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INNOVACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARAUN DESARROLLO ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE:

CONSTRUCCIONES VERDES

Una iniciativa de la:

INNOVACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA UN

DESARROLLO ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE:

CONSTRUCCIONES VERDES

Editado por:

Carlos Meza

Contribuciones por:

Ángel Aranda

Guillermo Barrios

Javier Del Río

Guadalupe Huelsz

Arturo López

Carlos Meza

Jorge Rojas

DERECHO DE AUTOR© (2015) Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos. Publicado por el Departamento de Desarrollo Sostenible. Todos los derechos reservados bajo las Convenciones Internacionales y Panamericanas. Ninguna porción del contenido de este material se puede reproducir o transmitir en ninguna forma, ni por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo fotocopiado, grabado, y cualquier forma de almacenamiento o extracción de información, sin el consentimiento previo o autorización por escrito de la casa editorial.

Preparado por el Departamento de Desarrollo Sostenible de la Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos.

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Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Editor: Carlos Meza Benavides

ISBN 978-0-8270-6414-0

OAS Cataloging-in-Publication Data

Organization of American States. Department of Sustainable Development.

Innovación, ciencia y tecnología para un desarrollo energéticamente eficiente: Construcciones verdes /

Preparado por el Departamento de Desarrollo Sostenible de la Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos.

p. : ill. ; cm. (OAS. Documentos oficiales ; OEA/Ser.D/XXIII.28)

ISBN 978-0-8270-6414-0

1. Buildings--Energy conservation. 2. Sustainable architecture. 3. Sustainable buildings.

4. Ecological houses. I. Title. II. Energy and Climate Partnership of the Americas (ECPA).Energy Efficiency Working Group. III. Organization of American States. Executive Secretariat for Integral Development. Department of Sustainable Development. Sustainable Energy Division. IV. Series.

OEA/Ser.D/XXIII.28

CONT E N I D O Prefacio y Antecedentes...................................................................................................... v

Grupo de Eficiencia Energética de la ECPA............................................................v

Redes de colaboración científica y eficiencia energética............................................6

El Rol de la Eficiencia Energética en América Latina...........................................................8

La Evolución Socioeconómica en América Latina............................................................8

Eficiencia Energética como un Instrumento Para un Desarrollo Sostenible....................11

Consumo Eléctrico en Edificaciones en el Sector Residencial y Comercial.....................12

Arquitectura Sustentable en América Latina.....................................................................15

Etnotecnicas de Bajo Impacto Ambiental..........................................................................23

Antecedentes históricos................................................................................................24

Adobe....................................................................................................................... 26

Bajareque............................................................................................................ 27

Desarrollo de las Propuestas.........................................................................................28

Adobe Sismo-resistente.......................................................................................28

Bajareque Mejorado............................................................................................32

Impacto Medioambiental...............................................................................................39

Conclusiones................................................................................................................. 43

Sistemas de Enfriamento de Bajo Consumo de Energía en Edificaciones..........................44

Antecedentes................................................................................................................ 44

Resultados.................................................................................................................... 46

Ventilación Nocturna...........................................................................................46

Enfriamiento Evaporativo....................................................................................49

Enfriamiento Radiactivo......................................................................................49

Agradecimientos........................................................................................................... 51

Ener-Habitat, una Herramienta para la Evaluación Térmica de la Envolvente Arquitectónicaen México.......................................................................................................................... 52

Introducción.................................................................................................................. 52

Normas Mexicanas........................................................................................................ 53

Modelos de Transferencia de Calor................................................................................54

Diferencias de Resultados entre los Modelos.................................................................55

Con Aire Acondicionado.......................................................................................56

Sin Aire Acondicionado........................................................................................56

Ener-Habitat.................................................................................................................. 57

Principales Características de Ener-Habitat.........................................................58

Agradecimientos........................................................................................................... 59

Bibliografía........................................................................................................................ 60

iii | Innovación, Ciencia y Tecnología para un Desarrollo Energéticamente Eficiente: Construcciones Verdes

P R E F A C I O Y A N T E C E D E N T E S

G R U P O D E E F I C I E N C I A E N E R G É T I C A D E L A E CPA

En la Cumbre de las Américas de abril de 2009 en Puerto España, Trinidad y Tobago, loslíderes de las Américas subrayaron que la energía y el cambio climático son algunos de los temas más importantes que enfrenta nuestro futuro y reafirmaron su compromiso de trabajarjuntos hacia un futuro de energía limpia. En respuesta a estos desafíos compartidos; el presidente de los Estados Unidos Barack Obama invitó a todos los gobiernos en el hemisferio occidental a unirse en la Alianza de Energía y Clima de las Américas (ECPA). En su primer año, laECPA estuvo apoyando a casi una docena de iniciativas y proyectos centrados en el desarrollode bajas emisiones de carbono y el crecimiento económico.

En abril de 2010, el Gobierno de los Estados Unidos, con la participación del Secretariode Estado de EE.UU., Hillary Clinton, y el secretario de Energía, Steven Chu, fueron anfitriones de la primera Ministerial de la ECPA. Avanzando con la visión del presidente Obama, invitaron a otros gobiernos del hemisferio occidental para destacar el progreso, anunciar nuevasasociaciones y facilitar el desarrollo de nuevas iniciativas entre los gobiernos, las instituciones,el sector privado y la sociedad civil.

Desde 2011, México está promoviendo la cooperación sobre eficiencia energética y liderando el pilar de la eficiencia energética de la ECPA, a través del Grupo de Trabajo de Eficiencia Energética.

Las áreas programáticas del Grupo de Trabajo consideran el desarrollo de los siguientesaspectos:

1. Actividades de apoyo del Grupo de Trabajo de Eficiencia Energética;

2. Desarrollo de marcos regulatorios y de políticas que propicien medidas de eficiencia energética;

3. Certificación de equipos;

4. Mejores prácticas a nivel local, estatal y nacional;

5. Diseño y ejecución de programas;

6. Creación de la capacidad y fortalecimiento institucional;

7. Normas y etiquetado;

8. Modelo de negocios de las compañías de servicios energéticos (ESCOs);

9. Campañas de sensibilización pública;

INNOVACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA UN DESARROLLO ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE: CONSTRUCCIONES VERDES

10. Información sobre las fuentes de financiamiento para la eficiencia y conservación deenergía, incluidos los bancos de desarrollo multilaterales, el sector privado y otros.

Por lo tanto, el Grupo de Eficiencia Energética, implementado por la OEA/DDS, lideradopor el Gobierno de México, bajo la dirección y orientación de la Secretaría de Energía(SENER) y el apoyo técnico de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE), ofrece información y herramientas para los países de la región que deseen orientar suspolíticas hacia la eficiencia energética y el ahorro energético.

Las actividades de colaboración incluyen la creación de capacidad, a través de talleres yseminarios, para promover el diálogo sobre el desarrollo y la aplicación de políticas de eficiencia energética. Además, el Grupo de Trabajo facilita misiones de intercambio técnico entre lospaíses de América Latina y el Caribe para compartir experiencias y ofrecer apoyo directo de losexpertos regionales, utilizando las mejores prácticas disponibles en el hemisferio.Los países envías de desarrollo son los que tienen mayores necesidades energéticas. De acuerdo con datosdel Banco Mundial, el uso de energía primaria en los países de la OECD de alto ingreso disminuyó un 4.45% del 2004 al 2011, en cambio, en los países de ingreso medio y bajo el uso deenergía primaria aumentó en casi un 40%. Las decisiones que los países en desarrollo tomenen cuanto al tipo de fuente de energía a utilizar y en cuanto a la forma en que se utilice tienerepercusiones globales.

R E D E S D E C O L A B O R A C I Ó N C I E N T Í F I C A Y E F I C I E N C I A E N E R G É T I C A

Es altamente probable que ocurran efectos negativos para la sociedad humana si se continua emitiendo CO2 a la razón con la cual se hace hoy día. Prácticamente todos los modelos climatológicos predicen efectos globales negativos tales como aumento considerable del nivel delmar o cambios en el ciclo de hidrógeno si se llega a alcanzar una concentración de CO2 mayora 550 ppm. A la razón de emisiones de CO2 de hoy en día se puede superar fácilmente los 770ppm para el 2050. Más aún, la acumulación de CO2 que se dará en los próximo 40 a 50 añospermanecerá en la atmósfera entre 500 a 2000 años.

Si bien es cierto que hoy en día los países industrialmente desarrollados son los mayoresgeneradores del CO2, en el mediano plazo los países en vías de desarrollo contribuirán cadavez más. Más aún, en el futuro las emisiones de CO2 a la atmósfera dependerán en gran medida de cómo se desarrollen energéticamente los países en vías de desarrollo.

Por otro lado, la velocidad con la cual se pueda desarrollar un país depende cada vez másdel uso racional y eficiente que se haga de la energía en las distintas actividades económica.Un uso eficiente de la energía tiene una repercusión en la competitividad del país en el mercado global.

En este contexto, la innovación, la ciencia y la tecnología juegan un papel importante yaque permiten no sólo analizar de forma sistemática las particularidades y las necesidades energéticas del entorno, sino también facilitan el desarrollo e implementación de soluciones quepermitan alcanzar un desarrollo económico y social más limpio y energéticamente eficiente.

En el contexto Latinoamericano, una región que es muy similar en aspectos culturales,económicos y sociales, la colaboración internacional es fundamental para alcanzar una masa


crítica adecuada para atacar de la mejor forma la problemática energética regional, compartinendo experiencias y casos de éxito.

El presente manuscrito resume los principales aportes generados en el Seminarios en Innovación, Ciencia y Tecnología para el Desarrollo Energéticamente Eficiente: ConstruccionesVerdes, celebrado en Tuxla Gutierrez, México, en marzo del 2014. Dicha actividad tuvo comoobjetivo reunir representantes del sector industrial, académico y gubernamental de distintospaíses de América Latina para discutir formas en las cuales se puede alcanzar un desarrolloenergéticamente eficiente en la región.

7 | Prefacio y Antecedentes

E L R O L D E L A E F I C I E N C I A E N E R G É T I C A E N

A M É R I C A L A T I N A

C a r l o s M e z a B e n a v i d e s

L A E V O L U C I Ó N S O C I O E C O N Ó M I C A E N A M É R I C A L A T I N A

A partir de inicios del siglo XXI la mayoría de los países de América Latina han experimentado una estabilidad política y social sin precedentes. Si bien es cierto el crecimiento económico no ha sido tan acusado como en en el sudeste Asiático, si ha sido superior al de lospaíses altamente industrializados. Por ejemplo, las Figuras 1 y 2 muestran la evolución delproducto interno bruto (PIB) per cápita normalizado de una selección de países de CentroAmérica y el Caribe (Figura 1) y de Sur América (Figura 2). Nótese que ha existido una notable aceleración de la economía a partir del inicio del siglo XXI.

Figura 1: PIB per cápita normalizado de una selección de países de Centro América y el Caribe (Calculado con losdatos tomados de [1])


Figura 2: PIB per cápita normalizado de una selección de países de América del Sur (Calculado con los datostomados de [1])

Demográficamente, la región también ha experimentado cambios significativos: En granparte de los países Latinoamericanos la población es principalmente urbana, tal y como sepuede apreciar en las Figuras 3 y 4. La anterior situación aunado a la inversión realizada en lainfraestructura de transmisión y distribución eléctrica han permitido que en el 2011 un 95%de la población en América Latina tenga acceso a la electricidad, según datos de la Agencia Internacional de Energía publicados por el Banco Mundial en [1]. En algunos países latinoamericanos los avances que se han conseguido en ampliar el acceso de la población a la electricidadhan sido notables. Tómese por ejemplo el caso de Guatemala y Honduras, países en donde tansólo un 30% tenía acceso a la electricidad en 1985, mientras que en el 2011 más del 80% tiene acceso a la electricidad.

9 | El Rol de la Eficiencia Energética en América Latina


Figura 3: Porcentaje de población que vive en zonas urbanas para una selección de países de Centro América y elCaribe

Figura 4: Porcentaje de población que vive en zonas urbanas para una selección de países de Sur América(Calculado con los datos tomados de [1])

El crecimiento económico y el aumento en la corbertura eléctrica han creado una presiónconsiderable en el sistema energético de loa países latinoamericanos. Mientras que en los paí



ses desarrollados de la OCDE el consumo de electricidad per cáptia aumentó tan sólo un 2%en el período comprendido entre el 2001 y el 2011, en América Latina aumentó un 31% tal ycomo se puede deducir de los datos indicados en [1].

E F I C I E N C I A E N E R G É T I C A C O M O U N I N S T R U M E N T O P A R A U N D E S A R R O L L O S O S T E N I B L E

El relativamente repentino incremento en la demanda de energía eléctrica puede llevar aldesarrollo de sistemas de generación eléctrica que no son sostenibles a mediano o largo plazoy que pueden representar amenzas para el bienestar económico y ambiental de un país. Estoes especialmente cierto para países pequeños en vías de desarrollo, los cuales cuentan con menos posibilidades de encontrar fuentes de financiamiento para planificar de forma adecuadasu sistema eléctrico. Éste es el caso de algunos países de Centroamérica, los cuales, a pesar deno disponer de reservas de petróleo, han basado su sistema de generación eléctrica en centrales térmicas que operan con derivados del petróleo. Pardójicamente, a pesar de que dichospaíses tienen múltiples y abundantes recursos energéticos renovables [2], importan el 100%de los combustibles fósiles que utilizan para generación eléctrica y no cuentan con grandes refinerías para procesar el crudo que podrían importarlo a precios más bajos. Tal y cómo semenciona en [2] algunas de las razones por las cuales los gobiernos de éstos países han tomado esta decisión se enlistan a continuación:

• Falta de capital para llevar a cabo los proyectos de energía renovable de grandes dimensiones (e.g., hidroeléctricas con embalse),

• Falta de infraestructura (líneas de transmisión y carreteras) en la zona en donde se encuentra el recurso energético renovable a explotar, lo cual puede incrementar considerablemente los costos del proyecto.

• En el caso de proyectos de fuentes de energía renovable no tradicionales, falta de conocimiento para evaluar de forma correcta el retorno a la inversión, lo cual por un lado alejaa potenciales inversionistas y por otro lado esta desinformación hace que los entes financiadores cataloguen estos proyectos de energía como de alto riesgo imponiendo altas tasas para el préstamo.

• Oposición de grupos ambientalistas y comunidades afectadas por el desarrollo de proyectos de energía renovable de gran envergadura.

Por otro lado, la centrales térmicas con combustibles fósiles ofrecen atractivas características para la solución a corto plazo del problema energético, a saber, son centrales que requieren poco capital, tienen un tiempo de desarrollo menor que las centrales hidroeléctricas y pueden ser instaladas cerca de la infraestructura de transmisión ya disponible tal y como se indicaen [3].



En este escenario, la eficiencia energética puede jugar un rol importante para contener elcrecimiento de la demanda energética, permitiendo una planificación del sistema de generación eléctrico más sostenible.

C O N S U M O E L É C T R I C O E N E D I F I C A C I O N E S E N E L S E C T O R R E S I D E N C I A L Y C O M E R C I A L

La energía eléctrica es principalmente utilizada en tres sectores: Industrial, residencial yde servicios. El perfil de consumo eléctrico en el sector industrial es más determinístico y menos dependiente de las condciones climáticas y socioeconómicas que los sectores residencial yde servicios. El sector residencial, por otro lado, es muy dependiente de aspectos socioculturales y climáticos y por lo tanto el consumo de electricidad en este sector varía significativamente de una región a otra. Por otro lado, sobretodo en países pequeños de América Latina, el sector servicios representa más del 50% del PIB, tal y como se puede apreciar en la Figuras 6 y 7.


Figura 5: Evolución de la capacidad de centrales eléctrica por tipo instaladas en Centro América


Figura 6: Porcentaje del PIB proveniente del sector servicios para una selección de países de América Central y elCaribe (Calculado con los datos tomados de [1])

Figura 7: Porcentaje del PIB proveniente del sector servicios para una selección de países de Sur América (Calculadocon los datos tomados de [1])

De esta forma, es el sector residencial y de servicios, análizados en el ámbito Latinoamericano, los que ofrecen mayores posibilidades de innovación, dado que son inherentes a la rea



lidad de la región. Es por ello que en las siguientes secciones presentarán y discutrián técnicasy metodologías para aumentar la eficiencia energética en el sector residencias y de servicioque han sido pensadas y diseñadas para América Latina.


A R Q U I T E C T U R A S U S T E N T A B L E E N A M É R I C A

L A T I N A

J a v i e r d e l R í o O j e d a

En general la práctica habitual hoy en día es concebir la arquitectura como escultura aislada de todo tipo de variables; sin relación con contexto, ni con patrimonio, ni el clima, ni costos de operación, ni daños al ambiente, ni con los usuarios, ni las crisis, entre otras. Prácticamente es un gran objeto para ser admirado por fuera, pero nunca pensado para ser habitadopor dentro. Lo que conlleva a grandes gastos de energía para corregir los errores, generadospor esta separación de la realidad.

Figura 8: Edificios de oficinas en Santiago de Chile

Por otro lado, hay un panorama en general pesimista, con respecto al futuro ambientaldel planeta, con lo cual no se ven las salidas. Es tanto el deseo de corregir, en donde se aceptatodo lo que sugiera o contenga los conceptos de “eco” o “verde” sin cuestionamiento, a talpunto que cuesta apreciar lo correcto y conveniente y en donde el concepto de arquitecturasustentable no es claro. De aquí nace ahora saber entonces: ¿Cuál o cómo es la arquitecturasustentable?

Para resolver este cuestionamiento se debe de volver atrás, aclarar desde cuándo empiezan los problemas en los edificios. A continuación se describen a modo muy esquemático y sinuna pauta de tiempo rigurosa, las etapas de desarrollo y el empleo de la energía.

En un comienzo la energía humana y la domesticación de ciertos animales moldeaban laarquitectura: básicamente todo traído y construido a mano, mediante pequeñas partes o piezas que se sumaban.

Luego aparece el concepto de emplear la energía en la producción de materiales, talescomo para producir el acero, el vidrio, el hormigón, los ladrillos cocidos y otros: surgen grandes fábricas y el trasporte masivo de materiales.


Recientemente se está en la etapa en donde la energía se la emplea mas que nada enequipos de todo tipo y sus correspondientes mantenciones durante la vida útil del edificio; ascensores, calefacción, refrigeración, iluminación y en las mas diversas instalaciones. Con todoello, ahora se gasta mas en mantener la edificación que en haberla construido. Es básicamenteinsustentable en todo aspecto.

Actualmente esta el nuevo paradigma de que hay que deshacerse y/o administrar muyeficientemente el uso de la energía. Hay que pensar más en el cuanto va a costar la vida útilde la edificación: la pregunta ahora es como sustentarlo.

Las tareas de bajar las cargas y delimitar los espacios se ven ahora separadas dentro delos edificios, así los muros que antes tenían la labor de soportar y separar, ahora con el invento de la estructura tipo “esqueleto” solo se dedicaron a bajar las cargas. Se dejó entonces unamayor “libertad” para cerrar los espacios, naciendo el muro cortina con el fin de ser un filtroambiental entre el exterior y el interior (lluvia, ruido, viento, luz, sol, etc.). Es así que la arquitectura se ha aligerado, pues los sistemas constructivos lo permiten, ahora los vanos puedenser mucho más grandes gracias a las nuevas posibilidades constructivas ofrecidas por las nuevas técnicas. Este incremento de tamaño no se puede hacer sin mayor estudio de sus consecuencias para el confort interior. Es así también que la importancia que recae en las envolventes de las edificaciones.

Esta libertad en el uso de cerramientos de los edificios llevó a logros como la fluidez espacial, vistas, etc., pero trajo el problema de cómo controlar el indiscriminado ingreso de radiación solar al interior de los edificios, los problemas acústicos, de enfriamiento, entre otros.

Como síntesis del porqué se continúa con esta práctica, que es muy cómoda para los proyectistas, pero perjudicial para los usuarios, están las siguientes respuestas:

• Falta de información

• Miedo a lo desconocido

• Miedo al fracaso

16 | Arquitectura Sustentable en América Latina

Figura 9: Interior de oficinas en Santiago deChile


• Reticencia a experimentar

• Escasa percepción de utilidad

• Escasos y/o malos ejemplos

Dentro de las posibilidades encontradas para enfrentar en las edificaciones el problemaenergético están las siguiente:

• Arquitectura confiada en la energía: Aquella en donde se emplea todo tipo de dispositivode sistemas y equipos (calderas, refrigeración, mucha luz artificial y otras) para corregirerrores de habitabilidad interior: definitivamente costosas y difíciles de sustentar.

• Arquitectura superficialmente (a modo de maquillaje) sustentable, en donde se exagera una solución que pareciera ser ecológicao amistosa con el ambiente: aquí esta el afán de mostrarse “ecológico”, y sin resolver ningún problema de fondo. Son en generalde altísimo costo. Y no rentables (Figura 10).

• Arquitectura y utopías; en esta línea han aparecido diversas propuestas teóricas, que nuevamente se alejan de la realidad, sonatractivas pero irrealizables o irrepetibles (Figura 11).

• Arquitectura experimental, mediante deshechos generalmente,muy llenas de buenas intenciones, pero impracticables a gran escala: ellas son en general muy lentas de construir y tienen un rápido deterioro con el tiempo.

• Arquitectura tradicional, quizás la mejor fuente de inspiraciónpara los actuales y futuros proyectos. Sus ideadores las hacían en todo sentido sustentable (materiales, orientaciones, localización, sistema constructivo simple, fácil mantenciones, entre otras), pues cualquier error podría significar la muerte: no podían equivocarse,eran sustentables sin saberlo.

El esquema siguiente grafica las dos grandes maneras o estrategias para transformar unasituación externa desfavorable a un interior confortable, una sustentable en el tiempo (comoen gran parte lo logra la arquitectura tradicional) y otra mediante diversos dispositivos que requieren energía y mantenciones (práctica habitual de hoy):


Figura 11: Pabellónde Holanda

Figura 10: Edificiode oficinas en

Santiago de Chile


En el territorio chileno como estudio de caso, existe una buena y variada gama de posibilidades vernaculares, dando pautas claras de diseño que hasta ahora muy pocos han reinterpretado. A continuación se muestra un cuadro de imágenes del traspaso de lo tradicional hasta algo mas reciente, en donde se reconstruye el pasado con nuevas tecnologías.



Dentro de las herramientas para lograr buenos y eficientes resultados interiores están lossiguientes componentes o estrategias:

• Los vidrios para captación solar en donde sea beneficioso

• Protección solar para vanos muy expuestos al sol



• Redirección lumínica para llevar luz natural a interiores

• Doble piel transparente par calentar solamente

• Doble piel opaca para evitar excesos de calor

• La ventilación natural en los interiores

Ellas dependerán del clima exterior y del programa interior, cada una debe de apuntar acada caso específico. Es así que en cada caso asesorado por el presente especialista, se hace estudiando el clima exterior y el destino de la obra, sumando a ello las ideas del propio arquitec to responsable del proyecto y de sus respectivos mandantes.

A continuación se presentan seis casos asistidos para ahorro y eficiencia energética, condiferentes grados de recomendaciones de estrategias incorporadas a proyectos para ahorro deenergía. Todas fotos propias del autor.

1. Sodimac Copiapó, de los arquitectos FigueroaSilva. El problema a resolver era como hacer entrar luz natural, sin hacer entrar el sol directo para evitar sobrecalentamientos yencandilamientos. Solución en base a luz difusa y reflejada en cubiertas.

2. Centro extensión PUC, Santiago. El problema a resolver era el acceso desmesurado deluz, especialmente en verano. Solución económica en base a malla plástica negra parasombras.



3. Centro Médico Avansalud, Providencia, ArayaElton Arqtos. Recepciones al poniente conexceso de iluminación, calor y uso excesivo del aire acondicionado. Solución quiebrasolesmicroperforados de HunterDouglas.

4. Aeropuerto A. Merino B. Santiago, AmunáteguiBarreaux Arqtos. Problema de encandilamientos, exceso de calor. Solución en base a protección solar de HunterDouglas por elexterior.

5. Clínica Bicentenario, Mutual de Santiago, LipthayMorandé Browne Arqtos. Control solar mediante reducción de tamaño de ventanas, logrando interés plástico de fachadas.



6. Edificio ENAP, Punta Arenas, GrossContesseBenavente Arqtos. Edificio dentro de otropara mejorar captación solar y protección contra fuertes vientos.


E T N O T E C N I C A S D E B A J O I M P A C T O

A M B I E N T A L

A r t u r o L ó p e z G o n z á l e z

Hoy en día la factura de la naturaleza ha cobrado parte de su deuda con la humanidad;se ha vuelto cotidiano cómo la fuerte contaminación emanada al medio ambiente ha generadoconstantes cambios climáticos, que a su vez, han generado una serie de desastres naturalesimpactando negativa e irreversiblemente en la biósfera, en la infraestructura y el equipamiento existentes.

La industria de la construcción representa el 10% del producto bruto mundial; asimismo,es una de las principales consumidoras de recursos y energéticos, absorbiendo entre el 40% y50% de la energía mundial, por lo mismo, se considera una de las principales responsables dela generación de gases que causan el efecto invernadero y la emisión de desechos sólidos [4].

Consecuencia de los problemas ambientales y la crisis energética que se vive en el día adía, podemos mencionar el calentamiento global, que es un mal que ha estado presente desdefines del siglo XIX, cuando los científicos comenzaron a observar que la temperatura del planeta iba incrementándose, y desde entonces este incremento en lugar de verse reducido, se acelera cada vez más

Como ya hemos señalado, la industria de la construcción consume la mitad de los recursos mundiales, lo que la convierte en una de las actividades menos sostenibles del planeta,nuestra vida gira en torno a una gran variedad de construcciones ya que vivimos en casas, trabajamos en oficinas, viajamos en carreteras y nos relacionamos en cafeterías, restaurantes ycomercios, entre otros. Es decir, los seres humanos dependemos de las edificaciones para quenos brinden cobijo, bienestar y seguridad. Por ello que se deben de tomar acciones para queestas edificaciones no causen más daño a la biósfera. Y, aunque la arquitectura por sí sola nopuede resolver los problemas medioambientales, si puede contribuir significativamente en aliviarla, reduciendo el consumo de materiales industrializados y por consecuencia, la reduccióndel consumo energético, la emisión de CO2 y el desechamiento de residuos sólidos; generandoasí hábitats humanos más sostenibles.

Se tiene conocimiento de variadas técnicas constructivas tradicionales, en las cuales seconfirma el uso de la tierra en sus diferentes presentaciones en combinación con otros materiales naturales de la región como la madera, la cañamaiz, la piedra, entre otros; así como dela participación activa de sus moradores con la mano de obra; técnicas conocidas como adobey bajareque. Además, de que estas técnicas se enmarcan como una tecnología apropiada yapropiable; construcciones empíricas desarrolladas por los propios pobladores heredadas degeneración tras generación.


Sin lugar a dudas, estas técnicas sugieren revisarse para ser retomadas y ser propuestasen respuesta a problemas sociales y económicos con que se enfrenta nuestra sociedad; principalmente en la falta de espacios habitables que cubran mínimamente las necesidades de habitabilidad de las familias de escasos recursos económicos de las zonas rurales y ruburbanas –diría yo.

Es pues, tanto para los arquitectos e ingenieros, como para aquellos que se encuentran inmersos en el desarrollo de los proyectos y la edificación de espacios habitables, más que uncompromiso, una responsabilidad que debemos de asumir de manera seria, responsable yamable con el medio ambiente, tratando de romper paradigmas, transformando los modelosconvencionales de construcción, minimizando el uso de materiales industrializados, regresando nuestra mirada hacia atrás, procurando el rescate de nuestras etnotecnias con alto valorhistórico y cultural y, que a través de la historia han demostrado su eficiencia y fortaleza antelos embates de la naturaleza.

A N T E C E D E N T E S H I S T Ó R I C O S

Chiapas, ubicado al sur de la República Mexicana (ver Figura 12), presenta grandescontrastes, puesto que se trata de una entidad rica en recursos naturales y culturales, pero a lavez, está considerado como uno de los Estados con más familias empobrecidas a nivel nacional.

Chiapas, desde tiempos remotos ha sido el asiento de culturas tan antiguas como la de losMayas; actualmente no ha dejado de serlo, puesto que se asientan en total 12 diferentes etniasen diversos puntos de nuestro Estado; estos grupos indígenas, independientemente de saber

24 | Etnotecnicas de Bajo Impacto Ambiental

Figura 12: Mapa de México, en azul oscuro se resalta el estado de Chiapas


que algunos de éstos provienen, por cuestiones circunstanciales, de nuestro vecino país deGuatemala, no dejan de manifestarse mediante sus tradiciones y costumbres como un grupode etnias que tienen su origen y raíz en la cultura Maya. No sólo se aprecia desde su organización social, sino en su lengua, su medicina basada en plantas naturales, su comida, su producción, su vestido, y sobre todo; su sistema constructivo empleado para edificar sus casas a través de la ayuda mutua. La arquitectura desarrollada por cada una de estas etnias responde alas variaciones climáticas de su medio, a los recursos naturales de la localidad y a su experiencia en las labores constructivas.

Así es como basados en su contexto social y natural inmediato, se presentaban las variantes constructivas que iban generando una identidad propia de su pueblo y su cultura; creandosoluciones funcionales y formales condicionadas siempre, no sólo por sus usos y costumbres,sino, por el medio natural que los rodeaba.

Los doce grupos étnicos que figuran en Chiapas representan 27.2% de la población totaldel Estado, es decir, lo integran un total de 1´141,109 habitantes, y éstos son: Tzeltales, Tzotziles, Choles, Zoques, Tojolabales, Lacandones, Mames, Chujes, Cackchikeles, Jacaltecos, Mochós y Kanjobales. Los Tzeltales son el mayor grupo étnico de Chiapas, con poco más de 36%de la población; los primeros 4 grupos étnicos mencionados suman 98.5% de todas las etnias[5]. La vivienda tradicional, mayoritariamente, de estos grupos poblacionales es de un sólocuarto de planta cuadrada, con una sola puerta y sin ventanas. Las paredes se construyen delodo endurecido con armazón de otate (bajareque), techo alto de palma, zacate o tabletas demadera, el techo es de cuatro aguas y termina en un remate abierto, por donde sale el humodel fogón y el piso es de tierra apisonada. Normalmente las casas tienen un tapanco al que sele da diversos usos, especialmente para almacenar los excedentes de la cosecha que se consumen a lo largo del año y algunas herramientas de trabajo y utensilios de cocina.

Con el objeto de distinguir y entender las características que conforman la arquitectura ytecnología usada en la construcción de viviendas populares, es necesario realizar una revisióndel perfil tipológico que presenta actualmente la arquitectura tradicional, cuyos principalesmotores de transformación han sido la adecuación al medio ambiente y la adecuación al entorno cultural, social y económico[6].

Algunos ejemplos de este tipo de construcciones las vemos en las casas de adobes, además de las de bajareque, unidas con barro y desplantados sobre cimientos de piedra; el acabado puede ser enjarrado con lodo o barro fino y pintado a la cal o bien dejarse aparente; el sis tema de muros de carga, básicamente de adobe, es empleado en cualquier tipo de partido arquitectónico, casa redonda, casa de corredor o casa de patio, y se asocia fundamentalmente acubiertas de teja de barro. En las Relaciones de Yucatán, de Fray Diego de Landa, se hace unadescripción de las casas mayas que están construidas con madera y palos puntiagudos, cubiertas con paja o palma. Se dice que a los antiguos mayas les gustaba vivir en alto, como se pue de apreciar en la mayor parte de las antiguas casas. En otros pasajes se menciona que a losmuros de bambú se agregaba barro revuelto con hierba, obteniendo una estructura más dura



dera conocida como bajareque. Vicente Guzmán asume que este tipo de vivienda tradicionaltiene como antecedentes ser de origen prehispánico y que es además el prototipo de viviendaMaya más antiguo de nuestro continente, otros autores señalan que era la vivienda que comúnmente empleaban los zoques[7]. Definen al bajareque como el embarro o enjarre, haciéndolo notar que en la costa del pacífico de la República Mexicana se le llamaba bajareque, en lahuasteca enjarre, en regiones del Golfo de México embarro y en Yucatán pack lum (en maya);además, considera que sus exponentes más importantes se encuentran en Chiapas, Guerrero,Oaxaca, la Zona de la Huasteca y la península de Yucatán. Este procedimiento ha sido el resultado simultáneo de largos años de ensayos realizados por los aborígenes, estudiando las posibilidades de los materiales que la región les ofrecía y aplicándolos a la construcción de sus viviendas, con el fin de obtener los mejores resultados en contra de las inclemencias del medioambiente[8]. El bajareque consiste en una hilera de horcones hincados en el suelo que formanla pared y entre estos se coloca un entramado de varas entretejidas que después se rellenanpor uno o ambos lados con un aplanado de barro o lodo, mezclado con zacate o paja paradarle mayor consistencia. El bajareque no es exclusivo de México, es conocido en países comoGuatemala, El Salvador, Honduras, Perú, Colombia, Brasil, Francia, Dinamarca, Yugoslavia, algunos países del Continente Africano, entre otros.

A D O B E

La palabra actual que empleamos para designar el adobe proviene del término árabe attoba, altoba, altub, que significa: "ladrillo de barro crudo". Su uso en la construcción se difundió primero a Egipto y al lejano Oriente, pasando después a Europa a través de Grecia yRoma.

El adobe es uno de los materiales de construcción más antiguo y de uso más difundido. Eluso de unidades de barro secadas al sol data desde 8000 A.C.[9]. El uso de adobe es muy común en algunas de las regiones más propensas a desastres del mundo. En general, este tipo deconstrucción ha sido usada principalmente por la población rural de bajo ingreso económico.

Existen evidencias en la República Mexicana que en la época prehispánica este materialya era empleado en la construcción de los grandes templos y pirámides precolombinos; ejemplos claros observamos con las obras que perduran para su estudio y regocijo; como la pirámide de Cholula, en Puebla (Figura 13) con una base de 350 m, su forma es única en Mesoamérica; la pirámide de Cholula superó por su volumen, no por su altura, a la pirámide egipcia deKeops. Otro ejemplo es la Pirámide del Sol, en Teotihuacán, entre 50 y 200 d. C. a base deadobe recubierto con piedra volcánica (Figura 14).



B A J A R E Q U E

El bajareque es una técnica constructiva empleada por los Mayas hace más de 3,500 añosprincipalmente para edificar sus viviendas; se asentaron en gran parte de nuestro territoriochiapaneco, así como otros estados del sureste de la República Mexicana y Centroamérica (Figura 15).

Esta técnica también es conocida en diferentes países de Latinoamérica, Europa y África.El nombre de bajareque es reconocido en gran parte de México; en Colombia como bahareque; en Perú, como quincha; en Brasil, “pauapique”; en Francia como torchis; y en lenguaMaya se denomina “kolóojché”.


Figura 13: Pirámide de Cholula, Puebla, México Figura 14: Pirámide de Sol en Teotihuacán

Figura 15: Área de influencia de la cultura Maya


D E S A R R O L L O D E L A S P R O P U E S T A S

A D O B E S I S M O - R E S I S T E N T E

Basados en las consecuencias que sufren las construcciones de adobe, principalmenteante los movimientos telúricos, los cuales se reflejan en pérdidas y daños en la vida de los seres humanos, así como en la destrucción y daños al contexto natural y edificado, se pretende,básicamente, evitar estas pérdidas de vidas humanas provocadas por el colapso de las construcciones y/o por efectos secundarios y, consecuentemente, reducir los daños y pérdidas delobjeto construido.

Adoptamos y adaptamos la propuesta desarrollada en el Perú sobre el adobe sismoresistente, la cual ha demostrado sus bondades y ventajas ante los efectos sísmicos, tal como lo hancomprobado con las pruebas llevadas a cabo en sus laboratorios partiendo de los resultados deensayos con modelos a escala natural en un simulador de sismos; demostrando que los elementos de refuerzos vertical y horizontal, combinados con la viga collar previenen las fisuras ofracturas en las esquinas de los muros, manteniendo la integridad estructural y su consecuenteprevención de daños a sus habitantes [9].

Retomando los estudios, trabajos, y recomendaciones otorgadas por el CENAPRED (Centro Nacional para la Prevención de Desastres), México; por Enrique Bazan y otros en 1980;además de los ya citados líneas arriba; tratamos de mejorar el sistema adoptado del adobe sismoresistente de acuerdo a los elementos que a continuación describiremos:

1. Cimentación firme y segura a base de mampostería de piedra de la región sobre terrenoestable, junteado o asentado con mortero cementoarena, incluyendo su sobrecimientopara protección de los efectos del agua al muro de adobe (Figuras 16 y 17).

2. Anclaje del muro reforzado a la cimentación; esto se lleva a cabo mediante la colocaciónde una varilla corrugada de 3/8” a cada 82 cm ahogada a la mampostería de la cimentación y sobresaliendo 40 cm el cual se introduce al bambú guadua de aproximadamente2” de diámetro (Figura 17).



3. Refuerzo vertical y horizontal a base de bambú guadua, a cada 82 cm en el sentido verti cal, y a cada 4 hiladas en el sentido horizontal; el primero se fijará a la varilla corrugadade 3/8” mediante la “inyección” de mortero cementoarena al bambú, logrando con estoque la varilla quede ahogada dentro del mismo (Figura 17). Así también, en cada crucedel entramado de bambú, se fijarán entre ellos con pijas roscables de 3” de largo (Figura18). Previamente el adobe se elabora con el orificio central de 2” de diámetro o medioscírculos en cada extremo según sea el caso de su ubicación.

Figura 18: Detalles de uniones de los refuerzos verticales

4. Contrafuertes en los cruces de muros, dependiendo de la longitud de cada uno, a basedel mismo material y prolongación de los refuerzos horizontales de bambú guadua; asi


Figura 16: Detalle de anclaje de varilla a lacimentación

Figura 17: "Inyección" de mortero cementoarena albambú ahogando la varilla dentro del mismo


mismo, los muros expuestos a la lluvia se protegen con malla gallinera y repello con mortero cementocalarena (Figura 19).

5. Cadena perimetral de 10x30 cm (viga collar) de concreto armado con varillas de 3/8” yanilletas de alambrón de ¼”; esta cadena se ancla al muro reforzado mediante el enganche de varillas de 3/8” a la cadena y ahogada con mortero cementoarena a los refuerzosverticales de bambú (Figura 19).

Figura 19: Contrafuertes, anclajes de refuerzos verticales a cadena y malla gallinera

6. Fijación y anclaje de estructura de cubierta a base de bambú guadua de 3” de diámetroen paquete de dos para lograr una mayor sección en su sentido vertical o vigas de madera de pino tratadas con ACC (arsenato de cobre y cromo); este anclaje se obtiene mediante el ahogamiento de varillas roscadas de 3/8” a la cadena perimetral de concreto armado la cual traspasará los bambúes o vigas de la estructura para su posterior fijación contuercas; logrando una cubierta semirígida (Figura 20).

Figura 20: Fijación con varillas y tuercas de la estructura de cubierta a cadena perimetral y fieltro asfáltico sobreartesonado de madera



7. Cubierta ligera AN3 a base de estructura de bambú guadua angustifolia o viga de madera, la cual recibe un artesonado de madera a base de tablas fijado a la estructura con pijas roscables de 2 ½” de largo, sobre el artesonado se tiende un fieltro asfáltico fijado contachuelas de ¾” y corcholatas aplastadas o impermeabilizante (Figura 21), posteriormente se coloca la cubierta final a base de teja artesanal de barro recocido o fibrocemento. Deesta forma se concluye el proceso constructivo más relevante del adobe sismoresistentequedando terminada la edificación como se muestra a continuación (Figuras 22, 23 y24).

Figura 22: Aula de adobe SR concluida


Figura 21: Fieltro asfáltico sobre artesonado de madera


Figura 23: Cabaña de adobe SR concluida

Figura 24: Cabaña y vivienda rural de adobe SR concluidas

B A J A R E Q U E M E J O R A D O

En esta propuesta se revaloraron los aspectos de identidad y cultura; considerando el valor histórico y cultural que representa para muchas poblaciones del mundo entero. Es una propuesta que se enmarca como una tecnología apropiada y apropiable por el uso de materialesnaturales de la región y el empleo de mano de obra local no especializada; prevalece este tipode construcciones con los pobladores, particularmente de aquellos de origen rural; debido aque sigue siendo utilizado por ellos mismos mediante la transferencia generacional de la técnica. Debido a las bondades que presenta el construir con esta técnica, se han desarrollado edificaciones de otros géneros arquitectónicos, como por ejemplo: cabañas, aulas, cafeterías, oficinas, casas de salud, capillas, entre otros (Figuras 31, 32, 33 y 34).



Sin embargo, al adoptarla estábamos conscientes de las desventajas técnicas que esta propuesta presentaba ante los constantes embates de la naturaleza; por lo que nos dimos a la tarea de proponer mejoras en cada uno de los elementos constructivos que conforman la técnicadel bajareque; de tal suerte que nos permitiera presentar, primeramente, otra imagen de la vivienda diferente a la que comúnmente los pobladores conocían del bajareque tradicional, surgiendo así la propuesta del “bajareque mejorado”.

Además del aspecto formal y espacial que se debía cuidar en la nueva propuesta, se teníaque cuidar el aspecto de la seguridad estructural y la prolongación de la vida útil de la construcción. Así también, con relación a la vivienda progresiva; se tenía que prever un crecimiento progresivoracional que permitiera a los futuros habitadoresautoconstructores tener unabase con la cual pudieran partir y generar nuevos espacios habitables; realizando cualquierampliación a su vivienda que desearan de manera gradual.

A diferencia del adobe, esta técnica no ha presentado, históricamente, una desventajaante los movimientos telúricos, no así ante otros elementos naturales como los fuertes vientos,lluvias, tormentas e inundaciones; entre otros. Siendo entonces una estructura, desde sus orígenes, flexible y con cierta resistencia a sismos, situación por la que únicamente le prestamosmayor atención a los sistemas de uniones, traslapes y anclajes; además de las mejoras a todoel sistema para evitar daños causados por la humedad, la flora y fauna nociva.

La propuesta consiste en un sistema modular conformada por una repetición de múltiplosy submúltiplos1 de 1.50 x 1.50 metros, principalmente por dos factores: el primero, se refiereal proyecto arquitectónico, ya que la repetición de estos módulos nos permite generar espacioshabitables con dimensionamiento confortable para diversas actividades; el segundo, a las medidas comerciales de los materiales que se encuentran en nuestra región, nos referimos a lamadera de pino, la cual se comercializa en medidas de 2.50 y 3.00 metros de largo, entreotras, por lo que se consideró la medida de 3.00 metros, permitiéndonos rigidizar y estabilizarnuestra estructura al contemplar apoyos verticales a cada 1.50 metros y los largueros de la es tructura de la cubierta a cada 0.75 metros.

Elementoconstructivo

Forma tradicional Propuesta de mejoras

Cimentación

“Horcones” de madera sin tratar ‘hincados’ sobre el terreno natural.

Polines de madera de pino tratadas con “ACC” (Arsenato de Cobre y Cromo) de 3 1/2”x3 1/2” fijados y anclados a contratrabes de concreto armado mediante soleras estructurales y varillas roscadas (Figura 25).

Estructura

“Morillos” de madera uniendo los “horcones” y formando la estructura de la cubierta para recibir la cama de reglas o un manojo de “ocuy”, bambú o bajareque.

Cerramiento de polines de madera de pino tratados con “ACC” de 3 1/2”x3 1/2” sobre el cual se asientan los largueros a base de barrotes del mismo material de 1 3/4””x3 1/2”” reforzados con tirantes de reglas de 3/4”x3 ½” en ambas caras del larguero (Figura 26).



Elementoconstructivo

Forma tradicional Propuesta de mejoras

Cubierta

Generalmente a base de lámina galvanizada o de cartón, en contadas ocasiones con teja de barro, palma o güano.

Sobre los largueros se coloca un ‘artesonado’ de tablas de madera tratada de 12” de ancho que recibirá un fieltro asfáltico y finalmente la teja de barro rojo artesanal; en ocasiones se sustituyen las tablas del artesonado por una combinación de reglasy cañamaíz (Figuras 27 y 28).

Muros

El ensetado o entramado por lo general es hecho con varas de bajareque atadas con bejuco o alambrito, recubierto con embarroa base de tierra y paja.

Primero, un rodapié a base de ladrillo rojo recocido –preferentemente (clavando corcholatas a los polines verticales en área de rodapié) sobre el cual colocaremos una capa de nylon y a partir de ésta se inicia el ensetado a base de cañamaíz atado con alambrito y cubierto en ambas caras con malla de gallinero No. 25 para recibir el embarro hecho con tierra arenacementopaja (Figura 29).

Pisos


Ladrillo rojo recocido artesanal tejido tipo ‘petatillo’ asentado sobre cama de arena y junteado con la misma, piedra, adocreto o piso firme de concreto, en todos los casos el terreno debidamente apisonadoy compactado y, para el caso del piso de ladrillo, se coloca un plástico entre la arena y el terreno apisonado (Figura 30).

Acabados


Encalado de muros incorporándole sal y baba de nopal en proporción de 1 cubeta de 19 litros de babade nopal, ½ kg de sal y 8 kg de cal; y por último, se aplica aceite quemado a toda la madera expuesta a la intemperie. (para preparar una cubeta de 19 litrosde baba de nopal se requiere llenar la cubeta con agua y 4 pencas de nopal de aproximadamente 20 cm de alto debidamente picadas o en rajas, dejar que se fermente durante 48 horas y retirar en nopal verificando previamente que el líquido se encuentre ligoso o viscoso.

Los recursos naturales, materia prima básica para este tipo de construcción, es aquellaque se encuentra en la misma región, hablamos de: tierra, madera (polines, barrotes y reglas),paja o “juncia”, así como materiales de desecho que se proponen reutilizar: aceite quemado,corcholatas, bolsas de nylon y cañamaíz; éste último se considera así ya que es un materialque después de la cosecha del maíz el campesino lo “troncha” y queda tirado en el terrenopara alimento del ganado y en muy contadas ocasiones es utilizado para el ensetado de corrales.

Se recomienda utilizar en la madera tratada un retardante contra incendio tal como se señala en las normas mexicanas para la construcción con madera (NMXC307) para garantizarla integridad física de sus moradores, en caso de un incendio que los ocupantes tengan mediahora de disponibilidad antes de cualquier desastre mayor causado por el mismo.



Figura 25: Contratrabe con soleras estructurales ahogadas en donde se fijarán los polines de madera con varillasroscadas y tuercas


Figura 26: Estructura del sistema constructivo



Figura 27: Detalles de las cubiertas con artesonado y mixto

Figura 28: Fieltro asfáltico sobre teja de barro


Figura 29: Rodapié de ladrillo, corcholatas en polines de madera en rodapié, ensetado de cañamaíz cubierto conmalla gallinera y embarro


Figura 30: Piso de ladrillo sobre cama de arena

Figura 31: Vivienda de bajareque en Chiapas


Figura 33: Oficinas de Bajareque


Figura 32: Aula de bajareque


I M P A C T O M E D I O A M B I E N T A L

Se han desarrollado estudios a diversas edificaciones, tanto de tipo convencional, comotradicional; para ambos casos se han tomado en consideración los principales materiales empleados en las partes que conforman la construcción como la cimentación, estructura, muros,techos y pisos, incluyendo las puertas y las ventanas; sin considerar los materiales empleadosen las instalaciones. De esta forma se ha retomado lo relacionado a la “huella ecológica de losmateriales”, trabajo desarrollado en la Universidad Politécnica de Cataluña, España; para establecer los impactos medioambientales tomando en cuenta la energía requerida para la extracción, producción y transporte de los materiales así como la emisión de CO2 medido en kg.

Derivado de lo anterior, se desarrollaron dos estudios, en ambos casos se tomaron lasmismas muestras, es decir, una casa de 36 m2 de construcción, pero con diferente técnicaconstructiva; una es de tipo convencional (cimientos de concreto armado, muros de block cementoarena y cubierta de concreto armado), y la otra muestra es la que empleó el sistemaconstructivo del bajareque mejorado. Los resultados se aprecian en las tablas 3 y 4; las tablas1 y 2 son las bases que se consideraron para realizar el análisis correspondiente.


Figura 34: Capilla con técnica mixta


Tabla 1: Materiales Genéricos

Material genérico Listado total de materiales

Acero

Acero galvanizadoAcero laminado

VarillaAlambritoAlambrónArmex (elemento presoldado)Malla lac (elemento presoldado)Malla de gallinero

Agua Agua Agua

Árido

Árido Arena de ríoTierra natural de la región (caliche)Grava de ríoPiedra natural de la región

Asflato Fieltro asfáltico Fieltro asfáltico (impermeabilizante)

Cal Cal Calhidra

Cemento Cemento Cemento gris

Cerámica Cerámica Ladrillo rojo comúnTeja de barro industrializada

Diésel Diésel Diésel

Fiebras naturales Fibra vegetal Caña maíz

Pinturas Pintura vinílica Pintura vinílica

Madera Madera Madera de pino

Resinas Resinas acrílicas Resinas acrílicas elastoméricas (impermeabilizante)

Tabla 2: Resumen de los impactos ambientales por material

Material genérico

Coste energético Emisión de CO2 porkg de materia

MJ kWh kg

Acero 35.00 9.720 2.800

Agua 0.050 0.014 0.000

Árido 0.100 0.028 0.007

Asflato 55.280 15.360 8.140

Cal 3.430 0.953 0.320

Cemento 4.360 1.211 0.410

Cerámica 2.321 0.645 0.180

Diésel 10.100 2.805 0.003



Material genérico

Coste energético Emisión de CO2 porkg de materia

Fiebras naturales Neutro Neutro Neutro

Pinturas 24.700 6.860 3.640

Madera 2.100 0.583 0.060

Resinas 110.00 30.560 16.280

Tabla 3: Impactos ambientales asociados a la proucción de los materiales de construcción usados por el sistema constructivo de cimientos y muros

Material

Bajareque mejorado Tabique de hormigón confinado conhormigón armado

Costo energético Emisión CO2 Costo energético Emisión CO2

kWh kg kWh kg

Acero 757.22 219.26 3,506.39 1,015.30

Agua 6.01 0.69 79.08 9.07

Árido 794.04 235.58 975.42 289.39

Asfaltos 0.00 0.00 0.00 0.00

Cal 95.47 32.18 381.88 128.73

Cemento 310.32 109.59 5,931.49 2,094.78

Cerámica 982.88 276.34 0.00 0.00

Diesel 56.98 0.88 9.97 0.15

Fibras naturales 0.79 0.74 0.00 0.00

Pinturas 0.00 0.00 41.51 22.16

Madera 755.32 84.61 268.52 30.08

Resinas 0.00 0.00 0.00 0.00

TOTAL 3,759.04 959.88 11,194.27 3,589.66



Tabla 4: Impactos ambientales asociados a la producción de los materiales de construcción usados por elsistema constructivo en techumbre

Material

Bajareque (Teja de barro común y madera)

Losa de hormigón armado colada in situ

Costoenergético

Emisión de CO2 Costo energético Emisión de CO2

kWh kg kWh kg

Acero 34.11 9.88 1,829.98 529.88

Agua 0.79 0.09 21.13 2.30

Árido 12.89 3.82 230.01 68.24

Asfaltos 723.28 384.50 0.00 0.00

Cal 33.80 11.39 0.00 0.00

Cemento 39.10 13.81 1,679.46 593.12

Cerámica 1,923.74 540.86 0.00 0.00

Diesel 1.43 0.02 28.49 0.44

Madera 687.79 77.05 697.22 78.10

Resinas 0.00 0.00 1,361.01 726.17

Total 3,456.94 1,041.42 5,846.21 1,998.26

Como se muestra en estas tablas (3 y 4), este comparativo del impacto medioambientalque se genera entre las dos técnicas constructivas; comprobamos que con el uso del bajarequemejorado tenemos que, para el proceso de extracción, producción y transporte de materiales,un costo energético de 7,215.98 kWh y una emisión de CO2 de 2,001.13 kg; mientras que conel sistema convencional tenemos un impacto de 17,040.48 kWh en el primero y 5,587.92 Kgen el segundo.

Así pues, al emplear la técnica constructiva del bajareque mejorado, tenemos el siguienteahorro ambiental: 58% de costo energético y 65% de emisión de bióxido de carbono; este costo energético que se ahorra representa 9,824.50 kWh, y a decir por la CFE (Comisión Federalde Electricidad) que la media estatal –refiriéndose al estado de Chiapas para tarifas domésticas es de 75 kWh/mes, significa entonces que el ahorro energético, generado por la minimización de uso de materiales industrializados, en una vivienda de 36 m2 de bajareque mejorado,



nos alcanzaría para dotar de servicio de energía eléctrica a una vivienda de interés social hastapor 10.9 años.

C O N C L U S I O N E S

Regresar la memoria a quienes la hemos perdido, y transmitirla a quienes le es desconocido, es pretendido mediante el rescate y revaloración de técnicas constructivas histórica y ancestrales llevadas a cabo por diversas etnias culturales, las que a su vez, se proponen mejorasque garantizan una mayor vida útil, estabilidad estructural y formal de las construcciones. Conesto se han generado espacios habitables adecuados a las diversas actividades a desarrollardentro de los mismos. Sin lugar a dudas y, sin un afán de buscar un divorcio con los materiales industrializados, ya que es recomendable la combinación de materiales naturales con losindustrializados, estos últimos en pequeños porcentajes; esto significa que, en la medida queminimicemos o racionemos el empleo de estos materiales también racionar el de los materiales naturales en esta medida contribuiremos al cuidado del medio ambiente y comenzaremosa obtener ahorros energéticos desde el proceso de selección, definición y uso de materiales ysistemas de construcción en las edificaciones.

Este tipo de proyectos y propuestas constructivas están orientadas a atender el problemade espacios habitables en las viviendas y espacios educativos, por citar algunos ejemplos; delas familias asentadas en el medio rural y ruburbano; por lo tanto, se trata de sensibilizar yque regresen la mirada hacia atrás de todos aquellos sectores: sociales, empresariales, de profesionistas, educativos, funcionarios y políticos inmersos en la construcción de diversos géneros arquitectónicos de aliviar el grave deterioro que le estamos provocando a nuestro medioambiente y contribuir a dejar un mejor ambiente en pro de la calidad de vida de las actualesgeneraciones.


S I S T E M A S D E E N F R I A M E N T O D E B A J O

C O N S U M O D E E N E R G Í A E N E D I F I C A C I O N E S

J o r g e R o j a s , G u a d a l u p e H u e l s z , R a m ó n T o v a r , G u i l l e r m o B a r r i o s y Á n g e l A r a n d a

Mediante un estudio de transferencia de calor, donde se utilizaron datos del clima y seresolvieron modelos matemáticos, se propusieron sistemas de enfriamiento de bajo consumoenergético para incrementar las horas de confort térmico durante todo el año al interior de lasedificaciones localizadas en lugares con clima cálidosubhúmedo. Se diseñaron tres sistemasque se probaron en las instalaciones del Instituto de Energías Renovables (IER) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Se compararon resultados de simulaciones numéricas con los datos obtenidos de mediciones en las edificaciones.

A pesar de que las edificaciones del IER cuentan con un buen diseño bioclimático, dondela ventilación natural juega un papel preponderante, no ha sido suficiente para mantener lasedificaciones en el rango de confort térmico durante todo el año. Con las estrategias propuestas se ha logrado mejorar las condiciones de confort térmico en su interior.

A N T E C E D E N T E S

El clima en zonas del centro del estado de Morelos, México, es predominantemente cálido subhúmedo. El clima cálido subhúmedo se encuentra en el 23% del país; en él se registranprecipitaciones entre 1,000 y 2,000 mm anuales y temperaturas promedio anuales entre 22° Cy 26° C, con regiones en donde se superan los 26° C. El IER se encuentra en el municipio deTemixco dentro de una de estas zonas. En este lugar las temperaturas ambiente máximas enla época seca tienen un valor alrededor de los 35° C (estación meteorológica del IER) y en elinterior de las edificaciones de la localidad se pueden alcanzar temperaturas de esta magnitudy en algunos casos mayores a la ambiente quedando el interior fuera del confort térmico (definido por ASHRAE como el estado mental que expresa satisfacción con el medio ambiente quelo rodea). Una opción para remediar esta condición es mediante el uso de aire acondicionado,con el consecuente substancial incremento en el consumo de energía eléctrica; [10] reportaron que el consumo de electricidad en las zonas cálidas de México por el uso de aire acondicionado y conservación de alimentos entre 1990 y 1998 fue de 3.5 veces más que el promedionacional. Sin embargo, de acuerdo con [11], hay otras alternativas para lograr el confort térmico con menor consumo de energía eléctrica, por ejemplo mediante un adecuado diseño bioclimático de la edificación y con el uso de sistemas de enfriamiento de bajo consumo de energía.


En las edificaciones del IER, construidas entre 1984 y 1985, se incluyeron muchos de losconceptos del diseño bioclimático como la orientación de las edificaciones, ventilación naturalcruzada, sombreado de ventanas, muros dobles y techos escudo [12]. Con esto se logró que latemperatura máxima en el interior tanto de las oficinas como del auditorio Tonatiuh esté pordebajo de la máxima exterior. Sin embargo durante los meses de sequía las temperaturas al interior del las edificaciones quedan fuera del rango de confort térmico durante varias horas deldía. Dadas las condiciones climáticas de Temixco, para lograr el confort térmico existe la posibilidad de utilizar algunas de las estrategias de enfriamiento pasivo como ventilación nocturna, enfriamiento radiativo, enfriamiento evaporativo directo o indirecto [11]. Por ejemplo laventilación nocturna ha sido probada con buenos resultados en las oficinas de uno de los edifi cios del FraunhoferInstitute for Solar Energy Systems en Alemania [13]. Si bien algunas ventajas del enfriamiento radiativo en techos fueron comentadas por [14], una exitosa aplicaciónde enfriamiento radiativo en pisos la realizó la compañía JEC Thailand en el aeropuerto Suvarnabhumi de Tailandia, con lo que ganó el PIP 2007 Award. En lo referente a enfriamientoevaporativo, [15] hizo un estudio detallado de sus posibles aplicaciones.

En el grupo de Transferencia de Energía y Masa del IER retomamos en 2004 la línea deinvestigación sobre el confort térmico en edificaciones. Realizamos un estudio sobre estrategias de enfriamiento en clima cálido húmedo [16] y un estudio para incrementar en inviernola temperatura del foro de la sala de conciertos Nezahualcóyotl de la UNAM ([17]). Tambiéniniciamos un proyecto sobre ventilación natural en colaboración con la Universidad de California San Diego (proyecto UCMEXUSCONACYT) donde mediante modelos de laboratorio sehan estudiado estrategias de ventilación ([18] y [19]). En cooperación con el grupo de Refrigeración y Bombas de Calor del IER, quienes cuentan con una amplia experiencia en sistemasde enfriamiento ([20]), se ha diseñado un sistema de panel radiativo de baja temperaturapara el enfriamiento de edificaciones. Este sistema tiene la ventaja de consumir poca energíaen comparación con sistemas convencionales. El confort térmico de los ocupantes se logra alceder calor mayormente por intercambio radiativo con el panel frío en lugar de únicamentepor convección. Generalmente los paneles radiativos fríos se complementan con un sistema deventilación por desplazamiento, ya que éstos sólo manejan la carga de enfriamiento sensible yno la latente ([21]).

En el 2007 iniciamos un estudio detallado de las condiciones térmicas en el interior delAuditorio Tonatiuh del IER. Instalamos varios sensores de temperatura con los que hemoscuantificado el comportamiento térmico interior; se cuenta además con mediciones de la estación meteorológica del IER. El siguiente paso fue analizar cuales, de las estrategias de enfriamiento pasivo o híbrido, son la más adecuadas para mejorar las condiciones en el interior delas edificaciones del IER. Para este análisis realizamos simulaciones del comportamiento global con el programa EnergyPlus (EP), el cual permite modelar el calentamiento, enfriamiento,ventilación y otros flujos de energía en edificios. EP es la nueva versión del programa PowerDOE que utilizamos en el estudio sobre estrategias de enfriamiento en climas cálidos húmedos

45 | Sistemas de Enfriamento de Bajo Consumo de Energía en Edificaciones


([16]). Se desarrolló una metodología para encontrar la mejor estrategia de enfriamiento debajo consumo energético en especial para el clima cálido subhúmedo. Se espera que los resultados de esta investigación den las bases para mejorar el confort térmico tanto en edificaciones existentes como en los que se diseñen en el futuro en el Estado de Morelos, donde se utilicen sistemas de enfriamiento de bajo consumo energético

R E S U L T A D O S

A continuación se presentan los resultados de las tres estrategias evualuadas: ventilaciónnocturna, enfriamiento evaporativo y enfriamiento radiativo.

V E N T I L A C I Ó N N O C T U R N A

La época de mayor temperatura exterior en Temixco Morelos, donde se están haciendolas pruebas, es en los meses de abril y mayo con valores máximos alrededor de 37ºC y mínimos de 18ºC. Con los resultados de las simulaciones se estimó que con tales condiciones climáticas el uso del enfriamiento nocturno es adecuado. La estrategia se probó en el AuditorioTonatiuh del IER (mostrado en las figuras 35, 36 y 37), mediante la instalación de ventilascontroladas automáticamente; el control se programa para que las ventilas estén abiertas porla noche y cerradas durante el día.

Las predicciones obtenidas con EnergyPlus están de acuerdo con las mediciones experimentales para el caso sin ocupación. En este caso, la ventilación nocturna produce una reducción importante de la temperatura interior con respecto al caso con las ventilas siempre abiertas, como se puede ver al comparar las temperaturas de las figuras 2, 3 y 37. En el caso con lasventilas siempre abiertas (figura 38), la temperatura del interior a partir del medio día estápor encima del rango de confort por al menos 10 horas mientras que en el caso con ventila ción nocturna (figura 39) la temperatura se mantiene dentro de dicho rango. Sin embargo a lahora de ocupación se tiene que abrir las ventilas, con lo que la temperatura interior aumenta.Este resultado nos mostró que esta estrategia por sí sola no es suficiente para mantener el auditorio en confort a las horas de ocupación en los meses con condiciones de alta temperatura.Sin embargo, sí es de gran utilidad ya que si se aplica otra estrategia de enfriamiento complementaria la demanda de enfriamiento será menor que en el caso con ventilas abiertas día ynoche.




Figura 35: Fachada Este Auditorio Tonatiuhdel Instituto de Energías Renovables (IER

UNAM)

Figura 36: Fachada oeste del AuditorioTonatiuh del IERUNAM

Figura 37: Plano del Auditorio Tonatiuh del IERUNAM



Figura 38: Temperatura de bulbo seco TBS interior yexterior del auditorio Tonatiuh del IER con las ventilas

siempre abiertas.

Figura 39: Temperatura de bulbo seco TBS interior yexterior del auditorio Tonatiuh del IER con las ventilas

abiertas en la noche y cerradas en el día.


E N F R I A M I E N T O E V A P O R A T I V O

En la localidad de Temixco la época de mayor calor es también la época de secas, esto es,cuando la humedad relativa máxima promedio es menor del 60%, con lo que se tiene un buenpotencial para el enfriamiento evaporativo. Esta estrategia también se instaló en el AuditorioTonatiuh para bajar la temperatura a las horas de ocupación. El sistema consiste de una seriede atomizadores o nebulizadores de agua colocados en la parte alta de las ventilas (figuras 40y 41). Además se instaló un extractor de aire en la parte superior del auditorio que propicia unincremento de circulación del aire que entra por las ventilas. Las pequeñas gotas de agua provenientes de los atomizadores al pasar por la corriente de aire se evaporan, en este proceso toman energía del aire por lo que éste baja su temperatura. El aire con menor temperatura entraal auditorio con lo que se mejoran las condiciones de confort. Las mediciones muestran quecon esta estrategia la temperatura interior se puede reducir en al menos 2º C adicionales, conrespecto a cuando sólo se tiene ventilación.

E N F R I A M I E N T O R A D I A C T I V O

Un sistema de enfriamiento radiativo se instaló en la sala de cómputo de la Coordinaciónde Refrigeración y Bombas de Calor del IER. Consiste esencialmente de un panel de polipropileno que originalmente fue diseñado como panel solar para calentamiento de albercas y unenfriador de agua de 1.5 HP que se usó para obtener agua a temperatura de 15º C, requeridapara el panel radiante. Un tanque de almacenamiento de agua y una bomba de 1/2HP completaron el sistema mostrado en la figura 42.


Figura 40: Atomizadores del sistema deenfriamiento evaporativo

Figura 41: Atomizadores del sistema deenfriamiento evaporativo


Las variables medidas fueron la temperatura del aire al interior de la sala, la temperaturasuperficial de los muros, techo y pisos en el interior de la sala, temperatura del agua de enfri amiento, flujo másico del agua de enfriamiento, presión del agua de enfriamiento y flujo decalor en el panel radiante.


Figura 42: Sistema de enfriamiento radiativo y circuito del agua deenfriamiento. El agua del tanque se envía con la bomba por tres diferentes

caminos: a) al enfriador, b) al panel radiante y c) directo al mismotanque de almacenamiento

Figura 43: Temperatura radiante en sala de cómputo de la Coordinación de Refrigeración y Bombas de Calordel IER. Medida experimentalmente (Quest RT), calculada con la metodología ASHRAE a través de

temperaturas obtenidas de mediciones realizadas con termopares (ASHRAE termopares), calculada con lametodología ASHRAE a través de temperaturas obtenidas de simulada con EnergyPlus (ASHRAE E+

simulaciones) y obtenidas con EnergyPlus usando el método de zone averaged MRT (Temperatura RadiantePromedio promediada en la zona).


Los resultados obtenidos con el programa Energy Plus se compararon con las mediciones.Los resultados de las simulaciones están en un muy buen acuerdo con las simulaciones (figura43). Los resultados de las mediciones y simulación en el Laboratorio de Refrigeración están reportados en la tesis de maestría de Aranda (2013). La validación de esta metodología con datos experimentales nos permitió extender las simulaciones cambiando tamaño de radiadores,flujo de agua y temperatura del agua, para diseñar nuevos sistemas de enfriamiento radiativo.Esta instalación en particular es limitada ya que para el enfriamiento del agua se está usandoun equipo de laboratorio que no puede ser adaptado para el enfriamiento en edificaciones. Recientemente se adquirió una Bomba de Calor marca Sortech (http://www.sortech.de) demayor capacidad. Esta bomba de calor produce agua fría mediante un ciclo de refrigeraciónpor adsorción; en este caso el suministro de energía para su operación provendrá de un circuito de agua caliente solar obtenida a partir de un banco de colectores de tubos evacuados.La bomba de calor es capaz de suministrar agua de baja temperatura para enfriar más de 50m2 de techo.

A G R A D E C I M I E N T O S

Los autores agradecen el apoyo técnico del Dr. Jorge Hernández, Ing. Guillermo Hernández, Ing. Luis Fernández y el apoyo económico del Fondo Mixto Conacyt – Morelos a travésdel proyecto 93693 “Estrategias de Enfriamiento de Bajo Consumo Energético para Zonas conClima Cálidosubhúmedo del Estado de Morelos”.


http://www.sortech.de/


E N E R - H A B I T A T , U N A H E R R A M I E N T A P A R A L A

E V A L U A C I Ó N T É R M I C A D E L A E N V O L V E N T E

A R Q U I T E C T Ó N I C A E N M É X I C O

G u a d a l u p e H u e l z , J o r g e R o j a s y G u i l l e r m o B a r r i o s

La correcta selección de los sistemas constructivos de la envolvente arquitectónica es muyimportante para reducir el consumo de energía por sistemas de aire acondicionado (decalentamiento y de enfriamiento) o para propiciar condiciones de confort aún sin uso de estossistemas. En este artículo se presentan los dos modelos que se utilizan para calcular la transferencia de calor a través de los componentes de la envolvente arquitectónica, el modelo independiente del tiempo, que es el empleado por las actuales normas mexicanas, y el modelo dependiente del tiempo. Con un ejemplo, se muestran los errores que pueden cometerse, si seusa el modelo independiente del tiempo en el cálculo de la carga térmica para el caso de usode aire acondicionado y en el cálculo de la energía trasmitida para el caso sin aire acondicionado, para el día típico del mes en una ciudad de la República Mexicana. Se presenta brevemente la herramienta EnerHabitat desarrollada para facilitar el cálculo de la transferencia decalor con el modelo dependiente del tiempo a través de muros y techos de la envolvente.

I N T R O D U C C I Ó N

La envolvente arquitectónica está formada por los muros, techos, ventanas y puertas quelimitan el interior de la edificación con el exterior, tiene la finalidad de crear un espacio habitable y de reducir los efectos del clima exterior. Es por ello que se desea que a través de losmuros y techos de la envolvente arquitectónica se tenga poca transferencia de calor entre elexterior y el interior.

52 | Ener-Habitat, una Herramienta para la Evaluación Térmica de la Envolvente Arquitectónica en México


Entonces el problema radica en escoger los sistemas constructivos para estos elementosde la envolvente arquitectónica que tengan menor transferencia de calor entre el exterior y elinterior. En general se cree que los materiales que se conocen como aislantes térmicos son lasolución, estos materiales son aquellos cuya conductividad térmica, k, es relativamente baja,por ejemplo el poliestireno expandido, mejor conocido como unicel, y la espuma de poliuretano. Esto es cierto cuando la temperatura en el exterior y en el interior del sistema constructivo es constante, es decir no varía en el tiempo. Cuando la temperatura en el exterior oen el interior varía en el tiempo, otras dos propiedades del material están involucradas,además de la conductividad térmica, éstas son la densidad, ρ, y el calor específico, c, que están relacionadas con la capacidad de almacenamiento térmico. Cuando la temperatura en elexterior y en el interior no cambia se tiene transferencia de calor independiente del tiempo,mientras que si una de las temperaturas varía con el tiempo se debe considerar la transferencia de calor dependiente del tiempo (Fig. 44)

N O R M A S M E X I C A N A S

En nuestro país se han establecido normas oficiales, las NOM008ENER2001 y NOM020ENER2011 ([22] y [23]), con el objetivo de reducir el consumo de energía por el uso deaire acondicionado de enfriamiento. Estas normas intentan limitar las ganancias de calor através de la envolvente de la edificación.

Estas normas están basadas en el modelo de transferencia de calor independiente deltiempo. En este modelo, se supone que la temperatura del aire exterior y la radiación solar


Figura 44: Esquemas de la transferencia de calor a través de un muro, (izq)independiente del tiempo, (der) dependiente del tiempo.


tienen valores constantes a lo largo del día. Esta suposición, sabemos que no es cierta. Sin embargo, en países con inviernos muy fríos donde la variación de la temperatura exterior a lolargo del día no es tan grande, comparada con la gran diferencia entre la temperaturapromedio al exterior y la temperatura al interior del edificio, y con poca radiación solar,suponer que la temperatura exterior y la radiación solar son constantes da resultados cercanosa los reales. Pero, en los climas de nuestro país, esta suposición da resultados muy diferentesa los reales, como se mostrará a continuación, por lo que se debe utilizar el modelo de transferencia de calor dependiente del tiempo, que si considera las variaciones de la temperaturadel aire exterior y la radiación solar a lo largo del día.

M O D E L O S D E T R A N S F E R E N C I A D E C A L O R

El cálculo de la transferencia de calor a través de los muros y techos de la envolvente, q,con el modelo de transferencia de calor independiente del tiempo (Fig. 45) es muy fácil dehacer, solo están involucrados la temperatura solaire al exterior, Tsa, la temperatura al interior, Ti, los coeficientes de transferencia de calor al exterior, ho, y al interior, hi, y la resistencia térmica del (o los) materiales dada por L/k, donde L es el espesor y k, la conductividadtérmica. La temperatura solaire, es una manera de tomar en cuenta el efecto combinado de latemperatura exterior y de la radiación solar absorbida por la superficie exterior del sistemaconstructivo [24].


Figura 45: Modelo de la transferencia de calor a través de un muro independiente del tiempo.


Con el modelo de transferencia de calor dependiente del tiempo (Fig. 46) es necesario resolver las ecuaciones involucradas con el uso de computadoras. En este modelo, como seseñaló anteriormente, están involucradas además de la conductividad térmica, la densidad ρ yel calor específico c. Es decir, este modelo si toma en cuenta la capacidad de almacenamientotérmico del material, también conocida como la masa térmica.

D I F E R E N C I A S D E R E S U L T A D O S E N T R E L O S M O D E L O S

Varios autores ([25], [26], [27], [28], [29] y [30]) han señalado la importancia de utilizar el modelo de transferencia de calor dependiente del tiempo (Dt), aconsejan sólo usar elmodelo independiente del tiempo (It) para cálculos de cargas térmicas en inviernos con muybajas temperaturas y poca radiación solar. A continuación se muestran las diferencias quepueden existir cuando se usa el modelo It para otro clima. Se evalúan cuatro sistemas constructivos (S.C.) de techo en Temixco, Morelos en el día típico del mes de mayo. Todos los sistemas constructivos tienen un espesor total de 10 cm. Los sistemas 1 y 2 son de una sola capa,de concreto de alta densidad y de unicel, respectivamente. Los sistemas 3 y 4 son de dos capas, 8cm de concreto de alta densidad y 2 cm de unicel, en S.C.3, el unicel está en el lado exterior del techo, mientras que en el 4 está en el lado interior.


Figura 46: Modelo de la transferencia de calor a través de un muro dependiente del tiempo.


C O N A I R E A C O N D I C I O N A D O

El parámetro de evaluación es la carga térmica total para mantener la temperatura constante (Fig. 47). Se puede observar que en estos ejemplos, ambos modelos clasifican casi en elmismo orden a los sistemas constructivos, ya que el modelo It no distingue el orden de las capas. En casi todos los casos el It sobre estima la carga térmica. La carga térmica calculada porel modelo It tiene un error con respecto al modelo Dt de 34%, 1%, 74% y 35%, para los sistemas 1,2,3, y 4, respectivamente. No es de extrañar que un modelo que no considera la masatérmica dé resultados parecidos al modelo que si la considera, para sistemas constructivos quetienen poca masa térmica, como es el S.C.2 formado por una sola capa de unicel.

S I N A I R E A C O N D I C I O N A D O

El parámetro de evaluación es la energía trasmitida (Fig. 48). Como las simulaciones sonpara un día típico del mes son condiciones periódicas, por lo que la energía que entra por unsistema constructivo es la misma que sale del sistema y se reporta con el nombre de energíatransmitida. Se puede observar que en estos ejemplos, el modelo It, además de no distinguir elorden de las capas, clasifica en diferente orden a los sistemas constructivos y en todos loscasos sobre estima la energía transmitida. Para el modelo It, el mejor sistema constructivo esel 2 (una capa de unicel), mientras para el modelo Dt, justamente ese sistema constructivo esel peor. La energía trasmitida calculada por el modelo It tiene un error con respecto al modeloDt de 91%, 7%, 606% y 61%, para los sistemas 1,2,3, y 4, respectivamente.


Figura 47: Carga térmica a través del techo, (izq) modelo independiente del tiempo, (der) modelodependiente del tiempo.


E N E R -H A B I T A T

Para contribuir al desarrollo de normas mexicanas que calculen correctamente la transferencia de calor a través de la envolvente arquitectónica, un grupo de investigadores de seisinstituciones de educación superior (Universidad Nacional Autónoma de México, Universidadde Sonora, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Universidad de Colima, Centro Nacional deInvestigación y Desarrollo Tecnológico y Universidad Autónoma Metropolitana) hemos desarrollado una herramienta de cálculo denominada EnerHabitat que resuelve las ecuaciones delmodelo de transferencia de calor dependiente del tiempo.

Esta herramienta permite comparar el desempeño térmico de sistemas constructivos detechos y muros opacos de la envolvente de una edificación, tomando en cuenta la variación dela temperatura y de la radiación solar en el día típico de cada mes en un lugar determinado dela República Mexicana. Con ella, se puede seleccionar el sistema constructivo que propicie elconfort térmico al interior de la edificación cuando no se usa acondicionamiento de aire o seleccionar el que reduzca la demanda de energía cuando se usa acondicionamiento de aire.EnerHabitat es de acceso gratuito a través de la página de Internetwww.enerhabitat.unam.mx (Fig. 49).


Figura 48: Energía trasmitida a través del techo, (izq) modelo independiente del tiempo, (der) modelodependiente del tiempo.

http://www.enerhabitat.unam.mx/


P R I N C I P A L E S C A R A C T E R Í S T I C A S D E E N E R - H A B I T A T

Las principales características de esta herramienta son [31]:

• Realiza simulaciones numéricas de transferencia de calor dependiente del tiempo, lo quepermite tomar en cuenta el efecto de la masa térmica y no solo de la resistencia térmicade los materiales constructivos.

• Realiza simulaciones para el día típico del mes, para la ciudad seleccionada.

• Evalúa el desempeño térmico de sistemas constructivos formados por capas homogéneasy algunos sistemas constructivos formados por capas homogéneas y una capa no homogénea. Ejemplos de capa no homogénea son el bloque hueco de concreto, la vigueta ybovedilla hueca de concreto y la vigueta y bovedilla de poliestireno.

• Evalúa los sistemas constructivos de la edificación en dos condiciones, con aire acondicionado o sin aire acondicionado. Con aire acondicionado el parámetro de comparaciónes la carga térmica por unidad de área debida a la transferencia de calor por el sistemaconstructivo. Sin aire acondicionado el parámetro principal es el factor de decremento,que indica que tanto se ha amortiguado la oscilación de la temperatura del aire en el in


Figura 49: Página de inicio de EnerHabitat (http://www.enerhabitat.unam.mx)


terior respecto a la temperatura solaire. También calcula la energía trasmitida y otrosparámetros de evaluación.

• Es de fácil uso y no requiere de una capacitación especial.

• Solo evalúa la transferencia de calor por unidad de área a través del sistema constructivode muro o techo de la envolvente, por lo que solo puede ser usado para seleccionar elmejor sistema constructivo de muros o techos para el clima de interés. No toma encuenta otros factores en la transferencia de calor total de una edificación como son,ventanas, ventilación, personas y equipos, por lo que los resultados no deben ser usadospara el dimensionamiento de sistemas de aire acondicionado.

A G R A D E C I M I E N T O S

Los autores agradecen a todos los participantes del proyecto Desarrollo y validación deuna metodología para estimar los impactos en el ahorro de energía por el uso de sistemas pasivoconstructivos en la edificación para diferentes climas de México, en el que se empezó a desarrollar la herramienta EnerHabitat y al Fondo Sectorial CONACYTSENER Sustentabilidadenergética por el patrocinio del proyecto.



B I B L I O G R A F Í A

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Organización de los Estados Americanos17th Street and Constitution Ave., NW

Washington, D.C., 20006-4499

Documents

INNOVACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA UN DESARROLLO ...seslab.org/documentos/ConstruccionesVerdes2013_Memorias.pdf · Ener-Habitat, una Herramienta para la Evaluación Térmica