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Análisis vivienda clima calido semi húmedo MAZATLAN
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Análisis vivienda clima calido semi húmedo MAZATLAN

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  • 1. Universidad de Guadalajara Centro 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
  • 2. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 2
  • 3. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 3
  • 4. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 4
  • 5. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 5
  • 6. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 6
  • 7. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 posterior de sistemas de acondicionamiento 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. 7
  • 8. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 8
  • 9. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 consumoEn el Norte y en las costas de eléctrico en la vivienda de climas cálidos en el país México el mayor consumo de energía en la edificación se debe al acondicionamiento del 9
  • 10. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 10
  • 11. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas • 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? 11
  • 12. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 12
  • 13. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 13
  • 14. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 14
  • 15. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 15
  • 16. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 16
  • 17. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 17
  • 18. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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”. 18
  • 19. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 19
  • 20. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 20
  • 21. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 21
  • 22. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 22
  • 23. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 23
  • 24. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 24
  • 25. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 25
  • 26. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 medio ambiente el 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. 26
  • 27. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 27
  • 28. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 aislar térmicamente su edificación” (Conafovi, NOM018ENER1997) 28
  • 29. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 29
  • 30. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 APROYNMX-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. 30
  • 31. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fig. 5 - de recomendaciones bioclimáticas para bioclima cálido semihúmedo 31
  • 32. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fuente: Criterios e indicadores para los desarrollos habitacionales sustentables en México, CONAVI 2010 La NOM-O20-ENER anteproyecto. 32
  • 33. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 33
  • 34. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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, 34
  • 35. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 35
  • 36. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 36
  • 37. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fig. 7. Criterios que obligadamente deberá tener la vivienda nueva para un crédito Hipoteca Verde, según INFONAVIT: 1. Lámparas compactas fluorescentes 2. Llaves ahorradoras de agua 3. Regadera con obturador 4. 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 inorgánicos 10.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) 37
  • 38. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fuente: Programas Hipoteca Verde y Subsidios 2009, Coordinación de Vivienda Sustentable CONAVI 38
  • 39. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Capítulo III 39
  • 40. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 40
  • 41. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 41
  • 42. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 42
  • 43. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 43
  • 44. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 44
  • 45. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 45
  • 46. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Parámetros térmicos Factores de confort térmico La temperatura del aire El grado de actividad La temperatura de radiación El tipo de vestido La humedad relativa del aire Edad, sexo y educación La velocidad del aire Habituación a las circunstancias climáticas Situación geográfica Época 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 46
  • 47. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 47
  • 48. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 térmico La temperatura del aire El grado de actividad La temperatura de radiación El tipo de vestido La humedad relativa del aire Edad, sexo y educación 48
  • 49. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas La velocidad del aire Habituación a las circunstancias climáticas Situación geográfica Época 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. 49
  • 50. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 50
  • 51. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 51
  • 52. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 (PMVpredicted 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 52
  • 53. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas niveles que contempla -3) Frio, -2) Fresco, -1) Ligeramente Fresco, 0) Neutro, +1) Ligeramente caluroso, +2) Caluroso y +3) Muy caluroso. Escala de sensación térmica PMV PPD Sensación +3 99% Muy caluroso +2 77% Caluroso +1 26% Ligeramente caluroso 0 5% -1 26% Ligeramente fresco -2 77% Fresco Confort (Neutro) -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. 53
  • 54. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 54
  • 55. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 55
  • 56. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 67 Velocidad Sensación del viento m/ térmica s durante el día/ por viento 2.4 14 Sensación térmica durante el día/ por humedad 25 zona de zona de confort confort térmico térmico por la por la mañana noche- tarde mañana Frio Confort enero 16 25 febrero Marzo 16 17 25 26 70 73 2.3 2.4 14 15 26 27 Frio Frio Confort 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. 26 77 2.1 16 27 Frio Confort 17 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 56
  • 57. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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”. 57
  • 58. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 A Descripción Tropical Lluvioso AF Con lluvias todo el año Am Húmedo con lluvias en Verano Aw Subhúmedo con lluvias en verano B 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), 58
  • 59. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 subhúmedo Mayores 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 21° 26° Menores de 650 mm Frío seco Templado seco Cálido seco Frío Templado Cálido subhúmedo Frío Húmedo Templado Húmedo Cálido Húmedo Zona de confort térmico Requerimientos de enfriamiento Entre 650 y 1000 mm Mayores de 1000 mm Requerimientos de Calefacción Fig. 17 Clasificación por estrategias bioclimáticas según Fuentes-Figueroa (2001) Menores de 21 º C - requerimientos de calefacción Entre 21 y 26 º C - zona de confort térmico Mayores de 26 º - requerimientos de enfriamiento El Clima Cálido semi Húmedo Costero 59
  • 60. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 60
  • 61. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 61
  • 62. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fig. 18. Parámetros climatológicos de la ciudad de Mazatlán, año 2009 MES Temperaturas en Centígrados max min media Lluvia Evap. mm Insolación total hrs. min Humedad Relativa Vientos m/seg. Nubes % 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 3201 24 74 867.9 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) 62
  • 63. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 63
  • 64. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 64
  • 65. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fuente: http://blog.nuestroclima.com/ 65
  • 66. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 66
  • 67. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 67
  • 68. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas “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 La trayectoria solar diaria solsticios de invierno y verano y en los comienza en el oriente para equinoccios de primavera otoño. terminar en el poniente, con un recorrido 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 (horizontal), este desplazamiento es conocido Fuente: Peralta I. 1886 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. 68
  • 69. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 69
  • 70. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 En la grafica se aprecia las 12 variables de orientación cardinal, con respecto 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 Fuente: Olgyay V. 1963, Pág. 55 fachada posterior. Fig. 26 Ejemplo de la trayectoria solar aparente y simulación de sombras proyectadas con orientación Este-Oeste en verano e invierno. 70
  • 71. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 71
  • 72. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 72
  • 73. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 73
  • 74. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 74
  • 75. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 75
  • 76. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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, 76
  • 77. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 77
  • 78. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 78
  • 79. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 total 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 79
  • 80. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 80
  • 81. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas “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, además se vincula con el consumo energético por 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. 81
  • 82. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 82
  • 83. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 83
  • 84. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 84
  • 85. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 85
  • 86. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 86
  • 87. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fig. 37. estudio de sombras Arias y Ávila (1990) en su trabajo revisan una forma grafica y Fuente: Arias y Ávila (2001) sencilla de interpretar estos ángulos de inclinación solar y su probable incidencia sobre aberturas (fig. 37) con resultados mucho mas didácticos. Se basan en la interpretación de la 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 87
  • 88. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 88
  • 89. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 SMN Fig. 40 Matriz de análisis de protecciones solares según orientación y requerimiento Orientaciones Ventana sin ningún dispositivo Norte Sur Este Oeste 2 4 2 1 Noroeste 1 Noreste 2 Suroeste 3 Sureste 4 89
  • 90. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Ventana con alero 4 5 4 4 3 4 4 5 Ventana con alero y faldón ver. Ventana bajo una volumetría Ventana con Pérgola Ventana con persiana Ventana con celosía vertical 4 5 5 4 4 5 4 5 4 5 4 4 3 4 4 5 4 5 4 3 3 4 4 5 4 5 4 3 2 4 4 5 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, 90
  • 91. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 91
  • 92. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 92
  • 93. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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) 93
  • 94. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 94
  • 95. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 95
  • 96. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 96
  • 97. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 97
  • 98. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 98
  • 99. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 99
  • 100. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 100
  • 101. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 101
  • 102. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 10 Rh calculada para el ejemplo (4x5) 0.5 Dormitorio individual 10 0.5 Sala 12 0.6 Comedor 14 0.7 Baños 30 1.5 Cocina 20 1 Oficina o estudio 10 0,5 Dormitorio doble 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 102
  • 103. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 103
  • 104. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 104
  • 105. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 105
  • 106. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 106
  • 107. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 107
  • 108. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 108
  • 109. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 109
  • 110. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 110
  • 111. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas La compartimentación con muros en En el segundo caso, la sentido perpendicular a la trayectoria del compartimentación del espacio se hace flujo del viento altera el recorrido, y con un muro en sentido paralelo al flujo disminuyen de manera considerable su de viento, se mantiene la velocidad y la velocidad. 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 111
  • 112. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 112
  • 113. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 113
  • 114. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Fig. 57 Casa típica en el pueblo del Quelite, Aquel que ha tenido una Sinaloa estancia pasajera al menos por alguna vivienda en un pueblo de clima cálido, 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 para mitigar el 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 114
  • 115. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 115
  • 116. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 116
  • 117. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas En las zonas donde predomina el calor debe tenerse muy en cuenta efecto neto de la reflexión en combinación el 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 calorífica origina su correspondiente oscilación de la carga 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 117
  • 118. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas acuerdo con la siguiente ecuación y en función del conocimiento de las siguientes variables: D = K/ρ c (m²/h) D = Difusión térmica K = 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. 118
  • 119. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 119
  • 120. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Conductividad térmica W /(K.m) Densidad Capacidad calorífica kg/m3 kcal/m3 · ºC Agua 0,58 1000 1000 Acero 47-58 7850 950 Tierra seca 0.52 1500 660 Granito 2,7 2645 529 Vidrio 1,40 2500 Madera de roble 0,13 750 430 Ladrillo 0,70 2000 400 Madera de pino 0,20 640 384 120
  • 121. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Tabla roca 0,107 817 Piedra arenisca 2,90 2200 374 Hormigón 1,20 2300 350 Mortero de Yeso 0.65 1440 288 Tejido de lana 0,045 111 35 Poliestireno expandido 0,03 25 10 Poliuretano expandido 0,023 24 9 Fibra de vidrio 0,03 15 2,8 Aire 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. 121
  • 122. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Block Hueco plantas Ladrillo recocido Muros de Hormigón armado Hormigón macizo 0% Muros Todos los modelos de 1 planta 0% Techos Concreto pulido Vitropiso 50% 0% Hormigón Reticular Vigueta y bovedilla P o r c e n t a j e d eObservaciones viviendas que lo utilizan Todos los modelos de 2 50% 100% 20% Pisos 80% Aluminio (marcos) 100% Vidrio Transparente 100% Ventanas 122
  • 123. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Vidrio Tintex Ventanas 0% Vidrio Filtrasol 0% Vidrio Low-e 0% Poliestireno expandido 10% Membranas e impermeabilizante Loseta y lechada 100% Aislantes Enjarre a mortero Solo en modelos ecológicos Todos los modelos 0% 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 Block Hueco plantas Ladrillo recocido Muros de Hormigón armado Hormigón macizo 50% Muros Todos los modelos de 1 planta 0% Techos Concreto pulido Vitropiso 0% 100% Hormigón Reticular Vigueta y bovedilla P o r c e n t a j e d eObservaciones viviendas que lo utilizan Todos los modelos de 2 50% 0% 20% Pisos 80% Aluminio (marcos) 100% Vidrio Transparente 100% Vidrio Tintex Ventanas 0% Vidrio Filtrasol 0% Vidrio Low-e 0% Poliestireno expandido 0% Membranas e impermeabilizante Loseta y lechada Enjarre a mortero 100% Aislantes Solo en modelos ecológicos Todos los modelos 0% 100% En todos los muros excepto exteriores de perímetro 123
  • 124. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 124
  • 125. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 125
  • 126. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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, 126
  • 127. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 127
  • 128. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 128
  • 129. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 129
  • 130. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 130
  • 131. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 131
  • 132. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 132
  • 133. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Habitabilidad 29 - 39 Diseño Deficiente, requiere mejorías 19 - 28 Mal Diseño 9 - 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. 133
  • 134. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Tabla 20. Herramienta de análisis bioclimático (Hoja 1) Pieza 2 4 Este Noroeste Suroeste 2 Oeste 1 • Este - Oeste 3 • Parámetro Orientación de la crujía en el sentido más largo. Variable Noroeste Sureste Noreste Suroeste Norte - Sur 1 • Valor 4 Sur 3 Orientación de Ventanas y Vanos Ubicación de la pieza 4 3 2 1 *Consultar apartado de Criterios de Orientación Se entiende por vanos a toda abertura que. permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio *Consultar apartado de Criterios de Orientación Contigua a un espacio divido, con acceso a través de una puerta En medio de dos o más espacios, sin o con poca exposición a la ventilación directa Necesario atravesar un espacio abierto o exposición solar por más de 2 lados *Consultar apartado Criterios Topológicos 4 Cruzada Dos o más aberturas en lados distintos Forzada 2 Sencilla Por algún método se manejo de presión, o temperaturas Una sola abertura 0 Ninguna • 3 De 1.1 a 1.5 M2 2 De .5 a 1 M2 4 Block celular 3 Ladrillo Block Hueco Hormigón *Consultar apartado de Criterios de Ventilación Ninguna 1 • Materiales de construcción Muros Mayor a 1.6 M2 2 • Dimensiones de las ventanas y aberturas por fachada 4 0 • Puntaje Se entiende por crujía el espacio generado entre dos muros de carga 3 • Tipo de ventilación Contigua a un espacio abierto Contigua a un espacio cerrado Contigua a dos o más espacios Separada de la nave Notas Se consideran aberturas a: ventanas, puertas, celosías en muros o techos. Las medidas de valuación se consideran exclusivas para dimensiones de vivienda de interés social. De hormigón celular curado HCA Concreto vaciado o prefabricado Losas 134
  • 135. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Losas • 4 3 2 1 Hormigón Reticular Hormigón Macizo Block Hueco Armado con casetón Asbesto cemento En 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 Parámetro •Acristalamientos Valor Notas o especificaciones 3 Vidrio Tintado 1 Transparente *Consultar apartado de Criterios de Orientación 4 Alero con faldón 3 Árbol o vegetación Se entiende por vanos a toda abertura que. permita la entrada de luz y aire al interior de un espacio 2 Marquesina, toldo o Pérgola ninguno 0 •Protección de la Losa a la insolación Puntaje Vidrio de baja emisividad Vidrio Polarizado 2 •Dispositivos de protección solar en vanos o ventanas 4 Variable 4 *Consultar apartado de Criterios de Protec. Solar 2 Planta o construcción encima recubrimiento e Loseta, Placas de poliestireno, Naturación impermeabilizante Impermeabilizante Con ó sin membrana textil de color claro 1 Ninguno 0 Impermeabilizante negro 3 *Consultar aparatado de Criterios de Protec. Solar •Protección de los muros a la insolación Aislante térmico (poliestirenos, fibras, espumas) 3 Alta masa térmica 2 Vegetación Espesor en muros con materiales de baja densidad Arborización o Naturación 0 •Altura del NPT al cielo raso 4 Ninguna *Consultar apartado de Criterios de Ventilación 4 Mayor a 2.8 mt Nivel Piso Terminado al plafón o cielo interior 3 De 2.5 a 2.7 mt 2 De 2.2 a 2.4 mt de la losa de entrepiso o azotea. *Consultar apartado de Criterios de Ventilación 0 De 2.0 a 2.15 mt 135
  • 136. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas •Color de la envolvente 4 Colores claros 3 Semi-claros 2 Semi-oscuros 1 Oscuros *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 Parámetro •Topología espacial Valor 4 3 2 Variable Notas Puntaje Poco compartimentada Semi compartimentada Altamente compartimentada *Consultar apartado de Criterios Topológicos •Tecnología Aplicada o técnicas pasivas 4 Cubierta Vegetal 4 Doble vidriado 4 Torre de ventilación 4 Umbral Jardín 0 Ninguna 4 Abierta 3 Semi compacta *Consultar apartado de Eco técnicas Tipología urbana de conjunto habitacional *Consultar apartado de Criterios Urban. de Conjunto 2 Manejo de arboles y áreas verdes en áreas de donación, andadores peatonales y patiojardín de las viviendas. Compacta 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 136
  • 137. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 habitabilidad 46 – 56 Buenas condiciones de habitabilidad 34 -45 Deficiente, el diseño requiere mejorías 23 -33 Mal diseño 11 – 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 137
  • 138. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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). 138
  • 139. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 139
  • 140. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 140
  • 141. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 141
  • 142. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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) 142
  • 143. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 W 3 13/07/2009 10:52 73 27 69 28 0.3 E 4 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 W 8 13/07/2009 15:52 69 35 61 35 0.4 W 9 13/07/2009 16:52 67 34 61 33 0.6 W 10 13/07/2009 17:5. 69 33 64 30 0.8 W 11 13/07/2009 18:52 70 32 65 30 0.3 W 12 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. 143
  • 144. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 23 144
  • 145. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Descripción del modelo analizado Tabla de información proporcionada por la inmobiliaria. 145
  • 146. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Modelo 2 (control) Ceiba Superficie de Lote Superficie construida Mat. de construcción Fraccionamiento Real Inmobiliaria G.I.G del Valle 114m2 2 niveles - 3 recámaras 2 1/2 baños - 1 estudio 89 m2 Cochera 2 autos - Cocina Muros de Losa de concreto Aplanados en block hueco reticular, con mortero y yeso, membrana Termaflex sin cubierta blanca aislante Tipología espacial Abierta Semi compartimentada Orientación en el sembrado Orientación de la Crujía Noreste - Suroeste Orientación de Ventanas Sur Oeste Altura del NPT a la losa Acristalamientos Noreste - Suroeste 2.45 mt. 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 146
  • 147. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 reirradiación 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. 147
  • 148. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 148
  • 149. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 149
  • 150. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Superficie de Lote Superficie construida Mat. de construcción Tipología espacial Fraccionamiento Real Inmobiliaria G.I.G del Valle 99m2 2 niveles - 3 recámaras 2 1/2 baños - 1 estudio 82m2 Cochera 2 autos - Cocina Muros de Losa de concreto Aplanados en block hueco reticular, con mortero y yeso, membrana Termaflex sin cubierta blanca aislante Abierta Semi compartimentada Orientación en el sembrado Orientación de la Crujía Oeste - Este Orientación de Ventanas Oeste -Este Altura del NPT a la losa Acristalamientos Oeste - Este 2.45 mt. Vidrio transparente 6mm. Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -1 150
  • 151. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -2 151
  • 152. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Aplicación del análisis – Modelo Salice, pieza (C) Sala-comedor, hoja -3 152
  • 153. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 153
  • 154. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 154
  • 155. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 155
  • 156. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Superficie de Lote Superficie construida Mat. de construcción Tipología espacial Fraccionamiento Real Inmobiliaria G.I.G del Valle 99m2 2 niveles - 3 recámaras 2 1/2 baños - 1 estudio 101m2 Cochera 2 autos - Cocina Muros de Losa de concreto Aplanados en block hueco reticular, con mortero y yeso, membrana Termaflex sin cubierta blanca aislante Abierta Semi compartimentada Orientación en el sembrado Orientación de la Crujía Noreste - Suroeste Orientación de Ventanas Sur Oeste Altura del NPT a la losa Acristalamientos Noreste - Suroeste 2.45 mt. Vidrio transparente 6mm. Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -1 156
  • 157. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -2 157
  • 158. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Aplicación del análisis – Modelo Sabal, pieza (C) Sala-comedor, hoja -3 158
  • 159. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 159
  • 160. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 160
  • 161. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 161
  • 162. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Superficie de Lote Superficie construida Mat. de construcción Tipología espacial Fraccionamiento Real Inmobiliaria G.I.G del Valle 114m2 2 niveles - 3 recámaras 2 1/2 baños - 1 estudio 89 m2 Cochera 2 autos - Cocina Muros de Losa de concreto Aplanados en block hueco reticular, con mortero y yeso, membrana Termaflex sin cubierta blanca aislante Abierta Semi compartimentada Orientación en el sembrado Orientación de la Crujía Noreste - Suroeste Orientación de Ventanas Sur Oeste Altura del NPT a la losa Acristalamientos Noreste - Suroeste 2.45 mt. Vidrio transparente 6mm. 162
  • 163. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 163
  • 164. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 5.1.4 Aplicación Práctica – caso de estudio 3 Vivienda de interés social Mínima, Modelo 3 “Magnolia” 164
  • 165. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 165
  • 166. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 Superficie de Lote Superficie construida Mat. de construcción Tipología espacial Fraccionamiento Real Inmobiliaria G.I.G del Valle 114m2 2 niveles - 3 recámaras 2 baños - 1 terraza 127m2 Cochera 2 autos techada - Cocina Muros de Losa de concreto Aplanados en block hueco reticular, con mortero y yeso, membrana Termaflex sin cubierta blanca aislante Abierta Semi compartimentada Orientación en el sembrado Orientación de la Crujía Noreste - Suroeste Orientación de Ventanas Sur Oeste Altura del NPT a la losa Acristalamientos Noreste - Suroeste 2.45 mt. Vidrio transparente 6mm. 166
  • 167. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 167
  • 168. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 168
  • 169. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 169
  • 170. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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) 170
  • 171. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 171
  • 172. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 172
  • 173. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 173
  • 174. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 174
  • 175. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 175
  • 176. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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. 176
  • 177. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas • 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. 177
  • 178. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas • 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 desarrollo habitacional 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 178
  • 179. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 179
  • 180. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 180
  • 181. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 181
  • 182. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas 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 182
  • 183. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas Bibliografía ARIAS Silvia, Ávila David, (2004) Análisis Bioclimatico de la ciudad de Guadalajara, Ediciones UDG ARIAS Silvia, Ávila David, (2001) Ecología Urbana en climas cálido húmedos, Ediciones UDG ARIAS Silvia, Ávila David, (2004) Diseño bioclimático en la arquitectura (en climas semitemplados), Ediciones UDG BRIAN Edwards, (2005) Rough guide to sustainability, ED. RIBA Enterprises, Londres. 183
  • 184. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas COPPOLA Paola, (1997), capitulo 1, La investigación: el modulo Habitacional, Análisis de los espacios que habitamos, ED Árbol, México. DEFFIS, Armando, (1994), Arquitectura ecológica tropical, ED Árbol México. DEFFIS, Armando, (1989), La casa ecológica autosuficiente, para climas calido tropical, ED. Concepto, México. FANGER, P.O., (1970) Thermal Comfort, ED, Danish Technical Press, Nueva York FERNÁNDEZ Antonio, (2003) Introducción a la geografía, Ed. Ramón Areces, México, ISBN 8480045892 FRAMPTON Kenneth, Foster Hal (2002) Hacia un regionalismo crítico: seis puntos para una arquitectura de resistencia, La posmodernidad / coord. por Hal Foster. ED Kairos, Barcelona. FRANKEN Margot, (2005) Naturación, Medidas importantes para el mejoramiento urbano, Unidad de Calidad Ambiental Instituto de Ecología – UMSA Universidad Mayor de San Andrés, Bolivia FUENTES Víctor, (2004), Clima y Arquitectura, Universidad Autónoma Metropolitana unidad Azcapotzalco, México. GARCÍA, Enriqueta. – Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), 1998. Climas (Clasificación de Koppen, modificado por García). Escala 1:1 000 000. México. 184
  • 185. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas GONZALO Enrique, Nota Viviana, (2003,) Manual de arquitectura bioclimatica, ED Nobuko O, gorman, México. HUNTINTONG Ellworth, (1927), The Human Habitat, Van Nostrand Co. Princeton New York K. BOOTH Norman, E. Hiss James, (2001), Arquitectura del paisaje residencial diseño y proceso, 2ª. ED., Prentice Hall, Universidad de Ohio State LAAR Michael, Grimme Friedrich, (2006), Edificios Sostenibles en el trópico, Institute of Technology in the Tropics – ITT Alemania – Germany IAT Editorial in line. LA ROCHE, Mustieles, Oteiza, (2006), Vivienda bioclimatica como dispositivo habitable, Instituto Tecnológico de Energías Renovables de Tenerife, Colegio de Arquitectos – España, IAT EDITORIAL ON LINE LEÒN Andrés, (2002), Ecología, ED. Letrarte S.A., México. MARTIN H. Manuel, (2000), Ideas acerca del habitar contemporáneo, Lecturas de Curso, ETS de Arquitectura, La palmas Gran Canaria MAYORGA Raymundo, (2003) El Confort Térmico del ser humano dentro de los edificios, su análisis desde una visión holística, ASINEA, Instituto Politécnico Nacional. MCHARG Ian, (2000), Proyectar con la Naturaleza, ED. Gustavo Gili, Barcelona España. 185
  • 186. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas MÉNDEZ Pérez, Tejada Martínez, (2005) Conceptos e índices de confort térmico humano, Estudios de arquitectura bioclimática volumen VII, Universidad Veracruzana, ED. Limusa Noriega, México. MONDELO Pedro Et. Al (1999) Ergonomía, confort y estrés térmico, Ediciones UPC, España. OLGYAY Víctor, (1963), Arquitectura y Clima, Manual de Diseño Bioclimatico para Arquitectos y Urbanistas, ED. Gustavo Gili, Barcelona España. PERALTA I. (1986) Continuidad de la insolación, su proyección vertical sobre el plano del horizonte y su aplicación en el diseño arquitectónico, ED. Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Méx. PRANDO Raúl R. (1996) Manual de gestión de la calidad ambiental, ED. Piedra santa, Guatemala. RICHARD Rogers, Phillip Gumuchdjian, (2000), Ciudades Para un Pequeño Planeta, ED. Gustavo Gili, SL, Barcelona. RODRÍGUEZ Viqueira, Carrasco Cota, Morrillón Gálvez, (2005), Ensayo: Arquitectura Vernácula, una posible solución al problema térmico de la vivienda actual Pág. 34 – 46, Estudios de arquitectura bioclimatica, ED. Limusa Noriega México D.F RODRÍGUEZ Viqueira (et al), (2001), Introducción a la Arquitectura Bioclimatica, Limusa Noriega Editores, México SCHEJETMAN Mario, Peniche Manuel, Calvillo Jorge (2008) Principios de Diseño Urbano/Ambiental, ED. Limusa Noriega, México. SERRA Florenza, Coch Roura, (2005), Arquitectura y energía natural, ediciones UPC, ED. AlfaOmega, México DF. SERRA Florenza, (1999), Arquitectura y climas, ED. GG Básicos, Barcelona. UGARTE Jimena, (2007) Guía de arquitectura Bioclimatica, Construir en Países Cálidos, Instituto de Arquitectura Tropical, Fundación Príncipe Claus para la cultura y el desarrollo. VAN Lengen, (1997), Manual del Arquitecto Descalzo, ED. Árbol, México 186
  • 187. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas VEGA Leonel, (2005) Hacia la Sostenibilidad Ambiental del Desarrollo, construcción de pensamiento ambiental practico a través de una política y gestión ambiental sistémica, ED. Ecoe-Idea, Universidad de Colombia, Bogotá. INTERNET ANSI/ASHRAE Standard 55-2004, (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), definicion de “Therman Comfort” en el articulo publicado como : Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, thermal comfort , sitio web en linea : http://www.ashrae.org/publications/detail/16657 BETANCOR Luís, (2004) Los Techos Vegetales. Consultado el 28 de octubre del 2008 en: http://www.arqchile.cl/techosvegetales.htm EARLS Jhon, (2006) Documento consultado en línea en http://www.inst.at/trans/ 16Nr/02_4/earls16.htm: INST: Institut zur Erforschung und Förderung österreichischer und internationaler Literaturprozesse CAMPO Gustavo, (2007), ¿Por qué son importantes los árboles para la ciudad de Guadalajara?, Universidad de Guadalajara. Sitio Web electrónico: http://www.monografias.com/trabajos27 CASTELLS Manuel, Internet y los Medios de Comunicación. Consultado el 12 de enero del 2009 en: http://www.uoc.es/web/cat/articles/castells/castellsmain11.html GARCIA, Ernerst (1 de abril de 2006) Decrecimiento y cambio social: ¿descenso suave o caída al abismo? Documento consultado en linea en: http:// www.cima.org.es/archivos/Areas/ciencias_sociales/1_humanidades.pdf GODINEZ, Enciso, Juan Andrés. (Sin fecha) “Desarrollo económico y deterioro ambiental: una visión de conjunto y aproximaciones al caso mexicano.” Consultado en línea en: www.azc.uam.mx/gestion/num7/art6.htm 187
  • 188. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas GONZÁLEZ Dania, (2007), Apuntes sobre arquitectura bioclimática, del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, (Consultado en 7 de abril 2008) disponible en Word Wide Web: http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/ Energia22/HTML/articulo07.htm LEANDRO Manuel, (2007), Arquitectura Bioclimatica, Sitio Web en línea: http:// www.geocities.com/ResearchTriangle/Facility/8776/, España MARTIN H. Manuel, Martín M. Manuel, et al. (2004), Prototipo de vivienda bioclimática, documento en línea, consultando el 28 de octubre de 2008 en: http:// editorial.cda.ulpgc.es/ambiente/3_bioclima/1_protovivienda/index.htm MÜLLER Tanya, (2007) Naturación de Azoteas en México DF, Secretaria del Medio Ambiente, sitio Web en línea: http://www.sma.df.gob.mx/sma/index.php? opcion=26&id=180 SOSA María , Siem Geovanni, Proyecto Técnicas de Reducción del Gasto Energético en Edificaciones - Programa Agenda Ciudad / FONACIT, publicado en el sitio en línea: http://fau.ucv.ve/idec/pdf/guia.pdf SENER, Prospectiva Sector Eléctrico 2006-2015. Consultado el 27 de marzo en: http://www.sener.gob.mx/ CONAGUA, Comisión Nacional del Agua, Consultado (2008), Promedios de Temperatura por Ciudades. Consultado el 12 de noviembre del 2008 en: http:// smn2.cna.gob.mx/SMN2/Default.aspx CONAFOVI, Consejo Nacional de Fomento a la Vivienda (2008), Estado actual de la vivienda en México 2008. Consultado el 20 de agosto del 2009 en: http:// www.conafovi.gob.mx/img/EAVM-2008.pdf CONAVI, Comisión Nacional de Vivienda (2008) Criterios e indicadores para desarrollos habitacionales sustentables THE WEATHER CHANEL (2008) Monthly Weather for Mazatlán, México. Consultado el día 15 de cada mes en: http://www.weather.com/outlook/travel/ businesstraveler/monthly/MXSA0084?from=36hr_topnav_business 188
  • 189. Análisis del desempeño térmico en la vivienda de interés social de clima cálido semi húmedo: características morfológicas, espaciales y constructivas FORECA (2008) Reportes meteorológicos para Mazatlán Sinaloa. Consultado el día 15 de cada mes en: http://www.foreca.com/Mexico/Mazatlan SENEAM, Servicios a la Navegación en el Espacio Aéreo Mexicano dpto. Meteorología Sitio Web en línea: http://www.seneam.gob.mx/ ATLAS DEL MEDIO AMBIENTE, Universidad Nacional Autónoma de México, 1989. PDDUCM, Plan director de desarrollo urbano de la ciudad de Mazatlán, Sinaloa 2005-2015 (2009) Consultado el 24 de marzo del 2009 en: : http:// www.mazatlan.gob.mx/planeacion/pdu_mzt_t1B_nuevo.pdf CONAVI, Comisión Nacional para la Vivienda (2009) Programa de Vivienda Sustentable. Consultado el 13 de abril del 2009 en: http://www.conavi.gob.mx/ programa_vivienda.html WMO (2009), IPCC Fourth Assessment Report. Consultado el 24 de abril del 2009 en: http://www.ipcc.ch/ipccreports/ar4-wg1.htm WHO (1982),World Health Organization. Indoor air pollutants: exposure and health effects: Report on a WHO meeting. Norlinger 8-11 June 1982, ISBN 92 890 12447 WHO (2005), Guia de Calidad del Aire de la OMS, documento consultado en línea en: http://whqlibdoc.who.int/hq/2006/WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_spa.pdf ECOTEC (2009) Software de evaluación de parametros ambientales consultado en línea el 4 de febrero del 2008 en : http://ecotect.com/ EIA, Energy Information Administration (2009), International Energy Outlook 2009. consultado el 20 de febrero del 2009 en: http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/ highlights.html CASTRO H. (2008, 5 de junio) Día Mundial del Medio Ambiente: Cubre azufre a Mazatlán, Noroeste Periódico en línea, http://www.noroeste.com.mx/ publicaciones.php?id=382228&id_seccion=121 189