Modelo de visualización de información como un potenciador

UNIVERSIDAD

AUTONOMA

METROPOLITANA

Casa abierta al tiempo

DIVISIÓN DE CIENCIAS Y ARTES PARA EL DISEÑO

Especialización, Maestría y Doctorado en Diseño

MODELO DE VISUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN COMO

UN POTENCIADOR DIGITAL DE DISEÑO PARA PROYECTOS

ARQUITECTÓNICOS BIOCLIMÁTICOS Y SUSTENTABLES

Luis Ángel Meza Zárate

Tesis para optar por el grado de Doctor en Diseño

Línea de investigación: Diseño y Visualización de la Información

Miembros del Jurado:

Dr. Jorge Sánchez de Antuñano y Barranco

Director de la tesis

Dr. José Roberto García Chávez

Codirector de la tesis

Dr. Román Anselmo Mora Gutiérrez

Dr. Rodrigo Ramírez Ramírez

Dr. Ricardo Aguayo González

Ciudad de México

Diciembre, 2020

Para citar o enlazar este recurso, use: http://hdl.handle.net/11191/7305

AGRADECIMIENTOS

A mi madre

Por haberme apoyado toda la vida, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido

ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor y por dejarme la herencia más noble posible: Educación.

A mi director y codirector de tesis

Al Dr. Jorge Sánchez de Antuñano y Barranco y al Dr. José Roberto García Chávez por su interés siempre mostrado,

el tiempo brindado, los consejos y sobre todo por la amistad brindada por años. No cabe duda que con su dirección

el proyecto de investigación logró cada uno de los objetivos planteados en este trabajo de investigación.

Al Dr. Román Anselmo Mora Gutiérrez

Por su paciencia, la confianza depositada, la calidad de ser humano y sobre todo por su amistad. Gracias por

siempre ver por sus alumnos y por ser un modelo a seguir. Siempre me brindó la inspiración necesaria para dar lo

mejor de mí.

Al Dr. Rodrigo Ramírez Ramírez

La pasión por la enseñanza y la confianza que brinda como docente y como ser humano, son dos aspectos que

siempre le he admirado. Me es muy satisfactorio que ahora a nivel de doctorado, también cuente con su

participación. Infinitas gracias.

Al Dr. Ricardo Aguayo González

Por su profesionalismo, entrega y sobre todo el tiempo brindado en mis estudios de posgrado. Con gran afecto

agradezco su atención y apoyo.

A mi pareja

Por su ánimo día a día, comprensión, disposición, apoyo y por creer en mí ante cualquier circunstancia, pero sobre

todo por su comprensión y eterno amor.

Al Dr. Alonso Aguirre Le Vinson

Por ser una de las personas que me alentó a iniciar y culminar este proyecto de vida. Porque lo considero mi amigo,

mentor, guía y un modelo a seguir en el aspecto personal, académico y de negocios. Una persona que me inspira

siempre a dar lo mejor de mí mismo.

¡Gracias siempre a ustedes!

RESUMEN

¿Puede la tecnología potenciar la visualización de la información digital y el diseño arquitectónico

generando un entorno que promueva y fomente el confort? ¿La tecnología digital puede generar

recomendaciones en la morfología de la arquitectura contemporánea? Con un mundo cambiante y con el

reto de fomentar mejores y buenas prácticas en el diseño que promuevan el bienestar del ser humano, la

presente investigación se enfoca en el uso y desarrollo de tecnología como una herramienta de análisis,

que permita visualizar y potenciar el diseño de espacios que proporcionen ese bienestar apoyado de

inteligencia artificial.

De igual forma contribuye en la etapa de diseño con una metodología de diseño arquitectónico integral,

que si bien retoma elementos importantes de metodologías anteriores, aporta elementos particulares

desarrollados por el autor. Por otro lado, la visualización de información digital y la generación de

recomendaciones de diseño que garanticen el confort del usuario, son los resultados de la influencia que

tiene el uso correcto de la tecnología como elemento integrador que puede aplicarse en cualquier parte

de México, producto de esta investigación. Por ello, el objetivo central de la investigación, es difundir la

influencia de la tecnología en la generación de proyectos arquitectónicos sustentables y que puedan ser

simulados con éxito en diferentes contextos naturales para la toma de decisiones al momento de diseñar.

Se desarrolla un modelo y una técnica de optimización, como una herramienta digital accesible y práctica

para los interesados en el proceso del diseño, permitiendo generar principios básicos de morfología

arquitectónica que logre los estándares de calidad de vida deseados, mejorando el confort y el grado de

bienestar y habitabilidad de los usuarios.

Palabras clave: Tecnología, visualización de la información digital, diseño arquitectónico, inteligencia

artificial, confort, modelo de optimización.

ABSTRACT

Can technology enhance the display of digital information and architectural design by creating an

environment that promotes and encourages comfort? Can digital technology generate recommendations

in the morphology of contemporary architecture? In a changing world that the challenge us to achieve

best practices in design to promote human well-being, this research focuses on the use and development

of technology as an analysis tool that allows visualizing and enhancing the design of architectural spaces

that provide well-being supported by artificial intelligence.

In the same way, it contributes in the design stage with a comprehensive architectural design

methodology, which although it takes up important elements from previous methodologies, contributes

particular elements developed by the author. On the other hand, the visualization of digital information and

the generation of design recommendations that guarantee user comfort are the results of the influence

that the correct use of technology has as an integrating element that can be applied anywhere in Mexico,

product of this investigation. Therefore, the central objective of the research is to spread the influence of

technology in generating sustainable architectural projects that can be successfully simulated in different

natural contexts to facilitate decision-making when designing. An optimization model and technique is

developed, as an accessible and practical digital tool for those interested in the design process, allowing

the generation of basic architectural morphology principles that achieve the desired quality of life

standards, improving comfort and the degree of welfare and habitability of users.

Keywords: Technology, digital information visualization, architectural design, artificial intelligence,

comfort, optimization model

ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO ........................................................................................ 14

1.1 ANTECEDENTES ...................................................................................................................................... 15

1.2 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................................ 16

1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................................ 17

1.4 OBJETIVOS ............................................................................................................................................... 19

1.5 HIPÓTESIS ................................................................................................................................................ 20

1.6 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN .......................................................................................................... 20

1.7 APORTACIÓN AL DISEÑO ....................................................................................................................... 20

1.8. DISEÑO METODOLÓGICO ...................................................................................................................... 21

1.8.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................................ 21

1.8.2 ENFOQUE Y TIPO DE ESTUDIO ...................................................................................................... 22

1.8.3 MÉTODO DE ESTUDIO .................................................................................................................... 23

1.8.4 OBJETO DE ESTUDIO ...................................................................................................................... 24

1.8.5 VARIABLES ....................................................................................................................................... 24

1.8.6 UNIVERSO Y MUESTRA DE ESTUDIO ........................................................................................... 24

1.8.7 DISEÑO CONCEPTUAL DEL EXPERIMENTO ................................................................................. 25

1.9 CONCLUSIONES PARCIALES ................................................................................................................. 25

CAPÍTULO 2. EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y SU IMPACTO MEDIOAMBIENTAL .................................... 28

2.1 SITUACIÓN ENERGÉTICA E IMPACTO AMBIENTAL .............................................................................. 28

2.1.1 CAMBIO CLIMÁTICO. UNA REALIDAD ............................................................................................ 28

2.1.2 REPERCUSIÓN DE LA ARQUITECTURA EN EL MEDIO AMBIENTE ............................................ 30

2.1.3 SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL A NIVEL GLOBAL .................................................................. 31

2.1.4 ENERGÍA PRIMARIA Y SU CONSUMO ........................................................................................... 33

2.1.5 SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL EN MÉXICO ........................................................................... 34

2.1.6 CRISIS ENERGÉTICA EN MÉXICO .................................................................................................. 34

2.1.7 PRODUCCIÓN Y CONSUMO NACIONAL DE ENERGÍA ................................................................. 35

2.1.8 CONSUMO DE ENERGÍA POR SECTORES .................................................................................... 35

2.1.9 CONSECUENCIAS MEDIOAMBIENTALES DEL CONSUMO DE ENERGÍA CONVENCIONAL ..... 36


CAPÍTULO 3. ANTECEDENTES DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO SUSTENTABLE .................................... 39

3.1 EL PROBLEMA DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO DESDE EL PUNTO DE VISTA CIENTÍFICO. ........... 39

3.2 METODOLOGÍAS DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO ................................................................................ 41

3.3 METODOLOGÍAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ....................................................................................... 54

3.3.1 METODOLOGÍA DE VÍCTOR OLGYAY ............................................................................................ 54


3.3.2 METODOLOGÍA DE ERNESTO Y GIORGIO PUPPO ...................................................................... 56

3.3.3 METODOLOGÍA DE STEVE SZOKOLAY ......................................................................................... 57

3.3.4 METODOLOGÍA DEL DR. VICTOR FUENTES FREIXANET ............................................................ 58

3.4 CERTIFICACIONES INTERNACIONALES ............................................................................................... 59

3.4.1 LEADERSHIP IN ENERGY & ENVIRONMENTAL DESIGN (LEED) ................................................. 60

3.4.2 BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT ENVIRONMENTAL ASSESSMENT METHODOLOGY

(BREEAM) ................................................................................................................................................... 64

3.4.3 LIVING BUILDING CHALLENGE ....................................................................................................... 69

3.4.4 CERTIFICACIÓN PASSIVHAUS ....................................................................................................... 72

3.5 PROPUESTA METODOLÓGICA DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO ......................................................... 74


CAPÍTULO 4. VISUALIZACION DEL DISEÑO A TRAVÉS DE UN ENFOQUE CONJUGADO DE

OPTIMIZACIÓN Y ARQUITECTURA .................................................................................................................. 78

4.1 HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS ACTUALES ....................................................................................... 78

4.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL SOFTWARE EN ARQUITECTURA SUSTENTABLE ...................................... 80

4.3 MODELADO PARA EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO BASADO EN LA SUSTENTABILIDAD .................. 82

4.4 LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES (IO). ......................................................................................... 84

4.4.1 LA OPTIMIZACIÓN ............................................................................................................................ 87

4.4.2. LOS SISTEMAS ................................................................................................................................ 89

4.5 MODELO DE OPTIMIZACIÓN ................................................................................................................... 90

4.5.1 MODELO MATEMÁTICO ................................................................................................................... 91

4.6 DESARROLLO METODOLÓGICO DEL SISTEMA: ETAPAS DEL MODELO ........................................... 92

4.6.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................................................... 93

4.6.2 DEFINICIÓN DE OBJETIVO O MULTIOBJETIVO DEL SISTEMA ................................................... 96

4.6.3 ANÁLISIS DEL SISTEMA Y RECOPILACIÓN DE DATOS ............................................................... 97

4.6.4 SÍNTESIS DEL MODELO Y FORMULACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO .................................. 99

4.6.5 DEDUCCIÓN DE LA SOLUCIÓN .................................................................................................... 101

4.6.6 VERIFICAR EL MODELO ................................................................................................................ 102

4.6.7 VALIDAR EL MODELO .................................................................................................................... 102

4.6.8 IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO ................................................................................................ 104

4.6.9 TOMA DE DECISIONES .................................................................................................................. 105

4.7 CONCLUSIONES PARCIALES ............................................................................................................... 106

CAPÍTULO 5. MODELO DE VISUALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN EN LA ARQUITECTURA ................. 108

5.1. INFLUENCIA DE LA TECNOLOGÍA EN EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO ............................................ 108

5.2 LA ARQUITECTURA Y LA EFICIENCIA ENERGÉTICA .......................................................................... 111

5.3 EL MEDIO AMBIENTE Y SU RELACIÓN CON EL SER HUMANO .......................................................... 113

5.4 SALUD, CONFORT Y EL SER HUMANO ................................................................................................ 114

5.4.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CONFORT ............................................................................ 115

5.4.1.1 FACTORES INTERNOS DEL INDIVIDUO ................................................................................... 116

5.4.1.2 PARÁMETROS EXTERNOS ........................................................................................................ 117

5.5 EL CONFORT COMO PUNTO MEDIBLE EN EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO ..................................... 117

5.6 CONFORT TÉRMICO .............................................................................................................................. 119

5.7 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .......................................................................................................... 121

5.7.1 ÍNDICES DE CONFORT .................................................................................................................. 121

5.7.2 MODELADO DE PROTOTIPO ........................................................................................................ 128

5.7.3 DEFINICIÓN DE PERIODOS DE ESTUDIO ................................................................................... 132

5.7.4 SITIOS DE APLICACIÓN ................................................................................................................. 133

5.7.5 OBTENCIÓN DE DATOS CLIMATOLÓGICOS ............................................................................... 137

5.7.6 ANÁLISIS DEL CONFORT .............................................................................................................. 137

5.7.7 MODELO DE OPTIMIZACIÓN PARA EL TRATAMIENTO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE

INFORMACIÓN DE SIMULACIONES DESARROLLADAS ...................................................................... 139

5.7.8 IMPLEMENTACIÓN Y VALIDACIÓN: A. V. D. E. (APLICACIÓN DE VISUALIZACIÓN EN DISEÑO

ECOSUSTENTABLE) PARA LA TOMA DE DECISIONES ...................................................................... 143

5.8. ARQUITECTURA SUSTENTABLE: EL ESPACIO COMO UN ELEMENTO DE INTERCAMBIO

ENERGÉTICO ............................................................................................................................................... 174

5.9 PROCESO DE DISEÑO ........................................................................................................................... 177

VALIDACIÓN DE OBJETIVOS ......................................................................................................................... 180

VALIDACIÓN DE LA HIPÓTESIS ..................................................................................................................... 182

CONCLUSIONES .............................................................................................................................................. 183

FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN ........................................................................................................ 188

FUENTES........................................................................................................................................................... 190

CURRICULUM RESUMIDO DEL AUTOR......................................................................................................... 196


INDICE DE FIGURAS

Figura 01. Planteamiento metodológico del Dr. Raymond Quivy…………………………………………….14

Figura 02. Temperatura y concentración del CO2 en la atmosfera durante los últimos 400,000 años. (Del

núcleo de hielo de Vostok)..……………………………………………… ………………………………………28

Figura 03. Contribuciones al cambio climático. Porcentaje de las emisiones globales de CO2 acumuladas

entre 1990 y 1999 por fuentes industriales y cambios de uso de suelo………...………………………….…29

Figura 04. Arquitectura Vernácula de Binh Duong, en Vietnam..………………………………………….…30

Figura 05. El uso del acero en la construcción…………………………………………………………………30

Figura 06. Mercado del petróleo……………………………………………………………………….…………32

Figura 07. Mercados mundiales del gas natural…………………………………………………………..……32

Figura 08. Energía y su consumo en el mundo……………………………………………………………...…33

Figura 09. Consumo final energético por sector energético………………………………………………..…35

Figura 10. Arcología. La Arquitectura sustentable del Futuro……..………………………………….………39

Figura 11. Diseño Biológico………………………………………………………………………………………40

Figura 12. Estrategia Lineal de Jones, C. (1992).……………………………………………………………...45

Figura 13. Estrategia Cíclica de Jones, C. (1992)…………….……………………………………..…………45

Figura 14. Estrategia de ramificación de Jones, C. (1992)………..……..……..……..……..……..……..…46

Figura 15. Estrategia adaptable de Jones, C. (1992) ……..……..……..……..……..……..……..……..…..46

Figura 16. Estrategia de mejoramiento de Jones, F. (1992) ……..……..……..……..……..……..……..….46

Figura 17. Fases de metodología de Asimow, M. (1962) ……..……..……..……..……..……..……..……..47

Figura 18. Metodología de Gutiérrez, M. (1988) ……..……..……..……..……..……..……..……..……...…54

Figura 19. Campos interrelacionados del equilibro climático……..……..……..……..……..……..……...…55

Figura 20. Metodología de Ernesto y Giorgio Puppo……..……..……..……..…..…..……..………………..56

Figura 21. Metodología de Steve Szokolay……..……..……..……..………………….……..………………..57

Figura 22. Metodología de Diseño Bioclimático por Víctor Fuentes Freixanet (2002) ……..……..……….58

Figura 23. Tipologías de certificación……..……..……..……..……..……..…………………………….……..60

Figura 24. Diferencia de implementación en el sitio……..……..……..……..……..……..…………….……..61

Figura 25. Limitantes del proyecto……..……..……..……..……..……..……………………….……….……..61

Figura 26. Tipología aplicable LEED……..……..……..……..……..……..……………………..……………..61

Figura 27. Categorías de puntajes LEED……..……..……..……..……..……..……………………….……...62

Figura 28. Logros obtenidos con LEED……..……..……..……..……..……..……………………….…….…..63

Figura 29. Influencia BREEAM en el mundo……..……..……..……..……..……..…………………….….….64

Figura 30. Categorías BREEAM……..……..……..……..……..……..……………………….….……………..65

Figura 31. Certificados de sostenibilidad de edificios emitidos en Europa……..……..……..……..……….68

Figura 32. Pétalos integrales Living Building Challenge……..……..……..……..……..……..………….…...70

Figura 33. Ejemplo de certificación Pétalo……..……..……..……..……..……..………………………..…….71

Figura 34. Ejemplo de certificación Pétalo……..……..……..……..……..……..………………………..…….72

Figura 35. Requisitos básicos Passivhaus……..……..……..……..……..……..………………………..…....73

Figura 36. Sellos Passivhaus……..……..……..……..……..……..……………………….………………..…..73

Figura 37. Propuesta Metodológica de diseño arquitectónico……..……..……..……..……..……..….…….75

Figura 38. Software arquitectónico……..……..……..……..……..……..……………………….………….…..78

Figura 39. Modelado integral BIM en Autodesk Revit……..……..……..……..……..……..…………….…...80

Figura 40. Análisis de la radiación solar en Ecotect, 2011, Autodesk……..……..……..…….……………..82

Figura 41. Proceso estocástico de análisis: Tratamiento y programación de datos en Matlab 2019….….83

Figura 42. La investigación de operaciones……..……..……..……..……..……..………………………..…..85

Figura 43. Herramientas de la investigación de operaciones……..……..……..……..……..………..….…..87

Figura 44. Técnicas generales que involucra la optimización o programación matemática……….………88

Figura 45. Proceso para adquirir conocimiento a partir de sistemas reales……..……..……..……….…...89

Figura 46. Tipos de sistemas generales……..……..……..……..……..……..………………………….……..89

Figura 47. Ciclo general para adecuación de modelos……..……..……..……..……..……..……….……….91

Figura 48. Programación de algoritmos en el modelo desarrollado……..……..……..……..……..….……..92

Figura 49. Etapas del proceso del modelado……..……..……..……..……..……..………………….……….93

Figura 50. Etapas de la definición del problema……..……..……..……..……..……..…………….………....94

Figura 51. Investigación de operaciones: un mejor control de los sistemas……..……..……..……...……..98

Figura 52. El lenguaje de las computadoras……..……..……..……..……..……..…………………………...99

Figura 53. Modelo matemático para el tratamiento y programación de datos en Matlab 2019………..…101

Figura 54. La reinvención y validación constante en la arquitectura……..……..……..……..……….…...103

Figura 55. Implementación del modelo en el diseño arquitectónico……..……..……..……..…...………...104

Figura 56. La toma de decisiones en el diseño arquitectónico……..……..……..……..……..……..……...105

Figura 57. La contemplación de la naturaleza en el diseño arquitectónico: Chichen-Itza…………..……109

Figura 58. La arquitectura digital. Innovación en la arquitectura……..……..……..……..………...……....110

Figura 59. La arquitectura bioclimática. Casas eficientes y ecológicas……..……..……..……..……..…..112

Figura 60. Estudio de soleamiento de conjunto habitacional en Autodesk Revit………………………….113

Figura 61. El ser humano y su interacción con el medio ambiente……..……..……..……..………...…….114

Figura 62. El confort ambiental……..……..……..……..……..……..……………………….………………...115

Figura 63. El confort lumínico……..……..……..……..……..……..………………………….….……………118

Figura 64. Elementos externos al individuo que definen el confort higrotérmico…………………………..119

Figura 65. Elementos que definen el confort higrotérmico……..……..……..……..……..……...………….120

Figura 66. Autodesk Ecotect Analysis, 2011……..……..……..……..……..……..………………………….122


Figura 67. Elementos ambientales y personales que influyen en el confort…………………………….….123

Figura 68. Temperatura Radiante Media……..……..……..……..……..……..………………………………124

Figura 69. Confort térmico en función de la temperatura del aire y la temperatura de superficies

Temperatura Radiante Media……..……..……..……..……..……..……………………….……………….….124

Figura 70. Índice Predicted mean vote (PMV) ……..……..……..……..……..……..…………………….....125

Figura 71. Tasas metabólicas de acuerdo a la actividad en ejecución……..……..……..……..……..…...126

Figura 72. Índice Predicted percentage of dissatisfied (PPD) ……..……..……..……..……..……..…...…127

Figura 73. Simulaciones de Índice Predicted percentage of dissatisfied (PPD)……………...…………....128

Figura 74. Modelado en Autodesk Ecotect Analysis 2011……..……..……..……..……..……..…………..129

Figura 75. Constitución del conjunto de muro densidad alta, a partir de los layers particulares del

sistema………..……..……..……..……..……..…………………………………………………….………….…130

Figura 76. Constitución del conjunto de muro densidad baja, a partir de los layers particulares del

sistema……..……..……..……..……..……..……………………….…………………………………………....130

Figura 77. Constitución conjunto de techo densidad alta, a partir de los layers particulares del

sistema…...……..……..……..……..……..……..………………………………………………….…………….131

Figura 78. Constitución conjunto de techo densidad baja, a partir de los layers particulares del

sistema……..……..……..……..……..……..……………………….…………………………………………….131

Figura 79. Reflectancia alta para el sistema……..……..……..……..……..……..…………………………..132

Figura 80. Reflectancia alta para el sistema……..……..……..……..……..……..…………………………..132

Figura 81. Interacción considerada entre las variables……..……..……..……..……..………………….….133

Figura 82. Comportamiento solar en Equinoccio de primavera, Solsticio de Verano y Solsticio de Invierno

respectivamente en Autodesk Ecotect Analysis 2011……..……..……..……..……..……..………………..133

Figura 83. Regiones ecológicas en la república mexicana y ubicación de 67 ciudades…………….....…134

Figura 84. Ubicación especial de los casos de estudio……..……..……..……..……..…………….……....136

Figura 85. Meteonorm v.7.3 para la obtención de la información climatológico…………………………..137

Figura 86. Análisis de Temperatura Radiante Media para Ciudad de México, en verano a las 3 de la

tarde……..……..……..……..……..……..……………………….……………………………………………….138

Figura 87. Análisis de PMV para Ciudad de México, en verano a las 3 de la tarde……………………….138

Figura 88. Análisis PPD para Ciudad de México, en Verano a las 3 de la tarde…………………………..138

Figura 89. Problema estocástico multiobjetivo y de optimización……..……..……..……..…………….….140

Figura 90. Etapas del proceso del modelado……..……..……..……..……..……..………………………....141

Figura 91. Mecanismo de Piaget para la búsqueda de balance……..……..……..……………..………….143

Figura 92. A.V.D.E-Aplicación de Visualización en Diseño Ecosustentable…………………….………....145

Figura 93. Interacción y solicitud de datos al usuario A.V.D.E……………………………………………....146

Figura 94. Proceso de análisis y corrida para la Ciudad de México…………………………………...……147

Figura 95. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para la Ciudad de México……....148

Figura 96. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Xalapa, Veracruz………..…151

Figura 97. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Cancún, Q. Roo………....…153

Figura 98. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Chihuahua, Chi. …….…..…155

Figura 99. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Celaya, Guanajuato……….156

Figura 100. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Guadalajara, Jalisco..……158

Figura 101. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Tepic, Nayarit. ……………160

Figura 102. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Puebla, Puebla. ……….…161

Figura 103. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Coquimatlan, Colima…….163

Figura 104. Análisis para bioclima semifrío seco. Caso: Ciudad de México…………………………….…165

Figura 105. Análisis para bioclima semifrío húmedo. Caso: Xalapa, Veracruz…………………………….166

Figura 106. Análisis para bioclima cálido seco. Caso: Chihuahua, Chihuahua…………………………....167

Figura 107. Análisis para bioclima cálido húmedo. Caso: Cancún, Q. Roo………………………………..168

Figura 108. Análisis para bioclima templado seco. Caso: Celaya, Guanajuato…………………..……….169

Figura 109. Análisis para bioclima templado. Caso: Guadalajara, Jalisco…………………………………170

Figura 110. Análisis para bioclima templado húmedo. Caso: Tepic, Nayarit………………………………171

Figura 111. Análisis para bioclima semifrío. Caso: Puebla, Puebla………………………………………...172

Figura 112. Análisis para bioclima cálido semihúmedo. Caso: Coquimatlan, Colima…………………….173

INDICE DE TABLAS

Tabla 01. Aplicación de la metodología en la tesis……..……..……..……..……..……..………...…………..14

Tabla 02. Componentes metodológicos según Arteaga y Campos………………....………………………..22

Tabla 03. Categoría Gestión……..……..……..……..……..……..……………………………………….……..65

Tabla 04. Categoría Salud y Bienestar……..……..……..……..……..……………..………………………….65

Tabla 05. Energía……..……..……..……..……..……..………………………………………………………….66

Tabla 06. Transporte……..……..……..……..……..……..…………………………………..……………….….66

Tabla 07. Agua……..……..……..……..……..……..………………………………………………………….….66

Tabla 08. Materiales……..……..……..……..……..……..…………………………………………………....….67

Tabla 09. Residuos……..……..……..……..……..……..……………………………….…………………….….67

Tabla 10. Uso del suelo y ecología……..……..……..……..……..……..………………………..………….….67

Tabla 11. Contaminación……..……..……..……..……..……..………………………………...……………….67

Tabla 12. Categorías Living Building Challenge……..……..……..……..……..…………………..……….….70


Tabla 13. Herramientas informáticas digitales en apoyo a la labor del arquitecto, diseñador o

ingeniero………..……..……..……..……..……..……………………………………………………………….…79

Tabla 14. Herramientas informáticas digitales para estudios bioclimáticos y de energía…………………..81

Tabla 15. Clasificación de los bioclimas……..……..……..……..……..……..…………….…………………134

Tabla 16. Hoja de análisis con los resultados obtenidos para la Ciudad de México………………………139

Tabla 17. Recomendaciones generales de diseño.……..……..……..……..……..……..………….……….144

Tabla 18. Ejemplo de Normales climatológicas de la ciudad de Cancún, Q. roo…………………………..147

Tabla 19. Nomenclatura para lectura de gráficas……..……..……..……..……..……..……...…..…………149

13

CAPÍTULO 1

PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO

1.1 Antecedentes

1.2 Justificación

1.3 Planteamiento del problema

1.4 Objetivos

1.5 Hipótesis

1.6 Preguntas de investigación

1.7 Aportación al diseño

1.8. Diseño Metodológico

1.8.1 Metodología de la investigación

1.8.2 Enfoque y tipo de estudio

1.8.3 Método de estudio

1.8.4 Objeto de estudio

1.8.5 Variables

1.8.6 Universo y muestra de estudio

1.8.7 Diseño conceptual del experimento

1.9 Conclusiones parciales

“El científico encuentra su recompensa en lo que Henri Poincare llama el placer de la comprensión, y no

en las posibilidades de aplicación que cualquier descubrimiento pueda conllevar”.

Albert Einstein


14

CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO

El planteamiento metodológico tiene como base la propuesta del Dr. Raymond Quivy (1992), al apegarse

a los objetivos planteados en la presente investigación en cuatro etapas principales: 1.- Definición de la

problemática, 2.- Construcción de las bases teóricas, 3.- Estudio experimental y, 4.- Conclusiones (Figura

01) (Tabla 01).

Tabla 01. Aplicación de la metodología en la tesis. Fuente: Elaboración propia con base en los

estudios de Quivy, R. (1992).

Figura 01. Planteamiento metodológico del Dr. Raymond Quivy (Quivy, R. 1992)

15

1.1 ANTECEDENTES

Hoy en día la sociedad enfrenta el reto de combatir el cambio climático, al mismo tiempo que persigue un

crecimiento económico. De ahí, el papel principal que desempeña el sector energético en el desarrollo

económico y social de un país. El tema del cambio climático ha cobrado gran importancia en las últimas

décadas debido al uso excesivo e indiscriminado de combustibles, principalmente fósiles para la

generación de energía eléctrica, lo que ha originado altos niveles de desperdicio y contaminación con los

que vivimos. La eficiencia energética es el camino hacia esa transición energética; es la solución que

permite el uso racional de la energía a la vez que se mantienen los niveles de competitividad. Se

reconoce la importancia de este tema como centro de una política energética sólida y sustentable.

Si bien es cierto que se pueden llevar a cabo un sinfín de acciones encaminadas a impulsar el uso

eficiente de la energía, como por ejemplo migrar a sistemas de iluminación más eficientes, promover la

sustitución de electrodomésticos ineficientes, instalar motores y bombas eléctricos de alto rendimiento en

la industria, establecer códigos de construcción que fomenten un uso eficiente de la energía, expandir los

sistemas de recuperación de calor industrial, etc.; es indispensable contar con la información adecuada

que permita monitorear la evolución de dichas acciones (Secretaría de energía & Agencia Internacional

de Energía, 2011). Por lo tanto, es de vital importancia generar proyectos con diseños únicos que

maximicen el aprovechamiento del uso de energías limpias y así minimizar el uso de energías generadas

por medios contaminantes, con el objetivo de lograr mayor salud y bienestar.

El aspecto de eficiencia energética trae consigo continuos y diversos avances tecnológicos, los cuales

harán necesario establecer un punto entre lo ya convencional y la innovación en ahorro de energía. De

acuerdo a la Estrategia local de acción climática del Distrito Federal (2016), el país cuenta con tres

décadas de retraso en innovación tecnológica por lo que dderivado de lo explicado brevemente se

propone explotar al máximo las nuevas tecnologías con un potenciador de diseño que nos permita

visualizar aquellas variables necesarias para lograr proyectos arquitectónicos sustentables con la

intención por una parte de evaluar el desempeño bioclimático del proyecto y tener una herramienta

sumamente útil apoyada de inteligencia artificial que arroje aquellos parámetros para proponer nuevos

diseños arquitectónicos. Estos potenciadores de diseño nos pueden servir para analizar e identificar las

carencias de los proyectos y poder determinar las acciones correctivas en espacios ya construidos o que

estén en fase de anteproyecto.

Para la etapa de conceptualización del proyecto nos permitirá tener aquellos parámetros básicos y así

poder generar un diseño consciente y que nos permitan lograr los estándares de calidad de vida

deseados de manera natural y nunca dejar de lado aspectos de sustentabilidad, mejorando la calidad de

vida y grado de bienestar y habitabilidad de sus usuarios.


16

Dicha investigación se enfocará en hacer de esto un producto que aporte a la visualización de manera

esquemática y sobre todo práctica a fin de que sea de suma utilidad a los organismos de evaluación,

especialistas en el desarrollo y ejecución de proyectos de sistemas bioclimáticos, así como a los

interesados en general en el diseño y en el uso de la tecnología aplicada a la arquitectura.

1.2 JUSTIFICACIÓN

La arquitectura es el arte de proyectar, planear, dirigir, administrar y construir espacios en armonía con el

entorno social, económico y ambiental. De acuerdo a García (1996), en la práctica profesional, la

arquitectura se integra por dos aspectos aparentemente diferentes, pero que siempre estarán ligados uno

con el otro: el componente artístico y estético, identificado por el acto creativo, social, funcional y de

imaginación en el proceso de diseño, y, el componente científico, que incluye una serie de procesos

analíticos, estructurales, metodológicos, rigurosos, especiales y sistemáticos, que en conjunto con el

artístico y estético, buscan solucionar los problemas de habitabilidad del hombre.

Desde muchos aspectos, se habla acerca de la importancia de desarrollar métodos y procesos

investigativos para dar rigor al proceso de diseño arquitectónico los cuales, desde una mirada

cientificista, son las herramientas imprescindibles que ayudan a un arquitecto a cumplir su trabajo de una

forma profesional. Rodríguez, M. (1989) explica la necesidad de utilizar métodos en la proyección de la

arquitectura, por cuanto estos posibilitan acercarse a una respuesta más acertada y cada vez menos

"prematura" o inacabada. Aguilar, M. (2000) también habla sobre el tema y propone el proceso para

desarrollar una obra arquitectónica en tres grandes fases: la conceptualización, proyección,

materialización y evaluación. Según el autor, estas fases comprenden los problemas arquitectónicos

como dificultades resueltas a través de un proceso sistémico y ordenado el cual, al ser desarrollado,

tendrá recompensas al final del trabajo. Es así que el arquitecto, al momento de enfrentarse a un

problema de diseño arquitectónico, tiene la posibilidad de abordarlo entendiéndolo como un problema de

investigación, el cual desde un método riguroso estructura su trabajo, acercándose a una respuesta más

acertada al mismo.

A partir del hecho de que parte del proceso para desarrollar una obra arquitectónica se puede entender

como un proceso de investigación, surge entonces el siguiente interrogante, ¿cómo dar solución a la

necesidad de rigor y especificidad solicitada en un proceso científico en arquitectura?, sabiendo que todo

proceso científico parte de una pregunta que formula un problema, en este caso un problema de

habitabilidad. La clave para responder este interrogante está en la cultura científica, como el apoyo al

cual debe recurrir todo investigador que quiera dar rigurosidad a su proceso y asegurar una respuesta

cercana a la mejor solución del problema planteado, pues este método se puede considerar como el

enlace que asegura la unión entre el conocimiento científico y la investigación científica, caracterizados

por ser tentativos, verificables, de razonamiento riguroso y observación empírica (Tamayo, M. 1999).

17

Por otro lado, en tiempos en que la eficiencia energética se vuelve un componente cada vez más

importante dentro de cualquier proyecto sólido, existe la necesidad de ir más allá de lo común y así

potencializar el diseño en cualquier proyecto para así tener acciones más eficientes. Por lo tanto, la

necesidad de contar con información adicional e información correcta acerca del consumo energético y

sus actividades constituyen objetivos ineludibles que deben ser representadas y visualizadas explotando

al máximo la tecnología.

Es bien sabido que, en los próximos 30 años, las zonas urbanas y rurales necesitaran adaptarse y

equiparse con nuevas tecnologías para la generación y el consumo de energías limpias o verdes, de

última generación. Cobrará importancia el mejor diseño sustentable en proyectos, fundamentándolos en

una profunda evaluación bioclimática del sitio en donde se desarrollará con el objetivo principal de que

todo el diseño gire alrededor de su eficiencia para resolver como prioridad, su sustentabilidad y

habitabilidad.

Particularmente y apoyado de algunos programas que se han ido quedando en la austeridad en el campo

de la sustentabilidad y eficiencia energética, los programas de cómputo siempre presentarán pequeñas

diferencias al compararlos con mediciones en la realidad por todas aquellas variables que interfieren. Sin

embargo, son y serán una herramienta totalmente válida y útil en cualquiera de las fases del diseño

arquitectónico. A pesar de esta situación es posible considerar a los programas como una herramienta

útil por la forma y la excelente visualización en que presentan los resultados, además que son más

rápidos y sencillos de utilizar. Al generarse imágenes que pueden ser interpretadas de forma más directa

y más fácil es posible observar otro tipo de información que sería difícil de apreciar mediante otros

métodos de análisis.

Sirva, entonces, esta investigación como punto de partida para dirigir la atención al aprovechamiento de

las nuevas tecnologías en un potenciador de diseño y visualización para proyectos arquitectónicos

sustentables sobre un tema que se ha convertido en un instrumento de gran importancia para la

transición energética y lograr la sustentabilidad de las acciones que se desarrollan en nuestro país, con el

fin de generar proyectos altamente energéticos que tomen en cuenta aspectos bioclimáticos,

funcionalidad, belleza y de habitabilidad.

1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

México ocupa el lugar número 63 en cuanto a la adaptación de tecnología según el Foro Económico

Mundial del 2019. Esto representa un avance de 13 lugares con respecto al año 2018. México ha sido

uno de los pocos países que presentaron un avance en este rubro, pero a su vez, se sigue rezagando en

otros indicadores. Todos estos números nos dan una idea de hacia dónde se dirige nuestro país en

cuestiones de tecnología.


18

Actualmente, más personas han tenido acceso a la tecnología, a nuevos dispositivos, a smartphones,

computadoras y tabletas, pero la penetración a Internet sigue siendo baja dentro de nuestro país. Durante

los primeros años de la era de la computadora el desarrollo del software se realizaba virtualmente sin

ninguna planificación. El software se diseñaba a medida para cada aplicación y tenía una distribución

pequeña. Conforme pasaban los años la multiprogramación y los sistemas multiusuario introdujeron

nuevos conceptos de interacción abriendo un nuevo mundo de aplicaciones y niveles de sofisticación.

La industria del software y su estrecha relación con la visualización de los resultados ya es la cuna de la

economía del mundo. Las tecnologías orientadas a objetos están desplazando rápidamente los enfoques

de desarrollo de software más convencionales en muchas áreas de aplicación. Sin embargo, un conjunto

de problemas relacionados con el software ha persistido a través de la evolución de los sistemas basados

en inteligencias informáticas y estos problemas continúan aumentando.

Los avances de la tecnología continúan dejando atrás nuestra habilidad de construir software para

alcanzar el potencial del hardware y nuestra habilidad para construir nuevos programas lo

suficientemente rápido como para cumplir las necesidades del mercado y de los negocios. Así, estas

revoluciones han sido percutoras del progreso humano, acelerando su desarrollo y productividad. Sin

embargo, también han generado desorden, contaminación y desperdicio, poniendo en riesgo la

estabilidad de nuestro medio ambiente y sus ecosistemas.

El desarrollo histórico de proyectos tiene como espíritu fundamental de diseño, lo estéticamente atractivo

sin importar sus condiciones geográficas, biológicas y climáticas, tales como temperatura, iluminación,

humedad, ventilación, factores naturales, entorno mediato e inmediato y mucho menos su habitabilidad.

O que decir de cuestiones como flexibilidad, interrelación de espacios, vestibulación, concepto, movilidad,

amueblado, posición o significado que quedarían en otro plano de prioridad. Es por ello que surge la

necesidad de incorporar potenciadores en el proceso de diseño que nos permitan visualizar la

importancia del uso eficiente de las energías renovables, de funcionamiento, estética, conceptual y de

relación.

Debemos ingresar a una era de arquitectura sustentable, para lo cual se vuelve imperativo generar

conciencia de cómo generamos nuestros diseños, para hacerlos sustentables, con el uso de un modelo

de diseño y visualización de la información del estado del sitio, que reconozcan y analicen las variables

del desempeño bioclimático y energético y que nos permitan tomar las mejores decisiones. Estos

esfuerzos nos permitirán, a través de la innovación, obtener en las áreas de trabajo, de esparcimiento y

en nuestros propios hogares, una mayor habitabilidad, bienestar y, en consecuencia, una mejor calidad

de vida; definiendo así la problemática en las siguientes líneas:

19

Frente al reto de combatir el cambio climático y seguir solucionando las necesidades de habitabilidad de

los usuarios, el desarrollo de una metodología de diseño y de visualización representada por medio de un

potenciador de diseño digital centrará la discusión en la práctica del diseño arquitectónico vista desde la

óptica de la investigación: como un modelo, camino o guía para trascender la enseñanza tradicional

aportando nuevas alternativas para el desarrollo de la práctica en el diseño bajo el apoyo de tecnologías

de la Información. El hecho de integrar las variables de investigación desde el inicio para que planteen

una reflexión sobre la utilización de procesos metodológicos, servirá como una estrategia que ayude a

trascender la práctica y mitigar el distanciamiento de la reflexión sobre la práctica y la teoría de la misma.

Dicho lo anterior, en la era donde la arquitectura digital y el cuidado al medio ambiente, cobra mayor

relevancia en el proceso del diseño, es de suma importancia para esta investigación, desarrollar nuevos

conceptos y procesos que den rigor al proceso de generación desde un punto de vista sistémico e

integral, es decir, considerando la integración de la tecnología en el análisis de datos y en la visualización

de la información aplicadas al diseño, los modelos de optimización, el uso de software y la arquitectura

sustentable como los grandes campos de acción en que se enfoca esta investigación para generar las

recomendaciones de diseño, como elementos principales que promuevan y fomenten el confort y

habitabilidad del usuario. Este modelo propuesto se planea para ser digerible, aprendible y enseñable;

que se pueda repetir y sobre todo fácil de expresar estableciendo un camino, de los muchos posibles,

para estructurar investigaciones en la práctica de la arquitectura y la visualización.

1.4 OBJETIVOS

GENERAL:

Desarrollar un modelo de visualización de la información arquitectónica mediante la integración de una

herramienta digital para mejorar el confort del usuario en proyectos que contemplen el uso eficiente de la

energía en México.

ESPECÍFICOS:

-Brindar un uso integral y sencillo para que el diseñador, considere la interacción entre energía, ambiente

y construcción, a fin de que ésta regule los intercambios de calor con el ambiente y propicie las

condiciones de comodidad o confort que requiere el ser humano.

-Identificar los procesos metodológicos para desarrollar la práctica del diseño arquitectónico.

-Aportar a la visualización de la información una herramienta práctica digital a fin de que sea útil a los

especialistas en el desarrollo y ejecución de proyectos.


20

1.5 HIPÓTESIS

Se puede generar un modelo de visualización de información que integre conocimiento arquitectónico y

de sistemas con los procesos de toma de decisiones a fin de generar un sistema de recomendaciones

automatizado para el diseñador.

1.6 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

¿Cuáles son las metodologías que existen hoy en día y que incorporen aspectos socio-económicas-

ambientales y sobre todo al usuario?

¿Cómo coadyuvará la implementación del modelo de visualización arquitectónico en las condiciones de

confort de proyectos arquitectónicos?

¿Las metodologías existentes son válidas para las condiciones específicas socio-económicas-

ambientales de México?

¿Es posible definir aquellas variables de diseño morfológico y que puedan incorporarse en una

herramienta digital?

¿Utilizar una metodología ayuda a que la arquitectura se considere integrada a su medio ambiente?

¿Utilizar una metodología facilita o perjudica el trabajo creativo del diseñador?

¿Qué recomendaciones son necesarias para el diseño de proyectos y sobre todo que se puedan

implementar de forma sencilla?

¿Cómo se podrán implementar recomendaciones de diseño para otros estados de la república mexicana

que persiga el ahorro y la eficiencia energética?

¿Qué elementos son necesarios para poder adaptar a cualquier sitio el modelo de evaluación

arquitectónica?

¿Las necesidades actuales son las que condicionan y dirigen el diseño arquitectónico?

¿El proyecto arquitectónico es quien debe adaptarse al medio ambiente o viceversa?

¿Para qué tipo de público es recomendable el uso de la herramienta digital de evaluación?

¿Qué elementos de recomendación serían los óptimos y suficientes para poder mejorar el confort del

usuario?

1.7 APORTACIÓN AL DISEÑO

La presente investigación está enfocada en desarrollar un modelo de visualización de la información que

sea representado por medio de en una herramienta digital el cual pueda integrar variables y entornos

bioclimáticos considerando rangos de confort de los usuarios y es por ello que en el campo de la

visualización, de la informática y de la arquitectura aportará soluciones que pueden ser implementadas

de forma sencilla y concreta para cualquier sitio de México, sin importar el tipo de bioclima que posea.

21

Contribuirá al diseño en torno a la visualización de la arquitectura por medio de una herramienta digital y

cómo es que debe de implementarse en la vida profesional para el abordaje del proceso de diseño en la

producción de un objeto arquitectónico apropiado a las realidades bioclimáticas.

Se plantea el traslado de aspectos teóricos a la práctica del taller de diseño, en donde el proceso

investigativo da cuenta de la experiencia en el taller a partir de la aplicación del modelo de visualización

propuesto, con un interés por abordar en otro sentido la manera tradicional en la cual se han desarrollado

los procesos metodológicos en la enseñanza del diseño.

Siguiendo esta lógica y haciendo énfasis en la investigación como generadora de nuevas miradas en la

práctica del diseño, pero con una perspectiva centrada en el desarrollo de una herramienta digital

informática se pone de manifiesto la necesidad de generar: nuevas capacidades que deben ser

adecuadamente integradas en la enseñanza profesional con el hecho de aprovechar las potencialidades

que brinda el uso de las tecnologías de la información y la comunicación en el proceso de formación en

arquitectura que contemple siempre el confort del usuario.

1.8. DISEÑO METODOLÓGICO

1.8.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

El diseño metodológico de la investigación el cual implica decidir los procedimientos, estrategias y la

forma en que operan estos para alcanzar los objetivos de investigación, se puede resumir y planificar en

actividades sucesivas y organizadas de la siguiente forma:

NIVEL 1 TEORÍA:

-Análisis del estado del arte (familiarización)

-Definición de problemática (exploración y observación)

NIVEL 2 MÉTODO:

-Revisar la situación climática actual y el impacto que tiene la arquitectura en la misma.

-Revisar tecnologías existentes en el tema del diseño arquitectónico y sustentable.

-Análisis de metodologías de diseño, así como certificaciones relacionadas a la sustentabilidad.

-Definición del confort y que elementos coadyuvan a mejorarlo.

-Definición de entornos y variables de diseño bioclimático y sustentable.

NIVEL 3 TÉCNICA:

-Elaboración de modelo-metodología de diseño arquitectónico.

-Propuesta de factores incluyentes en herramienta digital (software).

-Definición de los modelos y técnicas de optimización.


22

-Soluciones matemáticas y de algoritmos.

-Elaboración de herramienta digital.

-Obtención de resultados del modelo y comparación con los tradicionales y actuales.

-Análisis de resultados.

-Conclusiones y recomendaciones.

Estos componentes se pueden esquematizar y explicar de la siguiente forma:

1.8.2 ENFOQUE Y TIPO DE ESTUDIO

La investigación es una de las funciones sustantivas para la generación del conocimiento, junto con la

docencia y la proyección a la comunidad en general. La investigación se enfoca en realizar aportes

relevantes, pertinentes y originales que aporten soluciones teórico-técnico-prácticas y efectivas a los

problemas previamente planteados, y que pueden ser tropicalizados, en un contexto universal del

conocimiento por medio de la solución en el modelo de optimización matemática de la herramienta digital

desarrollada.

La Línea de Generación y Aplicación del Conocimiento (LGAC): Visualización de la Información digital es

el punto de partida para la investigación que, como eje ordenador y articulador, constituya la base lógica,

epistemológica y metodológica que favorece la integración y continuidad de los esfuerzos de

metodologías y tecnologías, grupos, proyectos o instituciones comprometidas con el desarrollo del

conocimiento científico en el campo de la visualización de la información digital de esta investigación.

El tipo de estudio es exploratorio, explicativo, descriptivo y aplicado ya que buscará responder a las

causas de los acontecimientos actuales en la materia profundizando en los fenómenos o hechos al

descomponerlos en sus partes, buscando sus contradicciones internas y externas, para explicar por qué

las variables se relacionan y como el modelo de optimización le da solución con apoyo de la inteligencia

artificial.

En el campo de esta investigación el paradigma o enfoque de la investigación será mixta: cuantitativa y

teórica por la manera en que se deben de introducir las variables en los algoritmos del modelo de

Tabla 02. Componentes metodológicos según Arteaga y Campos (2004). Recuperado de:

https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/133491/METODOLOGIA_DE_INVESTIGACION.pdf

23

optimización. Bello, A. Villalobos, E. y Vélez, S. (2001), sostienen que un paradigma, es un conjunto de

creencias y actitudes, una visión del mundo que implica explícitamente una metodología determinada;

como fuente de métodos, problemas y normas de resolución aceptados por una comunidad científica;

que señalan las teorías, hipótesis que deben ser contrastadas, el método y la instrumentación necesarios

para la constatación.

Señalar el enfoque es importante mencionar por la selección de conceptos, categorías y postulados para

comprender el objeto de estudio; como se fundamenta o direcciona la investigación con relación a los

conocimientos teóricos, formas de acción o métodos para entender la realidad, el sujeto y objeto; para

que ésta sea lógica y coherente.

1.8.3 MÉTODO DE ESTUDIO

El método general de la ciencia es el abstracto y concreto; el abstracto es teórico y el concreto es la

práctica empírica; también a lo teórico se le identifica como lo general y lo empírico como lo particular, por

lo que la forma de captación entre lo general y lo particular nos lleva a la clasificación de los métodos

(Campos, A. 2010).

Dicho esto, es de suma importancia mencionar que el método de investigación es Analítico

(general/particular, particular/general) porque se identificarán y separarán los componentes de un todo,

para ser estudiados y valorados por separado y examinar las relaciones entre las partes; considerando

que la particularidad es parte de la totalidad y viceversa.

Es aplicable en esta línea de investigación ya que se parte de la problemática existente (el todo) por una

parte la situación climática de México, el derroche de energía, la falta de concepción e integralidad de

ésta en proyectos arquitectónicos que aprovechen las tecnologías de la información y visualización para

poder ser estudiados, así examinar sus relaciones y con base a ello, tomar la mejor decisión que mejore

o logre el confort del usuario quien es a fin de cuentas, quien vive la arquitectura.

Se trata de una investigación de diseño experimental con un nivel de estudio explicativo que involucra la

relación medio ambiente-arquitectura-hombre. A nivel exploratorio es cuantitativo, es decir que la

metodología de investigación busca cuantificar los datos, y por lo regular aplica una forma de análisis

estadístico sin olvidar que se canaliza por un método analítico del todo y sus partes.


24

1.8.4 OBJETO DE ESTUDIO

La identificación del fenómeno real, proceso o situación que existe en el universo, independientemente

del interés del investigador y al que este se refiere de forma precisa, objetiva y comprensible (Múnich, I.

2001 citada por Gómez, 2012); en nuestro caso de estudio es:

La ignorancia de la influencia tan grande que tiene en el deterioro ambiental, el sector de la arquitectura y

construcción sin tener en cuenta aspectos fundamentales de integralidad y equilibrio en cada fase del

proyecto; que deben de ser definidos en un modelo de diseño que pueda participar en etapas tempranas

del proyecto (conceptualización y diseño) como en fases de operación y evaluación de los mismos por

medio de un potenciador de diseño (herramienta digital) que nos permita tomar las mejores decisiones.

1.8.5 VARIABLES

VARIABLES INDEPENDIENTES

Las variables sobre las cuales se tiene control son:

Determinación de rangos de confort establecidos de acuerdo a estudios y especialistas en el confort que

se consideran: cuantitativas. Estrategias de diseño, de las cuales tiene control el arquitecto al momento

de diseñar, con base a la situación actual del sitio como lo es la orientación, ventilación, humidificación,

calentamiento, control de infiltraciones, áreas exteriores, vegetación recomendada, color, textura y

materiales, control solar, configuración del espacio, localización de los espacios, dimensiones.

VARIABLES DEPENDIENTES

Las variables sobre las cuales no se tiene control son:

Datos estadísticos del clima como lo es la humedad, temperaturas, evaporación, precipitación,

fenómenos especiales, soleamiento, radiación, cambios climáticos, calidad del aire, nubosidad.

Necesidades funcionales, de espacio, psicológicas y socioculturales.

Condicionantes urbanas y ecológicas, vulnerabilidad, antecedentes arquitectónicos, tecnología

constructiva, infraestructura y equipamiento, servicios y el medio sociocultural.

1.8.6 UNIVERSO Y MUESTRA DE ESTUDIO

A lo largo del proceso metodológico planteado, una de las fases y productos generados es la propuesta

de un modelo de diseño arquitectónico que contemple el confort del usuario y su relación con el medio

ambiente. Con base a lo anterior, se procederá a la generación de una herramienta digital que nos

permita procesar la información del sitio para poder conocer el estado de las variables y poder así tomar

acciones correctivas o preventivas para mejorar el confort del ser humano contribuyendo a la generación

de proyectos sustentables.

25

Por ello, es necesario describir la población, el tamaño y la forma en que se seleccionara la muestra para

poder mostrar resultados de la evaluación con la herramienta digital comparándolo con los sistemas

actuales de diseño. Dicho trabajo consistirá en la evaluación de todos los tipos de bioclimas existentes en

México a nivel conjunto y particularmente se proponen y acotan las variables de diseño que se pueden

recomendar con base a estos bioclimas y sobre todo a los índices de confort que permitan la salud y

bienestar del usuario.

Dicho lo anterior, se seguirá este procedimiento para delimitar el universo de estudio, tiempo, espacio y

número de análisis de donde se obtiene la información; el cómo y cuándo se aplicará el proceso o el

instrumento para recolectar la información, así como los modelos de optimización, la investigación de

operaciones y la solución matemática a todas estas variables con el fin de generar una herramienta

práctica, sencilla y sobre todo útil en el proceso de diseño.

1.8.7 DISEÑO CONCEPTUAL DEL EXPERIMENTO

Una vez con el marco teórico definido, el modelo de optimización utilizado y su integración en la

herramienta digital se procederá a realizar experimentos con cada tipo de bioclima que implica las

siguientes actividades generales experimentales:

1) Definición de objetivos, alcances y delimitaciones

2) Como medir el confort.

3) Modelación del proyecto en su totalidad con base a un levantamiento digital.

5) Resumen de variables a introducir en herramienta digital generada.

6) Definición de técnica y modelo de optimización.

7) Solución matemática.

8) Generación de resultados.

9) Simulaciones en herramienta digital.

10) Generación de resultados.

11) Conclusiones

12) Aportación al diseño y visualización de la información

1.9 CONCLUSIONES PARCIALES

El protocolo presentado inicia con el planteamiento metodológico que involucra desde la problemática,

justificación, objetivos, hipótesis y demás aspectos que son fundamentales definir para poder concluir en

tiempo, forma y calidad el proyecto de investigación. Fundamentada la problemática con el estado del

arte que abarca grandes temas: por un lado la situación medioambiental y su relación con la arquitectura,


26

aspectos metodológicos de diseño, el confort del usuario, las técnicas y modelos de optimización y la

visualización de la información de los temas anteriores haciendo énfasis en herramientas digitales.

Aparentemente podrían parecer temas distintos abordados en un protocolo, sin embargo, como primer

paso fue necesario definir una estructura del proceso metodológico de investigación, de la situación

actual en la información sobre el diseño arquitectónico y bioclimático, para posteriormente hacer una

propuesta particular como un modelo de visualización arquitectónico. Si bien es cierto que no existe una

teoría específica del diseño Bioclimático y arquitectónico, éste se basa en la teoría general de la

arquitectura, incorporando otras disciplinas de las ciencias básicas y aplicadas, así como de las

ingenierías.

La intención al realizar este trabajo, no fue inventar o descubrir nada nuevo, sino simplemente el tratar

de sistematizar la información y estructurar los procesos de análisis y síntesis de la información. Para

ello se utilizan las herramientas propuestas por investigadores de reconocido prestigio, estructuradas en

una metodología que permita generar, analizar y sintetizar la información disponible, y sobre todo poder

traducirla en estrategias generales y conceptos de diseño.

Una de las aportaciones del trabajo es ofrecer una metodología estructurada de tal forma, que al ir

abordando cada una de sus etapas, permita alcanzar los objetivos deseados de manera lógica y que

será complementado en etapa futura por medio de una herramienta digital que simplifique el

procesamiento de datos, facilitará su análisis y ayudará a establecer criterios de diseño. Esto será

particularmente valioso para diseñadores con conocimientos limitados en el campo de la arquitectura

sustentable y bioclimática, pero que están interesados en incorporar los conceptos ambientales a sus

proyectos.

El espacio, la forma, las proporciones, así como los elementos tecnológicos, sistemas constructivos,

materiales, instalaciones, etc. deben estar vinculadas a sus condicionantes climáticas y ambientales;

siempre con miras hacia el crear condiciones de bienestar y confort para que los ocupantes puedan

desarrollarse integralmente y desarrollar sus actividades de manera óptima, así como hacer un uso

eficiente de la energía y de los recursos disponible que sea potenciado por medio de una herramienta

digital que permita tener un modelo de visualización de la información a favor siempre del usuario.

27

CAPÍTULO 2

EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y SU

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

2.1 Situación Energética e Impacto Ambiental

2.1.1 Cambio Climático. Una Realidad

2.1.2 Repercusión de la arquitectura en el medio ambiente

2.1.3 Situación energética actual a nivel global

2.1.4 Energía primaria y su consumo

2.1.5 Situación energética actual en México

2.1.6 Crisis energética en México

2.1.7 Producción y consumo nacional de energía

2.1.8 Consumo de energía por sectores

2.1.9 Consecuencias medioambientales del consumo de energía convencional

2.2 Conclusiones parciales

“Cuando la calidad de vida cae para el medio ambiente, cae para el ser humano”

George Holland.


28

CAPÍTULO 2. EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y SU IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

MARCO TEÓRICO

El actual capítulo marca el inicio del grupo central de conceptos, principios y teorías con los que se podrá

comprender de una manera clara y concisa el contenido del proyecto de investigación, para que en

capítulos posteriores se abunde extensamente en la experimentación y en la comunicación idónea de

conclusiones y resultados.

2.1 SITUACIÓN ENERGÉTICA E IMPACTO AMBIENTAL

2.1.1 CAMBIO CLIMÁTICO. UNA REALIDAD

Durante los últimos 400 mil años, el clima de la Tierra ha sido inestable, con temperaturas oscilantes de

un clima cálido a una edad de hielo en tan sólo unas décadas. Sin embargo, estas variaciones han sido

menos frecuentes de 10 mil años a la fecha. De acuerdo con la evidencia disponible, es poco probable

que la temperatura media global haya variado más de 1° C en un siglo en el transcurso de este periodo

(ARENDAL, 2019). Gracias a estudios realizados en núcleos de hielo, se ha establecido una sólida

correlación entre el contenido de CO2 en la atmósfera y la temperatura terrestre (Figura 02) existen altas

concentraciones atmosféricas de este gas que han coincidido con incrementos en la temperatura media

global (Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2019).

Figura 02. Temperatura y concentración del CO2 en la atmosfera durante los últimos 400,000 años. (Del núcleo de hielo de

Vostok) (Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2019).

29

La temperatura superficial de la Tierra fue más alta durante el siglo XX que en cualquier otro de los

últimos mil años (Watson, 2010). En el caso de México, la precipitación podría ser más intensa, o por el

contrario, reducirse en toda la República –dependiendo del modelo de simulación usado–; pero en todo

caso, las implicaciones de estas diferencias, en términos de la vulnerabilidad, serían negativas (Magaña,

2019). Los estudios se hicieron suponiendo una concentración atmosférica de CO2 del doble de la que

existía antes de la Revolución Industrial (de unas 280 ppmv); como hemos visto, esta situación podría

alcanzarse, e incluso, superarse en los próximos 100 años, por lo cual las predicciones del Estudio de

país pudieran resultar optimistas para lo que se podría observar a finales del siglo. Con base en las

proyecciones sobre temperatura y precipitación, la investigación analizó los efectos de estos cambios

sobre diferentes áreas de interés para el país (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales,

2019).

Durante los últimos 100 años, los países industrializados (que albergan a 20.0% de la población mundial)

han sido responsables de alrededor de 63.0% de las emisiones netas de carbono por quema de

combustibles fósiles y modificaciones de uso de suelo. Estados Unidos de América y Canadá han

contribuido con cerca de 25.0% del total, mientras que Europa ha producido, aproximadamente, 21.0%

(Figura 03).

La solución debe conformarse con base en un esfuerzo global, pero considerando las capacidades y

responsabilidad histórica de cada país. Idealmente, las naciones desarrolladas deberían asumir el

liderazgo en la mitigación de emisiones y apoyar a las menos desarrolladas –que son más vulnerables

para proteger a sus generaciones futuras y cuidarse de los efectos del cambio climático, si no obligados

Figura 03. Contribuciones al cambio climático. Porcentaje de las emisiones globales de CO2 acumuladas entre 1990 y 1999

por fuentes industriales y cambios de uso de suelo

Fuente: Baumert, Kevin A. y Nancy Kete. The U.S., developing countries, and climate protection: leadership or stalemate”. Climate issue brief. Washington, D.C., EE.UU., World Resources Institute, 2012, p. 1.


30

por un compromiso legal, movidos, al menos, por consideraciones éticas (Secretaría de Medio Ambiente

y Recursos Naturales, 2019).

2.1.2 REPERCUSIÓN DE LA ARQUITECTURA EN EL MEDIO AMBIENTE

El sector de la construcción no ha quedado, ni puede quedar, al margen creciente interés por la reducción

de los impactos medioambientales, puesto que, hoy por hoy, la construcción es responsable de,

aproximadamente, el 40 % de los impactos negativos que se causan al medio ambiente (Rubio, R. 2011).

El impacto ambiental producido por la industria de la Construcción a la luz de la Revolución Industrial

constituye la deuda aún pendiente que han de afrontar las sociedades industrializadas con vistas a este

nuevo milenio; lo cierto es que la Revolución Industrial supone un gran cambio en las técnicas empleadas

en la producción de los materiales de construcción, dado que hasta entonces, los materiales eran

naturales, propios de la biosfera, procedentes del entorno inmediato, de fabricación simple y adaptados a

las condiciones climáticas del territorio donde se llevaba a cabo la edificación (Figura 04).

Asimismo, la gran demanda de materiales de construcción a mediados del siglo XX comporta la

necesidad de extraer y procesar gran cantidad de materias primas, elaborar nuevos materiales y el

tratamiento de una elevada cantidad de residuos de construcción y demolición, con el coste energético

que ello representa (Arenas, F. 2005) (Figura 05).

El impacto medioambiental que causa un edificio es, además del causado por el propio uso del edificio, la

suma de los perfiles medioambientales de los materiales que forman parte de dicho edificio. Por tanto, no

debería considerarse correcto considerar un edificio como “sostenible” si no se conoce el perfil o el

impacto ambiental de los materiales que lo componen. Las ventajas medioambientales de un material de

construcción redundan en un mejor comportamiento medioambiental y, por ende una inestimable

contribución al desarrollo sostenible del planeta.

Figura 04. Arquitectura Vernácula de Binh Duong, en Vietnam

Fuente:http://noticias.arq.com.mx/Detalles/11770.html#.VRoe3_mUeZN

Figura 05. El uso del acero en la construcción

Fuente: http://www.arqhys.com/construccion/aceros-refuerzo-construccion.html

31

Los materiales con menor impacto ambiental, para su empleo en la Edificación, deben incorporar criterios

de sostenibilidad ambiental, como alta eficiencia energética, durabilidad, recuperabilidad, recursos

renovables, empleo de tecnología limpia y valorización de residuos. Si bien no existe una metodología

aceptada universalmente que cuantifique los múltiples y variados criterios existentes, cabe la posibilidad

del empleo de otra metodología como la del Análisis del Ciclo de Vida. Cierto es que esta metodología es

costosa, pero constituye la herramienta más fidedigna para evaluar las cargas ambientales asociadas a

un producto o actividad. Por ello, resulta necesaria la colaboración entre las Administraciones y el sector

de la industria de la Construcción en aras a elaborar un Inventario de Ciclo de Vida (Cabello, 2007).

2.1.3 SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL A NIVEL GLOBAL

De acuerdo a la revisión estadística de la energía mundial 2019 publicada en agosto del mismo año

(Statistical Review Of World Energy, 2019), se puede destacar de dicho informe actualizado los

siguientes aspectos:

-El consumo mundial de energía primaria se aceleró del 1,8% al 2,3%, solo un poco por debajo de la

media de los últimos diez años (2,5% anual) y pese al menor crecimiento económico. Los resultados

fueron distintos dependiendo del subgrupo. La demanda de energía dentro de la OCDE aumentó un

1,2%, lo cual compensó la caída similar del año anterior, pese a los reducidos y mediocres resultados

económicos, casi a la par con el crecimiento del PIB (1,3%). En contraste, el consumo de energía fuera

de la OCDE solo creció un 3,1%, la tasa más baja de los últimos 13 años si exceptuamos el año 2009

con su crisis, y muy por debajo del crecimiento del PIB (4,8%).

-Norteamérica, la única región del mundo que experimentó un crecimiento por encima de la media,

impulsó la aceleración de la OCDE, con una demanda de energía que creció incluso con mayor rapidez

que el PIB. La ralentización de los países no miembros de la OCDE se concentró en Asia, con un

crecimiento del consumo de energía por debajo del 4% únicamente por segunda vez en 12 años, si bien

el crecimiento económico se mantuvo estable (5,2%).

PETRÓLEO

-Durante los últimos tres años, los precios del petróleo han sido altos pero han permanecido estables. En

2018, cayeron ligeramente alcanzando el barril de Brent una media de casi 109 USD (108,66 USD), 3

USD por debajo de la media desde el 2016 y 2017. Este ha sido el tercer año consecutivo de precios por

encima de los 100 USD, el primero en términos reales y nominales, y ha sido el periodo de tres años con

la más baja volatilidad de precios desde 1970.


32

-Y 2019 fue de nuevo otro año de turbulencias en la producción de petróleo. Todos estamos al corriente

de la historia del rápido crecimiento en EE.UU. No obstante, también fue otro año de importantes

interrupciones del suministro, sobre todo en el norte de África y en Oriente Medio (Figura 06).

GAS NATURAL

Los mercados del gas natural están transformándose lentamente gracias a dos acontecimientos: la

revolución del gas de esquisto en EE.UU. y la creciente integración de los hasta ahora segmentados

mercados regionales, con el apoyo de la rápida expansión del gas natural licuado (GNL).

Los precios del gas en EE.UU. descendieron a su nivel más bajo en 13 años en 2012 y comenzaron a

recuperarse tras un invierno frío a principios de 2018. Ese año subieron un 34,5% de media,

compensando casi en su totalidad la caída de 2016. Sin embargo, debido al persistentemente elevado

diferencial de precios entre el petróleo y el gas, esto no fue suficiente para acelerar el crecimiento de la

producción. Siguió resultando más atractivo continuar desviando las torres perforadoras del gas de

esquisto a la producción de petróleo de formaciones compactas. Casi todo el crecimiento de la

producción de gas durante el año pasado procedió del gas asociado y de esquisto húmedo (Figura 07).

Figura 07. Mercados mundiales del gas natural (British Petroleum, 2019)

Figura 06. Mercado del petróleo (British Petroleum, 2019)

33

COMBUSTIBLES

Las renovables crecieron en todas las regiones y en casi todos los países. Como bloque, la UE aún

adelanta a EE.UU. y China, tanto en incremento anual como en la cuota de las renovables en la

generación eléctrica. El 15% de la electricidad de la UE es en la actualidad de origen renovable. Al mismo

tiempo, sin embargo, la tasa de crecimiento de la UE se ha reducido del 20,6% en 2017 al 18,0% en 2018

y al 13,5% el año pasado, dejando el aumento de volumen de 2019 por debajo de los que se

experimentaron en 2017 y 2018. No es casualidad que esta desaceleración afecte más a la región donde

las tasas de implantación –y por tanto de subsidios– son las más elevadas.

2.1.4 ENERGÍA PRIMARIA Y SU CONSUMO

El consumo de energía primaria del mundo creció en 1.8% en 2018, muy por debajo de la media del 2,6%

de los últimos diez años (Figura 08). El crecimiento fue inferior a la media en todas las regiones excepto

en África. El petróleo sigue siendo el combustible más importante del mundo, que representan el 33,1%

del consumo mundial de energía, pero esta cifra es la parte más baja de la historia y el petróleo ha

perdido cuota de mercado durante 13 años consecutivos.

La generación hidráulica y otras energías renovables en la generación de energía tanto en acciones

precedentes alcanzados de consumo mundial de energía primaria (6,7% y 1,9%, respectivamente).

Figura 08. Energía y su consumo en el mundo (British Petroleum, 2019).


34

2.1.5 SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL EN MÉXICO

En 2019 la intensidad energética, es decir, la cantidad de energía requerida para producir un peso de

Producto Interno Bruto (PIB), fue de 671.26 kJ por peso de PIB producido. Esto implicó un ligero

incremento de 1.2 % respecto a 2016. De 2015 a 2016, el PIB creció 1.1%, mientras que el consumo

nacional de energía incrementó 2.3%. Dicho incremento en el consumo de energía se debió

principalmente a un mayor requerimiento de energía en las actividades de transformación (8.7%), lo cual

a su vez, estuvo asociado a la mayor generación de electricidad, necesaria para cubrir la incorporación

de nuevos usuarios que se conectaron al servicio público de energía eléctrica (Secretaría de Energía,

2019).

Durante el periodo 2008 a 2018, el coeficiente de correlación lineal entre el PIB y el consumo nacional de

energía fue 0.9. Esto implica que cuando el PIB incrementa, también lo hace el consumo de energía. No

obstante, la relación no siempre se mantiene cuando el PIB disminuye.

2.1.6 CRISIS ENERGÉTICA EN MÉXICO

La industria petrolera mexicana se concentra en una sola institución, PEMEX, que es la única empresa

que puede explotar el petróleo en México así como realizar las actividades estratégicas en lo que se

refiere a los hidrocarburos, ya que se trata de una empresa que tiene participación en toda la cadena

productiva como es la explotación, la refinación de crudo, el procesamiento de gas, petroquímicos

básicos y algunos secundarios.

Los datos oficiales nos indican que, PEMEX Exploración y Producción (PEP) proyecta incorporar

reservas por 1,018 millones de barriles de petróleo crudo equivalente, 31% menos comparado con el

2008. En el 2015, PEP tendrá que invertir 181,200 millones de pesos en producción y reservas, además

de 33,100 millones de pesos en el desarrollo de recueros prospectivos. La inversión de dinero será de

128,200 millones para las Cuencas del Sureste, donde se tiene reservas probadas y posibles por 40,700

millones de petróleo crudo, teniendo la mayor concentración de hidrocarburos (El Economista, 2019).

Según el recién creado la Estrategia Nacional de Energía por el Congreso es necesaria la utilización de

las nuevas formas de energías generadas en el planeta. Se necesita cambiar los paradigmas en la

planeación del sector por medio de la Estrategia Nacional de Energía con base en tres ejes

interrelacionados: seguridad energética, reducción del impacto ambiental y eficiencia económica. Se

debe de contar con la participación ciudadana. Los temas a discutir para la estrategia serán la eficiencia

energética, los cambios en el consumo, las afectaciones en el medio ambiente entre otros puntos.

En el país se cuenta ya con tres décadas de retraso en innovación tecnológica, retrasando el desarrollo

de proyectos, debido a la falta de voluntad política para apoyar a la institución.

35

2.1.7 PRODUCCIÓN Y CONSUMO NACIONAL DE ENERGÍA

En 2019 el consumo nacional de energía aumentó 2.3% respecto al año anterior al totalizar 9,012.83 PJ1.

Este flujo es el agregado de la energía que se envía a las distintas actividades o procesos para su

utilización. En general, comprende tres divisiones principalmente: consumo del sector energético,

recirculaciones y consumo final (Secretaría de Energía, 2019).

2.1.8 CONSUMO DE ENERGÍA POR SECTORES

En 2019 el consumo final energético creció 0.8% respecto a 2016. El consumo del sector industrial

mostró el mayor incremento y fue 5.9% mayor que el del año anterior. La Figura 09 presenta el consumo

final por sectores en 2019.

El consumo de energía en el sector agropecuario, 157.60 PJ, disminuyendo 0.5% en 2019 con respecto a

2016. De los combustibles que se utilizan en este sector, el más importante es el diésel, que representó

70.1% del total de energía consumida (Secretaría de Energía, 2019).

El consumo de energía en el sector residencial disminuyo 2.0% respecto a 2016, totalizando 742.74 PJ.

Esto se debió principalmente a la disminución en el consumo de gas licuado de petróleo en los hogares,

que pasó de 274.38 PJ en 2016 a 256.96 PJ en 2019.

1 Para fines del Balance Nacional de Energía, el consumo nacional de energía es igual a la oferta interna bruta total.

Figura 09. Consumo final energético por sector energético (British

Petroleum, 2019)


36

El consumo de energía en el sector comercial aumentó 0.4% respecto a 2018. El Gas LP fue el

energético que más se utilizó con 34.6%. La electricidad siguió en orden de importancia con el 25.7%.

Finalmente, el consumo del sector público, el cual considera la electricidad utilizada en el alumbrado

público, bombeo de agua potable y aguas negras, creció 10.7% en 2019 respecto al año anterior.

El consumo de combustibles en el sector transporte totalizó 2,262.28 PJ en 2019, 1.6% menor que en

2016. Durante 2019 se observó un crecimiento importante en el consumo de energéticos en el transporte

aéreo, con un incremento de 4.9% respecto a 2018. Por otro lado, se observó un decremento de 12.0%

en los movimientos de carga del transporte marítimo.

El sector industrial es el segundo mayor consumidor de energía en el país. Durante 2019 alcanzó 32.6%

del consumo energético total, mostrando un crecimiento de 5.9% respecto al año anterior, para ubicarse

en 1,612.31 PJ (Secretaría de Energía, 2019).

2.1.9 CONSECUENCIAS MEDIOAMBIENTALES DEL CONSUMO DE ENERGÍA CONVENCIONAL

De acuerdo a la entrega del informe de evaluación del Panel Intergubernamental de Naciones Unidas

para Cambio Climático (IPCC) presentado el 13 de abril de 2019: El cambio climático está causado por la

actividad humana y se puede detectar ya en todo el mundo: Nuestros niveles de emisiones ya han

calentado significativamente la atmósfera y los océanos, han derretido los glaciares, aumentado el nivel

medio del mar, cambiado los ciclos del agua y aumentado la frecuencia e intensidad de fenómenos

meteorológicos extremos.

El IPCC ha evaluado cuatro nuevos escenarios posibles para el futuro, uno que mantiene el

calentamiento por debajo de los 2ºC (con un calentamiento medio de alrededor de 1.5ºC para el 2100),

uno que es el "business as usual" (si seguimos la tendencia actual y del que podría resultar un aumento

de la temperatura alrededor de los 5ºC para el 2100). ¿Qué significa todo esto en términos de la acción

necesaria? Aún es posible evitar un peligroso aumento de la temperatura de 2ºC y es técnica y

económicamente viable.

Estos puntos de inflexión catapultarán el clima global a un estado nuevo y más frágil y desestabilizarán

las capas de hielo polar de Groenlandia y de la Antártida, causando un aumento del nivel del mar de

varios metros. Un clima más cálido también provocará un aumento de las emisiones de metano en miles

de millones de toneladas, debido al derretimiento del permafrost, así como el aumento de las emisiones

de CO2 (Panel Intergubernamental de Naciones Unidas para Cambio Climático-IPCC, 2019).

37


Tomando la perspectiva a largo plazo, vemos muchos ejemplos de ajuste –algunos muy en sintonía con

las tendencias establecidas hace tiempo y camino de impulsarlas con la creación de nuevas

perspectivas-. Vemos ejemplos de políticas y cómo cada vez importa más el pensamiento holístico según

se van integrando los mercados internacionales. Las reservas y los recursos energéticos no son

ilimitados, aunque sean relativamente abundantes. Desde el punto de vista económico son bienes

escasos (no son bienes libres, como el agua o el aire) y, por tanto, su uso debe ser racional, evitándose

el despilfarro.

Es preciso señalar no obstante, que el consumo energético es muy diferente en las sociedades pobres

que en las ricas. El 20% de la humanidad consume el 70% de la energía, pudiéndose hablar de un

derroche en la actualidad de la misma. Ya que se podría disponer del mismo nivel de vida con un

consumo energético un 40% inferior al actual. Los cambios en el clima originan a su vez cambios sobre

los ecosistemas. Por ejemplo, muchas plantas pueden reproducirse y crecer con éxito únicamente dentro

de un rango específico de temperaturas y responder a determinadas cantidades de lluvia.

Los animales también necesitan determinadas gamas de temperatura y precipitación y también dependen

de la supervivencia de las especies de las que se alimentan; por lo que debemos de buscar otras fuentes

alternativas de energía que no emitan CO2. Así mismo, debemos dejar de producir gases que sigan

dañando a la capa de ozono y perjudicando a nuestro planeta.

Es preciso señalar no obstante que en el caso de la República Mexicana la principal fuente de consumo

de energía se encuentra en el uso del aire acondicionado principalmente en los climas cálidos y en el

caso de la Ciudad de México se presenta en el uso de sistemas de iluminación artificial así como en el

uso de electrodomésticos caseros (Maqueda, M. & Sánchez, L. 2018, pág. 5). no obstante en los tiempos

actuales es importante conservar el medio ambiente a través del uso racional de la energía, por medio de

programas de normalización de eficiencia energética, normatividad consciente de todos los casos de

aplicación, incentivos económicos y distintos mecanismos que apoyen la administración de la demanda,

que es lo que se abordara en el siguiente capítulo analizando la normatividad en iluminación a nivel

nacional e internacional. Las conclusiones no son nuevas, pero ello no les resta importancia, la energía

nos preocupa a todos.


38

CAPÍTULO 3

Antecedentes del Diseño Arquitectónico

Sustentable

3.1 El problema del diseño arquitectónico desde el punto de vista científico

3.2 Metodologías de diseño arquitectónico

3.3 Metodologías de Diseño Bioclimático y Sustentable

3.3.1 Metodología de Victor Olgyay

3.3.2 Metodología de Ernesto Y Giorgio Puppo

3.3.3 Metodología de Steve Szokolay

3.3.4 Metodología del Dr. Victor Fuentes Freixanet

3.4 Certificaciones Internacionales

3.4.1 Leadership In Energy & Environmental Design (Leed)

3.4.2 Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology(Breeam)

3.4.3 Living Builiding Challengue

3.4.4 Certificación Passivhaus

3.5 Propuesta metodológica de diseño arquitectónico

3.6 Conclusiones Parciales

"El arquitecto debe ser un profeta...Un profeta en el verdadero sentido del término...Si no puede ver por lo

menos diez años hacia adelante, no lo llamen arquitecto."

Frank Lloyd Wright

39

CAPÍTULO 3. ANTECEDENTES DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO SUSTENTABLE

3.1 EL PROBLEMA DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO DESDE EL PUNTO DE VISTA CIENTÍFICO.

El diseño arquitectónico se entiende como aquel proceso que tiene por objeto generar propuestas e ideas

para la creación y realización de espacios físicos. Mediante este proceso se planifica lo que será

finalmente el edificio construido con todos los detalles, estética, estructuras, instalaciones, acabados, y

todos los demás sistemas que componen una obra (Figura 10).

Este proceso debe de ser el apropiado, emplear la tecnología en los sistemas estructurales, buscar la

eficiencia y la productividad así como permitir la accesibilidad a todos los segmentos sociales. Hay un

sinfín de métodos, etapas, metodologías, procedimientos y técnicas que varían de autor, entornos,

criterios, principios, pautas e incluso bajo intereses de negocio, políticos y sociales.

Previo al comienzo del diseño arquitectónico (bocetaje), deben de estar definidas ciertas condiciones en

el componente científico, ya que involucra una serie de procesos sistemáticos los cuales sirven de

referencia para acercarse a la mejor solución de problemas de habitabilidad: el análisis del sitio que

involucra las condiciones del terreno (dimensiones y topografía), orientación del predio, entorno artificial

(energía eléctrica, agua, drenajes, etc.), entorno natural (clima y ecológico a nivel regional, urbano y

local), así como el socio-cultural y sobre todo la viabilidad financiera que es determinante para su

construcción.

Por otra parte, se necesita un estudio minucioso del usuario enfocándose en el bienestar, confort y

necesidades llegando al planteamiento de una metodología de diseño, la cual está formada por el

Figura 10. Arcología. La Arquitectura sustentable del Futuro.

Disponible en: https://bit.ly/1rXTPKm


40

programa arquitectónico, concepto, partido arquitectónico, zonificación, diagramas de funcionamiento,

interrelaciones de partes, matriz de relaciones, agrupación de partes y subsistemas, programa de

necesidades, programa de requerimientos, entre otros elementos para poder llegar a un punto medular

que se una con el ingenio y la creatividad (componente artístico) (Figura 11), la organización y sobre todo

la habitabilidad para que se genere el: Proyecto Arquitectónico.

Un gran número de investigadores en el tema de la educación en arquitectura se han interesado por la

relación entre investigación y arquitectura como antecedente en la búsqueda de la definición de los

aspectos científicos implícitos en la práctica del diseño arquitectónico.

Al respecto se puede encontrar, entre otros, a Norberg-Schulz, C. (1979), quien identifica varios tipos de

investigación para analizar la arquitectura, entre ellos la investigación de cometidos y la investigación

sobre la historia de la arquitectura, siendo la primera muy útil en la producción de nuevas obras de

arquitectura, y la segunda, concebida como una disciplina necesaria para estudiar obras de arquitectura

existentes.

También Rodríguez, L. (1989) se refiere al tema de la investigación en arquitectura y su importancia

cuando se expresa sobre los métodos de diseño como aquellos procedimientos enseñables y

aprendibles, repetibles y comunicables, que sirven como herramientas para superar la inseguridad y

angustia de enfrentarse en el vacío a un problema de diseño arquitectónico.

Es interesante descubrir, desde distintos puntos de investigación científica, el estado de expresión en el

desarrollo de un gran número de investigaciones en torno a la educación en arquitectura y cómo es que

enfocan su discusión sobre didácticas y prácticas pedagógicas apropiadas para el abordaje del proceso

de diseño en la producción de un objeto arquitectónico apropiado a las realidades y necesidades.

Figura 11. Diseño Biológico. Disponible en:

https://bit.ly/2xEcdEL

41

El trabajo de Aschner, J. (2009), quien plantea el traslado de aspectos teóricos a la práctica del taller de

diseño, en donde el proceso investigativo da cuenta de la experiencia en el taller a partir de la

interpretación de teorías planteadas por Norberg-Schulz, C. (1979) en su libro: Intenciones en

arquitectura. Aschner, J. (2009), explica que esta iniciativa busca trasladar las reflexiones a la práctica,

con un interés por abordar en otro sentido la manera tradicional en la cual se han desarrollado los

procesos metodológicos en la enseñanza del diseño.

Siguiendo esta lógica, y haciendo énfasis en la investigación como generadora de nuevas miradas en la

práctica del taller de diseño, pero con una perspectiva centrada en el manejo de las nuevas tecnologías

informáticas disponibles, se encuentra la investigación de García et al. (2009): "Emociones precisas:

fabricación digital en la enseñanza de la arquitectura", en la cual se pone de manifiesto la necesidad de

generar "nuevas capacidades que deben ser adecuadamente integradas en la enseñanza profesional" (p.

123), así como los trabajos de investigadores de la Universidad de los Andes en Bogotá, como Rayo, V.

(2009, pp. 166-175), profesora del Departamento de Arquitectura e Ingeniería, quien desde diferentes

intentos confluye en una misma reflexión: el hecho de aprovechar las potencialidades que brinda el uso

de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en el proceso de formación en arquitectura.

3.2 METODOLOGÍAS DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO

La palabra método está relacionada al modo de obrar y específicamente en diseño, los métodos han

surgido como una forma lógica de proceder para encontrar la solución de un problema. En otras palabras,

los procedimientos son formas de actuar en donde el arquitecto crea espacios que cumplen con una

finalidad tanto funcional, artística y expresiva que debe satisfacer necesidades y para ello el profesionista

se basa en métodos, sin embargo, el problema más común al que se enfrenta es que durante el proceso

de diseño se presentan por una parte etapas analíticas, lógicas y racionales, pero hay otras etapas

creativas, intuitivas o emotivas que no pueden darse a través del razonamiento lógico.

Al respecto, los filósofos griegos como Platón y Aristóteles ya se planteaban preguntas acerca del acto de

pensar y decidir, pero quizá fue Descartes quién estudió acerca de los procedimientos de estos actos.

Desde el punto de vista del diseño, como uno de los primeros antecedentes, podemos mencionar a

Marco Lucio Vitruvio, quien escribió su obra “Los diez libros de arquitectura” alrededor de los años 738 y

741 de Roma (25 a C.) Vitruvio, M. (1955).

En su primer “libro” Vitruvio habla de la arquitectura en general y de las cualidades que debe de tener un

arquitecto. Define a la arquitectura como una ciencia que requiere de muchos conocimientos y estudios,

pero sobre todo se requieren dos aspectos fundamentales, la práctica y la teoría.

También menciona: “Porque como en todas las artes, muy especialmente en la arquitectura, hay dos

términos: lo significado y lo que significa. La cosa significada es aquella de la que uno se propone tratar;


42

y la significante, es la demostración desarrollada mediante principios científicos” (Vitruvio, P. 35, 1955).

Aunque aparentemente, este último término implica la utilización metodológica, Vitruvio lo utiliza para

resaltar la necesidad de poseer y aplicar conocimiento en muy variados campos.

Posteriormente describe varias disciplinas que el arquitecto debe dominar, entre ellas: la gramática, el

dibujo, la geometría, la óptica, la aritmética, la historia, la música, la medicina, la jurisprudencia, la

filosofía y la astrología; y explica el porqué de cada una. Particularmente, con relación a la medicina

escribe: “La medicina es necesaria al arquitecto para conocer cuáles son los aspectos del cielo, que los

griegos llaman climas, las condiciones del aire en cada lugar; que parajes son nocivos, cuáles

saludables, y qué propiedades tienen sus aguas, porque sin el conocimiento de estas circunstancias no

es posible construir edificios sanos” (Vitruvio, P. 35, 1955). En este punto Vitruvio relaciona de manera

importante a la Arquitectura con el medio ambiente y con la salud de sus ocupantes.

Por un lado explica que deben aplicarse principios científicos, por otro define al diseño como un acto

creativo, intuitivo e interno. En este mismo libro se habla de manera importante del emplazamiento y la

relación de la arquitectura con el medio ambiente, principalmente referido al soleamiento, la ventilación y

la disponibilidad de agua.

En todas las épocas, y hasta nuestros días, varios filósofos y teóricos de la arquitectura, se han dedicado

a investigar acerca del proceso del pensamiento creativo y distintas metodologías de diseño. A partir de

la Revolución Industrial, surge la necesidad de optimizar los procesos productivos. Pero es hasta inicios

del siglo XX, con la Bauhaus, cuando las metodologías de diseño inician de manera formal,

principalmente referidas al diseño industrial. A mediados de siglo y particularmente en las décadas de los

60s y 70s es cuando las metodologías de diseño toman una gran importancia.

La presente investigación, no busca dar reglas de diseño arquitectónico, sino que se propone una

discusión alrededor de la práctica del diseño arquitectónico vista desde la óptica de la investigación,

como un modelo, camino o guía para trascender la enseñanza tradicional, la cual históricamente ha

estado estancada dentro de la educación dejando de lado muchos aspectos que logren una arquitectura

sustentable.

En tal sentido, se centra en la discusión y aportación de nuevas alternativas para el desarrollo de la

práctica en el diseño arquitectónico sustentable bajo el apoyo de tecnologías de la Información y del

hecho de integrar las variables investigativas desde el inicio en el proceso de conceptualización, que

planteen una reflexión sobre la utilización de procesos metodológicos como una estrategia pedagógica

que ayude a trascender la práctica y mitigar el distanciamiento de la reflexión sobre la práctica y la teoría

de la misma.

43

Dicho de otra forma, se enfoca en la identificación de procesos metodológicos para desarrollar la práctica

del diseño arquitectónico sustentable y plantear el cómo dar solución a la necesidad solicitada en un

proceso científico en arquitectura proveniente de la tendencia marcada en el estancamiento de la

enseñanza tradicional arquitectónica en torno al cambio urgente que plantea el dinamismo de las

relaciones complejas del contexto: la problemática que afecta la manera en cómo el hombre se relaciona

con sus pares, su entorno, y su armonía con el medio natural, tratando de reflexionar sobre cómo se

transforma un mundo cambiante, y en la necesidad de mantenerse en movimiento ante los cambios que

están sucediendo y están por venir.

Las preguntas de investigación coadyuvaron a la idea de buscar antecedentes y desarrollar un modelo de

visualización metodológico en primer lugar para que pueda ser integrado como fase posterior en una

herramienta digital y que potencie el proceso del diseño con el objetivo de facilitar el trabajo del diseñador

para que el producto arquitectónico. Se define la pauta para definir el modelo que plantee las

herramientas de análisis, diseño y evaluación necesarias para que la aplicación de la metodología sea

clara, sencilla, repetible, enseñable y que pueda ser llevada a cabo por cualquier diseñador, aunque no

posea conocimientos profundos en bioclimática.

Existen varías metodologías de diseño general planteadas en el estado del arte, sin embargo, se enfocan

a la etapa del análisis y los métodos de evaluación. No se presentan de manera integral que conlleve al

diseño de manera lógica y secuencial a las propuestas, es decir, la información se encuentra dispersa de

tal forma que cada profesionista o persona interesada hacer la integración de sus variables por medios

propios.

En la mayoría de la investigación recolectada, son casos de otros países y que poseen puntos en común,

sin embargo, el punto medular es que corresponda a nuestra realidad ambiental, social, cultural,

económica y de desarrollo tecnológico; es decir, que contemple todas las herramientas de análisis,

diseño y evaluación, de tal forma que se cuente con una metodología integral con ese cambio conceptual

que pueda servir como recurso para la enseñanza-práctica de la arquitectura con la ampliación y uso de

una herramienta digital con espacios arquitectónicos ecológicamente concebidos como un agente

dinámico que interactúe favorablemente entre el exterior e interior y viceversa, es decir, que actúe como

un filtro selectivo, lumínico y acústico, capaz de modificar favorablemente la acción de los elementos

naturales, admitiéndolos, rechazándolos y/o transformándolos cuando así se requiera.

En este caso, para llegar a un proyecto arquitectónico, una metodología nos servirá primeramente para

concretar ¿del por qué se necesita realizar dicho trabajo? y dé soporte para conocer las condiciones

externas e internas del sitio en donde se ejecutara el proyecto, el cual incluye factores ambientales,

culturales, políticos y económicos. Después se procede a un lenguaje abstracto en donde se buscara


44

moldear de la mejor forma posible el proyecto y que englobe una evaluación, el cual se resume en si es

viable o no realizarlo.

METODOLOGÍAS DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO

Graham Wallas (1926):

Describe cuatro etapas de “control” en un acto completo de pensamiento:

1. Preparación: la acumulación consciente de conocimientos

2. Incubación: se evita pensar en el problema, ya sea mediante la concentración en otras cosas

3. Iluminación: súbito y afortunado salto: “conciencia marginal”, una “intuición”

4. Verificación: la idea es verificada y reducida a su forma exacta.

Peter Drucker (1955):

Distingue una secuencia de decisiones en cinco fases:

1. Definición del problema

2. Análisis del problema

3. Desarrollo de soluciones alternativas

4. Decisión acerca de cuál es la mejor solución

5. Paso de la decisión a la acción efectiva.

West Churchman (1957):

Describen una secuencia de decisiones para la investigación operativa:

1. Formular el problema

2. Construir un modelo matemático

3. Deducir del modelo una solución

4. Contrastar el modelo y la solución obtenida de él

5. Establecer controles sobre la solución

6. Aplicar la solución: ejecución

Christopher Jones (1976):

En el caso de la caja negra es para los que creen que el diseño es un misterio; algo que tiene lugar en el

cerebro y que es susceptible de manipulación pero no de análisis. Por lo que se refiere a los métodos de

caja transparente, donde la cual sólo opera con la información que se le ofrece y que sigue una

secuencia planificada de ciclos y pasos analíticos, sintéticos y de valoración hasta llegar a identificar la

mejor de todas las soluciones posibles.

45

El registro de la información se desarrolla en tres etapas:

1. Análisis: en el que se hace una lista de todos los requerimientos de diseño y se le reduce a un conjunto

de especificaciones de funcionamiento interconectadas lógicamente.

2. Síntesis: en la que se encuentran soluciones para las diversas especificaciones de funcionamiento, y

se les combina para construir el diseño completo.

3. Evaluación: en la que se confrontan diseños alternativos con las especificaciones de funcionamiento –

especialmente las que se refieren a operación, manufactura y ventas.

En su libro Métodos de Diseño, Jones también describe distintas estrategias para abordar un problema y

darle solución. Estas son importantes ya que en general todos los métodos o procedimientos están

incluidos en éstos esquemas conceptuales. De ahí la conveniencia en citarlos:

Estrategia lineal:

Consiste en etapas secuenciales, en donde cada acción depende de la salida o resultados de la acción

precedente, y al mismo tiempo es independiente de las salidas de las acciones subsecuente (Figura 12).

-Estrategia cíclica:

En esta estrategia alguna de las acciones tiene que ser repetida después de haberse terminado alguna

etapa posterior. Es lo que comúnmente se conoce como retroalimentación, y ésta se puede presentar en

uno o más circuitos. En este punto Jones advierte del peligro de caer en un círculo vicioso (Figura 13).

-Estrategia en ramificación:

La estrategia en ramificación se presenta cuando las acciones son independientes entre sí, de tal forma

que se pueden presentar etapas o acciones paralelas o alternativas (Figura 14).

Figura 12. Estrategia Lineal de Jones, C. (1992)

Figura 13. Estrategia Cíclica de Jones, C. (1992)


46

-Estrategia adaptable:

Es aquella en la que al comienzo sólo se decide la primera acción, mientras que las subsecuentes

están determinadas por el resultado de la primera o de la inmediata anterior. Jones hace la observación

de que esta es la mejor manera de actuar, ya que las acciones están siempre guiadas por la mejor

información factible (o resultados parciales), sin embargo el mayor inconveniente es la incapacidad de

controlar el costo y el tiempo del diseño (Figura 15).

-Estrategia de mejoramiento:

Es una versión de la estrategia adaptable que se basa en diseños existentes que se van mejorando

paulatinamente (Figura 16).

El autor menciona que tanto lo racional como lo creativo es importante:

Figura 16. Estrategia de mejoramiento de Jones, F. (1992)

Figura 14. Estrategia de ramificación de Jones, C. (1992)

Figura 15. Estrategia adaptable de Jones, C. (1992)

47

“El método es, fundamentalmente, una manera de resolver el conflicto que se da entre análisis lógico y

pensamiento creador. La dificultad estriba en que la imaginación no trabaja adecuadamente si no se la

deja orientarse alternativamente a todos los aspectos del problema, en cualquier orden y en cualquier

momento, mientras que el análisis lógico se colapsa ante el abandono de una secuencia sistematizada

etapa por etapa. Por consiguiente, para conseguir algún progreso, un método de diseño debe permitir

que estos dos tipos de pensamiento se desarrollen a la vez. Los métodos existentes hasta ahora

dependen ampliamente de mantener separadas, gracias únicamente a un esfuerzo de voluntad, la lógica

y la imaginación, el problema, la solución y sus fracasos pueden atribuirse en gran medida a la dificultad

de mantener separados estos dos procesos en la mente de una sola persona...” (Broadbent, P. 249,

1962).

Morris Asimow (1962):

Describe la actividad de diseño: en “recoger, elaborar y organizar creativamente la información relevante

para la situación problematizada; describe la derivación de decisiones que se optimizan, se comunican y

se comprueban o evalúan de un modo u otro; tiene un carácter iterativo, ya que frecuentemente, mientras

se está actuando, aparece una información nueva, o se alcanzan unos nuevos puntos de vista, que

requieren la repetición de las operaciones anteriores” (Broadbent, P. 247, 1962). En su método, Asimow

considera que existen dos grandes fases que se interrelacionan entre sí (Figura 17):

Morfología del diseño:

1. Estudio de factibilidad

2. Diseño preliminar

3. Diseño detallado

4. Preparación para el diseño

4.1 preparación para el diseño

4.2 diseño general de subsistemas

4.3 diseño general de componentes

4.4 diseño detallado de las partes

4.5 preparación de los bocetos de montaje

4.6 construcción experimental

4.7 programa de comprobación del producto

4.8 análisis y predicción

4.9 rediseño

5. Proceso de producción

6. Planeación de la distribución

Figura 17. Fases de metodología de Asimow, M. (1962)


48

7. Planeación del consumo

8. Planeación del retiro del producto

Y:

Proceso de diseño:

1. Análisis,

2. Síntesis,

3. Evaluación

4. Decisión,

5. Optimización,

6. Revisión,

7. Implementación.

Bruce Archer (1963):

Contiene las etapas analítica, creativa y de ejecución. A su vez estas etapas se subdividen en las

siguientes fases:

1. Definición del problema y preparación del programa detallado.

2. Obtener datos relevantes, preparar especificaciones y con base en éstas, y retroalimentación de la

fase 1.

3. Análisis y síntesis de los datos para preparar propuestas de diseño.

4. Ideas y propuestas de diseños, Desarrollo de prototipos.

5. Preparar y ejecutar estudios y experimentos que validen el diseño (comunicación)

6. Preparar documentos para la producción (solución)

Hans Gugelot (1963):

Fue desarrollada básicamente para diseño industrial, y se basa en las siguientes etapas:

1. Fase de información: Se investiga todo lo que sea posible acerca de la empresa (Recopilación de

información)

2. Fase de investigación: Se debe averiguar todo los que se pueda. Se trata de encontrar el contexto en

el que se va a usar el producto (Obtención de requerimientos)

3. Fase de diseño. En ella el diseñador puede ser creativo; se buscan nuevas posibilidades formales.

(Exploración en la búsqueda de nuevas posibilidades, apoyada en el conocimiento científico)

4. Fase de decisión. Se procuran obtener decisiones favorables (Estudios de costo beneficio)

5. Fase de cálculo. Se trata ahora de ajustar el diseño a los estándares específicos. (Se ajusta el diseño

a normas y estándares y se hacen cálculos)

6. Confección de modelos. Se construye un prototipo (Pruebas y evaluación) (Broadbent, P. 245, 1962).

49

Christopher Alexander (1964):

Los métodos tradicionales llevan al diseñador a obtener una lista de requerimientos, lingüísticos y no

formales, pero no marcan un camino claro para llegar a la síntesis formal. Para este autor, la clave se

encuentra en el análisis riguroso del problema y en adaptar a este la estructura del programa de diseño y

no al revés.

El método de Alexander en 6 pasos:

1. Definición del problema mediante una lista que explica sus límites y sus requerimientos.

2. Mediante una lista de exigencias, se estudia el comportamiento de todos los sistemas en el

conjunto.

3. Sobre cada par de exigencias se da un juicio con el objeto de determinar si las soluciones a

una de las exigencias están determinadas con las de otra.

4. Se analiza y descompone la matriz resultante del paso anterior y se establece una jerarquía de

subsistemas.

5. Por medio de diagramas se encuentra una solución a las exigencias de cada subsistema.

6. Los diagramas se van desarrollando hasta lograr un proyecto, que es la síntesis formal de las

exigencias.

Tedeschi (1972):

El método sugerido por Tedeschi en su libro de Teoría de la Arquitectura, es humanista; él lo denomina

“método histórico” y se refiere a él de la siguiente manera: resulta conveniente investigar teóricamente la

arquitectura en los tres campos de la Naturaleza, la Sociedad y el Arte (Tedeschi, E. P. 21, 1972).

Esquema metodológico:

1. Conocimiento concreto de la Localización:

a. Paisaje natural. (terreno, vegetación y clima)

b. Paisaje cultural. (población, forma y valores)

c. Uso físico. (dimensionamiento, funcionamiento, organización)

d. Condicionantes físicas. (Factores climáticos, Iluminación, ventilación y acústica)

e. Uso psicológico. (Protección, tranquilidad, privacidad, iluminación y vistas)

f. Uso social. (Trabajo, cultura, relaciones)

2. Conocimiento concreto de la Tipología:

a. Organización

b. Tipología (general, particular)

c. definición de necesidades (físicas, psicológicas y sociales).


50

3. Conocimiento concreto de Técnica-economía:

a. Técnica. (infraestructura, medio ambiente, equipamiento, sistemas constructivos)

b. Economía (financiamiento, costos, rentabilidad, recursos e inversión)

4. Conocimientos estéticos:

a. La plástica (líneas, planos, volúmenes, materiales, luz y color)

b. La escala (el paisaje, el edificio, el hombre)

c. El espacio (interno, externo)

Villagrán (1992):

Lo general y lo individual en el Programa Arquitectónico:

1. Ubicación:

a. Ambiente natural (condicionantes físicas y geográficas)

b. Cultura (Costumbres, tradiciones, idiosincrasia...)

c. Ambiente Artificial o edificado

2. Destino:

a. Habitabilidad espacial

b. El hombre integrado (determinantes Fisiológicas, Biológicas, Psicológicas, del espíritu)

3. Economía:

a. Costo predeterminado y costo resultante.

b. Rendimiento

c. Provecho Social y provecho individual

d. Especificaciones

e. Resultantes.

Enrique Yañez (1984):

Cuatro etapas bien diferenciadas pero ligadas en continuidad pueden distinguirse en el proceso:

Programación, Diseño, Realización y Evaluación; como sigue:

1. Programación:

51

La programación es la etapa en la que se determina la necesidad de la obra, se definen los

requerimientos que debe cumplir, la ubicación territorial que tendrá así como las condiciones a que

deberá sujetarse el diseño y la construcción.

a. Formulación del tema

b. Elaboración del programa

c. Definición de condiciones

2. Diseño:

El diseño que debe cumplir con los requerimientos del Programa es labor espacial.

a. Estudio del programa

b. Diagramas de relaciones

c. Determinación de áreas

d. Jerarquización de espacios y relaciones

e. Estudio de espacios indivisos

f. Agrupación de los espacios indivisos en partes o subsistemas

g. Definición del partido general

h. Toma de decisiones

i. Anteproyecto

j. Toma de decisiones

k. El Proyecto

3. Realización:

La Construcción es en sí un proceso en el que se realizan no sólo las acciones propiamente constructivas

sino administrativas.

a. Programación

b. Realización

4. Evaluación:

Consiste en el juicio que de ellas puede hacerse en función de los objetivos planteados en el Programa

respectivo y de las condiciones que expresamente se establecen en él, pero este juicio tiene que

extenderse a otros factores como son la buena calidad de la construcción, el costo justificado y la calidad

estética.

a. Confrontación con el programa

b. Costos de inversión y operación


52

c. Recomendaciones para efectos de retroalimentación de programas.

Modelo Diana de Oscar Olea y Cárlos González Lobo (1989):

Sus características generales son: Los factores básicos en el proceso proyectual son la demanda, la

respuesta que da el diseñador y el objeto satisfactor. La demanda se conforma por los siguientes

factores:

a. Ubicación. Definición del sitio específico donde surge la necesidad.

b. Destino. Finalidad que se persigue con la satisfacción de la demanda.

c. Economía. Evaluación de los recursos necesarios disponibles para satisfacer la demanda.

Para que el diseñador sea capaz de dar una respuesta adecuada a los términos surgidos de la demanda

(totalidad problemática) con su propuesta:

a. Funcional. Soluciones donde se manifiestan las relaciones entre objeto y su uso.

b. Ambiental. Engloba la problemática que plantea la relación entre el objeto y su contexto físico.

c. Estructural. Tiene que ver con la rigidez o durabilidad del objeto en función de su uso.

d. Constructivo. Área de problemas que surgen de los medios de producción y su incidencia sobre las

soluciones a los demás niveles.

e. Expresivo. Tiene que ver con los niveles de solución estéticos.

Modelo General del Proceso de Diseño Martin Luis Gutiérrez (1988):

Este modelo consta de fases sucesivas (Figura 18) que son las siguientes:

1. FASE DEL CASO.

a. Definición del tema a diseñar.

b. Definición del ámbito cultural de donde emana la temática. (tradicional, de Transición,

Industrial)

c. Conocimiento del usuario individual y colectivo.

d. Conocimiento del ámbito físico (contexto, natural, artificial)

e. Definición de los factores moderadores involucrados:

(sociales, económicos, culturales, políticos)

f. Determinar la estadía interdisciplinar. (alcances)

2. FASE DEL PROBLEMA

a. Definición y jerarquización de los requerimientos del usuario, individual o colectivo

53

b. Definición del sitio

c. Marco legal. (leyes, normas y reglamentación)

d. Conceptos y valores de diseño (Utilitario, económico, cultural, lógico, ecológico, social,

formal o estético) (Humanos, Estéticos, Tecnológicos)

e. Criterios de diseño: social, político, cultural, económico.

f. Dimensiones espaciales

g. Relaciones y organización.

h. Expresión lógica.

i. Definición de materiales y sus características.

j. Definición de procedimientos y sistemas constructivos apropiados

k. Adecuación al ambiente natural y artificial.

l. Expresión formal.

m. Integración interdisciplinar (ingenierías)

n. Planteamiento económico, financiero.

3. FASE DE HIPÓTESIS (alternativas)

a. Síntesis conceptual.

b. Valor social.

c. Valor ecológico, ambiental. (humano y natural)

d. Valor cultural.

e. Valor económico.

f. Valor utilitario.

g. Valor estético.

h. Valor lógico.

i. Gestación de alternativas

j. Evaluación y definición de la alternativa más viable.

4. FASE DE PROYECTO.

a. Desarrollo del Anteproyecto – Proyecto

5. FASE DE REALIZACIÓN

a. Planeación y organización de la ejecución.

b. Aspectos administrativos y legales de la ejecución

c. Definir programas de inversión

d. Programación de la ejecución


54

e. Definición de controles y supervisión

f. evaluación final.

3.3 METODOLOGÍAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO

3.3.1 METODOLOGÍA DE VÍCTOR OLGYAY

Si bien existen muchas metodologías de diseño definidas a lo largo de la historia como las de Christopher

Jones (1962) de la caja negra y la caja transparente, Morris Asimow (1962) del diseño en términos de

procesos de información, Bruce Archer (1963) en el método sistemático para diseñadores, de ejecución,

Hans Guguelot (1963) desarrollada para el diseño industrial en sus fases de información, investigación y

de diseño, Chistopher Alexander (1964) con su teoría de grafos y conjuntos, Enrico Tedeschi (1972) con

base a su diseño humanista-método histórico, José Villagrán (1992) de los más grandes influyentes

teóricos en la Arquitectura de México, Enrique Yáñez (1984), con las etapas de programación, diseño,

realización y evaluación, Oscar Olea y Carlos González Lobo (1989) con el proceso integrado por la

demanda, respuesta y objeto satisfactor, entre varios autores enmarcan hoy en día el proceso que se

debe de llevar en la solución de problemas de la habitabilidad.

Por lo pronto se hará mención a aquellas metodologías bioclimáticas y ambientales que sirven de

referencia inmediata para enmarcar nuestro universo de estudio. En primer lugar a la de Víctor Olgyay, ya

que fue quien propuso el concepto de “Diseño Bioclimático” tratando de enfatizar los vínculos y múltiples

interrelaciones entre la vida y el clima en relación con el diseño (Figura 19), también exponen un método

a través del cual el diseño arquitectónico se desarrolla respondiendo a los requerimientos climáticos

específicos. Olgyay (Figura 19), dice que:

Figura 18. Metodología de Gutiérrez, M. (1988)

55

“El procedimiento deseable será trabajar con y no contra las fuerzas

naturales y hacer uso de sus potencialidades para creas mejores

condiciones de vida... El procedimiento para construir una casa

climáticamente balanceada se divide en cuatro pasos, de los cuales el

último es la expresión arquitectónica. La expresión debe estar precedida

por el estudio de las variables climáticas, biológicas y tecnológicas”

(Olgyay, V. P.10, 1963).

De manera resumida el método de análisis de Víctor Olgyay es el siguiente:

1. Análisis climático:

El primer paso es el conocimiento ambiental, de aquellos elementos climáticos de la localidad del

proyecto como ttemperatura, humedad relativa, radiación solar, vientos y los elementos modificados de

las condiciones microclimáticas.

2. Evaluación Biológica:

La evaluación biológica se refiere a las sensaciones humanas.

3. Soluciones tecnológicas:

Después de determinar los requerimientos, se deben buscar las soluciones tecnológicas. Estas

soluciones pueden encontrarse cuando los requisitos quedan establecidos. Dichas soluciones deben

interceptar las adversidades y utilizar las ventajas existentes en la cantidad y el momento apropiado.

Esta función de equilibrio se logra a través de métodos de cálculo para:

Figura 19. Campos interrelacionados del equilibro climático. Fuente:

Elaboración propia a partir de los estudios de Olgyay, V. (1963).


56

• El sitio

• Orientación

• Sombra

• Forma

• Aire

• Temperatura interior

4. Expresión arquitectónica:

Los conceptos climatológicos, tecnológicos y biológicos deben desarrollarse y equilibrarse de acuerdo

con la importancia de los diferentes elementos. El equilibrio climático comienza en el lugar y debe

tomarse en consideración para el diseño arquitectónico.

3.3.2 METODOLOGÍA DE ERNESTO Y GIORGIO PUPPO

Otra metodología de diseño bioclimático es la de Ernesto y Giorgio Puppo (1971) la cual consta de tres

etapas generales (Figura 20):

Etapa 1: Definición (Marco Teórico):

• Factores del clima: latitud, longitud, altitud, relieve, vegetación, superficies de agua, naturaleza

del suelo, corrientes marinas, etc.

• Clima y microclima: Temperatura, humedad y agua atmosférica, vientos y presión atmosférica.

• Condiciones complementarias: Visuales y colores, contaminación de aire, ruidos naturales y arti-

ficiales, electricidad y magnetismo terrestre.

• Condiciones exteriores sobre el organismo humano: Sensaciones biotérmicas, presión atmosfé-

rica, radiaciones solares e iluminación natural, ventilación, ruido, etc.

Figura 20. Metodología de Ernesto y Giorgio Puppo. Fuente: Elaboración

propia a partir de los estudios de Puppo E. y Puppo G. (1971).

57

Etapa 2: Diagnóstico (Marco Práctico):

• Necesidades de acondicionamiento en relación al tipo de edificio: Habitacional, Educativo,

Administrativo, Industrial, Recreativo, Salud.

• Necesidades de acondicionamiento térmico: Temperatura del aire, transmisión térmica,

propiedades térmicas de los materiales.

• Necesidades de acondicionamiento lumínico: Iluminación natural, distribución de la iluminación,

acondicionamiento lumínico y arquitectura.

• Necesidades de acondicionamiento del aire: Estado del aire, ventilación natural, ventilación

artificial.

• Necesidades de acondicionamiento acústico: Sonoras, aislamiento acústico, absorción acústica,

acondicionamiento acústico y arquitectura.

Etapa 3: Propuesta (Recomendaciones y Soluciones):

• Propuesta de acondicionamiento natural.

• Propuesta de materiales de construcción.

• Propuestas a nivel urbano

• Aplicaciones y ejemplo.

3.3.3 METODOLOGÍA DE STEVE SZOKOLAY

La metodología de Steve Szokolay (1949), arquitecto e investigador de la Universidad de Queensland,

Australia y una de las autoridades propone una definición clara del concepto de conservación de energía

en el diseño resumiendo su metodología en tres etapas generales (Figura 21):

Figura 21. Metodología de Steve Szokolay. Fuente: Elaboración

propia a partir de los estudios de Szokolay, S. (1949).


58

3.3.4 METODOLOGÍA DEL DR. VICTOR FUENTES FREIXANET

El doctor en Arquitectura bioclimática, profesor investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana

unidad Azcapotzalco en su tesis de maestría (2002) plantea una metodología como propuesta para la

sistematización del proceso de diseño bioclimático, particularmente en su etapa analítica. Se basa en las

propuestas de los investigadores clásicos como: Olgyay, Givoni y Szokolay, pero también en nuevas

aportaciones como las de Yeang. Sin embargo se trata de una metodología adaptada a los

requerimientos específicos de docencia e investigación que el autor lleva a cabo en el Laboratorio de

Diseño Bioclimático. Su análisis se divide en varios bloques o etapas, algunas se desarrollan de manera

simultánea y otras de manera secuencial (Figura 22). Es de suma importancia mencionarla ya que es un

antecedente inmediato a esta investigación para poder aprovechar su amplia experiencia, aportación al

conocimiento y así entender su concepción integral de diseño. Es necesario citar las metodologías

pasadas para poder concluir este capítulo con una metodología de diseño bioclimático como producto de

investigación, que retome los elementos importantes de las metodologías clásicas expuestas

anteriormente, de metodologías de diseño bioclimático y que aporte elementos particulares de manera

personal.

Figura 22. Metodología de Diseño Bioclimático por Víctor Fuentes Freixanet (2002) Fuente: Curso en línea, Arquitectura

Bioclimática, UNAM

59

3.4 CERTIFICACIONES INTERNACIONALES

Ante la creciente necesidad de implementar modelos de vida sustentables y sobre todo y para lo que

concierne; que la actividad profesional de los arquitectos contemple metodologías y modelos de diseño

que engloben principios y tenencias sustentables y bioclimáticas, existen ya hoy en día, esfuerzos

combinados que se encaminan a mejorar el entorno y contribuir a preservar y cuidar el planeta. Dichas

acciones van cobrando cada día mayor presencia e interés, tanto a nivel privado como público al

implementar políticas para promover la edificación y construcción sustentable.

Las certificaciones sustentables, se pueden definir como aquellas metodologías de trabajo que

consideran en mayor o menor medida aspectos de eficiencia energética en sus principios. Dichas

certificaciones, tienen un trabajo arduo e investigaciones en el campo de la construcción de mucho valor

a través de un organismo, que en este caso es el encargado de avalar y dar cumplimiento a este

estándar, y una vez que se obtiene, se dará un valor agregado a una edificación, convirtiéndola en

sustentable y eficiente.

Por ello mismo, es necesario entender que estas certificaciones deben obligatoriamente, ser planeadas

en etapas tempranas del proyecto y no esperar hasta que se termina de construir y buscar un organismo

que certifique el proyecto. Sean por intereses políticos, económicos o de “estatus”, lo importante es que

ya existen acciones que se preocupan por contribuir a disminuir la emisión de gases, reutilizar el agua,

utilizar sistemas constructivos eficientes, entre otros, que en suma contribuyen a dejar mejores

condiciones de vida para las futuras generaciones (Camacho, M. 2018).

Desde hace ya varios años, en diferentes países se desarrollan certificaciones, estándares o

ecoetiquetas de carácter voluntario, para cualquier arquitecto, desarrolladora o constructora con la

finalidad de contribuir a la generación del medio ambiente y a reducir los costos en la construcción y

operación de un edificio.

En el mundo existen una gran cantidad de certificaciones y ecoetiquetas sustentables, encaminadas en

mejorar el entorno de las edificaciones que son parte de nosotros. Desde las más reconocidas a nivel

internacional como LEED, BREAM, Earth Check, Parksmart, TRUE Zero Waste, Living Building

Challenge, Sustainable SITES, Parksmart, WELL, entre otras.

El campo del arquitecto se abre a nuevas posibilidades al adentrarse en el campo de las certificaciones y

por ello es necesario, se enfoque en su totalidad en integrar conceptos de sustentabilidad en cada fase

del diseño arquitectónico, cada fase de la construcción y operación del edificio a lo largo de su vida útil.

Hoy en día, existen mercados específicos y exigentes dentro de la industria de la construcción que

buscan atender problemas asociados con la sustentabilidad. Esto ha detonado la concepción de una


60

serie de certificaciones para la edificación sustentable que abordan diversas categorías de impacto,

mismas que engloban una serie de requisitos y estrategias que al conseguirlas, permitirá lograr la

certificación para cualquier proyecto (Revitaliza consultores, 2020).

3.4.1 LEADERSHIP IN ENERGY & ENVIRONMENTAL DESIGN (LEED)

LEED por sus siglas en inglés “Leadership in Energy & Environmental Design” es un sistema de

certificación de edificios sostenibles, desarrollado por US Green Building Council.

Es el sistema de certificación de edificios verdes más usado en el mundo y es aplicable a diversos tipos

de edificación con diversas categorías de especialización: desde el aspecto de diseño y construcción

(BD+C), diseño interior (ID+C), operación y mantenimiento (O+M), desarrollo urbano (ND) y todo tipo de

sectores desde residencial (HOMES), hospital, corporativos o industriales (Figura 23) (US Green Building

Council, 2017).

LEED, provee de un marco conciso para identificar e implementar estrategias y soluciones de diseño,

construcción, operación y mantenimiento en la edificación verde prácticas y medibles con base en un

sistema de puntos.

Todos los proyectos que aplican para la certificación LEED deben cumplir con unos requerimientos

mínimos del programa (Minimum Program Requirements- MPRs). En caso de que alguno de estos MPRs

no se cumpla, el proyecto no es candidato a lograr la certificación LEED:

*Prerrequisito No. 1: El proyecto debe ubicarse de forma permanente en un sitio existente (Figura 24).

Figura 23. Tipologías de certificación (BEA, Bioconstrucción y energía

Alternativa, 2018)

61

*Prerrequisito No. 2: El proyecto debe determinar sus límites y alcance para asegurar su correcta

evaluación (Figura 25).

*Prerrequisito No. 3: El proyecto debe cumplir cierto tamaño de acuerdo a la tipología aplicable (Figura

26).

Figura 24. Diferencia de implementacipon en el sitio (BEA, Bioconstrucción y energía Alternativa, 2018)

Figura 25. Limitantes del proyecto (BEA, Bioconstrucción y energía

Alternativa, 2018)

Figura 26. Tipología aplicable LEED (BEA, Bioconstrucción y energía Alternativa, 2018)


62

Estructura de certificación leed v.4

El contenido de LEED V4 se compone de Categorías (familias) sobre la utilización de estrategias

encaminadas a la sostenibilidad. El número total de créditos es de 110: los primeros 100 son por

cumplimiento adecuado de las categorías y los 10 son bonos por innovación en el diseño y la prioridad

regional. Los créditos se clasifican en siete familias y cada una reúne créditos relacionados con su

categoría (Figura 27) (US Green Building Council, 2017).

1) Ubicación y transporte. Presta atención en incentivar de transporte alternativo (bicicletas, autos

híbridos, transporte público) enfocado a la disminución del uso del auto común.

2) Sitios Sustentables. Los créditos de esta categoría se refieren a los agentes que impactan dentro del

entorno exterior, como evitar la sedimentación y erosión, restauración del hábitat, tratamiento de agua de

lluvia, entre otras estrategias.

3) Eficiencia del agua. Los créditos de esta familia se basan en el aprovechamiento óptimo del agua, su

tratamiento, captación, reutilización, ahorro y su desecho correcto.

4) Energía y atmósfera. Esta familia es la que toma más créditos dentro de la escala LEED. Procura una

utilización óptima de la energía, la fuente de la misma y cómo la eficiencia energética impacta en la

comunidad.

5) Materiales y recursos. Esta familia de créditos toma en cuenta el origen de los materiales en la

construcción, dando prioridad a materiales reutilizados. Además, evalúa la manera en que los residuos

propios de la construcción son manejados.

Figura 27. Categorías de puntajes LEED (BEA, Bioconstrucción y energía

Alternativa, 2018)

63

6) Calidad de ambiente interior. Familia enfocada en el bienestar de los ocupantes del inmueble a través

de estrategias que influyan en su salud y bienestar, así como acciones que procuren una renovación del

aire interior a través de una adecuada ventilación, libre de químicos o humo de tabaco; el aseguramiento

de un ambiente interior con una temperatura confortable, entre otros aspectos considerables en los

edificios LEED.

7) Innovación. Esta familia de créditos se basa en el compromiso constante de mejora de las estrategias

implementadas.

8) Prioridad regional. Con la finalidad de eliminar que la huella de carbono aumente debido al transporte

de materiales que se fabrican a distancias largas y promover el desarrollo sustentable las estrategias

empleadas con materiales y soluciones regionales merecieron una familia de créditos (US Green Building

Council, 2017).

Cada categoría o familia tiene prerrequisitos y créditos:

1) Prerrequisitos:

• Son obligatorios; al no cumplirse con alguno no es posible lograr la certificación.

• No otorgan puntos.

2) Créditos:

• Son opcionales.

• Cada crédito tiene una ponderación diferente y de acuerdo a ésta se logran puntos.

• Según la cantidad de créditos logrados determina el nivel de certificación (Certificado, Plata, Oro,

Platino) (Figura 28).

Figura 28. Logros obtenidos con LEED (BEA, Bioconstrucción y energía Alternativa, 2018)


64

Acreditaciones LEED

Contar con una credencial profesional LEED significa que esa persona es líder en el campo y un

participante activo en el movimiento de edificación sustentable. Es importante diferenciar que el US

Green Building Council:

CERTIFICA EDIFICIOS Y ACREDITA PERSONAS

Existen 3 tipos de Acreditaciones:

• LEED Green Associate

• LEED Accredited Professional, con especialidad: LEED AP BD+C, LEED AP ID+C, LEED AP O+M,

LEED AP HOMES Y LEED AP ND.

• LEED Fellow

LEED se ha consolidado como el sistema de evaluación para edificaciones sustentables más amplio del

mundo con cerca de 80,000 proyectos participantes alrededor de 162 países, incluyendo más de 32,500

proyectos comerciales certificados. Desde sus inicios, alrededor del año 2000, hasta la actualidad, este

sistema, que procura la eficiencia energética, ha ido en constante evolución tomando en cuenta

tendencias contemporáneas en la industria de la construcción, bienes raíces y estudios ambientales

(BEA, Bioconstrucción y energía Alternativa, 2018).

3.4.2 BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT ENVIRONMENTAL ASSESSMENT METHODOLOGY

(BREEAM)

BREEEAM, al igual que la certificación LEED es un método de evaluación y certificación de la

sostenibilidad de la edificación con más de 20 años en el mercado y más de 541.000 edificios

certificados en 77 países desde su primera versión en el año 1990 con origen en el Reino Unido (Figura

29).

Figura 29. Influencia BREEAM en el mundo.

Fuente: http://www.breeam.es/

65

Favorece una construcción más sostenible aplicable principalmente a Europa que se traduce en una

mayor rentabilidad para quien construye, opera y/o mantiene el edificio; la reducción de su impacto en el

medio ambiente; y un mayor confort y salud para quien vive, trabaja o utiliza el edificio (BRE Group,

2017). Evalúa impactos en 10 categorías (Figura 30) (Tabla 03-11) y otorga una puntuación final tras

aplicar un factor de ponderación ambiental que tiene en cuenta la importancia relativa de cada área de

impacto.

1. Gestión: puesta en servicio, políticas de gestión de la construcción, guías de funcionamiento y

sistema de gestión ambiental.

2. Salud y Bienestar: confort de los ocupantes en áreas como calefacción, iluminación, calidad del

aire o ruido.

Tabla 03. Categoría Gestión. Fuente:

http://www.isolanaahorroenergetico.es/breeam/

Figura 30. Categorías BREEAM. Fuente:


Tabla 04. Categoría Salud y Bienestar. Fuente:



66

3. Energía: minimización de consumos energéticos, eficiencia energética de equipamientos e

implementación de energías renovables.

4. Transporte: ubicación de la parcela, acceso a transporte público, cercanía a servicios, accesos

peatonales e infraestructuras para modos alternativos de transporte.

5. Agua: Eficiencia en el consumo de agua

6. Materiales: materiales con un bajo contenido de energía, tratamiento de recursos materiales de

forma responsable y empleo de materiales de bajo impacto ambiental.

Tabla 06. Transporte. Fuente:


Tabla 05. Energía. Fuente:


Tabla 07. Agua. Fuente:


67

7. Residuos: reducción de los residuos generados en la obra y la explotación del edificio.

8. Uso del suelo y ecología: ubicación y tipo se suelo sobre el que se asienta el edificio, así como la

protección y valoración de los recursos naturales y la biodiversidad.

9. Contaminación: minimización de la huella ambiental

10. Innovación: En el diseño mismo.

Tabla 11. Contaminación. Fuente:


Tabla 09. Residuos. Fuente:


Tabla 10. Uso del suelo y ecología. Fuente:


Tabla 08. Materiales. Fuente:



68

Evolución:

La construcción sostenible se abre paso en el sector inmobiliario triplicándose el número de inmuebles

certificados en Europa desde el año 2011 según los datos de otro informe realizado recientemente: IVG

Research Lab 03/2013, elaborado por una de las mayores gestoras de fondos inmobiliarios que operan

en Europa y que compara la evolución de los sellos BREEAM, LEED, DGNB y HQE. Según este informe

independiente, BREEAM multiplica por cuatro su volumen de certificados hasta un total de 2.947, el 63%

del total de certificados emitidos en Europa en 2013 (Figura 31).

Metodología BREEAM:

El sistema BREEAM de certificación utiliza la metodología de lista de verificación (checklist) y evalúa un

objeto (proyecto o construcción) con base en requerimientos preestablecidos relacionados con diversos

aspectos, desde el diseño, la construcción, hasta el metabolismo durante la vida útil del desarrollo

urbano.

El método BREEAM se basa en la otorgación de puntos, que se agrupan en categorías, donde se

enmarcan los distintos requisitos disponibles, que pueden ser cumplidos según la estrategia seguida en

el edificio. Los puntos obtenidos en cada categoría pasan por un factor de ponderación medioambiental

que tiene en cuenta la importancia relativa de cada área de impacto (BRE Group, 2017).

Los resultados de cada categoría se suman para producir una única puntuación global. Los

requerimientos de BREEAM según el BRE Global fueron seleccionados con el objetivo de promover un

desarrollo urbano sostenible, son en total 51, de los cuales, 23 son prerrequisitos obligatorios para la

certificación final y 28 son tipo créditos.

Cada categoría evaluada determina un número de puntos que entregan una calificación, esta puede ser:

Figura 31. Certificados de sostenibilidad de edificios emitidos en

Europa: Fuente: http://www.breeam.es/conocenos/breeam-

internacional

69

• Pasa = 30%

• Bueno = 45%

• Muy bueno = 55%

• Excelente = 70%

• Excepcional = 85%

Finalmente, el nivel de calidad alcanzado se representa en la certificación con un número de estrellas que

va del 1 al 6.

El método particulariza los sistemas y criterios de evaluación y certificación de la sostenibilidad

dependiendo de las distintas tipologías edificatorias y su uso, a fin de optimizar la evaluación del

rendimiento de los distintos tipos de edificios y/o territorios.

BREEAM, además, reconoce las distintas exigencias de sostenibilidad de acuerdo a las distintas fases de

la edificación desde el proyecto hasta la ejecución de la obra y su posterior mantenimiento (BRE Group,

2017).

Además, comprende las distintas fases de diseño, construcción y uso de los edificios y dispone de

herramientas especializadas de aplicación a cada una de estas etapas entre las que se encuentran las

siguientes:

• BREEAM Ecohomes de aplicación en edificios residenciales

• BREEAM Healthcare de aplicación en hospitales y centros de salud

• BREEAM Industrial para uso en edificios industriales

• BREEAM Multiresidential de aplicación en edificios multiresidenciales

• BREEAM Prisons para cárceles

• BREEAM Offices para edificios de oficinas

• BREEAM Education para escuelas y centros de formación

• BREEAM International de aplicación en edificaciones ubicadas fuera del Reino Unido

3.4.3 LIVING BUILDING CHALLENGE

El Living Building Challenge es un programa internacional de certificación de edificios sostenibles creado

en 2006 por Jason F. McLennan y Bob Berkebile del International Living Future Institute. El Instituto lo

describe como una filosofía, herramienta de defensa y programa de certificación que promueve la

medición más avanzada de la sostenibilidad en el entorno construido (Living Future, 2016). Se puede

aplicar al desarrollo en todas las escalas, desde edificios, tanto de construcción nueva como de


70

renovación, hasta infraestructura, paisajes, vecindarios y comunidades, y es más riguroso que los

esquemas de certificación ecológicos como LEED o BREEAM 2

Living Building Challenge comprende siete pétalos o áreas de desempeño: sitio, agua, energía, salud,

materiales, equidad y belleza (Figura 32) para así poder concebir la certificación del edificio vivo.

Estos se subdividen en un total de veinte Imperativos, cada uno de los cuales se centra en una esfera de

influencia específica (Tabla 12).

La certificación se basa en el rendimiento real, en lugar del modelado o previsto. Por lo tanto, los

proyectos deben estar operativos durante al menos 12 meses consecutivos antes de la evaluación.

Existen 3 tipos de certificaciones otorgadas:

2 Leedham, A. Más allá de LEED y BREAM: The Living Building Challenge - Part 1 . Archinect: Sustainable Design

Weekly . Consultado el 27 de Mayo de 2019

Tabla 12. Categorías Living Building Challenge. Fuente:

https://living-future.org/wp-

content/uploads/2016/11/Living_Building_Challenge_3.1_Standard

_Spanish.pdf

Figura 32. Pétalos integrales Living Building Challenge.

Fuente: http://humanaturearchitecture.com/nature/living-

building-challenge/

71

1) Certificación “Living”

Se le otorga la Certificación “Living” o Certificación del Edificio Vivo a un proyecto cuando logre todos los

Imperativos asignados a su Tipología (Tabla 10). Se requieren los veinte Imperativos para los Edificios,

quince para las Renovaciones y diecisiete para Paisajismo y proyectos de Infraestructura (Living Future,

2016).

2) Certificación Pétalo

Si bien el logro de la Certificación “Living” es la meta más importante, cumplir con los Imperativos de

varios Pétalos es un logro significativo en sí mismo (Figura 33). La Certificación Pétalo requiere lograr por

lo menos tres de los siete Pétalos, uno de los cuales debe ser el Pétalo Agua, Energía o Materiales

(Living Future, 2016).

3) Certificación Energía Balance Cero “Nzeb”

El Instituto tiene una definición sencilla: El cien por ciento de las necesidades de energía del edificio con

base neta anual, debe ser suministrado con energía renovable in situ, sin estar permitida la combustión.

El programa de Certificación del Edificio de Energía Balance Cero utiliza la estructura del Desafío del

Edificio Vivo 3.0 para documentar el cumplimiento y se requiere el logro de cuatro de los Imperativos: 01

(Límites al Crecimiento), 06 (Energía Balance Positivo), 19 (Belleza + Espíritu) y 20 (Inspiración +

Educación) (Living Future, 2016).

Al igual que para la Certificación Edificio Vivo y Pétalo, la certificación NZEB está basada en el

desempeño real en lugar de resultados modelados o previstos (Figura 34).

Figura 33. Ejemplo de certificación Pétalo. Fuente:

https://living-future.org/wp-

content/uploads/2016/11/Living_Building_Challeng

e_3.1_Standard_Spanish.pdf


72

Los primeros Living Buildings se certificaron en octubre de 2010, y en marzo de 2013, solo seis habían

logrado la certificación (Hartman, H. 2013). Los objetivos son muy rigurosos en comparación con otras

certificaciones y están establecidos al más alto nivel de lo concebible. Cada proyecto debe cumplir con

cada uno de sus 20 requisitos estrictos para lograr la certificación máxima (Living). Este límite es donde

mucho menos del 1% de los edificios evaluados en BREEAM caerían y en exceso de la calificación

sobresaliente (Starrs, M. 2012).

3.4.4 CERTIFICACIÓN PASSIVHAUS

La certificación Passivhaus es un documento que reconoce con carácter oficial que las construcciones

son merecedoras de ser consideradas sostenibles. Mediante la medida y la comprobación de una serie

de requisitos de sostenibilidad, como el aislamiento térmico, la calidad del aire de dentro de la casa o el

aprovechamiento de la energía procedente del sol, el Passivhaus Institut se encarga de calificar

la vivienda.

El estándar de certificación Passivhaus fue originado por los profesores Bo Adamson, de la Universidad

Sueca de Lund, y Wolfgang Feist, del instituto Alemán de Edificación y Medio Ambiente, que en 1994

fundaría el Passivhaus Institut (PHI) en Alemania.

El estándar de una vivienda fue incorporado a la actividad del Passivhaus Institut en 1991 y hace

referencia a que las viviendas incluidas en el listado de casas pasivas -traducción de Passivhaus- tienen

un consumo energético sensato y reducido.

Una vivienda pasiva nos demuestra varias cosas, entre ellas, la perfecta combinación de una elevada

comodidad y calidad de vida en el interior de la casas con un consumo de energía bajo, unido a

un precio asumible y accesible por parte de los usuarios.

Figura 34. Ejemplo de certificación Pétalo. Fuente: https://living-

future.org/wp-

content/uploads/2016/11/Living_Building_Challenge_3.1_Standard_

Spanish.pdf

73

Para conseguir la Certificación Passivhaus hay una serie de aspectos de suma importancia, como el

máximo cuidado y atención a la envolvente del edificio, es decir, el espacio que delimita la parte interior

de la exterior, y un correcto y adecuado sistema de ventilación controlada en la vivienda. Los aspectos

básicos que debe cumplir son los siguientes (Figura 35).

Títulos Passivhaus:

Los edificios que cumplen con el Estándar Casa Pasiva y los edificios rehabilitados a través del Estándar

EnerPHit, son edificios en los que se alcanza, a lo largo de todo el año, unas condiciones interiores de

confort con un gasto mínimo de energía. Los edificios que cumplen con el Estándar Casa Pasiva deben

cumplir rigurosos requerimientos con respecto al diseño, planificación y ejecución.

Sujetos a un minucioso control de calidad, los edificios pueden ser certificados de acuerdo con los

criterios del estándar energético respectivo. Si se confirma la exactitud técnica de la documentación

requerida se emitirá el sello aplicable que corresponda (Figura 36).

Figura 36. Sellos Passivhaus. Fuente: http://www.plataforma-

pep.org/estandar/certificacion

Figura 35. Requisitos básicos Passivhaus. Fuente: http://www.plataforma-

pep.org/estandar/certificacion


74

3.5 PROPUESTA METODOLÓGICA DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO

Con base en la discusión del marco teórico de la situación medioambiental y del impacto que tiene la

arquitectura en el mismo, se propone la discusión sobre cuáles fueron o son los métodos/técnicas que

han utilizado diversas personalidades en el mundo del diseño y la construcción, para poder generar como

un producto en esta investigación una metodología que trate a dar respuesta a las preguntas iniciales:

¿Utilizar una metodología ayuda a que la arquitectura se considere integrada a su medio ambiente?,

¿Utilizar una metodología facilita o perjudica el trabajo creativo del diseñador?, ¿Qué recomendaciones

son necesarias para el diseño de proyectos y sobre todo que se puedan implementar de forma sencilla?,

¿Las necesidades actuales son las que condicionan y dirigen el diseño arquitectónico? ¿El proyecto

arquitectónico es quien debe adaptarse al medio ambiente o viceversa?, ¿Cuáles son las metodologías

que existen hoy en día y que incorporen aspectos socio-económicas-ambientales y sobre todo al

usuario?, y en este caso ¿Aún es válida para la sociedad actual?

Con estas preguntas y el antecedente descrito en capítulos anteriores, y con el objetivo de que sea clara,

sencilla y concreta, se busca desarrollar una metodología de diseño totalmente integral, que incorpore

aspectos sociales, culturales, políticos, económicos, al usuario y al proceso del desarrollo creativo y

analítico del arquitecto para poder generar desde la conceptualización del mismo hasta su construcción.

Actualmente existen una gran cantidad de métodos de diseño, que se enfocan en el análisis creativo del

arquitecto, en el diseño bioclimático, en solucionar la habitabilidad del usuario o incluso con algunos

métodos de evaluación, sin embargo, el conocimiento del diseño debe de ser sistémico y no

fragmentado, pues la suma del conocimiento en distintas áreas son las que solucionan verdaderamente

la problemática del campo del diseño, de la arquitectura y de la construcción de hoy en día.

Es totalmente aceptable, que no podemos poseer al 100% el conocimiento de todas las especialidades,

sin embargo, el objetivo de esta metodología es que el diseñador cuente con los criterios generales que

deben de considerarse en todo proceso arquitectónico para que se considere como una herramienta que

conlleve de manera lógica y secuencial a las propuestas de diseño arquitectónico. De igual forma se

contribuye a que no exista información dispersa para que los estudiantes o profesionistas interesados en

el campo de la solución a un problema, por medio del diseño, se vean inmersos en la responsabilidad tan

grande que conlleva el diseño arquitectónico. Este trabajo es una propuesta metodológica para la

integración del conocimiento multidisciplinario en el proceso del diseño, es decir, generar un producto

completo y sistémico, innovador y creativo entre la interacción de todas estas variables en su conjunto.

Donde lo individual se eleva a lo integral.

75

Esquema general metodológico desde el análisis y recopilación de información hasta la construcción de la obra:

Figura 37. Propuesta Metodológica de diseño arquitectónico. Fuente: Elaboración propia.


76


El producto presentado anteriormente aborda aparentemente temas distintos, sin embargo, como primer

paso fue necesario aclarar que la estructura de la metodología es un proceso multidisciplinario que

constituye un análisis integral para el diseño. De esta manera, todos los temas relacionados, no aparecen

aislados o desvinculados uno de otro.

Es cierto que no existe una teoría específica o única para el diseño, sin embargo, esta se basa en la

teoría general de la arquitectura a lo largo de los años y las investigaciones más actuales entorno al

desarrollo arquitectónico que incorpora otras disciplinas como el medio social, económico, urbano, medio

ambiente y de las ingenierías.

La intención al realizar este trabajo, no fue dejar un solo camino ni inventar algo nuevo, sino simplemente

el tratar de integrar bajo un solo esquema, la sistematización del análisis para estructurar procesos

integrales de pensamiento y síntesis de la información. Para ello se justifica en páginas anteriores, las

metodologías o herramientas propuestas por investigadores, catedráticos y arquitectos de gran prestigio,

para que se estructuren e integren en una metodología que permita conocer, analizar y sintetizar la

información que es necesario considerar para poder generar un diseño que sea congruente con la

situación actual del país.

Al observar la metodología, es un proceso con múltiples objetivos y de interrelación con muchos factores,

algunas veces de manera simultánea, otras de forma lineal o cíclica, por lo que evidentemente quedan

aspectos que no son abordados con suficiente profundidad debido a que no es el tema principal de la

investigación. Por ejemplo, lo que implica el análisis artificial, socio-cultural, análisis solares o aspectos

íntimamente relacionados con la forma de diseñar cualquier objeto. Sin embargo, el objetivo no era

desarrollar puntualmente todos los componentes de la metodología propuesta, sino únicamente generar

la conciencia en el diseñador de todos los factores que deben de estar involucrados en el proceso

creativo y analítico para poder llegar a una propuesta formal de diseño que responda al sitio natural, a la

sociedad y al medio económico.

El objetivo de este capítulo, fue realizar una compilación de los métodos y maneras de como se ha

diseñado y al final de esto, ofrecer una metodología estructurada de tal forma, que al ir abordando cada

una de sus etapas, permita alcanzar los objetivos deseados de manera lógica siempre en consecución

del objetivo a cumplir. La metodología propuesta y el proceso de análisis interdisciplinario, se ofrece

como una herramientas para el profesional o para la enseñanza. Es una pretensión del trabajo apoyar a

todos los interesados en la arquitectura a entender la relación que existe entre cada una de las áreas a la

hora de proyectar y así generar espacios para el ser humano que sean congruentes con las necesidades

de la sociedad actual.

77

CAPÍTULO 4

VISUALIZACIÓN DEL DISEÑO A TRAVÉS DE UN

ENFOQUE CONJUGADO DE OPTIMIZACIÓN Y

ARQUITECTURA

4.1 Herramientas informáticas actuales

4.2 Situación actual del software en arquitectura sustentable

4.3 Modelado para el diseño arquitectónico basado en la sustentabilidad

4.4 La Investigación de operaciones (IO).

4.4.1 La optimización

4.4.2. Los sistemas

4.4.2.1 Tipos de Sistemas

4.5 Modelo de optimización

4.5.1 Modelo Matemático

4.6 Desarrollo metodológico del sistema: Etapas del modelado.

4.6.1 Definición del problema

4.6.2 Definición de objetivo o multiobjetivo del sistema

4.6.3 Análisis del sistema y recopilación de datos

4.6.4 Síntesis del modelo y formulación del modelo matemático

4.6.5 Deducción de la solución

4.6.6 Verificar el modelo

4.6.7 Validar el modelo

4.6.8 Implementación del Modelo

4.6.9 Toma de decisiones

4.7 Conclusiones Parciales

“La arquitectura es la ordenación de la luz; la escultura es el juego de la luz”

ANTONIO GAUDÍ


http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/12544425/Mis-frases-favoritas-de-arquitectos-y-sobre-arquitectura.html

78

CAPÍTULO 4. VISUALIZACION DEL DISEÑO A TRAVÉS DE UN ENFOQUE CONJUGADO DE

OPTIMIZACIÓN Y ARQUITECTURA

4.1 HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS ACTUALES

Hoy en día existen diferentes programas de cómputo que tienen múltiples funciones, como el dibujo y

modelado 2d o 3d, representación gráfica, de evaluación, simulaciones, visualización, entre otras y una

de las decisiones más importantes que se debe hacer es saber para que se va a utilizar el software y que

resultados espero obtener. Puede ser alentador simplemente elegir uno de los productos líderes en la

industria, pero se debe poner en la balanza el costo del producto y sobre todo que se adapte al estilo de

trabajo.

Michael Kilkelly (2015) en "Which architectural software is right for me?" revisa los factores que deberían

influenciar en la decisión del trabajo por medio de programas haciendo las siguientes preguntas: ¿Que

software CAD o BIM deberías utilizar? ¿Qué funcionalidad necesitas? ¿Cuáles son las prioridades en

materia de costos? ¿Estás utilizando una Mac o un PC?. Además de estas preguntas se pueden agregar

las siguientes: ¿Qué capacidad en mi pc puede soportar el programa?¿Qué objetivo persigue el trabajo?

¿Para qué lo voy a utilizar? ¿Es 100% confiable trabajar con él? ¿Quién lo desarrolló? ¿Qué tan viejo o

nuevo es el programa? ¿Necesitará actualizaciones periódicas? ¿Qué variables son las que maneja?

Escoger qué software puede ser un proceso complicado. Hay muchas opciones y el marketing de estos

productos no siempre ayuda a comprender todas las opciones. El profesionista y/o estudiante relacionado

a la arquitectura, ingeniería y construcción puede sin lugar a dudas hacer su trabajo de diseño,

modelado, renderizado y otras especialidades de manera mucho más fácil y certera. En su mayoría

tienen una función automática para hacer más fácil el diseño en 2D o 3D (Figura 38). También hay

programas que puede ser utilizados por los principiantes y los que tienen poca experiencia en diseños

arquitectónicos, otros tienen características sofisticadas que requieren un arquitecto con experiencia para

operar y entender el software.

Figura 38. Software arquitectónico. Fuente:

https://www.jmhdezhdez.com/2019/11/programas-3d-

arquitectura.html

79

A modo de compilación general de software en arquitectura e ingeniería, se pueden observar en la Tabla

13

Dejando a un lado aquellos programas que se manejan por separado según el objetivo a cumplir: Dibujo

2d-3d, renderizados, animaciones y representaciones generales, existen ya actualmente en el mercado

herramientas que pueden involucrar el desarrollo de un proyecto de manera integral.

Por ejemplo, en la plataforma BIM (Building Information Modeling), es decir, simular mediante un modelo,

toda la información de la construcción, el profesional puede dedicar más tiempo al diseño del proyecto

mismo, dejando el trabajo pesado y manual para las computadores que tienen una creciente potencia de

procesamiento. La migración a este proceso digital, tiene como resultado proyectos mucho más precisos,

rápidos, y con la garantía de tener un menor número de problemas en la obra.

Más que un software de diseño 3D,esta plataforma implica una nueva manera de pensar el proyecto, y

especialmente en el proceso de éste. En una plataforma BIM, desde el principio, el proyecto se crea en

3D. Los muros, por ejemplo, se crean como volúmenes. Entonces, se puede asociar de manera

inmediata los materiales que componen este muro. En paralelo con el dibujo del proyecto y su creación,

es posible conocer la cantidad de muro, el volumen de mortero y de la área de pintura que estas paredes

consumen (Figura 39). Si se añade un costo a estos materiales, se crea de manera simultánea el

presupuesto del proyecto. En una secuencia ideal de trabajo, para aprovechar todo el potencial del

Tabla 13. Herramientas informáticas digitales en apoyo a la labor del arquitecto, diseñador o ingeniero. Fuente:

Elaboración propia.


80

proceso BIM, después de que el diseño arquitectónico ha sido aprobado, entran en juego una serie de

profesionales que van a crear otros proyectos, también utilizando la plataforma BIM (ingenierías).

En Revit, por ejemplo, existen tres modos de proyectos: Architecture, para proyectos de arquitectura;

Structure, para el proyecto estructural; MEP, para proyecto eléctrico, hidráulicos y equipos mecánicos. En

este escenario ideal, cada profesional pone en marcha su proyecto, también en 3D, vinculado sobre el

modelo de diseño arquitectónico. Se obtienen de esta forma todas las instalaciones y especialidades en

un modelo de proyecto único.

Algunos programas de software BIM fueron pensados para proyectos en colaboración. Varias personas

pueden trabajar simultáneamente en un modelo. Así, algunos arquitectos se centran en la definición de

las divisiones internas de un piso, mientras que otros estudian la fachada del edificio, junto con un tercer

equipo que diseña detalles. Dado a que es una plataforma creada específicamente para el proyecto, se

incluyen muchas herramientas que dirigen el diseño del edificio en un solo programa, sin necesidad de

hacer la transición entre los distintos software informáticos. Dentro de un mismo programa es posible

estudiar los volúmenes del proyecto, crear dibujos técnicos, hacer tablas cuantitativas, crear detalles y

hacer una presentación con perspectivas.

4.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL SOFTWARE EN ARQUITECTURA SUSTENTABLE

De manera general, en la actualidad se ejerce un control informatizado de todos los procesos

industriales, económicos, comerciales, educativos, gubernamentales y personales. La tecnología y la

Figura 39. Modelado integral BIM en Autodesk Revit. Fuente:

https://www.eadic.com/cursos/arquitectura-edificacion-urbanismo/revit-architecture-

disenoarquitectura.html

https://www.archdaily.mx/mx/tag/revit

81

ciencia están relacionadas con el uso de los recursos y más aún con la búsqueda y explotación de

nuevos recursos y nuevos usos, y todo esto se hace mediante el software.

Es decir que el lenguaje codificado que constituye programas, aplicaciones informáticas, control

informatizado de automatismos y sistemas de comunicaciones, bases de datos o gestiones

económicas es omnipresente. Y el conocimiento que tengamos de cómo funciona y el real acceso que

tengamos a dichas herramientas son las que garantizarán la sustentabilidad de las mismas a través del

tiempo.

Particularmente en el campo de estudio de la arquitectura bioclimática y sustentable busca ser amable

con el medio ambiente, para lo cual recurre a análisis profundos no solo de las formas arquitectónicas

sino también de los procesos constructivos y de las condiciones ambientales del entorno. Para ello, los

diseñadores requieren programas especiales para simulación y cálculo de eficiencia energética, análisis

climático, análisis solares, simulaciones, fluidos etc. cómo se puede observar en la Tabla 14:

Tabla 14. Herramientas informáticas digitales para estudios bioclimáticos y de

energía. Fuente: Elaboración propia.


82

El software principal, más usado por su desarrollo integral en las oportunidades brindadas es Ecotect de

Autodesk 2011 para este tipo de análisis especializados (Figura 40). Dicho programa ofrece una amplia

gama de simulaciones y análisis de funcionamiento energético que permite mejorar el rendimiento de los

edificios existentes o en el diseño de otros nuevos, siendo una útil herramienta al momento de diseñar, ya

que va desde modelos generales del edificio hasta el detalle. Permite integrar los análisis

de energía, agua y emisiones de carbono, con herramientas que permiten visualizar y simular el

comportamiento del edificio en el contexto de su medio ambiente.

4.3 MODELADO PARA EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO BASADO EN LA SUSTENTABILIDAD

Dada la gran variedad de herramientas digitales en el área de la bioclimática y sustentabilidad, y muchas

veces con una licencia bajo un cobro correspondiente o el pago por obtener información sobre índices,

estándares o variables climáticas, surge la necesidad de asentar la discusión sobre el desarrollo de

nuevas herramientas que sean accesibles, puesto que son indispensables para el diseño de proyectos de

Arquitectura Sustentable. Para el propósito de la apropiación del conocimiento y el desarrollo sustentable,

la calidad y la madurez del software no es tan relevante como el hecho de que se lo distribuye bajo

licencias que respetan nuestra necesidad de aprender, de experimentar, de participar, de contribuir, y nos

hacen fácil hacerlo.

Vista esta investigación como desarrollador de un modelo de visualización, la aplicación de la tecnología

y el uso de la inteligencia artificial, demandó planear desde un inicio el modelo y la técnica a utilizar para

resolver y poder analizar todos los valores numéricos de las simulaciones previamente desarrolladas. En

consecuencia, el modelo fue resuelto como un problema de optimización, es decir, calculando los valores

Figura 40. Análisis de la radiación solar en Ecotect, 2011, Autodesk.

Fuente: https://www.pinterest.cl/pin/334040497362963804/

83

de una función que, en el caso de estudio, son los datos obtenidas de los tres índices de confort. Sin

embargo, dada la complejidad e integración del sistema, se resolvió como un problema estocástico

multiobjetivo y de optimización bajo la investigación de operaciones y soluciones matemáticas para que

proporcione un frente estadístico y así, poder tomar la mejor decisión o la mejor alternativa según el caso

que se presente (Figura 41).

Para poder hacer un tratamiento efectivo y generar la base de datos, fue importante definir desde un

inicio que el análisis se necesitaba solucionar, como un modelo de información con criterios multiobjetivo

y de optimización, y así resolver las problemáticas internas de todas las variables, es decir, es imperativo

introducir la gran cantidad de datos obtenidos en las simulaciones y hacer la selección del mejor

elemento.

La investigación de operaciones y la optimización, resulta ser un elemento de suma importancia e

interesante en el campo de desarrollo de esta investigación en particular. Se busca aportar al cuidado de

nuestra ecología con diseños congruentes que persigan el confort, y se colabore a proponer mejores

diseños y sistemas de construcción de acuerdo con los estándares actuales de eficiencia energética y

protección medioambiental haciéndolo muy accesible y sobre todo práctico para todas aquellas personas

interesadas con las siguientes contribuciones directas:

• El modelo de optimización a desarrollar para la creación de la herramienta digital, demostrará ser

efectivo al producir artefacto de calidad a gran velocidad.

• Mediante el control y adaptación del uso del mismo en favor de los proyectos arquitectónicos, se

logra una doble consecuencia positiva: reducción de consumo energético al obtener condiciones

de confort y mayor vida útil del elemento que se construya.

Figura 41. Proceso estocástico de análisis: Tratamiento y

programación de datos en Matlab 2019. Fuente: Elaboración propia.


http://bitelia.com/2013/10/mejorar-consumo-energetico-pc

84

• Si tenemos una pequeña empresa, la sustentabilidad estará dada por la drástica reducción en los

costos en concepto de pago de patentes por software privativo, el ahorro en reequipamiento y

reducción de costos en torno a mantenimiento y soporte.

• En resumen, el uso, creación y distribución de la herramienta digital contribuye de manera

concreta en la sustentabilidad individual y colectiva, en todos sus aspectos, incluido el del acceso

al conocimiento, y sus impactos a nivel ecológico son menores respecto del uso del software

privativo.

• El desarrollo del modelo de optimización con fines determinados, es mucho más eficiente que el

uso de un sistema completo que despilfarrará recursos como energía, uso de disco, software en

desuso, entre otros.

De forma general, el modelo resuelto, al tratar elementos matemáticos y estadísticos aplicados en la

informática, se manejan los datos con el descubrimiento de los mejores valores de la función

multiobjetivo, es decir, poder acceder dentro de los rangos de confort que se explicarán próximamente.

Al ser un modelo multiobjetivo y de optimización, el tratamiento de los datos obtenidos en las

simulaciones, se enfocan en la acción y efecto de optimizar, es decir, a resolver el sistema de la manera

más eficiente posible traduciendo los datos en valores binarios, utilizando la menor cantidad de recursos

apoyados de la inteligencia artificial programada, gestionar eficientemente los procesos y todos los

valores obtenidos y, generar la base datos integral que nos permita, posteriormente generar las

recomendaciones de diseño sustentable.

Esta fase de tratamiento, análisis e interpretación de información de las simulaciones, se realizó como un

proceso estocástico con programación de jerarquías, mínimos, máximos, filtros, repeticiones y

condicionantes, para poder hacer búsquedas aleatorias guiadas o inteligentes con base a todos los

escenarios simulados que estén más cercanos a las condiciones de confort de referencia y, al final del

proceso de esta metodología, poder generar las recomendaciones de diseño que se pueden tomar en

cuenta para cualquier proyecto de acuerdo a las condiciones del clima y por ello, a continuación se

explican aquellos recursos teóricos puestos a la práctica para cumplir con el objetivo de este trabajo de

investigación.

4.4 LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES (IO).

Antes de comenzar con el desglose del modelo utilizado es necesario comentar que, la modelación es la

técnica y el arte de crear una representación explicita de la idea que se tiene sobre un una situación o un

hecho en la solución a un problema en específico. Por lo tanto, los conceptos expuestos a continuación,

tienen la intención de servir como una panorámica del espectro de situaciones involucradas en la

abstracción de los sistemas, modelación y toma de decisiones para el desarrollo experimental de la

85

investigación. El objetivo por lo tanto, es describir una panorámica general sobre la investigación de

operaciones. Esto servirá al lector para comprender el enfoque que brinda este conjunto de técnicas

para plantear, analizar y resolver el problema de la investigación.

El término de investigación en el nombre significa que usa un enfoque similar al método científico para

solucionar los problemas. Mientras el término de operaciones se refiere a analizar sistemas de actividad

donde se tienen que lograr un objetivo y se tiene el problema de designar recursos escasos. Entonces, la

investigación de operaciones se refiere a la conducción y coordinación de actividades dentro de un

sistema definido (Figura 42).

En otras palabras, la investigación de operaciones es el conjunto de técnicas y métodos que permiten

abordar los problemas presentes en los sistemas, utilizando el método científico con objeto de llegar al

punto óptimo de su funcionamiento. Se elige la investigación de operaciones en esta investigación porque

estudia los sistemas complejos, y permite un análisis que servirá de base para la toma de decisiones que

a su vez ayudara a programar actividades para alcanzar los objetivos, en este caso: lograr condiciones

de confort.

Ackoff, R. (1978), la define como “La investigación de Operaciones es la aplicación por grupos

interdisciplinarios del método científico a problemas relacionados con el control de las organizaciones o

sistemas a fin de que se produzcan soluciones que mejor sirvan a los objetivos de toda la organización”.

Y Hall, A. (1983) la define como “La investigación de operaciones es un método científico para

proporcionar a los departamentos ejecutivos de una organización una base cuantitativa para la toma de

decisiones con referencia a las operaciones bajo su control”.

Figura 42. La investigación de operaciones. Fuente:

https://sites.google.com/site/investigaciondeoperacionescun

/home/que-es-la-investigacion-de-operaciones


86

Los términos importantes de ambas definiciones y que deben de quedar claros en la presente

investigación son:

1. Aplicar el método científico para la solución de problemas.

2. Bases cuantitativas para la toma de decisiones.

3. Enfoque de equipo para resolver problemas.

Las características básicas de las técnicas y métodos que conforman a la investigación de operaciones

son:

• Un enfoque de sistema (el paradigma sistémico). Con lo cual se usa el enfoque del telescopio

para concebir los problemas en un sistema.

• Aplicar el método científico. Es decir se utiliza un procedimiento estructurado, comprobable y

objetivo para el planteamiento, análisis y solución de problemas.

• Bases cuantitativas para la toma de decisiones. Se refiere a utilizar modelos matemáticos den

una idea cuantificable del impacto de las decisiones que se propongan en un sistema.

• Enfoque de equipo para resolver los problemas. Con lo que se busca enriquecer y estructurar el

conocimiento disponible sobre el problema a tratar. Los equipos pueden ser multidisciplinarios o

interdisciplinarios de acuerdo con la naturaleza del problema.

Entiéndase que la IO es una ciencia y un arte que sirve como herramienta para la toma de decisiones. Es

una ciencia por el uso de una metodología estructurada y comprobable (método científico) y es un arte

por que el éxito de todas las fases dependen la creatividad y experiencia de los analistas.

Cuando se aplica la IO para definir, analizar y solucionar problemas presentes en un sistema se puede

perder de vista el objetivo central del estudio. Este riesgo está presente cuando se manipula a los

problemas para ajustarlos a las diferentes técnicas en lugar de analizar y resolver los problemas. En

otras palabras el analista tiene como objetivo central su estudio, aplicando técnicas complejas y sobre

todo no perder el objetivo del trabajo. Para nuestro caso de estudio, es que las recomendaciones de

diseño, sin importar el sitio en donde se desee implementar, alcances condiciones de confort; tema que

será explicado en el próximo capítulo en la aplicación del modelo.

Para llegar a hacer un uso apropiado de las herramientas de la IO, es necesario primero comprender la

metodología para resolver los problemas, así como los fundamentos de las técnicas de solución para de

esta forma saber cuándo utilizarlas o no en las diferentes circunstancias.

Es posible clasificar las herramientas de la IO de acuerdo al objetivo que se busca al aplicarlas. Así pues,

se tienen dos categorías que son las de optimización y las de análisis. Lo anterior se esquematiza en la

figura 43.

87

4.4.1 LA OPTIMIZACIÓN

El impacto de la Investigación de Operaciones ha sido impresionante en el mejoramiento de la eficiencia

de numerosas organizaciones en todo el mundo. Y ha hecho contribuciones significativas al incremento

de la productividad dentro de la economía de varios países (Hiller F., Liberman G. 2001). Lo que se

refleja en el creciente número de asociaciones dedicadas a promover este conocimiento en el mundo.

La humanidad hace tiempo que busca, o afirma buscar, mejores maneras de realizar las tareas

cotidianas de la vida. A lo largo de la historia de la humanidad, se puede observar la larga búsqueda de

fuentes más efectivas de alimentos al comienzo y luego de materiales, energía y manejo del entorno

físico (Arham, H. 2006). Sin embargo, relativamente tarde en la historia de la humanidad, comenzaron a

formularse ciertas clases de preguntas generales de manera cuantitativa, primero en palabras y después

en notaciones simbólicas. Un aspecto predominante de estas preguntas generales era la búsqueda de lo

"mejor" o lo "óptimo" (Arham, H. 2006).

Figura 43. Herramientas de la investigación de operaciones. Fuente:

Elaboración propia a partir de los estudios de Flores, I. y Elizondo. M.

(2015).


88

La herramienta de la IO, utilizada para esta investigación es: La optimización, como un instrumento para

la conceptualización y análisis de sistemas complejos de decisión (Luenberg G. 1989) y que ofrece a

quien lo utiliza fundamentos y argumentos sólidos para la toma de decisiones, es decir, la toma de

decisiones se establece como el proceso que convierte la información en instrucciones que permiten

modificar el comportamiento de un sistema de forma tal que se mejore su funcionamiento. Es por ello que

el diseño arquitectónico, al ser un elemento complejo necesita de sistemas complejos para poder tomar

decisiones en el diseño para cumplir con el comportamiento que se espera: cumplir con condiciones de

confort sin importar la ubicación del proyecto. En la óptica de la optimización se utilizan valores

numéricos de variables interrelacionadas, centrando la atención en un solo objetivo diseñado para

cuantificar el rendimiento y medir la calidad de la decisión. La comprensión del sistema, la formulación

adecuada en un modelo, las bases teóricas utilizada en la resolución de dichos modelos así como la

experiencia, interpretación de los resultados y el juicio que se haga de estos permiten llegar a soluciones

significativas.

A la optimización también se le denomina programación matemática y en general, aborda el problema de

determinar asignaciones óptimas de recursos limitados para cumplir un objetivo dado. El objetivo debe

representar la meta del que tomará las decisiones. Dentro de la programación matemática existe una

serie de herramientas adecuadas para formular, analizar y emitir juicios de distinta naturaleza que ofrecen

una muy amplia gama de posibilidades para enfrentarse a problemas de la vida real. Lo anterior puede

observarse en la figura 44.

Figura 44. Técnicas generales que involucra la optimización

o programación matemática. Fuente: Elaboración propia a

partir de los estudios de Flores, I. y Elizondo. M. (2015).

89

4.4.2. LOS SISTEMAS

El hombre está en contacto con el mundo real y capta por medio de sus sentidos situaciones o hechos

que le cautivan. Por el proceso de razonamiento, abstrae dicha información y crea ideas e imágenes

sobre la realidad con objeto de obtener conocimiento (Gaarder, J. 1991). Dichas imágenes delimitadas y

conceptualizadas de la realidad se les denomina “sistema”.

En términos generales se puede definir a un sistema como una serie de objetos con determinada relación

entre esos objetos y entre sus atributos (Gaarder, J. 1991) (Figura 45). Entendiendo por objetos las

partes o componentes del sistema y a los atributos como las propiedades del objeto. Las relaciones

forman entre si las ligas del sistema.

4.4.2.1 TIPOS DE SISTEMAS

Debido a la naturaleza y a las actividades tan amplias en el conocimiento y en el concepto de sistemas,

es necesario clasificarlos para poder entender el concepto y así encontrar la mejor solución al

planteamiento del problema (Figura 46).

Figura 45. Proceso para adquirir conocimiento a partir de sistemas

reales. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a los estudios de

Gaarder, L. 1991.

Figura 46. Tipos de sistemas generales. Fuente: Elaboración

propia de acuerdo a los estudios de Gaarder, L. 1991.


90

4.5 MODELO DE OPTIMIZACIÓN

Es necesario traducir la imagen mental que tiene el hombre de la realidad a términos comprensivos para

el resto de las sociedad y, a este proceso se le denomina modelación. La modelación es de crucial

importancia ya que permite generar un instrumento que permite describir, estudiar, analizar y comprender

el comportamiento del sistema bajo diversas condiciones con el objeto de determinar el futuro estado del

sistema y obviamente, resolver el problema.

El instrumento creado por la modelación se denomina modelo. Y se define como una representación

cuantitativa o cualitativa de un sistema de la realidad (Gallagher C., Watson, H. 1982). El objetivo de los

modelos es el brindar algún grado de certidumbre en la toma de decisiones.

La elaboración de modelos conceptualiza, sistematiza y organiza el conocimiento y la experiencia del

diseñador con respecto al sistema. También revela y aclara lo que no se entiende ni conoce pero debería

comprenderse, de las operaciones del sistema. Por lo tanto se dirige a un importante proceso de

conocimiento (Russell, A. 1983).

En realidad todo tipo de sistema, no importa su campo de aplicación, es en esencia complejo ya que este

se encuentra formado por múltiples subsistemas y todos tienen relación entre sí. De hecho, la mente del

ser humano, idealiza estos sistemas simplificando la realidad y expresando solo en los modelos los

principios y variables representativas que integran al sistema filtrando toda la información, creando

interpretaciones y acciones que persigan el objetivo planteado.

En los modelos no se traslada enteramente al sistema real a términos comprensivos. Por lo anterior, las

soluciones que se puedan obtener de ellos generalmente requieres ajustes por parte del diseñador, para

incluir los datos que faltan en el modelo. Por lo que se hace indispensable adquirir las habilidades de

identificar y construir modelos con las variables y principios esenciales de la situación problema que se

desea mejorar.

Como los modelos desarrollados expresan la imagen mental que tiene el investigador sobre la situación

problema, están abiertos al examen y crítica de los demás involucrados en la toma de decisiones quienes

ayudan a mejorar y clarificar la idea sobre la realidad. Por lo que, se entiende que todo modelo es

susceptible de ser mejorado. Lo que conlleva a un ciclo continuo de mejora y adecuación de las

representaciones ideadas (Figura 47) para solucionar todos los objetivos planteados en el planteamiento

del problema en cuestión.

91

Debe hacerse notar que un mismo sistema puede requerir diferentes modelos, de acuerdo con el

problema que se desee enfrentar y resolver. (Gerez, G., Grijalva L. 1980). Y que su uso puede no ser

apropiado en una aplicación en particular porque no captura los elementos correctos de la realidad.

4.5.1 MODELO MATEMÁTICO

Como se comentó anteriormente a la optimización también se le denomina programación matemática y

en general, existe una serie de herramientas adecuadas para formular, analizar y emitir juicios de distinta

naturaleza que ofrecen una muy amplia gama de posibilidades para enfrentarse a problemas de la vida

real. Por lo tanto, una peculiaridad de la mayor parte de las técnicas de IO es el uso de algoritmos para

encontrar la solución a los problemas planteados. Existen modelos que resultan imposibles de resolver

con las técnicas disponibles de IO y en estos casos solo se buscan soluciones aproximadas por técnicas

heurísticas.

Es posible clasificar a los modelos de acuerdo con sus características estructurales las cuales son: forma

o grado de abstracción, el grado adaptación a cambios del sistema en el tiempo y la forma de

manipulación del modelo. Sin embargo, el tipo de modelo que se utilice para hacer frente a una situación

siempre dependerá del propósito y la naturaleza del estudio y es posible que el analista combine distintos

tipos de modelos con objeto de comprender mejor el sistema bajo estudio.

Para el caso de estudio, se utilizó un modelo matemático con el cual se busca dar solución al problema

por medio de la representación de los sistemas reales con expresiones matemáticas que tengan una

forma utilizable y que traduzca la realidad de los hechos lo más fielmente como sea posible para lograr

Figura 47. Ciclo general para adecuación de

modelos. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a

(Russell, A. 1983)


92

verdaderas condiciones de confort. Todo esto se realiza por medio de la integración de algoritmos, el cual

se define como una lista completa de pasos para realizar una tarea o un procedimiento en donde pueden

ser muy general o sumamente detallado. (Kolman B., Busby R. & Ross S. 1997) (Figura 48).

Con frecuencia se tiene el instinto de reducir a la investigación de operaciones solo al análisis

matemático de los sistemas, lo cual no es verdad. Si bien es cierto que las matemáticas son esenciales

en la IO se requiere de la creatividad, el sentido común y la aplicación de otras ciencias, para con esas

bases hacer frente a los problemas y buscar la mejor solución posible. Para este caso en particular, se

necesitó del trabajo multidisciplinario del área del diseño, de la arquitectura y de los sistemas para poder

solucionar el modelo con creatividad y congruencia con la problemática a resolver. De acuerdo a Taha, H.

2004, la práctica efectiva, eficiente y eficaz de la IO requiere además de la comprensión analítica, un

juicio adecuado del sistema, y la destreza en la comunicación.

4.6 DESARROLLO METODOLÓGICO DEL SISTEMA: ETAPAS DEL MODELO

A medida que se trabaja en una representación fiel de la realidad, aumenta también el grado de

conocimiento que se tiene del sistema bajo estudio. Esto se debe a que el modelado, como ya se

mencionó, es un ciclo continuo de aprendizaje. Lo anterior lleva a disminuir el error del modelo.

Como se mencionó anteriormente la IO cuenta con una metodología para estructurar, analizar y resolver

problemas en las organizaciones. También hay que resaltar que en esta metodología una de las bases es

la labor de equipo ya que los analistas con sus conocimientos de modelado deben complementarse con

Figura 48. Programación de algoritmos en el modelo desarrollado. Fuente: Elaboración propia.

93

la experiencia y conocimientos de los directamente involucrados en el sistema. La IO involucra en su

implementación una estructura cognoscitiva que se asemeja en mucho al método científico. Por lo tanto,

es necesario que cuando se dé un primer acercamiento a un sistema real se parta de modelos

sumamente sencillo (grado de error alto). De tal forma, que a medida que se va entendiendo el sistema,

se vaya mejorando el modelo del mismo. A continuación se explican cada una de las etapas del

modelado y la aplicación formal al desarrollo del modelo de optimización dentro de la Investigación de

operaciones. Se hace una descripción de cada una de las fases de la metodología del modelo

desarrollado con el objeto para que el lector se familiarice con el procedimiento para analizar y realizar

juicios a problemas utilizando la Investigación de operaciones para cualquier sistema o caso de estudio.

En la figura 49, se esquematizan cada una de las fases de la metodología, así como sus interacciones.

4.6.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

En esta fase se trata de detectar, definir y plantear los problemas que se solucionarán. Por lo anterior, el

analista se plantea una serie de interrogantes que le permitan detectar lo problemas en el sistema.

Entendiendo como problema a una desviación o un desequilibrio entre lo que debería suceder y lo que en

realidad está sucediendo, y que es suficientemente importante para que alguien piense que la desviación

debe corregirse (Suarez, R. 2007).

Figura 49. Etapas del proceso del modelado. Fuente: Elaboración propia.


94

Con una idea sobre el problema que se desea atacar, el equipo de IO lo expresa de forma clara y

concisa, es decir, delimita las fronteras y restricciones del problema al que se va a enfrentar, formula los

objetivos a alcanzar con su análisis, etc. El proceso de definir el problema, es crucial ya que afectará en

forma significativa la relevancia de las conclusiones del estudio. Se puede decir que es la fase más

importante de la metodología de la IO.

Para formular un problema se requiere conocer:

• Los componentes y variables controlables y no controlables del sistema.

• Los posibles cursos de acción, determinados por las componentes controlables.

• Los objetivos que se busca alcanzar y clasificarlos por orden de importancia.

• Las interacciones entre los componentes del sistema.

• Las restricciones del análisis.

Durante la definición del problema, el diseñador y/o analista debe separar las ideas centrales que

describan al problema de forma general. Dichas ideas podrán ser identificadas contestando las siguientes

interrogantes:

• ¿Cuál es el problema?

• ¿Por qué es un problema que se desee resolver?

• ¿Para qué se desea resolver ese problema en particular?

• ¿Cuál es el objetivo general que se busca al resolver el problema?

• ¿Cuáles son los elementos que intervienen en el problema y cuál es su importancia?

• ¿Cuáles son las relaciones e interacciones entre los elementos que intervienen en el sistema?

Las etapas que incluyen a la definición del problema se esquematizan en la Figura 50:

Figura 50. Etapas de la definición del problema. Fuente: Elaboración propia a partir de Suarez, R. 2007.

95

A continuación se describirán brevemente cada una de las etapas de la fase de definición del problema:

• Comparar la imagen ideal y real del sistema: En esta etapa se comparan las representaciones de

lo que debería ser el sistema con respecto a lo que es el sistema. Se requiere que ambas

representaciones sean del mismo nivel para poder detectar las discrepancias entre ambas.

• Sintetizar la información: Esta etapa consiste en un proceso de deducción sobre las

discrepancias entre ambas imágenes. Es crear una radiografía de la situación actual del sistema.

• Identificar los problemas: En esta etapa se enumeran cada uno de los problemas encontrados

durante la síntesis y se identifican sus posibles causas y consecuencias.

• Seleccionar el problema: Del conjunto de problemas presentes en el sistema en esta etapa el

analista tomara la decisión de elegir un problema a solucionar, tomando como referencia los fines

del sistema.

• Seleccionar los objetivos: El analista plantea de forma clara y concreta los objetivos que busaca

al resolver el problema seleccionado. Como ya se mencionó dichos objetivos no deben ser bajos

por lo contrario deben se puntuales y cuantificables,

• Delimitar el problema: Consiste en expresar de manera clara y concisa los elementos e

interacciones que se encuentran involucradas en el problema a resolver, así como el alcance que

se tendrá a l resolver dicho problema. Estas expresiones deben ser en términos cuantificables.

• Definir y caracterizar el problema a resolver: En términos generales esta etapa es sintetizar

ordenar y sistematizar la información obtenida de los tres pasos anteriores.

Dicho lo anterior, y respondiendo a las preguntas del caso de estudio, para separar las ideas y dejar en

claro el problema, se considera lo siguiente:

• ¿Cuál es el problema? La falta de consideración de las variables morfológicas que entran en

juego, en el diseño arquitectónico. Sin olvidar que, la integración de todas las variables tanto

naturales, sociales y medioambientales determinará si un espacio es confortable o no para el

usuario. Por lo tanto, la incomodidad o el grado de confort se convierte en el principal problema a

solucionar por medio del diseño arquitectónico sustentable.

• ¿Por qué es un problema que se desee resolver? La situación actual del diseño y de la

construcción no consideran estrategias de diseño básico pasivas y por ende, repercute

seriamente al cuidado del medio ambiente, la integridad y salud del usuario y la falta de

directrices de diseño que guíen al arquitecto en proponer objetos arquitectónicos en coherencia

con todos los elementos involucrados.


96

• ¿Para qué se desea resolver ese problema en particular? Para ofrecer al diseñador, arquitecto o

especialistas en el campo de acción, modelos y soluciones pertinentes en la consecución de

lograr un objeto arquitectónico que responda al medio ambiente, a la sociedad y a la economía.

• ¿Cuál es el objetivo general que se busca al resolver el problema? Solucionar las condiciones del

confort por medio de la manipulación de la morfología arquitectónica, es decir, considerar el

elemento del diseño como el regulador entre el medio ambiente y el ambiente interior del usuario,

obteniendo condiciones generales de confort.

• ¿Cuáles son los elementos que intervienen en el problema y cuál es su importancia? El diseño,

es una actividad compleja, debido a las diversa y extensas variables tanto naturales, sociales,

culturales y artificiales que intervienen en la actividad del diseñador o arquitecto. Sin embargo,

para fines prácticos y de acotación de variables, el presente estudio se enfoca en variables que el

diseñador puede manipular con el ejercicio creativo en la generación de propuestas

arquitectónicas.

• ¿Cuáles son las relaciones e interacciones entre los elementos que intervienen en el sistema?

Los sistemas constructivos, se consideran como la piel del edificio y por ello, es importante

entender que es la morfología de la arquitectura quien debe de considerar las condiciones del

clima y responder a ellas. Si se responde e integran de manera correcta, los sistemas interactúan

entre sí de manera correcta que se traduce en mejores condiciones de confort y bienestar en el

usuario que viven los espacios arquitectónicos.

4.6.2 DEFINICIÓN DE OBJETIVO O MULTIOBJETIVO DEL SISTEMA

Esta etapa puede considerarse como preliminar en el desarrollo del modelo. En ella es necesario

establecer los parámetros con los que se evaluará el comportamiento del sistema, es decir, buscar los

mecanizamos adecuados que permitan medir el desempeño del sistema. En esta etapa, se identifican los

componentes esenciales del sistema, las relaciones, mecanismos dinámicos y variables (de estado,

endógenas y exógenas) del sistema (Gaarder, J. 1991).

Los aspectos a considerar en la etapa del análisis del objetivo o multiobjetivo son:

• Determinar las fronteras del sistema.

• Determinar el medio ambiente en el que se encuentra inmerso el sistema.

• Determinar los elementos o actividades (variables de estado) que son esenciales dentro del

sistema.

• Determinar el patrón que rige el comportamiento de las variables de estado.

97

Dicho lo anterior, y respondiendo a lo descrito anteriormente para el caso de estudio, se considera lo

siguiente:

Objetivo general: Generar recomendaciones de diseño sustentable, por medio del desarrollo de un

artefacto digital, que permita considerar las variables del clima, apegado siempre a encontrar las mejores

condiciones de confort en el usuario.

Objetivos específicos:

-Integrar de manera sencilla y apoyado por la inteligencia artificial, todas las simulaciones de los índices

confort para los nueve tipos de bioclimas existentes en México.

-Sistematizar y programar todos los datos obtenidos, por medio de un modelo matemático, por medio de

un modelo de optimización.

-Realizar una interfaz de fácil y rápido acceso para el usuario, en donde le tome menos de 5 minutos

simular, comprender y obtener las recomendaciones que más se apegan a condiciones de confort, de

acuerdo al clima en donde se encuentre su proyecto.

-Identificar los procesos metodológicos para desarrollar la práctica del diseño arquitectónico.

-Aportar a la visualización de la información una herramienta práctica digital a fin de que sea útil a los


4.6.3 ANÁLISIS DEL SISTEMA Y RECOPILACIÓN DE DATOS

Recordemos que un sistema es una serie de objetos con determinada relación entre esos objetos y entre

sus atributos (Gaarder, J. 1991). Entendiendo por objetos las partes o componentes del sistema y a los

atributos como las propiedades del objeto. Las relaciones forman entre si las ligas del sistema. Por lo

tanto, durante esta fase se busca que el diseñador y el equipo en general, se familiarice con el sistema

por lo que es necesario plantear las siguientes interrogantes:

¿Qué es el sistema?

¿Por qué existe el sistema?

¿Cuáles son los fines del sistema?

¿Cuáles son los medios del sistema?

¿Dónde se ubica el sistema?

Las incógnitas planteadas tienen como objetivo servir de base para crear una imagen mental del sistema,

es decir, dichos elementos ayudan a delimitar y caracterizar al objeto de estudio y sirven como guías en

el proceso de la toma de decisiones (Figura 51).


98

Lo anterior se basa en el hecho de que para la planeación adecuada, se requiere adicionar la información

de los elementos que influyan directamente en el desarrollo del sistema. Por lo que el equipo de IO debe

detectar, conocer y clasificar los siguientes aspectos del sistema:

Entradas:

Son elementos que fluyen del exterior al interior del sistema con el fin de proveer al sistema de los

recursos necesarios para alcanzar sus fines. lo anterior se basa en el hecho de que todo sistema requiere

de bienes y servicios producidos por otros sistemas.

Subsistemas:

Son los elementos que forman al sistema e interactúan para alcanzar los fines del sistema. Para su lo

cual se utiliza la construcción por descomposición funcional del sistema.

Salidas del sistema:

Son elementos que fluyen del interior del sistema hacia el exterior. Estos pueden clasificarse en:

• Desperdicios del sistema: son salidas que son producto de las transformaciones del sistema y no

representan al bien central de transformación.

• Productos: son el resultado de las transformaciones hechas por el sistema a las entradas, es

decir son los resultados de la función del sistema.

Dicho lo anterior, y respondiendo a las preguntas del caso de estudio, se considera lo siguiente:

¿Qué es el sistema? El sistema está integrado por las variables morfológicas definidas (ver capítulo 5:

Modelo de Visualización de la Información), periodos de estudio, bioclimas existentes en México, índices

Figura 51. Investigación de operaciones: un mejor control de los sistemas. Fuente:

https://blog.infaimon.com/investigacion-de-operaciones-control-sistemas/

99

de confort como base en donde se debe de apegar el resultado y los valores numéricos producto de las

simulaciones de dichos índices de confort.

¿Por qué existe el sistema? El sistema y sus interacciones, serán los responsables para establecer el

grado de confort al cual puede responder el sistema.

¿Cuáles son los fines del sistema? El sistema en su conjunto, debe de generar recomendaciones de

diseño sustentable, por medio del desarrollo de un artefacto digital, que permita considerar las variables

del clima, apegado siempre a encontrar las mejores condiciones de confort en el usuario.

¿Cuáles son los medios del sistema? El sistema debe de regirse y establecerse por medio de una

programación matemática, que permita a la inteligencia artificial filtrar y analizar cada variable para

generar las recomendaciones morfológicas de diseño sustentable.

¿Dónde se ubica el sistema? El sistema, será resuelto en su totalidad por medio del apoyo de Matlab

2019.

4.6.4 SÍNTESIS DEL MODELO Y FORMULACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO

Con los conocimientos adquiridos en las etapas anteriores es posible tener un primer acercamiento al

sistema. En esta etapa, se integran todos los conocimientos que se tengan del sistema en una

representación fiel de las características del sistema (Hiller F., Liberman G. 2001).

Antes de proceder a estructurar el modelo, es necesario tomar la decisión sobre el tipo de modelo más

adecuado para estudiar el sistema. Para decidir el tipo de modelo que será construido es imprescindible

considerar el costo de construcción, el tipo de información que se obtendrá y los beneficios que se

pueden alcanzar con cada uno de ellos. Como se mocionó con anterioridad, los factores que determinan

el tipo de modelo a utilizar es la naturaleza y características del estudio que se realiza en el sistema.

Para este caso de estudio en particular y como ya se había comentado anteriormente, el problema de la

fase anterior (que se encuentra expresado en lenguaje natural del ser humano) será resuelto por medio

de un modelo matemático, y por ende, debe de transformarse a un lenguaje matemático y de

programación, de manera que facilite su análisis y que el sistema computacional lo entienda (Figura 52).

Figura 52. El lenguaje de las computadoras. Fuente:

https://ehack.info/el-lenguaje-de-las-computadoras/


100

Por lo tanto, el modelo matemático está constituido por relaciones matemáticas (ecuaciones y

desigualdades) establecidas en términos de variables, que representa la esencia el problema que se

pretende solucionar pero, en el lenguaje que usan las herramientas digitales.

Para construir el modelo fue necesario definir las variables en función de las cuales será expresado el

modelo, es decir, para un concepto arquitectónico en específico, le corresponde un valor matemático

particular y para otra variable de diseño, le pertenece otro valor (ver capítulo 5: Modelo de Visualización

de la Información). Por ejemplo:

*Altura del edificio:

Baja (2.30 m)--------- valor asignado: 1 (decisión 1)

Alta (2.70 m)---------valor asignado: 2 (decisión 2)

*Densidad del material a utilizar en la losa:

Baja (Sistema constructivo especial)--------- valor asignado: 1 (decisión 1)

Alta (Sistema constructivo tradicional)---------valor asignado: 2 (decisión 2)

Posteriormente, en esta etapa, se determinan las relaciones entre las variables, que son enunciadas en

términos de ecuaciones matemáticas con base al clima referente. Es importante mencionar, que los

modelos matemáticos usados por la IO constan de las siguientes partes:

• Variables y parámetros de decisión: Los parámetros son valores conocidos relacionados a las

variables de decisión. Las variables son incógnitas (decisiones) que deben ser determinadas al

resolver el modelo.

• La medida de efectividad que permite conocer el nivel de logro de los objetivos y generalmente

es una función y se le conoce con el nombre de función objetivo.

• Las limitantes del problema denominadas generalmente como restricciones que son un conjunto

de igualdades o desigualdades que constituyen las barreras (fronteras del modelo) y obstáculos

para la consecución del objetivo.

Como se mencionó en el apartado de modelado, un modelo siempre debe ser menos complejo que el

problema real, pues solo es una aproximación comprensible de la realidad con consideraciones y

simplificaciones que permitan su manipulación. En este caso con el tipo de modelo utilizado

(matemático), se destaca que un modelo matemático antes de ser utilizado debe ser verificado y

validado (Figura 53).

101

Las ventajas de utilizar un modelo matemático con objeto de entender, analizar y solucionar un problema,

sobre otro tipo de modelos son las siguientes:

• Un modelo matemático describe un problema en forma más concisa.

• Facilita el manejo del problema en su totalidad y el estudio de todas sus interrogaciones.

• Forma un puente para poder emplear técnicas matemáticas y computacionales de alto poder,

para analizar el problema.

Pero también existen desventajas entre los modelos matemáticos y otros tipos de modelos las cuales

son:

• Un modelo requiere de aproximaciones, suposiciones y simplificación con objeto de hacerlo

manejable (susceptible de ser resuelto). Por lo tanto, debe tenerse cuidado de que el modelo sea

siempre una representación sencilla pero válida del problema.

• Debe existir una alta correlación entre la predicción del modelo y lo que ocurre en la vida real. Es

decir el modelo debe representar de manera fiel el problema que se desea analizar.

4.6.5 DEDUCCIÓN DE LA SOLUCIÓN

En esta fase se procede a resolver el modelo matemático, es decir encontrar los valores de las variables

dependientes, asociadas a las componentes controlables del sistema con el propósito de optimizar.

La selección del método de solución depende de las características del modelo. Los procedimientos de

solución pueden ser clasificados en tres tipos (Arham, H. 2006):

a) Analíticos, que utilizan procesos de deducción matemática.

Figura 53. Modelo matemático para el tratamiento y programación de datos en Matlab 2019. Fuente: Elaboración propia.


102

b) Numéricos, que son de carácter inductivo y funcionan en base a operaciones de prueba y error.

c) Simulación, que utiliza métodos que imitan o, emulan al sistema real, en base a un modelo.

Muchos de los procedimientos de solución tienen la característica de ser iterativos, es decir buscan la

solución en base a la repetición de la misma regla analítica hasta llegar a ella. Para el caso de estudio, se

usaron procedimientos analíticos y numéricos, con programación de jerarquías, mínimos, máximos,

filtros, repeticiones y condicionantes, para poder hacer búsquedas aleatorias guiadas o inteligentes con

base a todos los escenarios simulados que estén más cercanos a las condiciones de confort de

referencia y, al final del proceso de esta metodología, poder generar las recomendaciones de diseño que

se pueden tomar en cuenta para cualquier proyecto de acuerdo a las condiciones del clima.

4.6.6 VERIFICAR EL MODELO

En esta etapa se determina si el modelo planteado trabaja como lo había previsto el analista. Es decir

se revisa si el modelo se planteó de forma correcta. La manera de realizar la verificación dependerá del

tipo de modelo seleccionado para representar el sistema. Para el caso de estudio, la verificación de un

modelo tipo consistió en determinar si este se parece con base a recomendaciones de diseño, con base

al bioclima, de estudios, guías y metodologías de diseño bioclimático y sustentable.

4.6.7 VALIDAR EL MODELO

En esta fase se comprueba si el modelo propuesto así como la solución que emana de él, son adecuados

para predecir el comportamiento del problema bajo estudio. Para lo cual se requiere que el equipo de

diseño y análisis, se plante las siguientes interrogantes: ¿El modelo predice en forma adecuada el

comportamiento del sistema bajo estudio?, ¿Cuál es el grado de certidumbre que brinda el modelo para

tomar decisiones?.

El modelo debe probarse de manera exhaustiva para tratar de encontrar y corregir tantas incongruencias

como sea posible. Eventualmente, se habrá logrado que el modelo represente de forma adecuada al

sistema. Aunque existe la posibilidad de que queden algunas fallas ocultas en el modelo (que quizá

nunca se detecten), pero se habrán eliminado suficientes errores importantes como para que sea

confiable utilizarlo. Un enfoque utilizado para la prueba del modelo fue: la una prueba retrospectiva. En la

cual se alimenta al modelo con datos históricos y se reconstruye el pasado para determinar si el modelo y

la solución resultante hubieran tenido un buen desempeño, de haberse usado. Es importante decir, que

cuando se determina que el modelo y la solución no son válidos, es necesario iniciar nuevamente el

proceso revisando cada una de las fases de la metodología de la investigación de operaciones y por

supuesto, el modelo matemático resuelto (Figura 54).

103

Esta etapa es de suma importancia, ya que se comparan las respuestas obtenidas del modelo con las

correspondientes respuestas del sistema real. El objeto de esta etapa es revisar si el modelo es una

representación adecuada del sistema.

Es posible no poder efectuar esta etapa por distintos factores como son: que el sistema real no se

encuentre disponible para pruebas (la quiebra de una empresa, un desastre financiero en un país etc.) o

que sea sumamente costos realizar las pruebas de validación (Luenberg G., 1989):

Los errores más frecuentes durante etapa de validación de los modelos son:

• Error de nivel: Se comete este error cuando se comparan resultados de distinto nivel, es decir no

existe una relación entre los datos que son comparados. Ejemplo de este tipo de errores es que

el modelo que se genere calcule el consumo aparente de gas por municipio, y se compara con

datos que representan el consumo aparente por estado.

• Error individualista: Se comete este error cuando se infiere erróneamente que lo que es cierto

para los elementos del sistema también es cierto para todo el sistema. Ejemplo de este tipo de

error sea que si bien es cierto que el cloro y el sodio son venenos para el hombre no es cierto

que la sal (NaCl) sea un veneno para el hombre.

• Error ecológico: Se comete este error cuando se infiere erróneamente que lo que es cierto para

el sistema sea cierto para los subsistemas que lo componen. Es cierto que el ahorro excesivo es

perjudicial para la economía de un país, esto no es cierto para los individuos del país quien se

beneficiaran de sus ahorros.

Figura 54. La reinvención y validación constante en la arquitectura. Fuente:

https://www.tccuadernos.com/4_arquitectos-ayala


104

• Error histórico: Consiste en considerar que lo que fue cierto en un tiempo y en un lugar sigue

siendo en otros tiempos y lugares diferentes. Ejemplo de este tipo de error es cuando se infiere

que los usos y costumbres de un pueblo son similares a los usos y costumbres de otro pueblo.

4.6.8 IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO

Es la fase final de la metodología de IO. La cual implica traducir los resultados numéricos del modelo a un

conjunto de instrucciones de operación emitidas en forma clara y comprensible para los directamente

involucrados en el sistema. En otras palabras en este punto es donde se "venden" los hallazgos que se

hicieron a lo largo del proceso a los tomadores de decisiones en forma de programas, proyectos y líneas

de acción. El éxito de la puesta en práctica depende en gran parte del apoyo que proporcionen los

involucrados en el sistema. Por lo cual es necesario que durante las fases anteriores se hayan

establecido relaciones estrechas con los involucrados y se les explique claramente el beneficio que se

obtendrá con la implantación de dichas recomendaciones. La buena comunicación ayuda a asegurar que

el estudio se concluya con éxito (Figura 55).

Los pasos de la etapa de implementación son:

• Explicar a los que toman decisiones de forma cuidadosa los resultados obtenidos durante el

análisis.

• Formular, diseñar entre el equipo de IO y los que toman decisiones, los procedimientos

requeridos para lograr los objetivos deseados.

• Capacitar a los involucrados en el sistema sobre los procedimientos diseñados.

• Adoptar por los involucrados los nuevos procedimientos.

• Evaluar el impacto de los nuevos procedimientos sobre el sistema.

• Realizar las modificaciones pertinentes para garantizar el cumplimiento de objetivos.

Figura 55. Implementación del modelo en el diseño arquitectónico. Fuente:

https://www.arquitecturayempresa.es/noticia/en-busca-de-empleo-de-arquitecto-por-la-red

105

4.6.9 TOMA DE DECISIONES

La toma de decisiones, es la fase final del modelado. En la vida cotidiana se presentan muchas

situaciones que demandan plantear las siguientes interrogantes ¿Cuál decisión se debe tomar en estas

circunstancias? ¿La decisión tomada es la mejor?. Estas preguntas son las incógnitas fundamentales en

el proceso de toma de decisiones.

Se define a la toma de decisiones como el conjunto de herramientas que permiten seleccionar una

alternativa entre un conjunto de ellas (Ackoff, R. 1978). Es cierto que cuando se toma una decisión se

toma como base la experiencia personal, la tradición, la costumbre o la fe pero estos aspectos no

garantizan que la alternativa seleccionada sea la mejor (Figura 56).

Si bien es cierto que la naturaleza humana (gustos, preferencias, afinidades) juegan un papel en las

decisiones que se toman es necesario entender que no pueden ser la base fundamental para un decisor

racional. Una decisión racional y fundamentada, debe cumplir con los siguientes aspectos para garantizar

que sus decisiones son basadas en elementos no subjetivos.

• Debe estar bien informado: El que toma las decisiones, debe conocer todos los hechos y

relaciones pertinentes sobre el problema a tratar.

• Conocer todas las alternativas: Identificar todas las alternativas posibles de solución al problema.

• Ser objetivo: Entender que las decisiones se basan en obtener el máximo de beneficios posibles.

A causa de la complejidad del ser humano, es muy difícil alcanzar el estado racional para las decisiones

pero es posible llegar con facilidad al estado de racionalidad por medio de una justificación del modelo

planteado desde el inicio mitigando lo más posible los objetivos en conflicto. Existen una serie de técnicas

que ayudan al decisor a fundamentar sus acciones. En el presente escrito solo se trataran aquellas

referentes a métodos deterministas de decisión.

Figura 56. La toma de decisiones en el diseño arquitectónico. Fuente:

https://3dbusinessschool.com/razones-para-estudiar-arquitectura/


106


Como se ha visto, la investigación de operaciones y sus metodologías pueden ser aplicados en cualquier

campo del conocimiento. Particularmente en el diseño arquitectónico, representa un nicho de oportunidad

en crecimiento dado que es una actividad en si misma compleja ya que demanda el estudio de una gran

cantidad de variables, totalmente interrelacionadas y que pueden contribuir a la generación de

propuestas totalmente coherentes y sistémicas con el entorno. El impacto de la investigación de

operaciones ha sido impresionante, en el mejoramiento de la eficiencia de numerosas organizaciones en

todo el mundo. Actualmente existen 48 países que son miembros de la International Federation of

Operational Research Societies (Internatonal Federation of Operational Research Societies, 2005). Y a

nivel América latina existe la Asociación Latinoamericana de Investigación de operaciones, cuyo objetivo

es el de promover, el intercambio de información experiencias entre investigadores, académicos, y

profesionales relacionados con la Investigación Operativa en la región, así como de nuevas técnicas y

conocimientos relacionados (Asociación Latino-Iberoamericana de Investigación de Operaciones, 2005).

Sin duda, la demanda del análisis de datos, para cualquier área del conocimiento por medio de la

investigación de operaciones, es una opción totalmente viable y continuará aumentando con el paso del

tiempo y con los avances tecnológicos. Con la integración de modelos matemáticos, la unión de trabajos

multidisciplinarios, y el uso de la tecnología aplicada por medio de la programación y la inteligencia

artificial, serán cada vez más atractivos, ya que será un reto para las organizaciones lograr la

competitividad y uso racional de los recursos de manera global. En el próximo capitulo, se desglosa de

manera detallada la aplicación del modelo de visualización y el desarrollo de la herramienta digital en la

búsqueda de cumplir con todos los objetivos planteados desde el inicio de la investigación.

107

CAPÍTULO 5

MODELO DE VISUALIZACIÓN DE LA

INFORMACIÓN EN LA ARQUITECTURA

5.1. Influencia de la tecnología en el diseño arquitectónico

5.2. La arquitectura y la eficiencia energética

5.3. El medio ambiente y su relación con el ser humano

5.4 Salud, confort y el ser humano

5.4.1 Factores que influyen en el confort

5.4.1.1 Factores internos del individuo

5.4.1.2 Parámetros externos

5.5 El confort como punto medible en el diseño arquitectónico

5.6 Confort térmico

5.7 Metodología experimental

5.7.1 Índices de confort

5.7.2 Modelado de prototipo

5.7.3 Definición de periodos de estudio

5.7.4 Sitios de aplicación

5.7.5 Obtención de datos climatológicos

5.7.6 Análisis del confort

5.7.7 Modelo de optimización para el tratamiento, análisis e interpretación de información de simulaciones

desarrolladas.

5.7.8 Implementación y validación: A. V. D. E. (Aplicación de Visualización en Diseño Ecosustentable) para

la toma de decisiones

5.8 Arquitectura sustentable: El espacio como un elemento de intercambio energético

5.9 Proceso de diseño

“La arquitectura es un juego magistral, perfecto y admirable de masas que se reúnen bajo la luz.

Nuestros ojos están hechos para ver las formas en la luz y la luz y las sombra revelan las formas…”

LE CORBUSIER


108

CAPÍTULO 5. MODELO DE VISUALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN EN LA ARQUITECTURA

5.1. INFLUENCIA DE LA TECNOLOGÍA EN EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO

¿Puede la tecnología potenciar la visualización de la información digital y el diseño arquitectónico

generando un entorno que promueva y fomente el confort? ¿La tecnología digital puede generar

recomendaciones en la morfología de la arquitectura contemporánea? La visualización de información

digital y la generación de recomendaciones de diseño que garanticen el confort del usuario, son los

resultados de la influencia que tiene el uso correcto de la tecnología como elemento integrador que

puede aplicarse en cualquier parte. El objetivo central de la investigación, es difundir de igual forma, la

influencia de la tecnología en la generación de proyectos arquitectónicos sustentables y que puedan ser

simulados con éxito en diferentes contextos naturales para la toma de decisiones al momento de diseñar.

Como se ha dicho anteriormente, la arquitectura es proyectar, programar, administrar y edificar espacios

estéticos en armonía con el medio ambiente y, sobre todo, que respondan a una necesidad en particular

y que sean confortables para el usuario. Por lo tanto, en esta investigación partimos de la siguiente

pregunta para comenzar a profundizar en la experimentación del trabajo: ¿la tecnología digital puede

generar estrategias de diseño que permitan definir la morfología de la arquitectura para lograr conficiones

de confort o simplemente son herramientas de visualización de la arquitectura?

Los grandes cambios en las tendencias del diseño y la ingeniería, anteriormente estaban marcadas por el

descubrimiento y usos de nuevos materiales como el vidrio y el acero. Sin embargo, Patrick Schumacher

(2004) sostuvo que a fines del siglo XX y principios del siglo XXI, las nuevas tendencias en la forma en

que se concebía y programaba el diseño arquitectónico se debía al enorme desarrollo de las tecnologías

digitales. Dicho esto, para tener arquitectura de vanguardia, debemos de posicionarnos frente a un nuevo

estilo de diseño, que pone de manifiesto la extraordinaria capacidad de artefactos tecnológicos para su

creación. Según Patrik Schumacher (2004), con el uso de la tecnología, más allá de la función del diseño,

se pueden identificar una serie de nuevos conceptos y métodos que son tan diferentes del repertorio de

la arquitectura tradicional y moderna. En consecuencia, se puede hablar de la aparición de un nuevo

paradigma en el diseño contemporáneo: la arquitectura digital como un nuevo lenguaje o tendencia

arquitectónica.

Por otro lado, en épocas del Antiguo Egipto, Grecia, Mesopotamia, Roma, y por supuesto con las culturas

prehispánicas del México Antiguo, el medio ambiente y el entorno, era quien marcaba la pauta de la

orientación, formas, materiales, texturas, alturas, configuración espacial, estructura y las actividades que

se podían realizar en dichas construcciones (Figura 57). Sin embargo, con un creciente sistema

capitalista y económico, el hombre pasó a segundo término la contemplación del entorno para

109

sobreponer las actividades del hombre frente a cualquier situación, afectando seriamente al medio

ambiente y todas las relaciones con el ecosistema.

En el año 2011, Rubio, R. estudió y concluyó que el sector de la construcción es responsable de,

aproximadamente, el 40 % de los impactos negativos que se causan al medio ambiente como se explicó

en el Capítulo 2. Por ello, en respuesta a la situación actual medioambiental, resurgen las formas de

pensamiento y los métodos de diseño utilizados desde la antigüedad, que contemplan el medio natural

siempre en favor del mismo y al usuario que vive y experimenta la arquitectura. Una de ellas, es sin duda,

la arquitectura bioclimática y sustentable, que considera las condiciones del clima y los recursos

disponibles del sitio donde se localizará el edificio con el fin de disminuir los consumos de energía

desmedidos, el impacto ambiental y, sobre todo, garantizar el confort del ser humano aprovechando las

condiciones naturales del sitio.

El universo de las tecnologías digitales aplicadas al diseño sustentable y la construcción, en un intento

por demostrar que la utilización de las mismas, ha modificado tanto la arquitectura como la forma de

concebir el diseño. Las tecnologías digitales abren nuevas puertas para diseñar, pensar y vivir la

arquitectura desde su gestación en un acto de “ir creando el espacio ideal para el usuario”, es decir,

sumergirnos desde el inicio del proceso creativo en el espacio tal como será vivido y experimentado una

vez que devenga en un edificio.

Schumacher (2004), comenta que el tipo de software que se utilice, está abriendo no solo nuevas

posibilidades técnicas, sino también una nueva forma de pensar. Se contribuye a modelar mundos

artificiales con sus propias leyes peculiares casi naturales. En realidad es como crear un pequeño

universo mediante el cual cada objeto o elemento puede ser relacionado interactivamente con cualquier

otro objeto o elemento.

Figura 57. La contemplación de la naturaleza en el diseño arquitectónico: Chichen-Itza.

Fuente: https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/el-sol-en-chichen-itza-y-

dzibilchaltun-la-supuesta-importancia-de-los-equinoccios-en


110

El vínculo que se crea entre el diseñador y la herramienta digital de diseño, se considera como un

potenciador que permite jugar en un mundo virtual y programado con realismo que nos puede llevar en

cada decisión del diseño, es decir, se considera como una certeza del camino que se va transitando. De

igual forma, en acuerdo con Schumacher (2004), lo que emerge es una nueva era dentro de la

arquitectura, o entre la arquitectura y algunas otras disciplinas, que tendrán en enorme mercado en el

futuro. Mientras que Bernabeu, A. (2007) confirma que el avance tecnológico ha servido para que otras

disciplinas como la ingeniería puedan trabajar a partir del trazo libre de los arquitectos con menos

limitaciones y en favor de la arquitectura (Figura 58).

Dicho lo anterior, en la era donde la arquitectura digital y el cuidado al medio ambiente, cobra mayor

relevancia en el proceso del diseño, es de suma importancia para esta investigación, desarrollar nuevos

conceptos y procesos que den rigor al proceso de generación desde un punto de vista sistémico e

integral, es decir, considerando la integración de la tecnología en el análisis de datos y en la visualización

de la información aplicadas al diseño, los modelos de optimización, el uso de software y la arquitectura

sustentable como los grandes campos de acción en que se enfoca esta investigación para generar las

recomendaciones de diseño, como elementos principales que promuevan y fomenten el confort y

habitabilidad del usuario. Se desarrolló un modelo y una técnica de optimización, como una herramienta

digital accesible y práctica para los interesados en el proceso del diseño, permitiendo generar principios

básicos de morfología arquitectónica que logre los estándares de calidad de vida deseados, mejorando el

confort y el grado de bienestar y habitabilidad de los usuarios y a continuación se explican a detalle todos

los elementos necesarios que fueron tomados en cuenta para lograr el resultado en la herramienta digital

desarrollada.

Figura 58. La arquitectura digital. Innovación en la arquitectura. Fuente:

http://universitariosmagazine.com/site/index.php/mis-equipos/arquitectura-digital-

innovacion-el-la-arquitectura

111

5.2 LA ARQUITECTURA Y LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

En esta época nuestra vida está regida por la energía, consumimos energía en todas nuestras acciones;

de igual manera, en todas las edificaciones precisamos de energía para poder realizar nuestras

actividades. En los últimos años se ha llegado a hacer un consumo irracional de la energía y esto tiene

repercusiones en el ambiente y en la economía a todo nivel (en el estado y en los particulares). Lo que se

requiere es realizar un uso eficiente de la misma para lograr efectivamente ahorro energético, no

contaminación al ambiente y también ahorro económico.

La energía más limpia es aquella que no se consume, es decir, que si deseamos tener edificaciones que

sean eficientes energéticamente debemos empezar por el adecuado diseño de las mismas, de esta

manera bajar sustancialmente el consumo de la energía y por ende lograr un costo bajo al final del mes

en el recibo del servicio eléctrico y la contribución a favor del medio ambiente.

Otro aspecto importante para realizar edificaciones eficientes energéticamente pasa por realizar edificios

que no sufran los impactos solares en sus fachadas o techos de forma que aumenten la temperatura

interior de la edificación, pues al ocurrir esto se produce incomodidad por aumento de la temperatura, se

provoca deslumbramiento y se obtiene disconfort térmico al interior del edificio, lo que determina que para

mitigar estas situaciones inconvenientes deberá apelarse a acondicionamiento ambiental artificial, con lo

que el costo del edificio en energía y en mantenimiento se incrementa.

Los arquitectos, tenemos la posibilidad certera de colaborar con la eficiencia energética y para ello, se

debe tomar en consideración algunos aspectos importantes, entre ellos estarían:

• Estudio detallado del clima.

• Estudiar al usuario y a las actividades que se realizarán en dicho espacio.

• Análisis a detalle de los sistemas constructivos a implementar.

• Aumentar el aislamiento de los edificios.

• Reducir las pérdidas por infiltración en invierno y evitar las sombras arrojadas por edificios

vecinos.

• Calentar con el sol en invierno y hermetizar el edificio de manera pasiva.

• Evitar calentamiento solar en verano, usar protección solar (fija, móvil, natural).

• Utilizar tecnologías de alta eficiencia energética.

• Y diseñar el edificio de tal modo que consuma la menor energía posible durante su utilización

(correcta ventilación e iluminación natural, facilidad de acceso, reducción de recorridos, fácil

intercomunicación entre personas, etc.)


112

Por lo tanto, se puede decir que la arquitectura bioclimática (Figura 59), es la base de la eficiencia

energética, si se trabaja con conceptos de acondicionamiento ambiental de forma natural se pueden

obtener diversos y variados beneficios en tres grandes campos: el confort del usuario, al medio ambiente

y en ahorros económicos como:

• Cuidado del medio ambiente.

• Reducción de emisión de gases de efecto invernadero.

• Incrementar y cuidar la biodiversidad.

• Mejora del ciclo del agua.

• Minimización de residuos.

• Reducción en el pago de facturas.

• Apoyos gubernamentales en el uso de ecotecnologías generando incentivos.

• Menor consumo de combustibles fósiles.

• Apoyo y generación de energía limpia.

• Mejoras en el desempeño del usuario por medio del diseño como: productividad, concentración,

confort, felicidad, comodidad, felicidad, seguridad, estabilidad y paz al generar óptimas

condiciones higrotérmicas, de calidad del aire, de iluminación y acústicas y por la obtención de

ellas de manera fundamentalmente natural.

• Edificios que respiran.

• Contribución al campo del diseño sustentable.

El analizar las variables del sitio en particular, aplicadas por medio de la arquitectura bioclimática, podrá

brindar herramientas, elementos y estrategias, que el arquitecto puede implementar en el proceso del

diseño arquitectónico como: adecuada orientación, potencializar el soleamiento, protección solar en

periodos críticos (volados, remetimientos, patios interiores, balcones, tragaluces, vegetación, etc.),

Figura 59. La arquitectura bioclimática. Casas eficientes y ecológicas.

Fuente: https://www.solerpalau.com/es-es/blog/arquitectura-

bioclimatica/

113

aprovechar o evitar el viento húmedo, caliente o frio, ubicación del edificio en el terreno, configuración

(alargada, compacta, cilíndrica, redonda, etc.), cómo y dónde localizar los espacios en función de las

actividades, tipos de techo, alturas, el tipo de ventilación (unilateral o cruzada), materiales para la

construcción (techos, muros, plafones, pisos, etc.), colores y texturas de los sistemas constructivos,

sistemas de ventanería (tipo de cristal, apertura, forma de abrir, protecciones, etc.) y el tipo de vegetación

a utilizar en el proyecto para crear barreras naturales ante el ruido, sol, radiación o viento según sea el

caso utilizando arboles perennes, caducifolios, arbustos, cubresuelos, entre otros (Figura 60).

5.3 EL MEDIO AMBIENTE Y SU RELACIÓN CON EL SER HUMANO

De acuerdo a Goffin, L. (1984), el medio ambiente es el sistema dinámico definido por las interrelaciones

físicas, biológicas y culturales, percibidas o no, entre el hombre y los seres vivientes y todos los

elementos del medio, ya sean naturales, transformados o creados por el hombre” en un lugar y tiempo

determinados

Partiendo de este concepto, el medio ambiente, aunque está integrado por todos los elementos y

variables, pueden dividirse a su vez en:

• Medio ambiente natural: El cual incluye todos los elementos bióticos y abióticos en los que no

interviene el hombre.

• Medio ambiente social o humano: El medio en el que se desarrolla el hombre y que incluye

factores sociales, culturales, políticos, económicos, etc.

• Medio ambiente artificial: El que ha sido creado o modificado por el hombre.

Figura 60. Estudio de soleamiento de conjunto

habitacional en Autodesk Revit. Fuente:

Elaboración propia.


114

El hombre interactúa constantemente con el medio ambiente, tanto con el natural, como con el social y el

artificial, modificándolo constantemente, de ahí la vital importancia de un equilibrio en las interrelaciones

con los medios y logrando la sustentabilidad (Figura 61).

El medio ambiente determina el comportamiento físico y psicológico del hombre, por lo que además se

convierte en un factor clave, determinante en la salud, bienestar y confort del individuo. Es por ello, que la

correcta interacción del ser humano por medio de la arquitectura, con el medio ambiente en sus tres

aspectos, es quien determina que se cumplan con cada uno de los beneficios de la arquitectura

bioclimática explicada en el tema anterior.

5.4 SALUD, CONFORT Y EL SER HUMANO

Dicho lo anterior, el éxito del diseño arquitectónico integral entonces, radica en pensar sistémicamente y

de forma integral, todos aquellos elementos que influyen en el edificio, el medio ambiente y en el confort

del usuario. El confort, es el objetivo principal en el diseño bioclimático y sustentable, ya que es la forma

de medir el grado de bienestar o de incomodidad que puede presentar un usuario, repercutiendo

seriamente en su biología, condiciones fisiológicas, grado de competitividad, concentración y de

productividad. Es precisamente el usuario quien vive los espacios, realiza sus actividades y es parte de la

arquitectura, por lo tanto, es el grado de confort del usuario lo que determina si un proyecto fue

solucionado correctamente en su diseño, construcción y mantenimiento una vez en operación.

El confort ambiental, se refiere a un estado de bienestar general en el usuario. Ya sea que se sienta

cómodo o incomodo de acuerdo al ambiente que lo rodea, tanto ambiente natural como el elemento

construido, determinará la sensación que puede experimentar el usuario.

Figura 61. El ser humano y su interacción con el medio ambiente. Fuente:

https://www.selecciones.com.ar/acerca-de/cuerpo-humano/que-es-mas-importante-la-herencia-o-

el-medio-ambiente

115

De acuerdo a La Organización Mundial de la Salud (1948), la salud es un estado de completo bienestar

físico, mental y social del individuo y no solamente la ausencia de afecciones o enfermedades. Como se

puede apreciar, no existe diferencia significativa entre lo inferido anteriormente del confort con lo que

informa la Organización Mundial de la Salud (1948) respecto a la salud, puesto que el confort se refiere,

en términos generales, a un estado ideal de salud tanto físico, mental y social.

En el estudio de la arquitectura bioclimática y sustentable en particular, para fines prácticos y así analizar

con gran detalle el confort, se divide en varios tipos de acuerdo al canal de recepción, de tal forma que se

cuentan con los siguientes tipos: higrotérmico, lumínico, acústico, olfativo, de la calidad del aire y

psicológico. De estos tipos de confort, el confort higrotérmico, el lumínico y el acústico son los que

principalmente se estudian, ya que son aquellos que experimentamos directamente por nuestros sentidos

y estos si pueden ser controlados y manipulados por medio del diseño arquitectónico y la construcción

(Figura 62).

5.4.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CONFORT

El confort se refiere entonces, de manera más puntual, a un estado de percepción ambiental

momentáneo, el cual ciertamente está determinado por el estado de salud del individuo, pero además por

muchos otros factores, los cuales se pueden dividir en forma genérica en dos grupos (Auliciems, A. y

Szokolay, V. (1997).

Los factores del confort son aquellas condiciones de tipo ambiental, arquitectónico, personal y

sociocultural que pueden afectar la sensación de confort de un individuo. Estos pueden influir en los

distintos tipos de confort, afectando las sensaciones térmicas, lumínicas, visuales y/o acústicas de una

persona y, por consiguiente, su estudio resulta de vital importancia en la arquitectura. Se sostiene que

estas condiciones pueden clasificarse en:

Figura 62. El confort ambiental. Fuente:

https://universogeeksonico.wordpress.com/2014/11/10/que-es-el-

confort-ambiental-en-la-ergonomia-ocupacional/


116

1. Factores internos del individuo: Raza, sexo, edad, características físicas y biológicas, salud física

o mental, estado de ánimo, grado de actividad metabólica, grado de arropamiento, tipo y color de

la vestimenta, experiencia, grado de educación, expectativas y asociación de ideas, etc.

2. Parámetros externos que no dependen del individuo: Factores ambientales como temperatura del

aire, temperatura radiante, humedad del aire, radiación, velocidad del viento, niveles lumínicos,

niveles acústicos, calidad del aire, olores, ruidos, elementos visuales y obviamente, la

arquitectura en el que se desenvuelve el espacio, siendo este un elemento intermediario entre el

medio ambiente y el usuario, etc.

5.4.1.1 FACTORES INTERNOS DEL INDIVIDUO

Estos factores son las condiciones propias de los usuarios que determinan su respuesta al ambiente. Son

independientes de las condiciones exteriores y, más bien, se relacionan con las características

biológicas, fisiológicas, sociológicas o psicológicas de los individuos. Se pueden clasificar del modo

siguiente de acuerdo a Puppo, E. (1980):

1. Factores personales: Dentro de este grupo, los más analizados, e incluso cuantificados, han sido los

factores personales; tal vez, porque ha sido más fácil ver y cuantificar su repercusión en el confort. De

hecho, se han establecido algunas fórmulas y formas de medición que han ayudado a parametrizar estos

factores con el objetivo de evaluar las condiciones de un lugar en función de las características del

usuario y de las actividades que lleva a cabo:

• Índice metabólico de acuerdo a la alimentación, actividad física y basal de trabajo o muscular.

• Grado de arropamiento (aislamiento)

• Tiempo de permanencia (aclimatación)

• Historial térmico, lumínico, visual y acústico.

• Sexo

• Edad

• Peso

2. Factores socioculturales: Son aquellos factores que por ser más subjetivos, son más difíciles de medir

y solamente han permitido una evaluación cualitativa. En concreto, hasta hoy no se han elaborado

parámetros que permitan de un modo o de otro cuantificar la influencia de estos factores en los

requerimientos de confort, aunque existen estudios, más bien de tipo sociológico, que aseguran una

marcada influencia de estos factores en las sensaciones de confort:

117

• Educación

• Expectativas para el momento y lugar considerados

5.4.1.2 PARÁMETROS EXTERNOS

Los parámetros de confort externos, son aquellas condiciones propias de medio natural y de la

arquitectura y/o construcciones, que inciden en las sensaciones de los ocupantes. Se sostiene que estas

condiciones pueden variar con el tiempo y el espacio y, pueden clasificarse en dos categorías:

1. Parámetros Ambientales: Estos elementos son muy importantes y quizás son los que se han estudiado

con mayor énfasis, ya que como pueden ser medidos, se han determinado rangos y valores estándar

dentro de los cuales se pueden mantener unas condiciones de bienestar para el individuo. Además,

resulta evidente la influencia directa que tienen sobre las sensaciones de las personas y sobre las

características físicas y ambientales de un espacio, sin ser determinante el uso y las actividades que allí

se generan. Puppo, E. (1980), llega a definir los siguientes parámetros ambientales como condiciones

biotérmicas del confort:

• Temperatura del aire

• Humedad relativa

• Velocidad del aire

• Temperatura radiante media

• Radiación

• Niveles de ruido

2. Parámetros Arquitectónicos: Son aquellos elementos que están directamente relacionados con las

características de las edificaciones y la adaptabilidad del espacio, el contacto visual y auditivo que le

permiten a sus ocupantes.

• Adaptabilidad del espacio

• Sistemas constructivos

• Contacto visual y auditivo

• En general, la composición del conjunto integralmente

5.5 EL CONFORT COMO PUNTO MEDIBLE EN EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO

La importancia de tomar en cuenta el confort que experimenta un usuario, como punto medible en las

propuestas arquitectónicas resulta vital para ofrecerle las mejores condiciones de habitabilidad. Por

ejemplo, el confort higrotérmico, se refiere a la unión de la humedad con la temperatura, pues son

elementos que están totalmente ligados y uno no puede existir sin el otro. Este tipo de confort de puede


118

ser equilibrado y manipulado por el diseño integral y creativo por medio de estrategias particulares, como

el uso de materiales adecuados según el sitio, orientación de acuerdo a la geometría solar y eje del

viento, uso de vegetación para humidificar o deshumidificar el ambiente, materiales que guarden calor

durante el día y lo disipen en las noches para calentar naturalmente el espacio, entre otros.

En el caso del confort lumínico dentro de los espacios, de igual forma existen gran cantidad de

estrategias que pueden ser implementadas después de haber realizado un extenso análisis del

comportamiento solar o una fuente de luz artificial (Figura 63), como lo son: estrategias de orientación

para aprovechar el sol en periodos de estudios críticos, uso de ventanería y cristal especial según los

objetivos a lograr, uso de colores y texturas en muros, techos y plafones para aprovechar las

características físicas del rayo luminoso, elementos de protección para controlar el ingreso del sol por las

tardes, etc.

En esta investigación, se aborda la medición de los parámetros ambientales y su influencia con la

morfología arquitectónica, los cuales son comparados con índices de confort térmicos recomendados por

diversos autores e investigaciones de normativas con el objeto de determinar, la mejor estrategia de

diseño que se apegue a los rangos de confort en que se ubican o ubicarán los proyectos. Por ello,

siguiendo esta lógica y haciendo énfasis en la generación de nuevas prácticas en el diseño arquitectónico

con apoyo de la tecnología y el uso del software, pero con una perspectiva centrada en el confort y

bienestar del usuario, se pone de manifiesto la necesidad de generar nuevos conocimientos que deben

ser integrados en la enseñanza y en la práctica profesional, aprovechando las potencialidades que brinda

el uso de las tecnologías y la visualización de la información aplicadas al diseño. A continuación se

describen los principales parámetros y factores de confort tomados en cuenta para el desarrollo de la

herramienta digital.

Figura 63. El confort lumínico. Fuente:

https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-

69962012000300019

119

5.6 CONFORT TÉRMICO

Para fines prácticos, acotados y ante la consideración de los objetivos planteados; esta investigación se

enfoca en el estudio del confort térmico, ya que es una de las variables más importantes a tomar en

consideración en el diseño bioclimático de los edificios.

El confort térmico se refiere principalmente a las condiciones de bienestar en el individuo, pero desde el

punto de vista de su relación de equilibrio con los parámetros ambientales o externos de temperatura y

humedad en un lugar determinado, llamándolo por ende Confort higrotérmico. No obstante, además de la

temperatura y humedad se ha de evaluar el estado de la velocidad del aire y la temperatura de las

superficies envolventes de las edificaciones o temperatura radiante media, ya que estas variables no

solamente influyen sobre las primeras, sino que además afectan directamente a quienes las habitan

(Castejón, E. 1983) (Figura 64).

Las condiciones ambientales descritas anteriores no solamente influyen en el confort del ser humano,

también influyen factores internos del individuo como el índice metabólico y el grado de arropamiento.

Explicando el índice metabólico, el cuerpo humano es un organismo sumamente complejo que tiene que

desarrollar múltiples funciones para mantener su equilibrio e interactuar adecuadamente con su entorno.

El hombre debe mantener constante su temperatura corporal (entre 36.5 °C y 37.5 °C) bajo cualquier

condición climática y por lo tanto, la energía necesaria para lograr ésta autorregulación se obtiene a

través de la oxidación de los alimentos (Auliciems, A., Szokolay, V., 1997).

Figura 64. Elementos externos al individuo que definen el confort

higrotérmico. Fuente: http://www.hildebrandt.cl/newsletter/boletin-

quincenal-hildebrandt-diciembre-ii-2015/


120

La mayoría de los procesos bioquímicos implicados en la formación de tejido, en la conversión de energía

y el trabajo muscular (procesos metabólicos) son exotérmicos, es decir, producen calor. Por lo tanto, la

producción total de calor metabólico puede dividirse en: metabolismo basal, es decir, la energía calorífica

producida por todas las transformaciones implícitas en los procesos automáticos y vegetativos; y el

metabolismo muscular que es la energía calorífica producida por los músculos al llevar a cabo un trabajo

controlado de manera consciente como el caminar, correr, hacer ejercicio, etc.

Son múltiples los estudios sobre el confort térmico; de hecho, se han llegado a desarrollar fórmulas,

tablas y gráficas que permiten de un modo o de otro hacer aproximaciones sobre las posibles

condiciones de confort térmico de un lugar si se tienen algunos datos de los factores y de los parámetros

ambientales ya mencionados. En resumen, según Fanger, O. 1970, son seis los factores y parámetros

básicos que influyen directamente en los porcentajes de pérdida o ganancias de calor del cuerpo

humano, afectando el bienestar térmico:

1. Temperatura del aire (Ta)

2. Temperatura media radiante (Tmr)

3. Humedad relativa (HR)

4. Velocidad del aire (V)

5. Tasa metabólica (digestión de alimentos y actividades físicas) (M)

6. La ropa o vestimenta (Clo)

En función de lo anterior, se puede afirmar que el análisis del confort resulta muy valioso al momento de

planear soluciones en el diseño arquitectónico, acorde con los objetivos planteados. Sin duda, el estudio

de los niveles de confort permite tener en cuenta los parámetros y factores que intervienen en la

Figura 65. Elementos que definen el confort higrotérmico. Fuente:

http://www.ecoinproingenieria.com/wp/2017/05/03/confort-termico-o-higrotermico/

121

edificación con el objeto de lograr que el espacio arquitectónico se encuentre dentro de la llamada zona

de confort mediante el diseño adecuado.

Asimismo, debemos destacar que para elaborar un diseño, que tome en cuenta la relación del hombre

con la edificación y con su entorno, es fundamental la aplicación de algunos de los parámetros ya

establecidos, así como el análisis de otros que son de gran relevancia para el diseño de espacios, sobre

todo desde la perspectiva de la arquitectura bioclimática, la que busca el equilibrio entre el hombre y su

medio.

El confort es un tema fundamental en el diseño de todo espacio, pero más aún porque es el referente

establecido para poder desarrollar toda la presente investigación por medio del desarrollo del modelo de

optimización y de visualización para poder así, generar las mejores recomendaciones que se encuentren

en dichos rangos de confort.

5.7 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

Las metodologías han surgido como una forma lógica, sistemática y ordenada para proceder y encontrar

la solución de un problema en especial. En el campo de la arquitectura, son formas de actuar y seguir un

proceso, en donde el arquitecto crea espacios que cumplen con una finalidad tanto funcional, artística y

expresiva que debe satisfacer necesidades. Sin embargo, el problema más común al que se enfrenta es

que durante el proceso de diseño se presentan por una parte etapas analíticas, lógicas y racionales,

pero hay otras etapas creativas, intuitivas o emotivas que debe de integrar en su totalidad para encontrar

la solución idónea y correcta.

En todas las épocas, y hasta nuestros días, varios filósofos y teóricos de la arquitectura, han dedicado el

mayor esfuerzo en generar un proceso integral y en proponer distintas metodologías de diseño. En

épocas de gran crecimiento económico, como la Revolución Industrial, surge la necesidad de optimizar

recursos, procesos, mano de obra y producción generando métodos y metodologías que logren los

objetivos mencionados. Sin embargo, en el campo de la arquitectura, es con la Bauhaus como tal,

cuando las metodologías de diseño arquitectónico, inician de manera formal.

5.7.1 ÍNDICES DE CONFORT

La presente investigación propone una discusión alrededor de la práctica del diseño arquitectónico

bioclimático y sustentable, como un modelo para proponer estrategias y recomendaciones básicas de

diseño en cualquier parte de México, para generar diseños congruentes con la ciudad, el usuario y el

medio ambiente.

En tal sentido, la metodología del desarrollo experimental, que permitió centrarse en la discusión y

aportación de nuevas alternativas para el desarrollo de la práctica en el diseño arquitectónico


122

sustentable, se apoya de tres software que resultaron de suma importancia en el desarrollo de esta

investigación: Meteonorm 7.3 para la obtención de datos estadísticos confiables del clima, Autodesk

Ecotect Analysis 2011 para el modelado del prototipo y el análisis del confort, y finalmente, Matlab 2019

para el análisis estadístico, filtrado, tratamiento y programación, integración del modelo de optimización y

posteriormente el artefacto final, que permita automatizar y generar las recomendaciones de diseño

necesarias según el sitio en donde se realice el proyecto.

Autodesk Ecotect Analysis 2011, es una de las herramientas más importantes de análisis

medioambiental, el cual permite modelar, simular y obtener resultados de eficiencia energética que se

puedan aplicar al análisis del anteproyecto o de un edificio ya construido. Combina funciones en dos y

tres dimensiones para poder presentar los resultados directamente en el modelo de construcción (Figura

66).

A pesar de que el análisis en Autodesk Ecotect Analysis 2011, puede resultar muy completo debido a la

alta gama de análisis que puede brindar esta herramienta, solamente se tomó en cuenta el análisis del

confort, bajo los estudios de investigación del danés Povl Ole Fanger quien fue una de las personas más

destacadas en el campo del confort.

Como humanos, contamos con un elemento que modifica nuestra temperatura a través de respuestas

involuntarias llamado: sistema termorregulador. El cuerpo humano, cuenta con una capacidad puede

adaptarse al entorno externo hasta cierto rango, pero tan pronto como se alcanzan los límites, las

respuestas del cuerpo se perciben como incómodas y es cuando, entramos en disconfort. A través de

experimentos con cámaras climáticas, Fanger, P. (1970) declaró que se podía encontrar el confort

térmico al evaluar seis elementos: el aislamiento de la ropa, humedad relativa, velocidad del aire,

temperatura del aire, temperatura radiante media y el índice metabólico (Figura 67).

Figura 66. Autodesk Ecotect Analysis, 2011. Fuente: https://www.archdaily.mx/mx/02-

62481/ecotect-software-de-diseno-de-construccion-sustentable

123

Polv Ole Fanger, fue profesor en la Universidad Técnica de Dinamarca y profesor invitado en la

Universidad de Syracusa (EE.UU). Basó su obra en estudios de la calidad del aire y del confort térmico.

Fruto de sus estudios de calidad del aire se desarrolló el denominado “Método Olfativo”, Método B del

RITE en vigor, basado en el informe CR1752 y que igualmente viene recogido en la Norma UNE-EN

13779. Sus estudios sobre confort higrotérmico son actualmente aceptados en el diseño de tecnologías

de climatización y, fruto de estos estudios, se desarrollaron normas como la ASHRAE 55 (2017): Thermal

Environmental Conditions for Human Occupancy y la norma ISO 7730 (2005): Ergonomics of the thermal

thermal environment. De acuerdo a las normas anteriores ANSI/ASHRAE Norma 55 (2017) e ISO 7730

(2005), estándares reconocidos a nivel mundial para evaluar los ambientes interiores, el confort se define

como la condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico.

Para evaluar esta condición, la teoría de Fanger, P. (1970) propone, que primero se debe determinar la

sensación térmica o el equilibrio térmico que los habitantes de un ambiente interior pueden sentir en

relación con la insatisfacción térmica experimentada por los ocupantes. Estos índices de confort,

integrados y analizados por medio de Autodesk Ecotect Analysis 2011, se pueden expresar de la

siguiente forma:

1) Temperatura Radiante Media: Es la temperatura única y uniforme, con la cual la transferencia de calor

por radiación desde o hacia una persona situada en el interior del mismo, fuera la misma que se produce

en la situación actual con las temperaturas superficiales reales (Fanger, P. 1970). La temperatura

radiante media tiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno, en donde

cada elemento del entorno de un cuerpo humano, emite o absorbe calor en forma de radiación,

dependiendo de la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y el elemento. En otras palabras, es la

temperatura media de los objetos que rodean a una persona (techos, paredes, suelos, equipos de

Figura 67. Elementos ambientales y personales que influyen en el confort. Fuente: Elaboración

propia a partir de los estudios de Fanger, P. (1970).


124

trabajo, etc.) y que influye en la pérdida o ganancia de calor de dicha persona debido al intercambio de

radiaciones térmicas. Si la temperatura del elemento es más alta que la del cuerpo, este se calienta; si,

por el contrario, es menor, este se enfría emitiendo radiación hacia el elemento frío (Gálvez, 2013)

(Figura 68).

En un ejemplo práctico para determinar empíricamente, la sensación de confort al interior de una

habitación, la temperatura percibida por el cuerpo humano (o temperatura resultante) es el promedio

entre la temperatura del aire y la temperatura media de las paredes de la habitación (temperatura media

radiante). Por ejemplo: Temperatura de todas las paredes (pared, suelo, techo) = T media de las paredes

= 17°C y Temperatura del aire Taire = 22°C. La temperatura percibida en el centro de la habitación será

de 19.5°C ((17°C+22°C)/2).

Sin embargo hay que tener en cuenta que, cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre nuestro

cuerpo y el medio ambiente, más el flujo térmico (cantidad de calor que sale de nuestro cuerpo hacia el

medio ambiente) aumenta. Es por esto que, incluso en una habitación calentada a 22°C, si estamos

cerca de una pared fría (muro de piedra, fachada de vidrio, acristalamiento simple, etc.) se podrá sentir

un frío intenso y una situación de incomodidad. Por lo tanto, la temperatura radiante media representa el

calor emitido en forma de radiación por los elementos del entorno y se compone de las temperaturas

superficiales ponderadas de todos los cerramientos. Es deseable que el valor no difiera mucho de la

temperatura del aire (Figura 69).

Figura 68. Temperatura Radiante Media. Fuente: https://es.foxof.com/medida-de-la-temperatura-radiante/

Figura 69. Confort térmico en función

de la temperatura del aire y la

temperatura de superficies

Temperatura Radiante Media. Fuente:

http://www.arquitecturayenergia.cl/ho

me/el-confort-termico/

125

La temperatura operativa es útil para la evaluación del confort térmico, gracias a que de manera más

fidedigna representa la temperatura “percibida” por una persona en un ambiente interior. Para el invierno

se recomienda entre 20 y 22°C mientras en verano se considera aceptable entre 25 y 27°C. De acuerdo

con el Dr. José Roberto García Chávez (1996), investigador internacional especialista en arquitectura

bioclimática y sustentable, se establece el rango de confort para la Temperatura Radiante Media de 18°C

a 23°C para cualquier época del año, valores tomados en cuenta para este proyecto de investigación.

2) Predicted mean vote (PMV): Opinión media estimada u Opinión media predecible, es un índice de

comodidad térmica (Gálvez, 2013). Este modelo PMV, fue desarrollado por Fanger mediante ecuaciones

de equilibrio de calor y estudios empíricos sobre la temperatura de la piel para definir la comodidad. La

comodidad higrotérmica se investiga preguntando a los sujetos acerca de su sensación térmica en una

escala de siete grados, desde el frío (-3), pasando por el valor neutro o cero, hasta el calor (+3). Dentro

del índice PMV, +3 se refiere a demasiado caliente, mientras que -3 se traduce como demasiado frío

(Figura 70).

Las ecuaciones de Fanger, se utilizan para calcular la opinión media estimada de un amplio conjunto de

personas en combinaciones determinadas de la temperatura del aire, temperatura radiante media,

humedad relativa, velocidad del aire, índice metabólico y grado de arropamiento (Fanger, 1970). El valor

ideal es 0 (cero), que representa el valor de intercambio con el ambiente neutro (pérdidas igual a

ganancias) y la zona de comodidad térmica se define por la combinación de los seis parámetros

anteriores en la cual el PMV está dentro de los límites recomendados (ANSI/ASHRAE Norma 55, 2017).

Este valor, es de suma importancia ya que el predecir la sensación térmica media de la gente, es un paso

importante para definir las condiciones de comodidad, mucho más útil que decir cuales están o no

satisfechos.

Por ejemplo, la sensación térmica generalmente se percibe como mejor cuando los ocupantes de un

espacio tienen control sobre la temperatura interior (es decir, ventilación natural a través de la apertura o

cierre de ventanas), ya que ayuda a aliviar las altas expectativas térmicas de los ocupantes en un

sistema de ventilación mecánica.

Los valores de temperatura y velocidad del aire local se pueden medir o calcular mediante simulaciones

CFD. ASHRAE Norma 55, 2017, proporciona referencias para las tasas metabólicas (MET) de los

Figura 70. Índice Predicted mean vote (PMV). Fuente: Elaboración propia a partir de la teoría de Fanger, P. (1970).


126

ocupantes en función de su nivel de actividad y el aislamiento de la ropa en función de la prenda (Figura

71).

Para cumplir con la norma 55 de ANSI/ASHRAE (2017) en el índice del PMV, el límite térmico

recomendado en la escala de 7 puntos de PMV está entre -0.5 y 0.5. En cuanto a la ISO 7730 (2005), se

expande en este límite, dando diferentes rangos de ambientes interiores. ISO 7730 (2005), define el

límite rígido general para cálculos y simulaciones, como es en nuestro caso, como un rango entre -1 y +1,

para edificios existentes entre -0.7 y +0.7, y edificios nuevos que varían entre -0.5 y +0.5.

3) Predicted percentage of dissatisfied (PPD): El porcentaje pronosticado de insatisfechos, es un índice

que establece una predicción cuantitativa del porcentaje de personas insatisfechas térmicamente

determinado a partir del PMV explicado anteriormente. A través del PMV, se puede predecir la sensación

térmica de una población, pero esto no es del todo completo. También se debe considerar el nivel de

satisfacción de los ocupantes en un espacio, para tener una idea más holística de si se puede lograr el

confort térmico y cómo.

Fanger desarrolló otra ecuación para relacionar ambos aspectos: una vez que se calcula el PMV, se

puede determinar el PPD. El índice del PPD esencialmente, muestra el porcentaje de personas que se

predice, experimentarán molestias locales. Los principales factores que causan molestias locales son el

enfriamiento o calentamiento no deseado del cuerpo de un ocupante. Los factores contribuyentes

comunes son corrientes de aire, diferencias de temperatura vertical anormalmente altas entre los tobillos

y la cabeza, y / o la temperatura del piso. Esta relación se basa en estudios en que los sujetos de ensayo

Figura 71. Tasas metabólicas de acuerdo a la actividad en ejecución.

Fuente: https://www.linkedin.com/pulse/role-cfd-evaluating-occupant-

thermal-comfort-sandip-jadhav/

127

se encontraban en un local en el que las condiciones interiores podían regularse con precisión (Fanger,

1970) (Figura 72).

Este método trata a todos los ocupantes por igual y no contempla la localización ni la adaptación al

entorno ambiental (La Roche, 2011). Básicamente supone que la temperatura interior no cambia cuando

lo hace la exterior, conforme cambian las estaciones; por el contrario, contempla una única temperatura

durante todo el año. Se toma una posición más pasiva en la que los ocupantes no tienen que adaptarse a

temperaturas diferentes porque éstas son siempre constantes (Khodakarami & Knight, 2008).

En el caso del índice PPD, ANSI/ASHRAE Norma 55 (2017), dicta que se puede lograr el confort térmico

con base a una tasa de satisfacción del 80% o más de los ocupantes. El porcentaje restante de personas

puede experimentar un 10% o hasta 15% de insatisfacción basado en la incomodidad de todo el cuerpo

(todos los factores influyentes enumerados del PMV) y un 10-15% de insatisfacción basado en la

incomodidad local / incomodidad parcial del cuerpo, es decir, si el 15% de los ocupantes está insatisfecho

con su ambiente interior, el edificio y el sistema en general se considera aceptable puesto que el resto

está en condiciones de confort.

El PPD puede variar de 5% a 100%, dependiendo del PMV calculado. Estos valores de confort variarán

dependiendo de dónde se encuentre el ocupante en el edificio. Sin embargo, para que los rangos de

comodidad cumplan con los estándares, ningún punto ocupado en el espacio debe estar por encima del

15% de PPD. El índice previsto de porcentaje de insatisfecho (PPD) proporciona una estimación de

cuántos ocupantes en un espacio se sentirían insatisfechos por las condiciones térmicas (Figura 73).

Todas las áreas ocupadas en un espacio deben mantenerse por debajo del 15% de PPD para garantizar

el confort térmico de acuerdo con las normas conocidas: ASHRAE 55 (2017) e ISO 7730 (2005).

Figura 72. Índice Predicted percentage of dissatisfied (PPD). Fuente: Elaboración propia a partir de la teoría de

Fanger, P. (1970).


128

5.7.2 MODELADO DE PROTOTIPO

Dada la complejidad y amplitud de todos los aspectos que influyen en el diseño arquitectónico, para fines

prácticos y de acotación de variables, se seleccionaron los elementos que el arquitecto puede controlar

en el ejercicio profesional para modelarlo en Autodesk Ecotect Analysis 2011 (Figura 74). El objeto

arquitectónico típico se modeló de tal forma que se puedan combinar y manipular todas las variables y

así, realizar todos los análisis necesarios planteados desde el inicio en la investigación. El modelo tipo

cuenta con las siguientes características formales y de configuración:

Variables fijas:

• Dimensiones del espacio: 8.00 m. de largo por 4.00 m. de ancho.

• Orientación: Norte-sur

• Tipo de techo: Plano.

Variables con varias opciones:

• Altura del espacio: Alta (2.70 m) o baja (2.30) de acuerdo a los rangos mínimos recomendados

en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal de Arnal, L. & Betancourt, M., (2019).

• Densidad del material: Para muros kg/m3 (alta o baja), para techos kg/m3 (alta o baja) de

acuerdo a la biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011.

• Color: Claro con 83% reflectancia u oscuro con 20% de reflectancia con características ópticas de

acuerdo la biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011.

• Sistema de ventilación: Unilateral o cruzada.

Figura 73. Simulaciones de Índice Predicted percentage of dissatisfied (PPD).

Fuente: https://www.simscale.com/blog/2019/09/what-is-pmv-ppd/

129

• Tipo de cristal en ventanas: Alta transmitancia térmica W/m2K (cristal sencillo 6 mm) o baja

transmitancia térmica W/m2K (sistema de doble cristal 6-10-6) de acuerdo a la Biblioteca de

materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011.

A continuación se describe el modelado a detalle, con las características formales y técnicas para cada

variable definida:

*Dimensiones del espacio: 8.00 mts. de largo por 3.70 mts. de ancho.

*Orientación: Norte-sur

*Altura del edificio:

-Bajo (2.30 m) de acuerdo a los rangos mínimos recomendados en el Reglamento de Construcciones del

Distrito Federal de Arnal, L. & Betancourt, M., (2019).

-Alto (2.70 m) de acuerdo a los rangos mínimos de alturas para lugares cálidos recomendados en el

Reglamento de Construcciones del Distrito Federal de Arnal, L. & Betancourt, M., (2019).

*Densidad del material (sistema constructivo): Como la magnitud escalar referida a la cantidad de

masa en un determinado volumen de un material (Schackelford, 2008), se tomará en cuenta para muros

y techos, con sus características físicas de acuerdo al material, de la siguiente forma:

Para muros:

-Alta: adobe de 30 cm de espesor, 2000 kg/m3 densidad, calor específico 1200 J/kgk y conductividad

0.45 W/mk y finalmente, acabado de aplanado de mortero en ambas caras de 1cm de espesor, 1250

kg/m3 densidad, calor especifico 1088 J/kgk y conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de materiales de

Autodesk Ecotect Analysis, 2011) (Figura 75).

Figura 74. Modelado en Autodesk Ecotect Analysis 2011. Fuente: Elaboración propia


130

-Baja: tabique hueco con la siguiente constitución: 3 cm de espesor de ladrillo, 1100 kg/m3 densidad,

calor especifico de 700 J/kgk y conductividad 0.55 W/mk, capa de aire de 9 cm de espesor con 1.3 kg/m3

densidad, calor específico de 1004 J/kgk y conductividad 5.56 W/mk, 3 cm de espesor de ladrillo, 1100

kg/m3 densidad, calor específico de 700 J/kgk y conductividad 0.55 W/mk y finalmente, acabado de

aplanado de mortero en ambas caras de 1cm de espesor, 1250 kg/m3 densidad, calor especifico 1088

J/kgk y conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011) (Figura

76).

Para techos:

-Alta: Losa aislante compuesta de: impermeabilizante de 6 mm de espesor, 900 kg/m3 densidad, calor

específico 1966 J/kgk y conductividad 0.088 W/mk, Membrana de papel de 2 mm de espesor, 1090 kg/m3

densidad, calor especifico 1800 J/kgk y conductividad 5.56 W/mk. Grapa de aire de 15 cm de espesor,

1.3 kg/m3 densidad, calor específico 1004 J/kgk y conductividad 5.56 W/mk. Membrana de papel de 2

mm de espesor, 1090 kg/m3 densidad, calor específico 1800 J/kgk y conductividad 14 w/m.k. Aislamiento

de fibra de vidrio de 5 mm de espesor, 12 kg/m3 densidad, calor especifico 840 J/kgk y conductividad 0.04

W/mk. Finalmente, acabado de aplanado de mortero de 1cm de espesor, 1250 kg/m3 densidad, calor

Figura 75. Constitución del conjunto de muro densidad alta, a partir de los layers particulares del

sistema. Fuente: Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011.

Figura 76. Constitución del conjunto de muro densidad baja, a partir de los layers particulares del


131

específico 1088 J/kgk y conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis,

2011) (Figura 77).

-Baja: Losa tradicional compuesta de: impermeabilizante de 6 mm de espesor, 900 kg/m3 densidad, calor

específico 1966 J/kgk y conductividad 0.088 W/mk. Losa de concreto armado de 15 cm de espesor, 950

kg/m3 densidad, calor específico 656 J/kgk y conductividad 0.20 W/mk. Finalmente, acabado de

aplanado de mortero de 1cm de espesor, 1250 kg/m3 densidad, calor específico 1088 J/kgk y

conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011) (Figura 78).

*Color: Aplicado como acabado final para muros y techos, con características ópticas de acuerdo al

material, de la siguiente forma:

-Claro: Codificación HEX #A7DCDC con 84% reflectancia en el mortero previamente explicado de 1cm de

espesor, 1250 kg/m3 densidad, calor específico 1088 J/kgk y conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de

materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011) (Figura 79).

Figura 77. Constitución conjunto de techo densidad alta, a partir de los layers particulares del


Figura 78. Constitución conjunto de techo densidad baja, a partir de los layers particulares del

sistema. Fuente: Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011


132

-Oscuro: Codificación HEX #043939 con 20% reflectancia en el mortero previamente explicado de 1cm

de espesor, 1250 kg/m3 densidad, calor especifico 1088 J/kgk y conductividad 0.43 W/mk (Biblioteca de

materiales de Autodesk Ecotect Analysis, 2011). (Figura 80).

*Tipo de techo: Plano.

*Sistema de ventilación:

-Unilateral: Con un solo acceso del eje del viento.

-Cruzada: Ventanas de acceso y ventanas de salida del eje del viento.

*Tipo de cristal en el sistema de ventanería: De acuerdo al Reglamento de Construcciones de la

Ciudad de México 2009, se consideró el tamaño de las ventanas como un noveno (1/9) del área del local,

con las siguientes características térmicas:

-Alta transmitancia térmica. u=6 w/m2k (cristal sencillo 6 mm) (Biblioteca de materiales de Autodesk

Ecotect Analysis, 2011).

-Baja transmitancia térmica. u= 3.30 w/m2k (sistema de doble cristal 6-10-6) (Biblioteca de materiales de

Autodesk Ecotect Analysis, 2011).

5.7.3 DEFINICIÓN DE PERIODOS DE ESTUDIO

Con las variables explicadas anteriormente, se combinan sin repetirse e integran en su totalidad (Figura

81), obteniendo 64 modelos o escenarios posibles por separado. En cuanto al periodo de estudio, es

importante decir que, rodo análisis bioclimático, debe de estar planteado bajo un periodo de estudio,

Figura 79. Reflectancia alta para el sistema. Fuente:

Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis,

2011

Figura 80. Reflectancia alta para el sistema. Fuente:

Biblioteca de materiales de Autodesk Ecotect Analysis,

2011

133

puesto que es precisamente el horario o periodo estacional, quien determina el comportamiento del clima

y, por ende, las condiciones de confort que puede experimentar el usuario.

En este punto, se definen los periodos de estudio de la siguiente forma: periodos generales (3 estaciones

del año) (Figura 82) y 2 periodos particulares (horas) como se describe a continuación:

• Equinoccio de primavera (21 de marzo): 3:00 am al ser uno de los periodos en los que se

presentan bajas temperaturas y 3:00 pm al ser de las horas más calurosas del día.

• Solsticio de verano (21 de junio): 3:00 am y 3:00 pm.

• Solsticio de invierno (21 de diciembre): 3:00 am y 3:00 pm.

5.7.4 SITIOS DE APLICACIÓN

México presenta una gran variedad de climas. Este país, al estar dividido por el trópico de Cáncer,

comprende dos zonas térmicas claramente diferenciadas. Sin embargo, debido a las distintas

elevaciones de las cadenas montañosas y las regiones cercanas a los litorales, existen zonas con

temperaturas extremas: áreas de climas desérticos y áreas de clima muy húmedo (Conafovi, 2006).

Tomando en cuenta lo anterior, es necesario establecer una regionalización que permita identificar las

zonas con características similares y así poder potenciar sus ventajas. Para definir y estudiar los

Figura 81. Interacción considerada entre las variables. Fuente: Elaboración propia

Figura 82. Comportamiento solar en Equinoccio de primavera, Solsticio de Verano y Solsticio de

Invierno respectivamente en Autodesk Ecotect Analysis 2011. Fuente: Elaboración propia


134

bioclimas de México, se consideraron como base las características climáticas de cada zona (King, D.

(1994) y (Morillón, G. 2004 y 2005) (Figura 83).

Con base en el estudio de los bioclimas presentes en las diversas zonas ecológicas, en esta sección del

desarrollo experimental, se seleccionaron los sitios de aplicación (Figura 84) para todos los bioclimas

existentes de acuerdo a King, D. (1994) & Morillón, G. (2004 y 2005) en sus trabajos y estudios

realizados en bioclimática (Tabla 15).

Bioclima 1: semifrío seco

Ciudad de México, Alcaldía Venustiano Carranza

Estación climatológica: 00009068

Ubicación geográfica: Latitud: 19°25'45" N, longitud: 099°03'10" O. Altura: 2,234.0 msnm.

Temperatura media: 14.6 °C

Precipitación: 275.7 mm

Bioclima 2: semifrío húmedo

Figura 83. Regiones ecológicas en la república Mexicana y ubicación de 67 ciudades. Fuente: Guía del

Uso Eficiente de la Energía en la Vivienda por la Comisión Nacional de Fomento a la Vivienda (2006)

Tabla 15. Clasificación de los bioclimas. Fuente: Elaboración propia a partir de los trabajos de King, D.

(1994) y Morillón, G. (2004 y 2005).

135

Xalapa, Veracruz


Ubicación geográfica: Latitud: 19°30’30" N , longitud: 096°56’58" O. Altura: 1,349.0 msnm.

Temperatura media: 18 °C

Precipitación: 1699.30 mm.

Bioclima 3: cálido seco

Chihuahua, Chihuahua.


Ubicación geográfica: Latitud: 28°38’00" N, longitud: 106°05’00" O., Altura: 1,428.0 msnm.


Precipitación: 385 mm.

Bioclima 4: cálido húmedo

Cancún, Q. Roo.


Ubicación geográfica: Latitud: 21°09’24" N, longitud: 86°49’13" O., Altura: 9.0 msnm.



Bioclima 5: templado seco

Celaya, Guanajuato.


Ubicación geográfica: Latitud: 20°32'11"N , longitud: 100°49'00" O., Altura: 1761 msnm.



Bioclima 6: templado

Guadalajara, Jalisco.


Ubicación geográfica: Latitud: 20°40'35" N, longitud: 103°20'46" O., Altura: 1550 msnm.



Bioclima 7: templado húmedo

Tepic, Nayarit.


Ubicación geográfica: Latitud: 21°29'21" N, longitud: 104°53'35" O., Altura: 963 msnm.


136



Bioclima 8: semifrío

Puebla, Puebla.


Ubicación geográfica: Latitud: 19°00’45" N, longitud: 098°11´35" O., Altura: 2122 msnm.



Bioclima 9: cálido semihúmedo

Coquimatlan, Colima


Ubicación geográfica: Latitud: 19°12’41" N, longitud: 103°48´23" O., Altura: 354 msnm.


Precipitación: 809.9 mm

Figura 84. Ubicación especial de los casos de estudio. Fuente: Elaboración propia.

137

5.7.5 OBTENCIÓN DE DATOS CLIMATOLÓGICOS

Con los 9 sitios definidos en el punto anterior, se obtuvieron todos los datos estadísticos confiables del

clima por medio del software Meteonorm v.7.3 (Figura 85) en formato EPW para poder convertirlo a

formato WEA e importarlo directamente a Autodesk Ecotect Analysis 2011 y así, poder obtener los tres

índices de confort para los 64 escenarios totales modelados y que son parte medular en la investigación:

1. Temperatura Radiante Media

2. Predicted mean vote (PMV): Opinión media estimada u Opinión media predecible

3. Pre dicted percentage of dissatisfied (PPD): Porcentaje pronosticado de insatisfechos

5.7.6 ANÁLISIS DEL CONFORT

Como se comentó anteriormente, el confort térmico es la sensación que expresa la satisfacción de los

usuarios de los edificios con el ambiente térmico. Por lo tanto es subjetivo y depende de diversos

factores. Sin embargo, llega el momento de integrar todas las etapas anteriores y realizar el análisis del

confort por medio de Autodesk Ecotect Analysis 2011 para poder generar la enorme cantidad de datos

numéricos estableciendo una base de datos con resultados de los índices de confort, respecto a cada

variable del prototipo y a cada bioclima. Entendiendo lo anterior, se realizaron las simulaciones en

Autodesk Ecotect Analysis 2011 de los tres índices de confort explicados (Figura 86, 87 y 88), para cada

uno de los 64 escenarios posibles en donde se combinan todas las variables de diseño, para los seis

periodos de estudio y para los nueve tipos de bioclimas seleccionados, obteniendo 10,368 datos

numéricos promedios respecto a la rejilla establecida en el modelo del prototipo.

Figura 85. Meteonorm v.7.3 para la obtención de la información

climatológica. Fuente: http://clickdown.org/tag/meteonorm-7-3-3-

google-driver-links/


138

Figura 86. Análisis de Temperatura Radiante Media para Ciudad

de México, en Verano a las 3 de la tarde. Fuente: Elaboración

propia.

Figura 87. Análisis de PMV para Ciudad de México, en Verano a

las 3 de la tarde. Fuente: Elaboración propia.

Figura 88. Análisis PPD para Ciudad de México, en Verano a las 3

de la tarde. Fuente: Elaboración propia.

139

Para la sencillez en la obtención de los datos numéricos de las simulaciones realizadas, se realizaron

hojas de cálculo (Tabla 16) para posteriormente, tratar, analizar y aplicar el modelo de optimización

matemática en la siguiente etapa.

5.7.7 MODELO DE OPTIMIZACIÓN PARA EL TRATAMIENTO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE

INFORMACIÓN DE SIMULACIONES DESARROLLADAS

De acuerdo a todos los escenarios analizados y la gran cantidad de datos numéricos obtenidos en

Autodesk Ecotect Analysis 2011, se continúa con una de las etapas más importantes en la investigación:

el tratamiento y análisis de información por medio del software Matlab 2019. Es precisamente en Matlab

2019, donde se considera todo lo explicado en el capítulo 4 de visualización del diseño a través de un

enfoque conjugado de optimización y arquitectura.

MATLAB (MATrix LABoratory), comúnmente llamado laboratorio de matrices, es un sistema de cómputo

numérico que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un lenguaje de programación propio.

Entre sus prestaciones básicas se encuentra la manipulación de matrices, la representación de datos y

funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario y la comunicación con

programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware.

Tabla 16. Hoja de análisis con los resultados obtenidos para la Ciudad de México. Fuente: elaboración propia.

CONFIGURACIÓN ACABADO

MUROS TECHOS ALTURA COLOR

1 ALTA ALTA ALTO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.73 -2.19 84.99 19.03 -1.8 66.76 18.07 -2.05 79.14 19.2 -1.7 60.95 14.51 -3.14 99.58 16.67 -2.53 94.02

2 ALTA BAJA ALTO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.6 -2.21 85.29 18.81 -1.83 68.55 18.12 -2.08 80.18 19.32 -1.7 61.77 14.63 -3.13 99.54 16.07 -2.68 96.49

3 BAJA ALTA ALTO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.04 -2.38 90.52 18.61 -1.89 71.4 17.58 -2.2 85.05 19 -1.76 64.72 14.13 -3.3 99.83 16.36 -2.61 95.41

4 BAJA BAJA ALTO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.02 -2.37 90.24 18.48 -1.92 73.14 17.63 -2.22 85.73 19.11 -1.76 64.88 14.21 -3.25 99.77 15.72 -2.78 97.61

5 ALTA ALTA BAJO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.59 -2.19 84.69 18.93 -1.77 65.66 18.31 -2.01 77.26 19.47 -1.65 58.88 14.58 -3.14 99.57 16.65 -2.5 93.35

6 ALTA BAJA BAJO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.61 -2.19 84.71 18.86 -1.8 67.24 17.94 -2.08 80.16 19.18 -1.69 61.19 14.73 -3.1 99.48 16.21 -2.65 96

7 BAJA ALTA BAJO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.16 -2.35 89.69 18.75 -1.85 69.51 17.81 -2.16 83.42 19.25 -1.71 62.21 14.11 -3.28 99.82 16.43 -2.57 94.7

8 BAJA BAJA BAJO CLARO UNILATERAL ALTA TRANS 17.17 -2.34 89.37 18.6 -1.89 71.41 17.49 -2.22 85.5 18.97 -1.75 64.36 14.27 -3.23 99.74 15.82 -2.75 97.27

9 ALTA ALTA ALTO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.6 -2.2 84.83 18.96 -1.77 65.42 18.3 -2.02 77.68 19.49 -1.65 58.84 14.55 -3.15 99.59 16.6 -2.51 93.66

10 ALTA BAJA ALTO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.61 -2.2 84.9 18.87 -1.81 67.33 17.91 -2.09 80.59 19.15 -1.7 61.63 14.72 -3.11 99.5 16.2 -2.66 96.13

11 BAJA ALTA ALTO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.19 -2.35 89.72 18.75 -1.86 69.98 17.78 -2.17 83.9 19.2 -1.72 63.05 14.09 -3.29 99.82 16.32 -2.6 95.3

12 BAJA BAJA ALTO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.23 -2.33 89.3 18.66 -1.89 71.52 17.69 -2.21 85.12 19.16 -1.74 63.97 14.3 -3.23 99.75 15.82 -2.76 97.44

13 ALTA ALTA BAJO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.67 -2.18 84.07 19.05 -1.74 64.02 18.21 -2.01 77.26 19.41 -1.63 58.16 14.8 -3.11 99.5 16.91 -2.46 92.51

14 ALTA BAJA BAJO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.65 -2.18 84.24 18.94 -1.78 65.97 18.23 -2.04 78.71 19.5 -1.64 58.72 14.72 -3.1 99.47 16.23 -2.63 95.77

15 BAJA ALTA BAJO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.18 -2.33 89.22 18.78 -1.83 68.65 17.87 -2.14 82.73 19.31 -1.69 61.26 14.15 -3.27 99.8 16.48 -2.55 94.44

16 BAJA BAJA BAJO OSCURO UNILATERAL ALTA TRANS 17.19 -2.32 88.91 18.62 -1.87 70.67 17.76 -2.18 84.19 19.25 -1.71 62.42 14.37 -3.21 99.71 15.93 -2.73 97.07

17 ALTA ALTA ALTO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 17.3 -2.3 88.34 18.97 -1.78 66.04 17.85 -2.12 81.91 19.29 -1.67 60 14.4 -3.24 99.75 16.89 -2.45 92.65

18 ALTA BAJA ALTO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 17.23 -2.3 88.31 18.77 -1.82 68.02 17.68 -2.16 82.43 19.16 -1.69 61.43 14.41 -3.21 99.71 16.31 -2.62 95.57

19 BAJA ALTA ALTO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 16.82 -2.46 92.58 18.84 -1.83 68.47 17.55 -2.25 86.54 19.36 -1.68 60.53 13.73 -3.4 99.91 16.61 -2.51 93.62

20 BAJA BAJA ALTO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 16.83 -2.44 92.1 18.64 -1.87 70.71 17.49 -2.27 87.35 19.29 -1.7 61.92 13.98 -3.33 99.68 16.07 -2.68 96.51

21 ALTA ALTA BAJO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 17.44 -2.28 87.69 19.18 -1.74 63.66 18.09 -2.09 80.45 19.59 -1.61 57.02 14.22 -3.25 99.77 16.86 -2.43 91.82

22 ALTA BAJA BAJO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 17.32 -2.29 87.81 18.91 -1.79 66.28 17.99 -2.12 81.91 19.52 -1.64 58.36 14.39 -3.2 99.7 16.36 -2.59 95.1

23 BAJA ALTA BAJO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 16.81 -2.45 92.31 18.89 -1.8 66.92 17.63 -2.22 85.67 19.47 -1.64 58.56 13.87 -3.38 99.9 16.88 -2.45 92.23

24 BAJA BAJA BAJO CLARO CRUZADA ALTA TRANS 16.99 -2.41 91.41 18.84 -1.83 68.71 17.55 -2.25 86.61 19.39 -1.67 60.23 14.03 -3.31 99.85 16.19 -2.64 95.99

25 ALTA ALTA ALTO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 17.49 -2.28 87.51 19.19 -1.74 63.92 18.08 -2.09 80.73 19.57 -1.62 57.68 14.22 -3.25 99.77 16.75 -2.46 92.58

26 ALTA BAJA ALTO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 17.27 -2.29 87.94 18.85 -1.8 66.79 17.99 -2.12 82.03 19.51 -1.65 58.84 14.37 -3.2 99.7 16.31 -2.6 95.37

27 BAJA ALTA ALTO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 16.8 -2.45 92.28 18.82 -1.82 67.8 17.61 -2.23 85.96 19.42 -1.66 59.62 13.77 -3.39 99.91 16.65 -2.5 93.35

28 BAJA BAJA ALTO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 16.91 -2.42 91.62 18.72 -1.85 69.7 17.54 -2.26 88.84 19.34 -1.69 61.07 14.02 -3.32 99.85 16.11 -2.67 96.35

29 ALTA ALTA BAJO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 17.33 -2.28 87.72 19.11 -1.72 63.04 18.14 -2.07 79.94 19.68 -1.59 55.67 14.25 -3.24 99.76 16.92 -2.41 91.34

30 ALTA BAJA BAJO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 17.31 -2.28 87.59 18.94 -1.77 65.34 18.03 -2.11 81.47 19.6 -1.62 57.19 14.41 -3.19 99.68 16.42 -2.57 94.8

31 BAJA ALTA BAJO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 16.87 -2.43 91.86 18.95 -1.78 65.94 17.68 -2.21 85.1 19.53 -1.62 57.68 13.81 -3.38 99.9 16.82 -2.44 92.15

32 BAJA BAJA BAJO OSCURO CRUZADA ALTA TRANS 16.88 -2.41 91.36 18.73 -1.83 68.6 17.6 -2.23 86.12 19.44 -1.66 59.44 14.07 -3.3 99.83 16.23 -2.63 95.82

33 ALTA ALTA ALTO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.71 -2.16 83.57 19.04 -1.75 64.24 18.38 -2 76.86 19.59 -1.62 57.43 14.73 -3.09 99.43 14.84 -3.05 99.32

34 ALTA BAJA ALTO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 15.74 -2.78 97.63 18.09 -2.05 78.89 18.25 -2.05 78.88 19.53 -1.64 58.74 14.81 -3.06 99.36 16.05 -2.68 93.46

35 BAJA ALTA ALTO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.19 -2.35 89.73 18.82 -1.84 68.99 18.48 -1.96 74.98 19.33 -1.7 61.5 14.43 -3.18 99.67 16.21 -2.63 95.84

36 BAJA BAJA ALTO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.05 -2.35 89.74 18.51 -1.89 71.63 17.67 -2.22 85.63 19.27 -1.72 62.69 14.4 -3.19 99.69 15.66 -2.8 97.84

37 ALTA ALTA BAJO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.84 -2.12 81.98 19.17 -1.71 62.07 18.3 -1.98 75.69 19.5 -1.6 56.26 15.09 -3.03 99.23 16.91 -2.46 92.58

38 ALTA BAJA BAJO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.86 -2.13 82.28 19.08 -1.75 64.18 17.86 -2.13 82.29 19.08 -1.75 64.18 15.02 -3.02 99.2 16.25 -2.64 95.92

39 BAJA ALTA BAJO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.12 -2.35 89.81 18.71 -1.85 69.7 17.69 -2.17 83.85 19.12 -1.72 62.83 14.19 -3.28 99.81 16.52 -2.56 94.56

40 BAJA BAJA BAJO CLARO UNILATERAL BAJA TRANS 17.24 -2.31 88.43 18.66 -1.86 70.01 17.78 -2.18 84.26 19.34 -1.69 61.33 14.52 -3.16 99.62 15.77 -2.77 97.54

41 ALTA ALTA ALTO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.78 -2.14 82.75 19.18 -1.7 61.86 18.21 -2 76.85 19.5 -1.6 56.23 15.04 -3.05 99.3 16.9 -2.47 92.81

42 ALTA BAJA ALTO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.83 -2.15 82.93 19.1 -1.75 64.17 18.3 -2.03 78.23 19.63 -1.62 57.21 14.85 -3.05 99.32 16.12 -2.66 96.17

43 BAJA ALTA ALTO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.18 -2.33 89.27 18.81 -1.82 68.15 17.61 -2.19 84.42 19.18 -1.69 61.43 14.4 -3.22 99.73 16.39 -2.61 95.4

44 BAJA BAJA ALTO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.24 -2.32 88.8 18.71 -1.86 69.99 17.42 -2.23 85.93 19.02 -1.73 63.15 14.45 -3.18 99.65 15.72 -2.79 97.69

45 ALTA ALTA BAJO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 18.09 -2.09 80.6 19.46 -1.66 59.47 18.57 -1.94 74.08 19.81 -1.55 53.61 14.89 -3.04 99.27 16.75 -2.46 95.52

46 ALTA BAJA BAJO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.87 -2.12 81.84 19.13 -1.72 62.92 18.4 -2 76.77 19.71 -1.59 55.58 14.96 -3.02 99.2 16.23 -2.63 95.73

47 BAJA ALTA BAJO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 18.15 -2.03 78.08 18.91 -1.79 66.57 17.96 -2.12 81.96 19.47 -1.65 58.83 14.36 -3.2 99.7 16.39 -2.57 94.85

48 BAJA BAJA BAJO OSCURO UNILATERAL BAJA TRANS 17.37 -2.28 87.63 18.79 -1.83 68.67 17.55 -2.19 84.54 19.11 -1.7 61.77 14.55 3.15 99.59 15.8 -2.76 97.41

49 ALTA ALTA ALTO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.63 -2.23 86.01 19.41 -1.67 60.33 18.18 -2.07 79.82 19.84 -1.55 53.55 14.46 -3.16 99.63 16.72 -2.46 92.64

50 ALTA BAJA ALTO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.53 -2.24 86.21 19.16 -1.73 63.19 18.08 -2.11 81.36 19.75 -1.58 55.32 14.59 -3.13 99.55 16.23 -2.62 95.61

51 BAJA ALTA ALTO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 16.8 -2.45 92.35 19.01 -1.76 64.79 17.26 -2.28 87.76 19.42 -1.61 56.99 14.09 -3.32 99.85 16.71 -2.51 93.66

52 BAJA BAJA ALTO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 16.91 -2.42 91.57 18.87 -1.81 67.33 17.14 -2.31 88.67 19.22 -1.66 59.56 14.21 -3.26 99.79 15.99 -2.71 99.85

53 ALTA ALTA BAJO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.53 -2.22 85.57 19.35 -1.65 58.9 18.02 -2.06 79.32 19.71 -1.53 52.38 15.74 -2.83 98.05 17.18 -2.38 90.63

54 ALTA BAJA BAJO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.56 -2.22 85.49 19.21 -1.7 61.64 17.8 -2.11 81.58 19.5 -1.58 55.13 14.8 -3.09 99.45 16.48 -2.57 94.84

55 BAJA ALTA BAJO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.01 -2.41 91.29 19.23 -1.71 62.31 17.67 -2.22 85.63 19.8 -1.55 53.67 14 -3.31 99.84 16.7 -2.47 92.85

56 BAJA BAJA BAJO CLARO CRUZADA BAJA TRANS 17.02 -2.39 90.71 18.97 -1.77 65.72 17.25 -2.28 87.57 19.33 -1.63 57.84 14.27 -3.24 99.76 16.09 -2.68 96.42

57 ALTA ALTA ALTO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 17.48 -2.23 86.07 19.31 -1.66 59.61 17.94 -2.08 80.3 19.64 -1.55 53.39 14.8 -3.13 99.54 17.1 -2.41 91.44

58 ALTA BAJA ALTO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 17.51 -2.23 85.93 19.18 -1.71 62.02 17.74 -2.13 82.22 19.45 -1.59 55.8 14.78 -3.11 99.49 16.46 -2.58 95.03

59 BAJA ALTA ALTO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 16.87 -2.43 91.81 19.08 -1.73 63.57 17.34 -2.26 87.14 19.48 -1.59 55.93 14.14 -3.31 99.84 16.76 -2.5 93.35

60 BAJA BAJA ALTO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 16.84 -2.41 91.36 18.8 -1.8 66.93 16.84 -2.41 91.37 18.8 -1.8 66.93 14.25 -3.25 99.77 16.04 -2.7 96.68

61 ALTA ALTA BAJO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 17.58 -2.2 85.03 19.44 -1.62 57.31 18.07 -2.04 78.75 19.8 -1.5 50.9 14.87 -3.1 99.47 17.26 -2.36 89.99

62 ALTA BAJA BAJO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 17.6 -2.2 85.03 19.29 -1.67 60.28 17.83 -2.1 81.12 19.57 -1.55 53.85 14.84 -3.08 99.42 16.55 -2.55 94.48

63 BAJA ALTA BAJO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 16.98 -2.4 90.98 19.2 -1.7 61.62 17.48 -2.22 85.76 19.61 -1.55 53.86 14.23 -3.28 99.81 16.93 -2.44 92.16

64 BAJA BAJA BAJO OSCURO CRUZADA BAJA TRANS 17.09 -2.37 90.2 19.03 -1.76 64.69 17.31 -2.26 87.04 19.38 -1.61 56.92 14.33 -3.22 99.73 16.13 -2.66 96.24

TEMP.

RADIANTE

3:00 hrs 15:00 hrs

BIOCLIMA SEMIFRIO SECO: CDMX, MÉXICO

ESCENARIOS (64)

PERIODOS DE ESTUDIO

PREDICTED

MEAN VOTE

PORCENTAJE DE PERSONAS

INSATISFECHAS (PPD)

TEMP.

RADIANTE

TEMP.

RADIANTE

PREDICTED

MEAN VOTE

15:00 hrs


INSATISFECHAS (PPD)

PREDICTED

MEAN VOTE


INSATISFECHAS (PPD)

TEMP. RADIANTE

MEDIA

PREDICTED

MEAN VOTE


INSATISFECHAS (PPD)

PREDICTED

MEAN VOTE


INSATISFECHAS (PPD)

INVIERNO (21 DICIEMBRE)

NO.

EQUINOCCIO (21 MARZO) VERANO (21 JUNIO)

PREDICTED

MEAN VOTE


INSATISFECHAS (PPD)

TEMP. RADIANTE

MEDIA

DENSIDAD KG/M3SISTEMA DE VENTILACIÓN CRISTAL (W/M2K)

TEMP. RADIANTE

MEDIA

3:00 hrs 15:00 hrs 3:00 hrs


140

Es un software que permite la integración de modelos matemáticos tan complejos que se necesiten para

el análisis y tratamiento de información según el objetivo que se desee lograr. Todas estas prestaciones

son herramientas fundamentales para poder analizar la gran cantidad de datos numéricos obtenidos en

Autodesk Ecotect Analysis 2011.

Matlab 2019, es un software muy utilizado en universidades, centros de investigación y de desarrollo ya

que, en los últimos años ha aumentado el número de prestaciones, como la de programar directamente

procesadores digitales de señal o crear código VHDL (Goering, R. 2007).

El prototipo se modeló con el objetivo de combinar y manipular todas las variables entre sí y por ello, se

combinan sin repetirse e integran en su totalidad en un modelo formal, obteniendo 64 escenarios posibles

en los cuales, se analizaron los tres índices de confort explicados anteriormente, para cada periodo de

estudio y para cada bioclima elegido generando una gran cantidad de valores numéricos de acuerdo al

modelo formal analizado.

La aplicación de la tecnología y el uso de la inteligencia artificial en Mathlab 2019, demandó planear

desde un inicio el modelo y la técnica a utilizar para resolver y poder analizar todos los valores numéricos

de las simulaciones previamente desarrolladas.

En consecuencia y como se comentó a detalle la metodología de aplicación en el capítulo 4 de esta

investigación, el modelo fue resuelto como un problema de optimización, es decir, calculando los valores

de una función que, en el caso de estudio, son los datos obtenidas de los tres índices de confort. De igual

forma, dada la complejidad e integración del sistema, se resolvió como un problema estocástico

multiobjetivo y de optimización (Figura 89), es decir, un modelo que proporcione un frente estadístico y

así, poder tomar la mejor decisión o la mejor alternativa según el caso que se presente.

Figura 89. Problema estocástico multiobjetivo y de optimización

Fuente: Elaboración propia.

141

Modelo de optimización aplicado al trabajo de investigación (Figura 89):

1. Definición del problema

2. Definición de objetivo o multiobjetivo del sistema

3. Análisis del sistema y recopilación de datos

4. Síntesis del modelo y formulación del modelo matemático

5. Deducción de la solución

6. Verificar el modelo

7. Validar el modelo

8. Implementación del Modelo

9. Toma de decisiones

Recordemos que el objetivo principal de este modelo de optimización o matemático desarrollado, es

generar recomendaciones o estrategias de diseño para obtener condiciones de confort, sin importar el

lugar en donde se encuentre el proyecto, es decir, que se muestre la mejor solución posible de diseño

sustentable. Para ello, es necesario explicar algunos puntos que complementan lo explicado en el

capítulo 4 del modelo y la técnica de optimización matemática aplicada a la investigación.

El modelo de optimización matemático utilizado en la programación informática del problema a resolver,

contiene los siguientes elementos:

Figura 90. Etapas del proceso del modelado. Fuente: Elaboración propia.


142

1) Alternativas o variables de decisión: Son las decisiones cuantificables, cuyo valor afecta el

desempeño del sistema. En otras palabras, las estrategias de diseño que mejor se apegan a los rangos

de confort establecidos.

2) Restricciones: Representan un conjunto de relaciones o condiciones (expresadas como

ecuaciones e inecuaciones) que un subconjunto de variables está obligado a satisfacer, es decir, los

índices de confort que todo proyecto debe de lograr.

3) Función objetivo (o funciones multiobjetivo): Es la medida cuantitativa sobre la calidad de las

soluciones de un problema. Se expresa como una función matemática de las variables de decisión.

Por lo tanto, el modelado matemático desarrollado, se nombró como un proceso creativo-intelectual, es

decir, la fusión del diseño arquitectónico y la inteligencia artificial, para la generación de todos los

modelos y combinaciones pertinentes, las cuales deben de ser sistemáticas, racionales y teóricamente

guiados, cuyo objetivo principal es analizar y resolver problemas, en este caso: el problema de la

habitabilidad del usuario.

La modelación de este problema de optimización toma en cuenta, el estudio y sistematización de la

investigación de operaciones de Taha, H. (2004), cuya metodología de la investigación de operaciones

aplicada al problema de estudio en Matlab 2019, se puede considera como un potenciador del diseño

arquitectónico para seleccionar la mejor solución de diseño posible con las mejores condiciones de

confort, de acuerdo al lugar en donde se vaya a generar el proyecto arquitectónico.

La resolución a un problema, es un proceso racional que involucra desde identificar el problema de

interés hasta la elección y ejecución de alguna acción a fin de eliminarlo o reducirlo y este proceso debe

ser sistemático y guiado por el conocimiento disponible sobre el sistema, es decir, necesita ser

cuestionado en el proceso, para determinar posibles fallas que pueden ir surgiendo en el camino y

readaptarse a la programación matemática para lograr el objetivo final.

La tarea esencial de la herramienta de optimización desarrollada, consistió en localizar un punto meta

dentro del espacio de soluciones, es decir, obtener las mejores condiciones de confort, lo cual solamente

se puede asegurar, mediante el empleo de algoritmos exactos. Sin embargo, el problema en el diseño

arquitectónico, es complejo debido a la enorme cantidad de variables que entran en el análisis, por lo

tanto, no sólo se requirieron dichos algoritmos por lo que, de acuerdo a los estudios de Piaget, J. (1971)

se necesitó cuestionarse en el proceso algunas consideraciones, como alternativas de solución que

resolverán el problema en un tiempo polinomial de forma óptima (Figura 91).

143

Dicho lo anterior, el modelo resuelto al tratar elementos matemáticos y estadísticos aplicados en el diseño

y en la informática, se manejaron los datos con el descubrimiento de los mejores valores de la función

multiobjetivo, es decir, poder acceder a los rangos de confort de los tres índices definidos.

Al ser un modelo multiobjetivo y de optimización, el tratamiento de los datos obtenidos en las

simulaciones, se enfocaron en la acción y efecto de optimizar, es decir, a resolver el sistema de la

manera más eficiente posible traduciendo los datos en valores binarios, utilizando la menor cantidad de

recursos apoyados de la inteligencia artificial programada en Matlab 2019, gestionando eficientemente

todos los procesos y valores obtenidos para generar la base datos integral que nos permita

posteriormente, generar las recomendaciones de diseño sustentable.

Este modelo de optimización y de multiobjetivo, se realizó como un proceso estocástico con

programación de jerarquías, mínimos, máximos, filtros, repeticiones, corridas cíclicas y condicionantes,

para poder hacer búsquedas aleatorias guiadas o inteligentes con base a todos los escenarios simulados

que estén más cercanos a las condiciones de confort de referencia y así, al final se puedan generar las

recomendaciones de diseño que se pueden tomar en cuenta para cualquier proyecto.

5.7.8 IMPLEMENTACIÓN Y VALIDACIÓN: A. V. D. E. (APLICACIÓN DE VISUALIZACIÓN EN DISEÑO

ECOSUSTENTABLE) PARA LA TOMA DE DECISIONES

La clave del diseño bioclimático y sustentable, consiste en concebir el edificio como un mecanismo

energético, capaz de reducir al mínimo el consumo de energía térmica convencional y de producir la

energía consumida, tanto térmica como eléctrica. La eficacia de este mecanismo energético, depende de

Figura 91. Mecanismo de Piaget para la búsqueda de balance. Fuente:

Elaboración propia a partir de los estudios de Piaget, J. (1971).


144

infinidad de factores, tanto externos como internos y necesita alimentarse básicamente de la radiación

solar, los vientos, la humedad y aprovechar la propia inercia térmica del edificio o la del terreno si fuera

necesario.

El funcionamiento de la piel constructiva del edificio, es teóricamente sencillo: Al igual que hacen gran

cantidad de animales, se trata de intercambiar energía con el medio a través de su piel (fachadas,

cubiertas, espacios en contacto con el ambiente exterior y superficies en contacto con el terreno) y

estabilizar la temperatura interior, en ciclos diarios o estacionales, mediante sistemas constructivos,

basados en la inercia térmica efectiva o acabados, de tal manera que pueda conseguirse un sistema de

temperaturas de varios grados, que sitúen el interior del edificio dentro de la zona de confort para el

usuario.

Una de las funciones principales de los edificios es proveer ambientes interiores que son térmicamente

confortables. Entender las necesidades del ser humano y las condiciones básicas que definen el confort

es indispensable para el diseño de edificios que satisfacen los usuarios con un mínimo de equipamiento

mecánico, es decir, promover el diseño pasivo y retomando cuestiones de diseño que son básicas pero

de suma importancia en el logro del confort en el usuario.

Por lo tanto, concluyendo con la optimización de la información generada de todos los bioclimas

existentes en México, se muestra como resultado final del análisis las recomendaciones de diseño (Tabla

17) que se pueden proponer de acuerdo a las mejores condiciones de confort. A continuación, se

presentan resultados de los nueve casos de estudio, validados y justificados con las recomendaciones

que algunas fuentes recomiendan para cada uno de ellos.

Una vez conocidos el sitio, clima, el comportamiento solar y las condicionantes del entorno en general,

viene el proceso de la construcción del edificio en un terreno dado en función de la estrategia que

queramos seguir. De manera general, en el caso de un clima templado, la estrategias seria captación de

radiación solar en invierno y protección en verano. En el caso de un clima cálido y húmedo, es básico en

cualquier época del año la protección solar y la ventilación.

La forma del edificio, influye notablemente en las condiciones del sitio según los parámetros de forma,

densidad, altura relativa y tipo de distribución. Por ello, es que el aspecto de la forma global del edificio

influyen en el intercambio del ambiente contribuyendo al confort de los usuarios y se decidieron esas

Tabla 17. Recomendaciones generales de diseño. Fuente: elaboración propia.

145

estrategias, en función de que son características geométricas, volumétricas y de constituciones

constructivas básicas en función del clima que puede tener un edificio y lo definen.

Es precisamente la forma del edificio el que da respuesta al clima y microclima del emplazamiento. Se

trata de minimizar las pérdidas de calor en épocas frías y las ganancias en épocas calurosas, facilitar la

protección contra los vientos no deseados y favorecer la ventilación natural en aquellos climas en que

sea necesario.

La aplicación desarrollada, llamada A.V.D.E. (Aplicación de Visualización en Diseño Ecosustentable),

(Figura 92), reúne todo el trabajo analítico y creativo de este proyecto de investigación. Simplemente para

que el usuario pueda interactuar con ella y en menos de 3 minutos pueda conocer las recomendaciones

de diseño necesarias, acorde al bioclima, para que acceder a condiciones de confort.

Con apoyo del Mtro. en Optimización Edwin Montes Orozco ([email protected]) de la UAM

Iztapalapa, se desarrolló la aplicación de tal forma que el usuario pueda interactuar y obtener lo mejor de

ella sin la necesidad de contar con un complemento extra ni tener instalado Autodesk Ecotect Analysis

2011 o Matlab 2019.

Esta aplicación que es producto del presente trabajo de investigación, está disponible y de forma gratuita,

para todo aquel interesado, en el departamento de posgrado de Ciencias y Artes para el Diseño en la

Universidad Autónoma Metropolitana- Unidad Azcapotzalco y para poder hacer uso de ella será

necesario seguir las siguientes instrucciones:

1) Ejecutar el archivo ejecutable de instalación como administrador con extensión .exe

2) Seguir las instrucciones por “default” que proporciona el sistema paso a paso

3) Elegir unidad de instalación

4) Elegir “agregar ícono de acceso rápido al escritorio”

Figura 92. A.V.D.E.-Aplicación de Visualización en Diseño Ecosustentable. Fuente: Elaboración propia.


146

5) Finalmente: Instalar. En este punto el tiempo estará determinado de la capacidad de la

computadora y de la cantidad de información y programas con los que cuente.

6) No exige el uso ni compra de ninguna licencia o llave para activar el producto.

A.V.D.E. es un programa muy ligero comparado con algún otro programa en extenso como Revit e

incluso es mucho más ligero que AutoCAD. Sin embargo, las características mínimas con las cuales debe

de contar el quipo en donde se puede instalar el producto de esta investigación son las siguientes:

1) Sistema operativo Windows de 64 bits o para Mac

2) Memoria Ram de 4 gb

3) Espacio en Disco duro disponible de 1 gb

4) Procesador Intel® Pentium®, Xeon® o i-Series de uno o varios núcleos, o procesadores AMD®

Una vez instalado, se procede a ejecutar el icono de acceso rápido en el escritorio y al ser un programa

de rápido acceso y fácil de usar, en 10 segundos máximo se abre la única ventana con la cual el usuario

podrá interactuar (Figura 93).

Los únicos datos que el arquitecto, diseñador, ingeniero o cualquier persona interesada en general, debe

de ingresar son los siguientes:

1) Temperatura. Se refiere a la Temperatura media normal del sitio en donde elaborará el proyecto

2) Precipitación. La precipitación pluvial anual o normal que registra el sitio del proyecto.

3) Escoger la opción: Correr con parámetros recomendados

NOTA: Los 8 campos “parámetros de prueba” son aquellos parámetros informáticos y de

programación especializada que puede manipular el usuario para interactuar más con la herramienta

Figura 93. Interacción y solicitud de datos al usuario. A.V.D.E.

Fuente: Elaboración propia.

147

digital. Sin embargo, se recomienda escoger la opción “correr con parámetros recomendados”. Con

ello bastará para conocer los resultados finales.

Con estos pasos, en menos de 5 minutos el usuario podrá conocer las mejores recomendaciones de

diseño al final de la ventana única en ejecución de A.V.D.E. (Figura 94). Para ello, es responsabilidad del

usuario investigar cuáles son las condiciones particulares del clima, ya sea con información del Plan de

desarrollo urbano o la búsqueda en normales climatológicas proporcionadas por CONAGUA-Comisión

Nacional del Agua y/o el Sistema Meteorológico Nacional de internet:

https://smn.conagua.gob.mx/es/climatologia/informacion-climatologica/normales-climatologicas-por-

estado (Tabla 18). Ahí estarán disponibles los dos datos numéricos solicitados.

Tabla 18. Ejemplo de Normales climatológicas de la ciudad de Cancún, Q. roo. Fuente:

https://smn.conagua.gob.mx/es/climatologia/informacion-climatologica/normales-climatologicas-por-estado

Figura 94. Proceso de análisis y corrida para la Ciudad de México. Fuente: Elaboración propia- A.V.D.E.


148

La figura 94 muestra, el resultado del proceso de análisis y de ejecución de todo el trabajo de

investigación en donde al diseñador de forma concreta y puntual conocerá qué acciones debe de

considerar en el proceso del diseño. Es importante señalar que se ofrecen 3 resultados puntuales que

arroja A.V.D.E. al final de la corrida del análisis, los cuales se explican en los casos de estudio:

1) Resultado de las recomendaciones

2) Gráfica de barras y de dispersión

3) Gráfica de corridas para la toma de decisiones.

Dicho lo anterior, para el caso de la Ciudad de México con un bioclima semifrío seco, las mejores

alternativas en las cuales el espacio entra en condiciones de confort de acuerdo al modelo de

optimización y multiobjetivo programado en Matlab 2019 (Figura 95) y de acuerdo a la Tabla 17 de

recomendaciones generales son las siguientes:

• Muros: sistemas compuestos de densidad alta con aplanados de mortero.

• Techos: sistemas compuestos de densidad alta de losa aislante con aplanados de mortero.

• Altura del edificio: bajo de 2.30 m.

• Color: oscuro como acabado final.

• Sistema de ventilación: cruzada.

• Tipo de cristal de baja transmitancia térmica: sistema de doble cristal 6-10-6.

La interpretación de la gráfica es la siguiente: La gráfica de barras y de dispersión de la izquierda,

muestra el comportamiento del sistema, es decir, cuales valores están más cerca de los límites para los

tres rangos de confort (Temperatura radiante media, PMV Y PPD).

Figura 95. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para la Ciudad de México. Fuente: Elaboración propia.

149

En la tabla de los valores binarios de la derecha, se desglosa el resultado de las recomendaciones. Esto

es la base para toma decisiones en la aplicación y por lo tanto es central obtener el resultado que se

presenta. Por lo tanto, para la gráfica binaria se presentan las 6 estrategias en donde:

0=NO se toma la decisión, es decir, no es recomendable.

1=SI se toma la decisión, es decir, es totalmente recomendable para entrar en rangos de confort.

Por lo tanto, mientras más valores “1” posea la columna, es más recomendable la estrategia. La lectura

de la Figura 95 y de acuerdo a la Tabla 19, se interpreta de acuerdo a la siguiente nomenclatura y rangos

de colores:

Sin embargo, no es necesario interpretar como tal cada gráfica obtenida. El modelo de optimización, está

programado para que haga los conteos automáticamente y simplemente, haga las recomendaciones

finales de la siguiente forma:

Para el caso de la Ciudad de México con una temperatura media de 14.6 °C y una precipitación pluvial de

275.7 mm, las recomendaciones más adecuadas de acuerdo de acuerdo a la Tabla 17 son y los

resultados visualizados en la Figura 94:

• Recomendación de diseño 1: Opción 1






Tabla 19. Nomenclatura para lectura de gráficas binarias. Fuente: elaboración

propia.


150

Validación de recomendaciones de diseño:

En la Ciudad de México, de acuerdo con las normales climatológicas de la Comisión Nacional del Agua

(1951-2010), y a la Guía del Uso Eficiente de la Energía en la Vivienda por la Comisión Nacional de

Fomento a la Vivienda (2006) las temperaturas media y mínima se encuentran por debajo de los rangos

de confort durante todo el año. Los rangos de humedad relativa media y máxima están dentro del confort.

Los vientos son fríos en invierno y por las noches.

Por lo tanto, en esta zona predomina el confort desde media mañana hasta la tarde y el frío, por la noche

y hasta la madrugada. Sin embargo, en esta zona se presentan temperaturas muy bajas en la noche,

sobre todo en invierno por lo que es importante no pasar por alto el uso de materiales con buena inercia

térmica que sean aislantes durante el calor del día y durante el frío por la noche en muros y techos

complementado de alturas bajas para poder almacenar calor (Olgyay,1963).

En climas extremos, muy fríos o muy calurosos, son aconsejables los edificios compactos (factor de

forma pequeño), con una exposición mínima bien a las bajas temperaturas o bien a la radiación solar

complementado con colores oscuros para almacenar calor pero que los disipen por las noches (Puppo E.

y Puppo G., 1971), sistemas con ventilación cruzada para renovar el aire y por condiciones higiénicas y

sistemas de ventanería de doble cristal que actúen como aislantes y no permitir el paso del frío por las

noches ni el calor durante el día, pero si permitiendo ventilación cruzada por cuestiones solamente de

higiene (Conafovi, 2006).

Por lo tanto, las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que las construcciones

deben de ser compactas, herméticas y fuertemente aisladas, con el mínimo de superficie expuesta al frío

exterior para mantener el calor generado en el interior. Sin embargo, cuando el grado de radiación solar

lo permita, es fundamental propiciar el acceso del sol a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del

frío exterior (García, 1996).

Un buen grado de asentamiento en el terreno proporcionará al edificio mayor inercia térmica,

estabilizando temperaturas y protegiéndolo del frío exterior, pero en ningún caso debe entorpecer la

posibilidad de radiación solar ni provocar el aumento de humedad.

En general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento, así como el número y

tamaño de sus huecos y si se usan, que sean aislantes para minimizar estas corrientes energéticas y

favorecer la entrada de radiación solar (García, 1996).

151

En Xalapa, Veracruz con un bioclima semifrío húmedo, de acuerdo a los análisis en Matlab 2019 (Figura

96), las mejores alternativas de diseño son:


• Techos: sistemas compuestos de densidad alta de losa aislante con aplanados de mortero.




• Tipo de cristal: sistema de doble cristal 6-10-6.


De acuerdo con las normales climatológicas de la Comisión Nacional del Agua (1951-2010), y a la Guía

del Uso Eficiente de la Energía en la Vivienda por la Comisión Nacional de Fomento a la Vivienda (2006),

las temperaturas media y mínima se encuentran por debajo de los rangos de confort durante todo el año.

Los vientos son fríos en invierno y por las noches.

Por lo tanto, en esta zona se presenta temperaturas muy bajas en el invierno, por lo que es importante no

pasar por alto el uso de materiales con buena inercia térmica y masivos que sean aislantes durante el

calor del día y durante el frío por la noche y alturas bajas para poder almacenar calor (Olgyay,1963).

Colores de reflectancia baja y oscuros, para almacenar calor pero que los disipen por las noches,

sistemas con ventilación cruzada para renovar el aire y sistemas de ventanería de doble cristal para no

permitir el paso del frío por las noches ni el calor durante el día (Conafovi, 2006).

Figura 96. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Xalapa, Veracruz. Fuente: Elaboración propia.


152

En climas semifríos son aconsejables los edificios compactos, es decir, pequeños, con una exposición

mínima bien a las bajas temperaturas o bien a la radiación solar complementado con colores oscuros

para almacenar calor pero que los disipen por las noches (Puppo E. y Puppo G., 1971), sistemas con

ventilación cruzada para renovar el aire y ventilar la humedad que puede ser almacenada, sistemas de

ventanería de doble cristal que actúen como aislantes y no permitir el paso del frío por las noches ni el

calor durante el día, pero sí permitiendo ventilación cruzada por cuestiones solamente de higiene

(Conafovi, 2006).

Las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que las construcciones deben de ser

compactas, herméticas y fuertemente aisladas, con el mínimo de superficie expuesta al frío exterior para

mantener el calor generado en el interior.

Sin embargo, la humedad juega un papel importante por lo que, cuando el grado de radiación solar lo

permita, es fundamental propiciar el acceso del viento a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del


Las ubicaciones próximas al mar, como este sitio en particular, pueden ser aconsejables porque suavizan

las temperaturas, mientras que las cercanas a ríos o lagos pueden provocar el estancamiento de la

humedad con el consiguiente aumento de la sensación de frío y la aparición de nieblas que interfieren la

radiación solar.

Un buen grado de asentamiento en el terreno proporcionará al edificio mayor inercia térmica,

estabilizando temperaturas y protegiéndolo del frío exterior, pero en ningún caso debe entorpecer la

posibilidad de radiación solar ni provocar el aumento de humedad.

La humedad, es un factor que se puede contraponer al acceso al sol y al viento por medio de las

ventanas, he ahí la importancia de considerar en su totalidad el clima para generar el diseño idóneo. En

general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento frio, así como el número y


favorecer la entrada de radiación solar. No pasar por alto ventilar eficientemente el proyecto, por la

influencia tan grande de la humedad en los espacios, pudiendo ser ésta por encima de los ocupantes

(García, 1996).

Para Cancún, Q. Roo con un bioclima cálido húmedo, de acuerdo con los análisis en Matlab 2019

(Figura 97), las mejores alternativas de diseño son:

• Muros: sistemas compuestos de densidad baja con aplanados de mortero.

• Techos: sistemas compuestos de densidad de losa aislante con aplanados de mortero.

• Altura del edificio: alto de 2.70 m.

153

• Color: claro como acabado final.


• Tipo de cristal: sistema de doble cristal 6-10-6




la temperatura media y máxima están por encima de los rangos de confort en verano. La humedad

relativa permanece fuera de confort casi todo el año.

Por lo tanto, la sensación más importante a contrarrestar es el bochorno. Es importante considerar

materiales aislantes con buena inercia térmica que sean aislantes para equilibrar los efectos del calor del

día, grandes alturas para evitar el calor almacenado en plafones, colores de reflectancia alta para reflejar

el calor, sistemas con ventilación cruzada obligatorios para renovar el aire y ventilar constantemente el

espacio apoyado de ventanería de doble cristal que sirvan como aislante del calor y de la humedad

(Olgyay,1963).

De manera general este tipo de bioclima, se caracteriza por las altas temperaturas diurnas y nocturnas en

verano y por su elevada humedad ambiental. Por lo que es necesaria una fuerte protección frente a la

radiación directa y difusa: persianas, celosías, voladizos, etc., pero más importante es garantizar una

buena ventilación diurna y nocturna que aumente la sensación de bienestar, es decir, ventilación cruzada

(García, 1996).

Figura 97. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Cancún, Q. Roo. Fuente: Elaboración propia.


154

Para aumentar el confort de verano en estos climas se ha de aumentar la velocidad del aire que incide

sobre los ocupantes, por su efecto refrigerante directo y por el enfriamiento derivado de una evaporación

más rápida del sudor.

La disposición de los edificios, alargados y estrechos, con un factor de forma elevado y con aberturas

importantes, no debe crear barreras al paso de los vientos suaves (Conafovi, 2006). Las edificaciones

poco asentadas en el terreno favorecen la circulación de aire y, en consecuencia, la disminución de la

humedad. Por lo tanto, son aconsejables los emplazamientos elevados porque proporcionan mayor

posibilidad de ventilación.

En zonas muy húmedas no se recomienda ubicaciones cercanas a bosques, ya que aumentan la

humedad ambiental y obstaculizan el paso del viento. Por el contrario, las ubicaciones próximas al mar

son aconsejables, mientras que las cercanas a ríos o lagos deben garantizar las corrientes de aire que

eviten el estancamiento de la humedad (Puppo E. y Puppo G., 1971).

Las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que aparte de lo descrito

anteriormente, las formas dispersas (poco compactas) facilitan las posibilidades de ventilación, al mismo

tiempo que aumentan la refrigeración nocturna por la mayor superficie de radiación a la bóveda celeste

durante la noche.

La inercia térmica no supone siempre una ventaja, ya que son muy reducidas las variaciones de

temperatura día-noche y entre estaciones por lo que es necesario favorecer la circulación del aire

mediante huecos de ventilación de manera cruzada. Sin embargo, es conveniente elegir colores claros y

superficies lisas en fachadas y en cubiertas para minimizar la absorción del calor y reflejando lo máximo

posible la radiación (García, 1996).

En Chihuahua, Chihuahua. con un bioclima cálido seco, de acuerdo con los análisis en Matlab 2019






• Sistema de ventilación: unilateral


155




temperatura media y mínima se encuentran por debajo de los rangos de confort, excepto en verano,

cuando los sobrepasa. La humedad relativa es baja en primavera y permanece dentro de los rangos de

confort en periodo de lluvias. Por lo tanto, la sensación más importante a contrarrestar es el calor seco y

extremoso.

Es un bioclima extremoso por lo que es conveniente tener ubicaciones que protejan en verano de la

radiación solar y de los vientos cálidos: en el interior de bosques (más frescos y húmedos), en áreas

geográficas deprimidas (si son zonas muy secas y no tienen problemas de frío y humedad en invierno) y

en zonas cercanas a masas de agua, ya que refrescan el ambiente al evaporarse (García, 1996).

La exposición a la radiación solar puede reducirse mediante asentamientos compactos e incluso

semienterrados, generando sombras proyectadas de unas superficies sobre otras, pintadas de colores

claros para reflejar los rayos solares. Al producirse una gran oscilación de temperaturas día-noche, se

utilizan materiales de gran inercia térmica para retrasar la entrada de calor diurno al interior. Los

aislamientos colocados en la cara exterior de la obra aseguran que sólo una pequeña parte del calor

exterior atraviese la piel del edificio hasta su interior, mientras que la masa interior absorberá el calor

generado en el interior del edificio para liberarlos por la noche, cuando la temperatura es más baja

(Puppo E. y Puppo G., 1971).

Figura 98. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Chihuahua, Chi. Fuente: Elaboración propia.


156

La inclusión de patios, con presencia de agua y plantas para humidificar el ambiente, facilita el

almacenamiento del aire fresco de las noches y es una estrategia confiable para poder permitir el acceso

del viento al interior de los espacios.

Es necesario evitar una excesiva permeabilidad al aire caliente diurno en verano. Las aberturas al

exterior, pocas, pequeñas, unilaterales, y protegidas mediante voladizos, persianas o vegetación, se

cierran en las horas de más calor y se abren por la noche al aire fresco (García, 1996).

Las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que es importante considerar

materiales aislantes con buena inercia térmica y masivos para que amortigüen el calor. Grandes Alturas

para evitar el calor almacenado en plafones, colores de reflectancia alta para reflejar el y minimizar la

absorción del calor, considerar sistemas con ventilación unilateral para evitar el viento caliente y seco

apoyado de ventanería de doble cristal que sirvan como aislante del calor y de la humedad (Conafovi,

2006).

Para el caso de Celaya, Guanajuato con un bioclima templado seco, de acuerdo con los análisis en

Matlab 2019 (Figura 99), las mejores alternativas de diseño son:





• Sistema de ventilación: cruzada


Figura 99. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Celaya, Guanajuato. Fuente: Elaboración propia.

157




De marzo a octubre, por las tardes, la temperatura máxima sobrepasa los rangos de confort; la mínima

está por debajo por las noches y madrugadas de todo el año. La oscilación diaria esta entre 13 y 17°C.

La humedad relativa máxima está por encima de los rangos de confort de julio a octubre, la media y

mínima se ubican dentro de ellos. Se presentan condiciones de calor en los meses de primavera; en

verano y otoño, el calor se presenta alrededor del medio día; algo templado en invierno.

Sin embargo, en esta zona se presentan temperaturas bajas en la noche, sobre todo en invierno por lo

que es importante no pasar por alto el uso de materiales con buena inercia térmica que sean aislantes

durante el calor del día y durante el frío por la noche en muros y techos complementado de alturas bajas

para poder almacenar calor (Olgyay,1963).

En climas extremos, muy fríos o muy calurosos, son aconsejables los edificios compactos (factor de

forma pequeño), con una exposición mínima bien a las bajas temperaturas o bien a la radiación solar


y Puppo G., 1971), sistemas con ventilación cruzada para renovar el aire siembre y cuando el flujo sea

por arriba de los ocupantes debido a que pueden presentarse vientos fríos por las noches, si es cruzada

controlarlo en periodos por condiciones higiénicas y sistemas de ventanería de doble cristal que actúen

como aislantes y no permitir el paso del frío por las noches ni el calor durante el día, pero sí permitiendo

ventilación cruzada por cuestiones solamente de higiene (Conafovi, 2006).



mantener el calor generado en el interior. Sin embargo, cuando el grado de radiación solar lo permita, es

fundamental propiciar el acceso del sol a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del frío exterior

(García, 1996). En general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento frío, así

como el número y tamaño de sus huecos y si se usan, que sean aislantes para minimizar estas corrientes

energéticas y favorecer la entrada de radiación solar (García, 1996).

En el caso de Guadalajara, Jalisco con un bioclima templado, de acuerdo con los análisis en Matlab

2019 (Figura 100), las mejores alternativas de diseño son:

• Muros: sistemas compuestos de densidad alta como el adobe con aplanados de mortero.




158


• Sistema de ventilación: unilateral





la temperatura máxima está por encima de los rangos de confort en primavera; la mínima permanece por

debajo durante todo el año. Las oscilaciones de temperatura son entre 10° y 18 °C. La humedad relativa

máxima sobrepasa los rangos de confort, la media y mínima se ubica dentro del confort. Los vientos

dominantes son del norponiente. El calor se presenta en los meses de abril-junio y septiembre-octubre;

templado o confortable en los meses de febrero-marzo, julio- agosto y octubre- noviembre; los meses de

diciembre y enero son fríos, a pesar de presentar condiciones de confort durante las horas del mediodía.

Este tipo de clima, resulta ser más confortable que los demás, ya que no es ni tan frío ni tan caluroso, ni

tan seco ni tan húmedo. Sin embargo, recordemos que el modelo determina las mejores

recomendaciones a implementar, y la decisión para cada variable variaba por 1 o 2 simulaciones. Por lo

que, podría estar bien la intención de implementar sistemas de ventanería con cristal sencillo siempre y

cuando se contemplen otros elementos de protección, tanto para el calor como el frío. En cuanto al

acabado final, la mejor opción fueron colores claros, aunque de igual forma pueden ser oscuros en

lugares estratégicos del conjunto. Es importante considerar entonces materiales aislantes con buena

inercia térmica y masivos para que amortigüen el ligero calor que llegue a presentarse. Grandes Alturas

para evitar el calor almacenado en plafones, colores de reflectancia alta para reflejar el calor y minimizar

Figura 100. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Guadalajara, Jalisco. Fuente: Elaboración propia.

159

las ganancias térmicas en ciertos periodos, sistemas con ventilación cruzada para renovar el aire y que

sea por encima de los ocupantes, apoyado de ventanería de doble cristal que sirvan como aislante del

calor y de la humedad (García, 1996).

En ciertos tipos de estos bioclimas, son aconsejables las aberturas a sur que permitan el

aprovechamiento de la energía solar en invierno, siempre que dispongan de protección solar en verano y

aislamiento (por ejemplo, contraventanas interiores) para las épocas frías. Debe facilitarse la ventilación

selectiva (en noches estivales), pero sin descuidar la incidencia de los vientos fríos invernales (Conafovi,

2006).

La inclusión de masa térmica interior facilitará la absorción del exceso de calor diurno interior, por lo que

es recomendable la colocación del aislamiento por la parte exterior de los cerramientos soleados. En

cerramientos sin posibilidad de captación en invierno, el aislamiento interior facilitará su calefacción

mediante energías añadidas.

Debe facilitarse la entrada de sol en épocas frías y dificultarlas en épocas calurosas (mediante aberturas

protegidas a sur), evitando en lo posible las orientaciones este y, sobre todo, oeste por el exceso de

radiación que reciben en verano. La superficie y disposición de aberturas (a orientaciones frescas) debe

facilitar la ventilación continuada (cruzada) en esta época (García, 1996).

En climas mediterráneos de montaña lo principal es protegerse del frío. Por lo tanto, se recomiendan las

edificaciones compactas, protegidas de los vientos dominantes y con un buen nivel de aislamiento. Es

aconsejable el aprovechamiento de la energía solar mediante la incorporación de ventanales a sur que

deben protegerse durante la noche mediante aislamiento interior. Las recomendaciones generadas por

Matlab 2019 son correctas, ya que las construcciones deben de ser compactas, herméticas y fuertemente

aisladas, con el mínimo de superficie expuesta al frío exterior para mantener el calor generado en el

interior. Sin embargo, cuando el grado de radiación solar lo permita, es fundamental propiciar el acceso

del sol a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del frío exterior (García, 1996).

En Tepic, Nayarit con un bioclima templado húmedo, de acuerdo con los análisis en Matlab 2019 (Figura

101), las mejores alternativas de diseño son:





• Sistema de ventilación: cruzada o unilateral.

• Tipo de cristal: sistema de doble cristal 6-10-6.


160




La temperatura máxima está por encima de los rangos de confort en la época de primavera y verano; la

mínima por debajo. La oscilación térmica diaria entre 11°C y 13ºC. La humedad relativa, media y máxima,

por encima de los rangos de confort. Generalmente abunda la sensación de confort alrededor del

mediodía, fresco en la madrugada, a excepción de los meses de verano en donde esta sensación se

prolonga hasta las últimas horas del día. El calor se presenta en abril, mayo y junio alrededor de las 14

horas.

Por lo tanto, en esta zona presentan temperaturas bajas en el invierno, por lo que es importante no pasar

por alto el uso de materiales con buena inercia térmica y masivos que sean aislantes durante el calor del

día y durante el frío por la noche y alturas bajas para poder almacenar calor (Olgyay,1963). Colores de

reflectancia baja y oscuros, para almacenar calor pero que los disipen por las noches, sistemas con

ventilación cruzada en ciertos periodos o unilateral en dirección al viento dominante para renovar el aire y

sistemas de ventanería de doble cristal para no permitir el paso del frío por las noches ni el calor durante

el día (Conafovi, 2006). En climas templados son aconsejables los edificios compactos, es decir,

pequeños, con una exposición mínima bien a las bajas temperaturas o bien a la radiación solar


y Puppo G., 1971), sistemas con ventilación cruzada para renovar el aire y ventilar la humedad que

puede ser almacenada en ciertos periodos, sistemas de ventanería de doble cristal que actúen como

Figura 101. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Tepic, Nayarit. Fuente: Elaboración propia.

161

aislantes y no permitir el paso del frío por las noches ni el calor durante el día, pero si permitiendo

ventilación cruzada por cuestiones solamente de higiene (Conafovi, 2006).



mantener el calor generado en el interior. De igual forma, en este bioclima, la humedad juega un papel

importante por lo que, cuando el grado de radiación solar lo permita, es fundamental propiciar el acceso

del viento a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del frío exterior (García, 1996).

La humedad, es un factor que se puede contraponer al acceso al sol y al viento por medio de las

ventanas, he ahí la importancia de considerar en su totalidad el clima para generar el diseño idóneo. En

general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento frio, así como el número y


favorecer la entrada de radiación solar. No pasar por alto ventilar eficientemente el proyecto, por la

influencia tan grande de la humedad en los espacios, pudiendo ser está por encima de los ocupantes

(García, 1996).

Para el caso de Puebla, Puebla con un bioclima semifrío, de acuerdo con los análisis en Matlab 2019







• Tipo de cristal de baja transmitancia térmica: sistema de doble cristal 6-10-6

Figura 102. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Puebla, Puebla. Fuente: Elaboración propia.


162




Las temperaturas media y mínima se encuentran por debajo de los rangos de confort durante todo el año;

la máxima sobre pasa ligeramente los rangos. La oscilación diaria es entre 10 y 15 °C. Los rangos de

humedad relativa media y máxima están dentro del confort; la mínima es baja durante todo el año.

vientos son fríos en invierno y por la noche.

Esta zona no tiene mucha variación de sensaciones, predomina el confort alrededor del mediodía y hasta

la tarde en los meses de primavera, el frío en la noche hasta la madrugada, sin embargo, en este

bioclima se presentan temperaturas nocturnas muy bajas, sobre todo en invierno, por lo que es

importante considerar estrategias de calentamiento pasivo.

En esta zona se presentan temperaturas muy bajas en la noche, sobre todo en invierno por lo que es

importante no pasar por alto el uso de materiales con buena inercia térmica que sean aislantes durante el

calor del día y durante el frío por la noche en muros y techos complementado de alturas bajas para poder

almacenar calor (Olgyay,1963).

En este tipo de bioclimas, son aconsejables los edificios compactos, con una exposición mínima bien a

las bajas temperaturas o bien a la radiación solar complementado con colores oscuros para almacenar

calor pero que los disipen por las noches (Puppo E. y Puppo G., 1971), sistemas con ventilación cruzada

para renovar el aire siempre y cuando sea por encima de los ocupantes y por condiciones higiénicas y

sistemas de ventanería de doble cristal que actúen como aislantes y no permitir el paso del frío por las

noches ni el calor durante el día, pero sí permitiendo ventilación cruzada por cuestiones solamente de

higiene (Conafovi, 2006).

Por lo tanto, las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que las construcciones

deben de ser compactas, herméticas y fuertemente aisladas, con el mínimo de superficie expuesta al frío

exterior para mantener el calor generado en el interior. Sin embargo, cuando el grado de radiación solar

lo permita, es fundamental propiciar el acceso del sol a los edificios, protegiéndolos al mismo tiempo del


En general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento, así como el número y


favorecer la entrada de radiación solar (García, 1996).

163

En Coquimatlán, Colima con un bioclima cálido semihúmedo, de acuerdo con los análisis en Matlab

2019 (Figura 103), las mejores alternativas de diseño son:






• Tipo de cristal de baja transmitancia térmica: sistema de doble cristal 6-10-6




la temperatura máxima sobrepasa los rangos de confort, excepto en invierno; la media permanece en los

rangos de confort todo el año y la mínima por debajo. La oscilación diaria está entre los 8 y 12 °C durante

todo el año. La humedad relativa máxima está por encima de los rangos durante todo el año; la medía y

la mínima se ubican entre los rangos de confort.

Por lo tanto, la sensación más importante a contrarrestar es el calor y la humedad: el bochorno. Es

importante considerar materiales aislantes con buena inercia térmica que sean aislantes para equilibrar

los efectos del calor del día, grandes alturas para evitar el calor almacenado en plafones, colores de

reflectancia alta para reflejar el calor, sistemas con ventilación cruzada obligatorios para renovar el aire y

ventilar constantemente el espacio apoyado de ventanería de doble cristal que sirvan como aislante del

calor y de la humedad (Olgyay,1963).

Figura 103. Proceso de análisis y corridas de análisis en Matlab 2019 para Coquimatlán, Colima. Fuente: Elaboración propia.


164

De manera general este tipo de bioclima, se caracteriza por las altas temperaturas diurnas y nocturnas en

verano y por su humedad ambiental. Por lo que es necesaria una fuerte protección frente a la radiación

directa y difusa: persianas, celosías, voladizos, etc., pero más importante es garantizar una buena

ventilación diurna y nocturna que aumente la sensación de bienestar, es decir, ventilación cruzada

(García, 1996). Para aumentar el confort de verano en estos climas se ha de aumentar la velocidad del

aire que incide sobre los ocupantes, por su efecto refrigerante directo y por el enfriamiento derivado de

una evaporación más rápida del sudor.

Las recomendaciones generadas por Matlab 2019 son correctas, ya que aparte de lo descrito

anteriormente, las formas dispersas (poco compactas) facilitan las posibilidades de ventilación, al mismo

tiempo que aumentan la refrigeración nocturna por la mayor superficie de radiación a la bóveda celeste

durante la noche.

La inercia térmica no supone siempre una ventaja, ya que son muy reducidas las variaciones de

temperatura día-noche y entre estaciones por lo que es necesario favorecer la circulación del aire

mediante huecos de ventilación de manera cruzada. Sin embargo, es conveniente elegir colores claros y

superficies lisas en fachadas y en cubiertas para minimizar la absorción del calor y reflejando lo máximo

posible la radiación (García, 1996).

Las recomendaciones presentadas anteriormente son útiles para el diseño de proyectos nuevos, puesto

que son recomendaciones que se pueden considerar desde la etapa de conceptualización y generación

de partidos arquitectónicos, sin embargo, es importante comentar que también lo serán para

ampliaciones, remodelaciones, trabajos de mantenimiento preventivo y correctivo en aplanados, pintura,

impermeabilizantes, implementación de jardines, cambio de ventanería y cancelería, etc.

Por lo tanto, además de las recomendaciones generadas en el artefacto digital desarrollado, existen

muchas alternativas adicionales para la mejora térmica y energética de los proyectos. La aplicación de

dichas opciones es una decisión del propietario, del residente y por supuesto, del arquitecto, diseñador o

ingeniero encargado de llevar a excelentes términos el proyecto en cuestión.

A continuación, se presentan esquemas integrales como conclusión, para todos los tipos de bioclimas

analizados en el presente proyecto de investigación. En ellos se describen y resumen todas las

soluciones generadas en A.V.D.E, el diagnóstico bioclimático, ejemplos de sitios catalogados en dicho

bioclima, recomendaciones de climatización pasiva de apoyo, y finalmente, la integración y aplicación del

acto creativo del arquitecto con el uso del concepto + uso cotidiano + tecnología + narrativa= generando

un proyecto integral en todas sus vertientes.

165

Figura 104. Análisis para bioclima semifrío seco. Caso: Ciudad de México. Fuente: Elaboración propia.


166

Figura 105. Análisis para bioclima semifrío húmedo. Caso: Xalapa, Veracruz. Fuente: Elaboración propia.

167

Figura 106. Análisis para bioclima cálido seco. Caso: Chihuahua, Chihuahua


168

Figura 107. Análisis para bioclima cálido húmedo. Caso: Cancún, Quintana. Roo

169

Figura 108. Análisis para bioclima templado seco. Caso: Celaya, Guanajuato


170

Figura 109. Análisis para bioclima templado. Caso: Guadalajara, Jalisco

171

Figura 110. Análisis para bioclima templado húmedo. Caso: Tepic, Nayarit.


172

Figura 111. Análisis para bioclima semifrío. Caso: Puebla, Puebla

173

Figura 112. Análisis para bioclima cálido semihúmedo. Caso: Coquimatlán, Colima


174

5.8. ARQUITECTURA SUSTENTABLE: EL ESPACIO COMO UN ELEMENTO DE INTERCAMBIO

ENERGÉTICO

Es fundamental concluir este proyecto de investigación, entendiendo al espacio arquitectónico, como un

elemento dentro de un entorno urbano que se relaciona integralmente, es decir, se debe de concebir

como un elemento que afecta directamente al entorno, sea construido, natural, social, económico o

político, y el entorno afecta al espacio de igual forma. Es aquí en donde se debe de concebir, cualquier

proyecto arquitectónico, como un elemento que persiga la sustentabilidad.

La sustentabilidad, no es un campo nuevo, es un tema muy popular, sin embargo, no es un término

nuevo. Parece que la sustentabilidad es un tema de moda, pero es muy lejos de esta realidad, ya que

más bien pocos conocen con claridad cuál es su significado, historia y sobre todo la importancia que

demanda el conocerla en su totalidad.

La sustentabilidad es un proceso que tiene por objetivo encontrar el equilibrio entre el medio ambiente y

el uso de los recursos naturales (Castro, 1992). Existen diferentes enfoques para definir el desarrollo

sustentable, sin embargo, el más sobresaliente es el siguiente: “El desarrollo sustentable hace referencia

a la capacidad que haya desarrollado el sistema humano para satisfacer las necesidades de las

generaciones actuales sin comprometer los recursos y oportunidades para el crecimiento y desarrollo de

las generaciones futuras” (Informe Brundtland “Our Common Future”, 1987).

Aunque existan diferentes definiciones o enfoques del desarrollo sustentable, deben de tener en cuenta

el bienestar ambiental, económico y social. Por lo tanto, concluimos que la sustentabilidad busca un

equilibro entre tres esferas principales: el medio ambiente, la economía y la sociedad. Si no se logra

encontrar un punto medio bajo estas tres variables, indiscutiblemente, no estamos hablando de

sustentabilidad.

La sustentabilidad puede y debe de ser implementada en cualquier campo de estudio, particularmente en

la arquitectura y la construcción debe de buscar proyectos que respeten el medio ambiente, que

responda a las necesidades de la sociedad y que sea económicamente viable, es decir, que no implique

una mayor inversión.

Es importante comentar, que un proyecto sustentable es algo que se puede mantener a lo largo del

tiempo sin agotar los recursos naturales. Es obvio que toda causa tiene un efecto, pero se debe de tener

en cuenta que la sustentabilidad busca frenar el excesivo consumo de recursos y encontrar un equilibrio

entre todas las partes involucradas. En este sentido, la sustentabilidad es la capacidad que tiene un

grupo en particular en racionalizar y hacer un uso consciente y responsable de sus recursos, sin

agotarlos y sin comprometer a la generación del mañana.

175

De acuerdo a Bosqued, R. (2017) el máximo ahorro de energía se produce mediante el uso de

estrategias pasivas en el diseño arquitectónico y constructivo, fundamentalmente en obra nueva y

también en menor medida en rehabilitación o remodelaciones más que el uso de sistemas activos como

elementos fotovoltaicos, térmicos, geotérmicos, etc. El uso de sistemas activos, es en cualquier caso,

complementario a la disminución de la demanda energética, de poco sirven unos sistemas de producción

de energía muy eficientes, si la demanda energética es muy elevada, y precisa de un dimensionamiento

excesivo de dichos sistemas activos.

Aquí la prioridad de reducir en gran medida de la demanda energética de la edificación en general, para

poder cumplir con los principios de la sustentabilidad, y esa disminución de la demanda solo es posible

mediante la utilización de estrategias pasivas basadas en el diseño arquitectónico y constructivo; en

retomar cuestiones simples de diseño, muchas veces olvidadas o descuidadas.

No obstante la disminución de la demanda energética en un espacio, no depende exclusivamente del

diseño correcto de su envolvente, materiales o sistemas constructivos, sino también de otras estrategias

de captación o desalojo de calor, que se olvidan con demasiada frecuencia y que son complementarias

para lograr un óptimo intercambio energético con el ambiente y para conseguir un grado aceptable de

confort higrotérmico.

De ahí la importancia de la divulgación del uso de dichas estrategias que pueden llegar a disminuir la

demanda energética de los edificios entre un 40 a un 60 %, e incluso un 100%. Prueba de ello es que

existen edificios, en distintas latitudes, que no requieren el uso de sistemas térmicos activos en ninguna

época del año (Bosqued, 2017).

Como arquitecto en el campo del diseño y de la construcción, con apoyo de mi experiencia profesional y

el campo de la investigación, es mi obligación transmitir estos conocimientos a nuestros compañeros,

colegas y a todos aquellos interesados en general, en beneficio de nuestra profesión y de la sociedad en

su conjunto.

Hoy es prioritario retomar la filosofía, cosmovisión y gran parte de las técnicas empleadas

tradicionalmente por la arquitectura popular desde épocas antiguas, de manera que los edificios vuelvan

a ser energéticamente eficientes, que consideren al entorno, sin renunciar por ello a las tendencias

arquitectónicas, estéticas, funcionales propias de nuestro tiempo y por supuesto, al confort del usuario.

Como se comentó a lo largo de la investigación, la clave radica en una concepción del diseño distinta, es

decir, en concebir el edificio como un artefacto que influye en el entorno y el entorno en el edificio, y por

ende, en el usuario quien vive y siente la arquitectura. Es entender que la arquitectura, es energía, por lo


176

que es capaz de reducir al mínimo el consumo de energía térmica convencional y de producir la energía

consumida, encontrando el equilibro y las sensaciones de confort son totalmente agradables.

La eficacia de ese elemento energético, depende de infinidad de factores, tanto externos como internos y

necesita alimentarse básicamente de todo el entorno natural para que con una buena planeación en su

conjunto, permita aprovechar la propia energía del sitio y genere las mejores condiciones de

habitabilidad, confort y estabilidad térmica en el usuario.

El funcionamiento de la arquitectura, viéndolo desde el punto de vista energético, es relativamente

sencillo: al igual que nuestro cuerpo intercambia energía con el medio ambiente a través de nuestra piel y

este último, con apoyo del sistema termorregulador, disipa o absorbe energía con el uso de varias

estrategias biológicas, dependiendo de las condiciones para mantenernos en confort.

Lo mismo sucede con la arquitectura, la piel constructiva que forma el mismo como fachadas, cubiertas,

materiales, sistemas constructivos y en general todos los espacios que estén en contacto con el ambiente

exterior, basados en el diseño mismo del mismo y la inercia térmica efectiva de los materiales, absorberá,

reflejará y trasmitirá por diversos mecanismos de transferencia de energía, el calor al interior de los

espacios y eso, es lo que determinará si estamos o no dentro de la zona de confort.

Dicho lo anterior parece fácil, pero en la realidad depende de tantos factores comentados a lo largo de

toda esta investigación, que por ello se necesitó del apoyo de herramientas tecnológicas de gran

sofisticación y de una gran trabajo, para poder tener en cuenta estos parámetros además del resto de los

que depende un buen proyecto arquitectónico para ofrecer las mejores condiciones al usuario final.

La toma de decisiones, siempre serán parte del acto creativo y de generación del arquitecto. Para decidir

la altura, forma, materiales, componentes y estrategias, es imprescindible entender y realizar un estudio,

lo más amplio posible, del entorno del edificio. En general las decisiones que el arquitecto o diseñador

debe de tomar en cuenta consiste en analizar los siguientes aspectos:

• Análisis del sitio natural, social, cultural y normativo.

• Estudio de las características geomorfológicas como topografía, vegetación, cuerpos de agua,

etc.

• Clima estadístico del lugar: soleamiento, viento, temperatura, radiación, precipitación, humedad

relativa, fenómenos especiales, etc.

• Accesibilidad y derecho a la energía del sol.

• Materiales de construcción propios de la zona.

• Infraestructuras existentes y redes de alimentación.

• Requerimientos y necesidades del usuario.

177

• Elementos que definen y le dan carácter al edificio: forma, ordenamiento, orientación, integración,

estética, envolvente, uso, materiales y componentes, elementos estructurales, instalaciones,

ecotecnologías.

5.9 PROCESO DE DISEÑO

Una vez planteado, estructurado, definido, ejecutado, experimentando, modelando, analizando y

concluyendo el proyecto de investigación es evidente que lograr las condiciones ideales de bienestar y de

confort en el usuario, es una de las grandes prioridades en el diseño y hoy por hoy, la arquitectura se ve

más obligada a analizar a fondo como lograr un diseño que sea integral y solucione tanto aspectos

creativos, estéticos, funcionales, normativos, medioambientales y económicos.

Todo proyecto arquitectónico debe tener en consideración el confort del usuario, y para ello, debe

considerar una serie de factores responsables de la cantidad, calidad y distribución de la energía dentro

de un espacio y, dada la enorme diversidad y complejidad tipológica y geométrica de los edificios, será

muy difícil realizar un riguroso análisis de todas las variables. Ante esta situación se debe agregar el

hecho de que en muchas partes del mundo no se le da la importancia que se debe, sobre el verdadero

comportamiento de la energía en las construcciones o desconocen todo lo que implica diseñar

integralmente para proporcionar verdaderas condiciones de confort. Por ello, parte de las intenciones de

esta investigación es que diera como resultado un documento que pudiera servir de base para desarrollar

estudios similares a todo aquel interesado y que sirviera como una pequeña guía que permita poner en

práctica algunas de las técnicas aquí propuestas enfocados a mejorar las condiciones de confort por

medio del diseño integral y sistémico de un modelo de optimización, que se viera reflejado en un producto

final tecnológico que permita generar las recomendaciones pertinentes.

Motivo por el cual se presentan a continuación aquellos aspectos en los que se basó este proyecto desde

el marco teórico hasta la experimentación, que se deben contemplar en el caso de hacer estudios

similares o en la aplicación de algunos de los métodos de cálculo y análisis aquí presentados:

1. Conocimiento preliminar sobre el tema. Para hacer un estudio de confort en el diseño arquitectónico,

es necesario que el autor cuente con los conocimientos básicos como lo son: medio ambiente, humedad,

temperatura, principios físicos, unidades de medición, principios de soleamiento y física básica,

instrumentos de medición, medios digitales computacionales y manejo de otras herramientas (programas,

hojas de cálculo, bases de datos, simuladores, medios digitales).

2. Conocimiento en el manejo de herramientas y/o medios. Ciertos programas de cálculo así como

herramientas computacionales necesitan cierto grado de experiencia en su manejo debido a la

complejidad del proyecto por lo tanto así resultará más fácil la obtención de resultados confiables.


178

3. Disponer de recursos disponibles. Los recursos disponibles como instrumentos, personal, material,

softwares y presupuestos determinan el grado de precisión y confiabilidad de los estudios así como de

sus resultados de alguna u otra forma.

4. Tiempo disponible para el estudio. Un punto determinante en los estudios de esta naturaleza pues

muchas veces y forzosamente implica una gran cantidad de simulaciones, requieren de una mayor

cantidad de tiempo debido a la instalación de medios, monitoreos y simulaciones matemáticas que se

quiera abarcar.

5. Precisión del análisis y confiabilidad de los resultados. Dependiendo del grado de precisión requerido

en el proyecto de investigación serán las herramientas que se utilicen y todo esto estará acotado a la

cantidad de variables incluidas, es decir, con herramientas más sencillas tienen mayor grado de precisión

debido a que incorporan solo unas cuantas variables del total que pueden ser consideradas y las más

complejas son aquellas que incluyen todas las variables posibles.

6. Presentación de los resultados de los análisis. Diversas herramientas digitales arrojan resultados que

pueden ser complejos para personas que no están familiarizadas con el tema como gráficas o tablas de

datos, por lo tanto es necesario definir la forma de presentar el análisis.

7. Complejidad del proyecto. Esto se ve reflejado en el tiempo que requiere el estudio de un proyecto de

gran complejidad y a la cantidad de información que a su vez puede contener, ya sea un género de

edificio más complejo que otro, integración de más variables, definición de periodos de estudio, etc.

8. Aplicación de los resultados. En este caso de estudio, estuvo enfocado a estudiar las condiciones de

confort que presenta un prototipo base en distintos periodos de estudio y todos los tipos de bioclimas

existentes, para aplicar un modelo de optimización matemático, integrar todos los resultados y hacer un

tratamiento estadístico de información para arrojar las mejores recomendaciones de diseño, según los

datos que introduzca el usuario en la aplicación digital desarrollada. Es por ello, que nunca se debe de

perder de vista como, cuando y donde se espera aplicar el resultado de todo el análisis.

9. Normatividad vigente. Es necesario verificar los requerimientos de carácter legal y hacer que los

resultados de los estudios de confort concuerden con lo solicitado.

10. Objetivos del estudio. Los estudios aquí realizados pueden ser utilizados como un fundamento para

realizar recomendaciones generales a un proyecto en particular, al servir como “pruebas simuladas” que

avalen y den soporte a las posibles recomendaciones. Sin embargo, todo radica en la definición del

objetivo como el diagnostico, estimación, demostración, comprobación, aplicación, etc.

179

11. Compatibilidad y aprovechamiento de los métodos. Las herramientas digitales, como de análisis y

tratamiento de los datos aplicadas en este documento, surgen de un mismo principio, por lo tanto, es

importante definir los métodos, metodologías o modelos de estudio. Esta situación debe ser considerada

sobre todo en el uso de programas de cómputo, pues aunque tengan el mismo objetivo pueden tener

variaciones ya que cada uno está regido bajo un código lógico en particular y es por ello, que se deben

de hacer correcciones y verificaciones continuamente en varias corridas o simulaciones, es decir,

repeticiones de análisis.

12. Repetición futura del estudio. Cada proyecto es único y enfocado a un punto en específico, sin

embargo es posible establecer condiciones que posibiliten la repetición de los estudios para fines

similares o en otro periodo de tiempo o con más variables a incluir.

En conclusión, en los factores de estudio analizados se aplicaron los caminos propuestos en modelos de

optimización y multiobjetivo, por medio de soluciones matemáticas con el objetivo de comparar los

resultados que arrojan cada uno de ellos y ver la mejor opción, todo ello con base a los rangos de confort

establecidas en distintas teorías y normas del confort. Aunque los casos de estudio presentan diferencias

en función de las características del clima, se simularon las características del espacio del prototipo y sus

cualidades arquitectónicas reales y se aplicaron de manera correcta tratando de seguir en todos los

casos el mismo método de estudio para encontrar la mejor solución y generar la recomendación

correspondiente.


180

VALIDACIÓN DE OBJETIVOS

GENERAL:

Desarrollar un modelo de visualización de la información arquitectónica mediante la integración de una

herramienta digital para mejorar el confort del usuario en proyectos que contemplen el uso eficiente de la

energía en México.

Sin lugar a dudas, uno de los vectores líderes para procesar y culminar el presente proyecto de

investigación, radicó en tener presente y por escrito la guía que enmarca el tener un objetivo claro desde

el principio. Por lo tanto, el modelo de visualización de la información con aplicación en el diseño

arquitectónico se pudo verificar y cumplir con el desarrollo de la aplicación A.V.D.E (Aplicación de

Visualización en Diseño Ecosustentable) para la toma de decisiones en el proceso del diseño. La

aplicación integra distintas variables formales arquitectónicos, los nueve tipos de bioclimas existentes en

todo México bajo la referencia de los tres índices de confort, en los cuales el usuario presenta verdaderas

condiciones de bienestar en cualquier espacio. Dicho lo anterior, se valida el objetivo general con la

formulación y desarrollo de la aplicación.

ESPECÍFICOS:

1) Brindar un uso integral y sencillo para que el diseñador, considere la interacción entre energía,

ambiente y construcción, a fin de que ésta regule los intercambios de calor con el ambiente y propicie las

condiciones de comodidad o confort que requiere el ser humano.

Al igual que el objetivo general, el permitir integrar objetivos específicos en la investigación permite

profundizar en temas que contribuyen y enriquecen el modelo de visualización de la información

arquitectónica. De acuerdo con el capítulo dos “El diseño arquitectónico y su impacto medioambiental”, se

brindan las herramientas necesarias para que el arquitecto considere la integración de la energía, el

medio ambiente y la construcción y así, pueda comprender, que el aspecto formal de la obra

arquitectónica es el responsable y el intermediario entre el medio exterior y el interior, repercutiendo

seriamente en las condiciones de confort del usuario.

2) Identificar los procesos metodológicos para desarrollar la práctica del diseño arquitectónico.

Enlazando lo anterior con lo desarrollado en el capítulo tres de ”Antecedentes del diseño arquitectónico

sustentable”, se puede comprender que, el considerar procesos metodológicos en la practica del diseño

arquitectónico, permite generar un conocimiento integral que pueda tomar en cuenta la enorme cantidad

de variables que hacen que toda obra arquitectónica sea funcional, estética y sobre todo: responsable

con el medio ambiente, ofreciendo las mejores condiciones de confort en el usuario. Por ello, se hace una

181

propuesta metodológica de diseño arquitectónico cuyo fin, es que el diseñador cuente con los criterios

generales que deben de considerarse en todo proceso arquitectónico para que se considere como una

herramienta que conlleve de manera lógica y secuencial a las propuestas de diseño arquitectónico. De

igual forma se contribuye a que no exista información dispersa para que los estudiantes o profesionistas

interesados en el campo de la solución a un problema, por medio del diseño, se vean inmersos en la

responsabilidad tan grande que conlleva el diseño arquitectónico. Este trabajo es una propuesta

metodológica para la integración del conocimiento multidisciplinario en el proceso del diseño, es decir,

generar un producto completo y sistémico, innovador y creativo entre la interacción de todas estas

variables en su conjunto. Donde lo individual se eleva a lo integral.

3) Aportar a la visualización de la información una herramienta práctica digital a fin de que sea útil a los


Es importante considerar que, con la generación de nuevas prácticas en el diseño arquitectónico con

apoyo de la tecnología y el uso del software, pero con una perspectiva centrada en el confort y bienestar

del usuario, se pone de manifiesto la necesidad de generar nuevos conocimientos que deben ser

integrados en la enseñanza y en la práctica profesional, aprovechando las potencialidades que brinda el

uso de las tecnologías y la visualización de la información aplicadas al diseño.

Por ello, se analizaron todos los tipos de bioclimas que presenta México para poder generar la enorme

base de datos con las variables de diseño incluidas y los índices de confort que debe de perseguir toda

propuesta de diseño. Posteriormente, con la programación y el tratamiento estadístico de los datos, el

usuario podrá solicitar las recomendaciones de diseño más adecuadas para cualquier punto en espacial

de la República Mexicana, indicando solamente la temperatura media y la precipitación pluvial anual del

sitio en particular en que desee conocer estrategias sustentables que consideren el confort del usuario.

En este caso, es responsabilidad del usuario investigar cuales son estas condiciones particulares, ya sea

con información del Plan de Desarrollo Urbano o la búsqueda en normales climatológicas proporcionadas

por CONAGUA-Comisión Nacional del Agua.

El plantear claramente los objetivos desde un comienzo, frente a una problemática en el campo de la

arquitectura, fue la motivación para poder llevar sistemáticamente cada una de las actividades planteadas

en esta investigación.

Entonces en consideración a estos argumentos:

LOS OBJETIVOS PLANTEADOS SE VALIDAN SATISFACTORIAMENTE


182

VALIDACIÓN DE LA HIPÓTESIS

Hipótesis:

Se puede generar un modelo de visualización de información que integre conocimiento arquitectónico y

de sistemas con los procesos de toma de decisiones a fin de generar un sistema de recomendaciones

automatizado para el diseñador.

Validación:

De acuerdo con el capítulo cinco “Modelo De Visualización De La Información En La Arquitectura”, la

tecnología es un elemento que puede potenciar la visualización de la información digital y el diseño

arquitectónico generando un entorno que promueva y fomente el confort. Es precisamente con el uso de

la herramienta digital, como se pueden generar recomendaciones de diseño que se apeguen a las

mejores condiciones de confort.

La visualización de información digital y la generación de recomendaciones de diseño que garanticen el

confort del usuario, fueron los objetivos resueltos por medio de la aplicación de la metodología

experimental y el uso de la aplicación ejecutable final. El propósito central de la investigación, es difundir

la influencia de la tecnología en la generación de proyectos arquitectónicos sustentables y que puedan

ser simulados con éxito en diferentes contextos naturales para la toma de decisiones al momento de

diseñar.

Todos los escenarios evaluados y comprobados por medio de distintos autores, teorías y guías de diseño

de eficiencia energética en la sección de “Implementación y validación: toma de decisiones” resultan ser

los elementos que le dan carácter y validez al uso de la herramienta digital y por ende, a la investigación.

El resultado de todo el análisis que involucró desde un inicio, se debe a la suma de distintas áreas de

conocimiento, que parecieran ser totalmente distintas, pero que en su unión resultan sembrar un nicho

con amplias oportunidades en del desarrollo de conocimiento científico.

Entonces en consideración a estos argumentos:

LA HIPÓTESIS PLANTEADA SE VALIDA SATISFACTORIAMENTE

183

CONCLUSIONES

De manera puntual, el presente proyecto de investigación permite obtener las siguientes conclusiones:

Esta investigación enfatiza desde un inicio, la importancia del planteamiento metodológico en el método

científico para desarrollar la práctica del diseño arquitectónico sustentable y obtener espacios

confortables con el apoyo de nuevas tecnologías.

Queda claro que el medio ambiente ha jugado un papel sobresaliente a lo largo de la historia de la

humanidad, tanto para dirigir sus actividades cotidianas como para marcar la pauta en la construcción de

espacios que respondan al entorno. No solo por cuestiones de su uso en las construcciones sino por su

misterioso y extenso uso cosmogónico por todo el mundo. Es obvio que hoy en día poco a poco la

contemplación del medio ambiente, viene recobrando esa fuerza perdida por el uso desmedido de

combustibles fósiles y de la energía eléctrica.

Con la época de la posguerra y la posterior industrialización acelerada en el mundo, se inicia un proceso

de deterioro del ambiente, pero es especialmente a partir de la década de los setenta en el siglo pasado

que este proceso se expande teniendo repercusiones globales en la pérdida de biodiversidad con

impacto hacia las sociedades humanas y es por ello que la descripción del impacto que tiene la

arquitectura y la construcción en el medio ambiente presentada incluye, hasta donde ha sido posible y

hasta los alcances del mismo, una visión general en retrospectiva con la finalidad de ubicar al lector en

un contexto temporal del uso de la energía. En los casos que se consideró relevante, también se incluyó

información del contexto internacional.

En la actualidad es notoria la dirección o el rumbo que la arquitectura está tomando. La sustentabilidad

ha pasado de ser un tema tocado solamente en el ámbito académico y social a un tema primordial en el

quehacer del arquitecto contemporáneo. Es así como la arquitectura sustentable se perfila a ser la

arquitectura del futuro.

Se enfatiza en generar un cambio en el conocimiento de las relaciones complejas del contexto natural y

arquitectónico, el cual afecta la manera en cómo el hombre se relaciona son su entorno y su armonía con

el medio natural, tratando de reflexionar sobre cómo se transforma un mundo cambiante, y en la

necesidad de mantenerse en movimiento ante los cambios que están sucediendo y los que aún están por

venir siempre en favor del usuario.

El espacio, la forma, las proporciones, así como los elementos tecnológicos, sistemas constructivos,

materiales, instalaciones, etc. deben estar vinculadas a sus condicionantes climáticas y ambientales;

siempre con miras hacia el crear condiciones de bienestar y confort para que los ocupantes puedan


184

desarrollarse integralmente y desarrollar sus actividades de manera óptima, así como hacer un uso

eficiente de la energía y de los recursos disponibles.

Las preguntas de investigación y toda la planeación metodológica, coadyuvaron desde un inicio a la idea

de comprender y comparar los antecedentes del diseño arquitectónico sustentable para que al final de

este capítulo, se pudiera desarrollar una metodología para el diseño arquitectónico que considere de

manera integral, diversos factores, elementos y variables para poder desarrollar un proyecto sistémico,

ordenado y congruente con las necesidades espaciales, ambientales, sociales y económicas.

El primer producto generado de la metodología para el diseño arquitectónico, es un proceso con múltiples

objetivos y de interrelación con muchos factores, algunas veces de manera simultánea, otras de forma

lineal o cíclica. Por lo tanto, el objetivo es generar la conciencia en el diseñador de todos los factores que

deben de estar involucrados en el proceso creativo y analítico para poder llegar a una propuesta formal

de diseño que responda al sitio natural, a la sociedad y al medio económico.

La metodología propuesta y el proceso de análisis interdisciplinario, se ofrece como una herramienta para

el profesional o para la enseñanza. Es una pretensión del trabajo apoyar a todos los interesados en la

arquitectura a entender la relación que existe entre cada una de las áreas a la hora de proyectar y así

generar espacios para el ser humano que sean congruentes con las necesidades de la sociedad actual,

se trata de ir abordando cada una de sus etapas, permitiendo alcanzar los objetivos deseados de manera

lógica siempre en consecución del objetivo a cumplir.

La visualización de la información es la representación de datos con una expresión visual con el fin de

promover el conocimiento. Es una nueva rama de estudio que involucra el análisis de datos y su correcto

traslado en información, el cual es el último medio por el cual un usuario puede entender el tema a tratar.

Sin embargo, se integra en este proyecto de investigación un enfoque al desarrollo y aportación al

conocimiento: optimización & arquitectura.

La visualización del diseño a través del enfoque conjugado entre optimización y arquitectura exige ser un

científico responsable de la adquisición, manipulación y preparación de los datos. Es precisamente por

este medio, que se establece el enfoque narrativo al contexto del problema de la visualización del diseño

puesto que, es el ejecutor, quien va a construir las soluciones clave de la manera más eficiente al

recolectar datos, manipularlos y ayudar en las actividades de producción de la visualización para la toma

de decisiones.

La investigación de operaciones y sus metodologías pueden ser aplicados en cualquier campo del

conocimiento. Particularmente, con un enfoque en la solución al problema de habitabilidad arquitectónica,

representa un nicho de oportunidad en crecimiento dado que es una actividad en si misma compleja y

185

demanda el estudio de una gran cantidad de variables, totalmente interrelacionadas y que pueden

contribuir a la generación de propuestas totalmente coherentes y sistémicas con el entorno.

La demanda del análisis y tratamiento de datos en la visualización de la información, para cualquier área

del conocimiento por medio de la investigación de operaciones, es una opción totalmente viable y

continuará aumentando con el paso del tiempo y con los avances tecnológicos.

La visualización de la información con la integración de modelos matemáticos, la unión de trabajos

multidisciplinarios, y el uso de la tecnología aplicada por medio de la programación y la inteligencia

artificial en este proyecto fueron totalmente relevantes, por lo que serán cada vez más atractivos frente al

reto para las organizaciones de lograr la competitividad y uso racional de los recursos de manera global

en cualquier sector o campo de conocimiento.

Se desarrolla un modelo de optimización, como segundo producto, en la búsqueda de solucionar el

problema previamente planteado del confort en los espacios arquitectónicos. Aunque se basa en la

Investigación de Operaciones, aporta herramientas claves que son totalmente aplicables al campo del

diseño arquitectónico. En este modelo de optimización propuesto, se hace descripción de cada una de

las fases, con el objeto de que el lector se familiarice con el procedimiento para partear, analizar y realizar

juicios a problemas utilizando la Investigación de operaciones en cualquier otro campo de conocimiento.

Se integran en armonía el área del diseño y de sistemas, como creadores expertos en la programación y

búsqueda de solución de problemas. Se suma el detalle visual, de innovación, análisis y estilo, ya que su

responsabilidad principal es asegurar la armonía de la solución entre su forma y su función, asegurando

el confort del usuario.

Dicho lo anterior, la generación de nuevas prácticas en el diseño arquitectónico con apoyo de la

tecnología y el uso del software, pero con una perspectiva centrada en el confort y bienestar del usuario,

pone de manifiesto la necesidad de generar nuevos conocimientos que deben ser integrados en la

enseñanza y en la práctica profesional, aprovechando las potencialidades que brinda el uso de las

tecnologías y la visualización de la información aplicadas al diseño.

El modelo de visualización de la información experimental, como tercer producto, muestra un camino a

seguir para estudios similares. Se construye un prototipo digital 3d base con el análisis e integración de

todos los tipos de bioclimas que presenta México para poder generar la base de datos con las variables

de diseño incluidas y los índices de confort que debe de perseguir toda propuesta de diseño.

Posteriormente, con la aplicación del modelo de optimización descrito en su capítulo precedente, para la

programación y el tratamiento estadístico de los datos, el usuario simplemente podrá solicitar las

recomendaciones de diseño más adecuadas para cualquier punto en espacial de la República Mexicana,


186

indicando solamente la temperatura media y la precipitación media pluvial del sitio en particular en que

desee conocer estrategias sustentables que consideren el confort del usuario.

El cuarto y último producto de la investigación, concluye con la concentración de todos los estudios

anteriores en una aplicación ejecutable llamada A.V.D.E. para pc, sin la necesidad de instalar algún

complemento o licencia especial. Esto es de suma utilidad, porque el arquitecto, diseñador, ingeniero o

incluso personas que no tengan conocimiento de arquitectura, podrán ejecutarlo en cualquier

computadora de escritorio o laptop. Este es el punto final en donde el usuario va a interactuar con la

herramienta digital para obtener las mejores recomendaciones de diseño sustentable.

Por lo tanto, dicho lo anterior, es responsabilidad y trabajo del usuario investigar dos datos

fundamentales: la temperatura media y la precipitación pluvial anual, ya sea con información del Plan de

desarrollo urbano o la búsqueda en normales climatológicas proporcionadas por CONAGUA (Comisión

Nacional del Agua) del sitio en donde se encuentra el proyecto a ejecutar. Solamente proporcionando

esos dos datos de entrada, la aplicación podrá hacer el análisis correspondiente en menos de 5 minutos

y generar las recomendaciones más idóneas para obtener confort térmico.

El garantizar el confort térmico es uno de los principales objetivos al diseñar. Hasta ahora, el éxito de esto

dependía en gran medida de la experiencia personal y la aplicabilidad de los métodos comunes para las

estimaciones. Los índices de confort como el PMV y PPD simplemente no pueden predecirse de manera

concluyente de antemano. Por ello es que con el uso de herramientas de simulación, como la

desarrollada en este trabajo, las conjeturas se han eliminado de la ecuación, lo que permite a cualquiera

probar y optimizar cualquier entorno dado para el cumplimiento del confort térmico fácilmente.

El diseño en la planeación y ejecución de la herramienta digital desarrollada, se basó en entender a los

usuarios, su relación con el confort y el entorno que utilizan los arquitectos y profesionales dedicados al

diseño y construcción de espacios. En consecuencia, el artefacto se enmarca bajo los siguientes

lineamientos:

-Que pueda ser manejada de manera sencilla y que potencialice el proceso del diseño con el

objetivo de facilitar dicho trabajo, para que el producto arquitectónico sea confortable, sustentable

y responda al medio ambiente.

-Que no necesite de ningún complemento o aplicación compleja para su utilización.

-Aclarar el contexto del uso, es decir, entender las razones principales y bajo qué circunstancias

usarán la aplicación final.

187

-Incluir los requisitos. Para este caso se le solicita al usuario, la temperatura media y la

precipitación anual del sitio, en el que generarán el proyecto para conseguir las expectativas

establecidas.

-Propuestas y recomendaciones generales de diseño. Basado en los datos de entrada solicitados

al usuario. La herramienta proporciona salidas de recomendaciones de diseño que consideran

parámetros de confort térmico en forma de estrategias puntuales a nivel micro, que pueden

generarse a nivel macro para cualquier proyecto y cualquier género de edificio con el uso creativo

y de ingenio del arquitecto.

-Toma de decisiones. A pesar de que dicha experiencia sea satisfactoria, lo que se pretende con

el diseño centrado en el usuario es poder satisfacer todas las necesidades de aquellos usuarios

que utilizan el artefacto digital y puedan tomar las decisiones pertinentes para aplicarlas al

proyecto. Por lo tanto, las recomendaciones arrojadas son muy acotadas para que el arquitecto o

diseñador pueda considerarlas y así, tomar las decisiones pertinentes.

Para cumplir con los estándares de confort, se deben cumplir los rangos dados para cada índice y se

deben reconocer las condiciones de influencia adicionales. Es importante mencionar que lograr la

comodidad térmica de un entorno es una tarea innatamente complicada, ya que los entornos térmicos de

un espacio pueden cambiar con el tiempo y no siempre se pueden cumplir los límites recomendados;

especialmente con la aparición del cambio climático, la contaminación, las malas actividades y

costumbres del ser humano o simplemente por patrones climáticos impredecibles.

Finalmente, este trabajo de investigación, se enfocó en hacer un producto integral que aporte al diseño y

a la visualización de la información y, sobre todo, que sea práctica a fin de que sea de suma utilidad a las

empresas de evaluación, especialistas y arquitectos en el desarrollo y ejecución de proyectos que

busquen considerar aspectos bioclimáticos y sustentables, así como a los interesados en general en el

diseño arquitectónico y el uso de la tecnología.

Siguiendo esta lógica y haciendo énfasis en la investigación como generadora de nuevas miradas en la

práctica del diseño, pero con una perspectiva centrada en el desarrollo de una herramienta digital

informática, se pone de manifiesto la necesidad de generar nuevas capacidades que deben ser

adecuadamente integradas en la enseñanza profesional, aprovechando las potencialidades que brinda el

uso de las tecnologías de la información y la comunicación en el proceso de formación en arquitectura

que contemple siempre el bienestar y confort del usuario.


188

FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Son variados y en extenso, los casos a los cuales puede dar pie este proyecto de investigación. Entre

ellos se encuentran:

1. Estudiar, definir, plantear y buscar la incorporación de los conocimientos extensos sobre el uso de

tecnologías en el diseño arquitectónico.

2. Hacer estudios en los cuales se plantee la integración la tecnología con software de licencia libre que

permitan la incorporación de nuevas variables de estudio.

3. Estudios que hagan énfasis en la variedad de géneros de edificios considerando las tareas a realizar,

pues no será lo mismo diseñar para una biblioteca, salas de lectura como para una oficina, tratando de

igual forma generar recomendaciones de diseño para cada uno de ellos.

4. Estudios que planteen la variedad de las condiciones de confort de acuerdo a la ubicación geográfica

del sitio, tanto para latitudes sur como norte.

5. Realizar proyectos de investigación que consideren las distintas morfologías de la edificación,

haciendo énfasis en la orientación de los mismos.

6. Investigaciones sobre los efectos de las obstrucciones naturales en entorno urbano, ya sea

aprovechamiento de la topografía o de la vegetación así como el aprovechamiento de las obstrucciones

artificiales para adecuar y mejorar las condiciones de confort.

7. Evaluar y comparar otros modelos para el cálculo de confort tratando de incorporar un mayor número

de variables como la orientación, dobles pisos, planta baja libre, vegetación, otros tipos de cristalería y de

ventanas, etc.

8.- Estudios que tomen como base los productos obtenidos en esta investigación, pero enfocándolo a los

diversos tipos de confort, como acústico, lumínico, visual, psicológico, etc.

9. Realizar investigaciones del impacto de todos los géneros de edificios y actividades que se realizan en

los espacios en el medio ambiente.

10. Investigar a fondo y a detalle la relación que existe entre el confort y la salud física y biológica de las

personas. Relacionando estos estudios con otras ciencias afines como la psicología ambiental

enfocándose al rendimiento y productividad laboral.

11. Realizar investigaciones enfocándose a las proporciones ideales del espacio arquitectónico tanto de

tamaño, alturas y profundidad para tener las mejores condiciones de confort.

189

12. Estudiar los distintos sistemas de iluminación natural, su comportamiento, mejoramiento y/o

proporciones ideales para proporcionar condiciones de confort térmico.

13. Relacionar los estudios del comportamiento lumínico de las ventanas con el comportamiento térmico

para tratar de establecer criterios de diseño en los que se incorporen ambas variables de forma

simultánea y no separada.

14. Con base a estos modelos propuestos, integrar herramientas de la investigación de operaciones para

el tratamiento y análisis de datos estadísticos.


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CURRICULUM RESUMIDO DEL AUTOR

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