuerpo de conocimientos del bioclima como parte del
respaldo técnico en la puesta operativa del paradigma de la
sustentabilidad medioambiental en materia de edificación.
De la localidad de estudio.
• En el ambiente local, se encontró el mismo o quizás un peor
escenario, el bioclima y los criterios de sustentabilidad ambiental
tienen muy poco impacto tanto en el escenario construido como en
los profesionales que se dedican al quehacer arquitectónico.
De la problemática actual.
• Algunos aspectos principales que se considera no han facilitado la
implementación y desarrollo tanto de una conciencia ambientalmente
responsable como de mecanismos para incentivar a los
desarrolladores de vivienda en la localidad son descritos a manera de
conclusiones a continuación.
• falta de mejores mecanismos gubernamentales y fiscales que
ofrezcan incentivos a los desarrolladores inmobiliarios, para mitigar el
excedente económico que genere la implementación de eco-técnicas,
dispositivos de control solar, pilotajes con materiales más adecuados
para cada región climática etc.
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
178
• Programas regionales de capacitación y certificación del personal que
se encarga de la proyectación de prototipos habitacionales,
medioambientalmente planeados.
• Un escueto marco legal en materia de sustentabilidad en vivienda, las
actuales especificaciones que el gobierno mexicano (en sus
diferentes esferas) enuncia para acreditar proyectos de desarrollo
habitacional tanto de vivienda de fabricación en serie, como vivienda
de construcción particular, son muy básicos, actualmente acreditar
vivienda como un producto de crédito hipoteca verde de Infonavit,
resulta del cumplimiento de especificaciones que la CONAVI enuncia,
como la utilización de lámparas ahorradoras (Sello FIDE), un
calentador de agua solar (como ecotecnia) y un aislante térmico en
losas de azotea (NOMs). El producto de crédito es un incentivo
federal que amortigua a mediano plazo el excedente económico de la
vivienda, proporcionándole al derechohabiente la capacidad de
aumentar en dinero sus cuotas de pago, basándose en la premisa
lógica de que al reducir el consumo de luz, agua y gas en su vivienda,
se reducen sus egresos y aumentara la capacidad directa del pago de
su crédito. Este sistema es un ejemplo de que la mecánica de
incentivos es factible, y sin embargo aun estos esfuerzos tienen poco
impacto, primero en el número de viviendas desarrolladas para este
producto de crédito, y segundo en el nivel de ahorro económico, la
calidad de vida y la reducción del consumo de energía que estas
viviendas prospectan en comparación con las que pudieran tener, con
un más completo programa de desarro l lo habi tac ional
medioambientalmente integrado.
• La falta de instrumentos oficiales que permitan auditar la eficiencia de
sustentabilidad habitacional en las diversas esferas que esta
involucra, (en el caso de estudio, solo las de categorías
microambientales). Este tipo de instrumentos harían factible evaluar
los prototipos de vivienda y los conjuntos habitacionales proyectados
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
179
para ser construidos en serie, desde etapas tempranas del diseño, y
establecer mecanismos de certificaciones que por un lado; le faciliten
a las autoridades emitir y evaluar nuevos criterios ambientales en el
trámite de permisos de construcción, por otro, le permitan a
desarrollos habitacionales obtener sellos verdes y gestionar estímulos
crediticios, y en una perspectiva más general coadyuven en
prospectiva en la disminución del consumo de recursos energéticos
en el país.
De la Herramienta.
El desarrollo y puesta en operación de la herramienta, evidencio quizás uno
de los más importantes problemas aún pendientes por resolver en el
bioclima, y para el cual, la teoría de los sistemas complejos resulto
pertinente en la explicación de esta dificultad metodológica y epistemológica.
Como ya se discernió antes en el apartado de conclusiones generales de
este capítulo, existe una laguna pendiente por resolver entre la teoría y la
práctica en la arquitectura bioclimática, puntualmente en la validación de
resultados. Y es que el problema no radica en la falta de conocimiento
desarrollado y difundido, si no más concretamente en la complejidad de
auditar si la aplicación de estos conceptos y técnicas son viables, factibles y
funcionales en términos cuantitativos de lo que según toda la teoría se
espera resulte de su implementación. Al menos hasta donde los alcances de
esta investigación lo permitieron, se detectaron los siguientes problemas a
manera de conclusión en la herramienta.
Una de las principales pretensiones de la arquitectura bioclimática está
centrada en lograr ambientes dentro de rangos de habitabilidad térmica
adecuados para el ser humano. Numerosos estudios coinciden en esta
premisa, sin embargo, en ninguno de los estudios identificados durante la
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
180
revisión del estado de arte fueron identificados análisis correlaciónales entre
sistemas climáticos, sistemas constructivos y resultados netamente
numéricos en los rangos de temperaturas, ventilación y humedad dentro de
espacios con variables controladas o monitoreadas.
La falta de este tipo de pilotajes y experimentos, está condicionada por la
complejidad correlacional de las variables independiente y dependientes que
participan en el fenómeno microambiental, si bien los sistemas constructivos
como variable dependiente tienen comportamientos normalizables, las
relaciones morfológicas y espaciales, en conjunto con la cantidad de
variables climatológicas, viento, humedad, temperatura del aire, radiación
solar, etc. Hacen de los experimentos difícil la posibilidad de establecer
estándares y resultados medianamente homogéneos.
Sobre el control
Como toda herramienta de análisis en fase de desarrollo, es necesaria su
calibración y/o validación de respuesta, las pruebas de control, permitieron
tener nociones de partida sobre el comportamiento de una vivienda modelo,
mismos que se contrastaron con los resultados propuestos de una
evaluación aplicada con la IAB y de esta manera verificar la fidelidad de las
respuestas que esta arroja.
En conclusión los resultados fueron compatibles, y verifico que las
respuestas propuestas con el IAB, son en términos generales veraces. Sin
embargo se plantea en un futuro prospectivo, afinar algunos apartados de el
IAB que vinculen mejor las respuestas entre espacios individuales y la nave
arquitectónica de la vivienda en su conjunto.
Conclusiones: Ventajas y desventajas del Instrumento de Análisis Bioclimático - IAB
Existen actualmente en el mercado algunos software de simulación
computacional (Ecotec, Ecodesigner, GreenBuilding, Revit, Ecomap etc.),
que interactúan con las diversas variables y bases de datos capaces de
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
181
realizar cálculos de desempeño térmico, de temperaturas, recorridos
solares, proyección de sombras y algunas otras variables micro ambientales,
que resulten de la acción climatológica y solar sobre una envolvente
arquitectónica u espacio determinado, este tipo de software representa un
muy importante avance en materia de evaluación y análisis en prototipos
tridimensionales, y seguramente serán en un corto plazo herramientas
indispensables en la cuztomización y certificación de los procesos de diseño
arquitectónico. Sin embargo, actualmente un porcentaje importante de la
producción arquitectónica al menos en etapas de ideación, continúa
realizándose por métodos gráficos tradicionales (lápiz y papel). La eficacia
que representa la graficación del diseño “a mano” es axiomática a su
sencillez y universal en su lectura e interpretación, y en acuerdo con autores
como García (2006) se cree que mientras no se consolide otro instrumento
de graficación de diseño que demuestre ser más eficaz este seguirá activo.
Es debido a esto y a algunas de las vulnerabilidades que se describen a
continuación que, poner énfasis en el desarrollo de instrumentos de
evaluación análogos y portables es una tarea pendiente de vital importancia.
Vulnerabilidades de los métodos informáticos de análisis bioclimáticos.
Iniciado el siglo XXI comienzan a aparecer algunos plugins y software de
cálculo y análisis micro ambiental para la industrial del diseño arquitectónico,
estos programas han ido progresivamente mejorando su capacidad de
interpretar en resultados numéricos y gráficos la compleja interacción entre
variables ambientales y variables edificatorias, de forma, materiales y
espacialidad. Este avance tecnológico ha representado la posibilidad de
analizar visualmente el comportamiento micro climático de un proyecto
arquitectónico modelado en 3 dimensiones. Sin embargo también ha dejado
expuestas sus vulnerabilidades y poca factibilidad en algunos campos del
diseño y certificación, que se intentaran resumir de breve forma aquí, con la
única intención de demostrar que el desarrollo de herramientas semejantes
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
182
a estas tanto informáticas como analógicas es de suma importancia, sobre
todo en México, donde existe un atraso importante en la materia.
1.- Los diversos software informáticos de cálculo que se comercializan
actualmente en el mercado, “cargan” las variables climatológicas de bases
de datos pre-programadas por la compañía desarrolladora del software en
formatos exclusivos (extensiones), y que en la mayor de los casos no
incluyen localidades mexicanas, esto complica o incluso imposibilita la
aplicación de la herramienta de análisis para casos de estudio nacionales.
2.- el soporte técnico en el extranjero, y el relativo alto costo de adquisición
de licencias oficiales para el uso del software restringen el uso de la
herramienta a ciertos sectores de la industria de la arquitectura, además que
no le confieren un perfil deseable como instrumento de análisis y
certificación en instancias gubernamentales.
3.- el dominio sobre funcionamiento del software, requiere de conocimientos
especializados en modelado tridimensional paramétrico, lo que no lo hace
accesible y de fácil uso en el colectivo de diseñadores, encargados del
quehacer proyectual y del de instancias de certificación gubernamental.
Estas vulnerabilidades obligan a repensar en alternativas para la elaboración
de herramientas tanto informáticas como analógicas que faciliten y
normalicen los procesos de análisis y certificación de proyectos
arquitectónicos ambientalmente integrados, en prospectiva de consolidar un
cuerpo de información, lineamientos e instrumentos hacia la gestión
ambiental del la vivienda en el país.
Prospectivas
Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas
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