construcción y evaluación de una vivienda con el sistema constructivo earthbag building

8/15/2019 Construcción y Evaluación de Una Vivienda Con El Sistema Constructivo Earthbag Building

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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIÓNDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE OBRAS CIVILES

“CONSTRUCCION Y EVALUACION DE UNA VIVIENDA CON EL SISTEMA

CONSTRUCTIVO EARTHBAG BUILDING”.

JUAN PABLO LAGOS CARRASCO – FRANCISCO JAVIER VARGAS TRAUB2012


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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIÓN

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE OBRAS CIVILES

“CONSTRUCCIÓN Y EVALUACION DE UNA VIVIENDA CON EL SISTEMACONSTRUCTIVO EARTHBAG BUILDING”.

TRABAJO DE TÍTULO PARA OPTAR AL TÍTULODE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUÍA: SR. JUAN PABLO CÁRDENAS RAMÍREZ

JUAN PABLO LAGOS CARRASCO – FRANCISCO JAVIER VARGAS TRAUB2012


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CONSTRUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE UNA VIVIENDA CON EL SISTEMA

CONSTRUCTIVO EARTHBAG BUILDING.

JUAN PABLO LAGOS CARRASCO - FRANCISCO VARGAS TRAUB

COMISIÓN EXAMINADORA

JUAN PABLO CÁRDENAS RAMÍREZ

Profesor Guía

RENÉ GASTON MONTALBA NAVARRO. EDMUNDO ANTONIO MUÑOZ

ALVEAR.

Profesor Examinador 1 Profesor Examinador 2

Nota Trabajo escrito

Nota examen

Nota final

:

:

:


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Agradecimientos

En el término de esta gran etapa quiero agradecer principalmente a mis padres Víctor y

Luisa, por forjar mi aprendizaje con valores y sabiduría, aportando en todo momento

apoyo, paciencia y confianza. También quiero agradecer el apoyo de mis hermanos;

Andrea y Rodrigo quienes aportaron con sus conocimientos y experiencias, a Sebastián

quien aportó con su vehículo más confiable. También a mis sobrinos Constanza,

Vicente y a mi querida ahijada Emilia, quienes me alegran mi vida.

Agradezco a Denís por acompañarme en los momentos buenos y malos, aportando con

sus ideas, mostrando gran interés, preocupación y apoyo por el proyecto.

Agradezco a mis amigos; Peco y Moncho por brindarme alegría durante la mayor parte

de nuestra amistad, desahogándonos en partidos de futbol en los cuales no ganamosmucho, pero si compartimos millones de carcajadas; a María Paz por su gran ayuda en

los momentos de estrés.

Agradezco a las grandes personas que conocí en la universidad que me brindaron

apoyo y alegría en los momentos más necesitados; a la tía Lorena con sus reventas y

su gran cariño, a don Lorenzo con su gran apoyo en la construcción de la vivienda y a

todas las personas que ayudaron de alguna forma u otra, para lograr la construcción del

proyecto.

Finalmente agradezco a mi compañero de tesis Juan Pablo con el cual compartimos

muchos momentos de alegría y estrés.

Francisco Javier Vargas Traub.


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Primero que todo, quiero agradecer a mi madre Juanita del Carmen Carrasco Pereira y

a mi Padre Domingo Fabián Lagos Carrasco por todo su empeño, apoyo, esfuerzo y

sacrificio entregado durante toda mi etapa de estudiante y en general durante toda mi

vida.

Agradecer también a mi hermano Leonardo Lagos Carrasco por el apoyo durante toda

mi etapa como estudiante y en todos los momentos que lo necesite. Mencionar a mis

amigos de gorbea quienes siempre están conmigo y ayudan en lo todo lo posible

cuando se les necesita.

Finalmente agradecer a todos quienes aportaron en el desarrollo de Nuestro Trabajo de

Titulo. Dedicar palabras a quienes compartieron conmigo durante los años de

universidad principalmente a pancho amigo y compañero con quien desarrollamos esta

tesis. También agradezco a todos los amigos y compañeros con los cuales he

desarrollado una amistad que sin duda se conservara por mucho y que considero parte

de mi desarrollo como persona y ayuda a mi desarrollo profesional.

Juan Pablo Lagos Carrasco


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Resumen

El presente escrito corresponde al Trabajo de Título para optar al título profesional de

Ingeniero en Construcción que dicta la Universidad de la Frontera a través de su

Departamento de Ingeniería de Obras Civiles.

El objetivo general del análisis fue la construcción de una vivienda experimental con el

sistema Earthbag Building para identificar los factores locales de este sistema en la IX

Región de la Araucanía. Para la implementación de este sistema constructivo se

consideraron experiencias que fueron desarrolladas en otros países.

Una de las principales características de la vivienda experimental fue su construcción

con materiales reciclables, como por ejemplo, testigos de hormigón en el radier, lona de

PVC en la cubierta de la techumbre y principalmente sacos reutilizados rellenos contierra. En cuanto a la forma de la vivienda, se construyó de forma circular para una

mejor estabilidad, su diseño contempló sólo una puerta y una ventana, además se

realizó una terminación exterior con mortero para proteger los sacos de la intemperie.

Esta construcción, se realizó con el objetivo de innovar en materiales alternativos para

la construcción, considerando estándares térmicos y generando un bajo impacto

ambiental.

La construcción de esta vivienda dio a conocer nuevas alternativas en la construcciónsustentable en nuestra región, siendo una gran alternativa para construcciones en

sectores rurales o lugares con terrenos considerables para la construcción de bodegas,

quinchos, viviendas de emergencias, entre otros.

La construcción de la vivienda experimental entregó datos reales de su comportamiento

en la región, ayudando a comprender de mejor forma los procesos constructivos,

comportamiento térmico y energético. Además, se generaron especificaciones técnicas

y una guía práctica de todo el proceso realizado durante la construcción de la vivienda.

El comportamiento de la vivienda se evaluó mediante ensayos, los que determinaron

variaciones de temperatura, humedad e infiltraciones que se generaron dentro de la

vivienda, también se realizó una modelación de la vivienda determinando su

comportamiento anual y los gastos energéticos que se provocaron durante el periodo

de mediciones. El desarrollo de este sistema constructivo implicó aspectos de


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sustentabilidad que van ligados al cuidado medio ambiental, innovando en sistemas

alternativos y de interés a la comunidad.

Dentro de los antecedentes generados por la construcción, se observó que la

temperatura y humedad al interior de la vivienda se conservaba constante y no fue

influenciada por las oscilantes temperaturas y humedad generadas en el exterior de la

vivienda. Además, el sistema Earthbag Building generó resultados que evidenciaron

que los muros tienen un alto calor específico, ya que por su gran masa y capacidad

térmica, absorben el calor y luego lo liberan al ambiente cuando las temperaturas

disminuyen, manteniendo así una temperatura estable dentro de la vivienda.

La vivienda experimental quedó a disposición del laboratorio de Eficiencia energética de

la Universidad de la Frontera para continuar con la innovación y aplicar a la vivienda

experimental nuevas ideas de sustentabilidad para crecer en una sociedad con

conciencia y responsabilidad por el medio ambiente.


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Índice de contenidos

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 2

1.1. Antecedentes del problema ................................................................................... 2

1.2. Objetivos generales ............................................................................................... 4

1.3. Objetivos Específicos............................................................................................. 4

CAPITULO 2. CONTEXTUALIZACIÓN ............................................................................ 6

2.1. Introducción ........................................................................................................... 6

2.2. Medio ambiente ..................................................................................................... 6

2.3. El impacto ambiental en los materiales de construcción........................................ 7

2.4. Gasto energético e impacto ambiental................................................................... 8

2.5. La construcción sustentable ................................................................................ 10

2.5.1. Definiciones de construcción sustentable ..................................................... 10

2.5.2. Aspectos a considerar en la Construcción sustentable ................................. 11

2.6. Construcción en tierra .......................................................................................... 12

2.7. Propiedades térmicas básicas de los materiales ................................................. 14

2.7.1. Conductancia y resistencia ........................................................................... 14

2.7.2. Resistencia térmica de los materiales ........................................................... 15

2.7.3. Calor específico............................................................................................. 15

2.7.4. Capacidad térmica ........................................................................................ 16

2.8. Construcción sistema Earthbag Building ............................................................. 16

2.8.1. Volver a la tierra como material de construcción ........................................... 16

2.9. Ensayos a una vivienda con el sistema Earthbag ................................................ 18

CAPITULO 3. METODOLOGÍA ...................................................................................... 23

3.1. Introducción ......................................................................................................... 23

3.2. Desarrollo experimental ....................................................................................... 23

3.2.1. Caracterización de la vivienda ...................................................................... 24


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3.3. Método y plan de trabajo ..................................................................................... 24

3.4. Tipos de mediciones de desempeño energético-térmico que se aplicarán a la

vivienda experimental ................................................................................................. 26

3.4.1. Medición de temperaturas y humedad .......................................................... 26

3.4.2. Medición de infiltraciones. ............................................................................. 28

3.4.3. Medición de termografías .............................................................................. 28

3.4.4. Medición de propiedades térmicas ................................................................ 29

3.5. Modelación energética de las viviendas a través del software Design Builder .... 29

3.6. Normas de referencia .......................................................................................... 30

CAPITULO 4. RESULTADOS ........................................................................................ 33

4.1. Introducción ......................................................................................................... 33

4.2. Vivienda experimental basada en el sistema Earthbag Building .......................... 33

4.3. Evaluación económica ......................................................................................... 37

4.3.1. Evaluación económica del sistema constructivo con Earthbag Building ....... 37

4.3.2. Evaluación económica del sistema constructivo con albañilería ................... 39

4.3.3. Evaluación económica del sistema constructivo con tabiquería .................... 41

4.4. Medición de desempeño energético-térmico de la vivienda. ............................... 44

4.4.1. Mediciones de temperaturas y humedad ...................................................... 44

4.4.2. Mediciones de infiltraciones .......................................................................... 47

4.4.3. Ensayo de termografía .................................................................................. 50

4.4.4. Propiedades Térmicas .................................................................................. 59

4.5. Resultados de demanda energética de viviendas. .............................................. 61

4.5.1. Demanda energética ..................................................................................... 62

CAPITULO 5. CONCLUSIONES .................................................................................... 70

CAPITULO 6. BIBLIOGRAFÍA........................................................................................ 73


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Índice de tablas

Tabla 4.1. Análisis económico del sistema Earthbag Building ........................................ 38

Tabla 4.2. Análisis económico de albañilería. ................................................................ 41

Tabla 4.3. Análisis económico de una tabiquería. .......................................................... 43

Tabla 4.4. Cuadro resumen. ........................................................................................... 43

Tabla 4.5. Flujo de aire a diferentes presiones............................................................... 48

Tabla 4.6. Renovaciones de aire. ................................................................................... 49

Tabla 4.7. Flujo de aire a presión 4 Pa. .......................................................................... 49

Tabla 4.8. Tabla de propiedades térmicas. .................................................................... 59

Tabla 4.9. Temperatura y balances de calor ................................................................. 64


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Índice de figuras

Figura 3.1. Data Loggers. ............................................................................................... 27

Figura 4.1. Construcción de la vivienda experimental. ................................................... 34

Figura 4.2. Construcción del muro con Earthbag Building . ............................................ 35

Figura 4.3. Interior de la vivienda experimental. ............................................................. 35

Figura 4.4. Vista frontal de la vivienda experimental. .................................................... 36

Figura 4.5. Vista posterior de la vivienda experimental. ................................................. 36

Figura 4.6. Hidrográma durante la semana 3 al 9 de Septiembre. ................................. 44

Figura 4.7. Termográma durante la semana 3 al 9 de Septiembre. ............................... 45

Figura 4.8. Hidrográma durante la semana 10 al 13 de Septiembre. ............................. 45

Figura 4.9. Termográma durante la semana 10 al 13 de Septiembre. ........................... 46

Figura 4.10. Ensayo Blower Door Test desde el exterior de la vivienda. ....................... 48 Figura 4.11. Ensayo Blower Door Test desde el interior de la vivienda. ........................ 49

Figura 4.12. Ensayo de termografía. .............................................................................. 51

Figura 4.13. Termografía en muros exterior. .................................................................. 51

Figura 4.14. Termografía de infiltración en puerta. ......................................................... 52

Figura 4.15. Termografía de infiltraciones en ventanas. ................................................ 53

Figura 4.16. Termografía de infiltraciones en la cubierta. .............................................. 53

Figura 4.17. Termografía de infiltraciones en muro interior. ........................................... 54

Figura 4.18. Termografía de Infiltraciones en muro interior. ........................................... 55

Figura 4.19. Termografía de infiltraciones en piso. ........................................................ 55

Figura 4.20. Termografía de infiltraciones en unión de muro con piso. .......................... 56

Figura 4.21. Termografía de infiltraciones en cielo. ........................................................ 56

Figura 4.22. Termografía de Infiltraciones en Unión de Muro con Cielo. ....................... 57

Figura 4.23. Termografía de infiltraciones en unión de muro con cielo. ......................... 57

Figura 4.24. Termografía de infiltraciones en unión de muro con cielo. ......................... 58

Figura 4.25. Ensayo para determinar propiedades térmicas. ......................................... 60

Figura 4.26. Equipo KD2 PRO para determinar propiedades térmicas. ......................... 60

Figura 4.27. Modelación mediante Design Builder ......................................................... 62

Figura 4.28. Gráfico de pérdida térmica ......................................................................... 63

Figura 4.29. Gráfico de pérdida de energía por elemento constructivo. ......................... 64

Figura 4.30. Comportamiento térmico de la vivienda sin calefacción. ............................ 66

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Figura 4.31. Grafica de temperatura en vivienda modelada sin estufa. ......................... 67

Figura 4.32. Gráfico de Termográma. ............................................................................ 67


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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN


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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

Construcción y evaluación de una vivienda con el sistema constructivo Earthbag Building 2

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes del problema

Desde la antigüedad, “la tierra”, ha sido el material de construcción predominante en elmundo, utilizándose en casi todos los climas cálidos-secos y templados. Por esto, la

tierra es el material de construcción natural más importante y abundante en la mayoría

de las regiones del mundo. Sin embargo en países industrializados, se refleja una

desmedida explotación de los recursos naturales y los sistemas de producción se

encuentran enfocados principalmente en el capital y energía de producción, generando

gran cantidad de desperdicios que contaminan el medio ambiente. En estos países para

subsanar dichos problemas, la tierra ha resurgido como material de construcción(Minke, 2005).

Con el transcurso de los siglos, en climas secos y donde la madera es escasa, se han

desarrollado técnicas de mampostería para la construcción de cúpulas, mediante las

cuales es posible techar las edificaciones prescindiendo de vigas de madera durante la

construcción. Hallazgos de la era del bronce han demostrado una técnica denominada

Tapial, utilizada en Alemania y en muchos países europeos, esta técnica utilizaba el

barro como material de relleno en palizadas y entramados. El ejemplo más antiguo demuros de tierra en Alemania se encuentra en la fortaleza de Heuneberg próxima al lago

Constance y data del siglo VI A.C. La vivienda más antigua aún habitada con muros de

Tapial data de 1795. Por otro lado en África prácticamente todas las mezquitas fueron

construidas en tierra, una de ellas en Nando es del siglo XII. Además se sabe por textos

antiguos que ya afines del año 100 a.C. existían fortalezas de tierra apisonada en

España. Por último, en Latinoamérica existieron construcciones de adobe en casi todas

las culturas precolombinas, la técnica del Tapial se conocía en algunos lugares, para

otros fue traída por los conquistadores españoles. Así, muchas iglesias y fincas de

tapial en Latinoamérica tienen una antigüedad de aproximadamente 300 años

(Hernández, 2012).

En México, Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia, Argentina y en el sur y norte de Chile las

casas de adobe son aún patrimonio de muchas familias humildes, que conservan esta


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tradición desde tiempos coloniales. La Mezcla de pasto seco con el barro permite una

correcta aglutinación, gran resistencia a la intemperie y evita que los bloques una vez

solidificados tiendan a agrietarse. Posteriormente los bloques se adhieren entre sí con

barro para levantar muros.

Unos de los problemas más grandes en la construcción de Chile es la exclusión del

adobe como sistema constructivo por la Ordenanza General de Urbanismo y

Construcción, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, lo que ha llevado a que el adobe

tenga un uso limitado en construcciones. Tal como lo menciona Gaete (2010), ingeniero

civil en electricidad de la Universidad de Chile, “…la ausencia de criterios o normativas

nacionales que regulen las construcciones que consideren la tierra como material

predominante y/o estructural limita su uso…”.

En la actualidad se observan cambios constructivos importantes en la arquitectura en

tierra. En cuanto al material original, la tierra cruda, ha tenido cambios que alteraron sus

propiedades y sus posibilidades tanto materiales como tecnológicas, esto mediante la

estabilización con productos naturales o industriales, y la compactación, se alteraron

aspectos tales como la durabilidad, las resistencias, las terminaciones y los modos

constructivos.

Toda la información establecida anteriormente llevó a estudiar y evaluar un emergente

sistema constructivo que se está desarrollando en diferentes partes del mundo y que

puede generar atractivos resultados en la zona de la Araucanía. El propósito es

establecer un sistema que genere alternativas a las construcciones actuales, generando

un menor impacto ambiental y menores costos tanto económicos como energéticos. El

sistema constructivo que se busca implementar consiste en una construcción a base de

sacos de tierra (Sistema Earthbag Building ) que es tanto antiguo como nuevo. Este

sistema es utilizado en otros países con normas que permiten utilizarlos como vivienda

y que en Chile se perfila como un producto atractivo, si se observan las experienciasobtenidas a través de su utilización en otros países para determinar sus ventajas y

desventajas, estableciendo así si es un producto factible para ser utilizado en la región.


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1.2. Objetivos Generales

Construir una vivienda con el sistema Earthbag Building para identificar los

factores locales de este sistema en la IX Región de la Araucanía” .

1.3. Objetivos Específicos

Evaluar factibilidad técnica, económica y ambiental del sistema Earthbag

Building .

Evaluar variables energéticas del sistema Earthbag Building .

Documentar detalles prácticos de la construcción de una vivienda experimental

con el sistema constructivo Earthbag Building , generando una guía práctica yespecificaciones técnicas.


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CAPÍTULO II

CONTEXTUALIZACIÓN


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CAPÍTULO 2: CONTEXTUALIZACIÓN


CAPITULO 2. CONTEXTUALIZACIÓN

2.1. Introducción

La siguiente investigación contempló el apoyo del Laboratorio de Evaluación deEficiencia Energética, perteneciente al Departamento de Obras Civiles de la

Universidad de La Frontera. El proyecto consistió en la construcción de una vivienda

experimental con el sistema constructivo Earthbag Building , el cual determinó su

desempeño en la región de la Araucanía. El análisis de la construcción con el sistema

Earthbag Building se enfocó principalmente en el desarrollo práctico del sistema y su

comportamiento energético-térmico.

2.2. Medio ambiente

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

revolución industrial constituye la deuda aún pendiente que deben afrontar las

sociedades industrializadas con vistas al 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 ese entonces, los materiales eran

naturales, propios de la biosfera, originarios del entorno inmediato, de fabricaciónsimple y adaptados a las condiciones climáticas del territorio donde se llevaba a cabo la

edificación (Arenas, 2008).

El resultado de este cambio se traduce en un gran aumento de la distancia entre la

obtención de materias primas y la ubicación de su elaboración o construcción; y

además, en el agotamiento de los recursos naturales próximos; y finalmente, en el

aumento de la emisión de contaminantes derivados de la industria de la Construcción.

La gran demanda de materiales de construcción a mediados del siglo XX, conlleva a la

necesidad de extraer y procesar una elevada cantidad de materias primas, elaborar

nuevos materiales y tratar una gran cantidad de residuos de construcción y demolición,

con el coste energético que ello representa.


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No obstante, el reto que debe superar la industria de la Construcción actualmente, en

cualquiera de sus tipologías, es el empleo de materiales de construcción de bajo

impacto ambiental, e impactos relacionados con el consumo de energía y residuos.

2.3. El impacto ambiental en los materiales de construcción

La mitad de los materiales empleados en la industria de la Construcción proceden de la

corteza terrestre, produciendo anualmente en el ámbito de la Unión Europea (UE) 450

millones de toneladas de residuos de la construcción y demolición; esto es, más de una

cuarta parte de todos los residuos generados. Este volumen aumenta constantemente,

siendo su naturaleza cada vez más compleja a medida que se diversifican los

materiales utilizados, limitando las posibilidades de reutilización y reciclaje de residuos,

que en la actualidad sólo es de un 28%, lo que aumenta la necesidad de crearvertederos y de intensificar la extracción de materias primas (Symonds et al ., 1999).

En términos estadísticos, el sector de la Construcción consume un 50% de los recursos

naturales, un 40% de la energía y es responsable de un 50% del total de los residuos

generados (Anink et al ., 1996).

El alto costo energético y medioambiental que genera la producción de materias primas

y la fabricación de materiales que carecen de un sistema de reciclaje, reutilización de

recursos naturales y recuperación de estos. Por ello, se hace necesario reconsiderar la

alarmante situación de crisis ambiental, buscando la utilización racional de materiales

que cumplan sus funciones sin deteriorar el medio ambiente.

Por otro lado, los materiales de construcción inciden en el medio ambiente a lo largo de

su ciclo de vida, desde su primera fase; esto es, desde la extracción y procesado de

materias primas, hasta el final de su vida útil. Considerando como las etapas más

impactantes la fase de extracción y procesado de materias primas, dado que laextracción de rocas y minerales industriales se lleva a cabo a través de la minería a

cielo abierto, en su modalidad de canteras (Arenas, 2008).

El impacto producido por las canteras en el paisaje, su modificación topográfica,

pérdida de suelo, así como la contaminación atmosférica y acústica, exigen un estudio


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muy pormenorizado de sus efectos a fin de adoptar medidas correctivas que tiendan a

eliminar o minimizar los efectos negativos producidos.

En cuanto a la fase de producción de los materiales de construcción representa otra

etapa del ciclo de vida con abundantes repercusiones medioambientales. Por otro lado,

en este proceso, los problemas ambientales derivan de dos factores, el primero es de

la gran cantidad de materiales polvorientos que se emplean y el segundo del gran

consumo de energía necesario para alcanzar el producto adecuado. Es por esto que los

efectos medioambientales de los procesos de producción de materiales se traducen,

pues, en emisiones de CO2 a la atmósfera; polvo en suspensión; ruidos y vibraciones;

vertimientos líquidos en el agua; residuos y exceso de consumo energético (Arenas,

2008).

La fase de empleo o uso racional de los materiales es la más desconocida pero no

menos importante, dado que incide en el medio ambiente y en la salud. Los

contaminantes y toxinas más habituales en ambientes interiores y sus efectos

biológicos van desde gases como ozono y radón, monóxido de carbono, hasta

compuestos orgánicos volátiles como PVC.

Por último, la fase final del ciclo de vida de los materiales de construcción coincide con

su tratamiento como residuo, los cuales proceden, en mayor parte, de derribos de

edificios o de rechazos de materiales de construcción de obras de nueva planta o de

reformas. Se conocen habitualmente como escombros, la gran mayoría no son

contaminantes; sin embargo, algunos residuos con proporciones de amianto, fibras

minerales o disolventes y aditivos de hormigón los cuales pueden ser perjudiciales para

la salud. La mayor parte de estos residuos se trasladan a vertederos, que si bien en

principio no contaminan, sí producen un gran impacto visual y paisajístico (Arenas,

2008).

2.4. Gasto energético e impacto ambiental

Todo sistema de climatización consume energía, ya sea del tipo no renovable, que se

da en la mayoría de los casos, o renovable. Cuanta más energía es necesaria para

alcanzar y mantener las condiciones de confort en un edificio menos eficiente será su


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sistema de climatización en términos energéticos, y mayor será su impacto ambiental.

El consumo de energía de un sistema de climatización depende de los siguientes

parámetros:

1.- Diseño del edificio considerando su orientación, forma, materiales tipo y

dimensión de huecos y carpinterías.

2.- Utilización de mecanismos de aislamiento e inercia térmica.

3.- Tipos de infiltraciones y ventilación.

4.- Usos y costumbres de los usuarios.

5.- Disponibilidad de sistemas de gestión.

Climatización es energía y energía es impacto ambiental. El uso de energías no

renovables, las que son de origen fósil y nuclear, comporta el bombeo incesante de

recursos naturales que se están agotando y no se pueden reponer nunca más. Emplear

energías no renovables es también emitir grandes emisiones de CO2 al aire, causa

principal del cambio climático, subidas de temperaturas, deshielo, temporales,

inundaciones, entre otros (Brun, 2012).

El consumo energético de climatización en una vivienda estándar supone el 45% de la

energía y el 39% de las emisiones de CO2 asociadas totales. Hoy en día las fuentes de

energía más utilizadas son exclusivamente la electricidad y luego el gas, aunque el

futuro está en aquellas otras que tienen origen en el sol: eólica, solar fotovoltaica, solar

térmica, biogás, biomasa, etc. Estas fuentes de energía, además de no agotar recursos

ni contaminar, son las que más crecen en todo el mundo: eólicas, 30%, fotovoltaica

21,5% (mientras tanto el gas natural lo hace en un 2,2%, el petróleo en 1,3%, y las

nucleares en 0,6%). Si bien aún no se puede hablar de una sustitución energética

sostenible total, las renovables cada vez son más utilizadas gracias al desarrollocompetitivo del sector, el afloramiento de los costos ambientales de las no renovables y

las ayudas económicas (Brun, 2012).


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2.5. La construcción sustentable

La construcción sustentable deberá entenderse como el desarrollo de la construcción

tradicional pero con una responsabilidad considerable con el medio ambiente por todas

las partes y participantes. Lo que implica un interés creciente en todas las etapas de la

construcción, considerando las diferentes alternativas en el proceso de construcción, en

favor de la minimización del agotamiento de los recursos, previniendo la degradación

ambiental o los prejuicios, y proporcionar un ambiente saludable, tanto en el interior de

los edificios como en su entorno (Arenas, 2008).

2.5.1. Definiciones de construcción sustentable

Partiendo de diversos autores, se recogen a continuación algunas definiciones deltérmino "Construcción Sustentable".

La Construcción sustentable, que debería ser la construcción del futuro, se puede

definir como “aquella que, con especial respeto y compromiso con el Medio Ambiente,

implica el uso sustentable de la energía” (Casado, 1996). Cabe recalcar la importancia

de este estudio en la aplicación de energías renovables en la construcción de los

edificios, como también al impacto ambiental que ocasiona la aplicación de

determinados materiales de construcción y la minimización del consumo de energía queimplica la utilización de los edificios.

Asimismo, Lanting (1996) expone que “la construcción sustentable se dirige hacia una

reducción de los impactos ambientales causados por los procesos de construcción, uso

y derribo de los edificios y por el ambiente urbanizado ”.

En cuanto a Kibert (1994), éste nos señala que la construcción sustentable deberá

entenderse como “el desarrollo de la Construcción tradicional pero con una

responsabilidad considerable con el Medio Ambiente por todas las partes y

participantes. Lo que implica un interés creciente en todas las etapas de la

construcción.” Además es necesario considerar diferentes alternativas en el proceso de

construcción, los cuales minimicen el agotamiento de los recursos, prevengan la

degradación ambiental o los prejuicios, y proporcionen un ambiente saludable, tanto en

el interior de los edificios como en su entorno.


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2.5.2. Aspectos a considerar en la Construcción sustentable

Unos de los aspectos a considerar es la construcción en la creación del ambiente y los

efectos que ésta producirá en aquellos que lo llevan a cabo y en los que vivirán en

ellos. Es por esto que las consideraciones del "síndrome del edificio enfermo" en los

edificios de oficinas y la "sensibilidad ambiental" en la construcción de viviendas ha

dado lugar a una mayor consideración de los efectos que los materiales de construcción

tienen en la salud humana (Vale et al , 1993).

La sustentabilidad tratará de construir en base a unos principios, que podríamos

considerarlos ecológicos y se enumeran a continuación (Kibert, 1994):

1. Conservación de recursos.

2. Reutilización de recursos.

3. Utilización de recursos Reciclables y Renovables en la construcción.

4. Consideraciones respecto a la gestión del ciclo de vida de las materias primas

utilizadas, con la correspondiente prevención de residuos y de emisiones.

5. Reducción en la utilización de la energía.

6. Incremento de la calidad, tanto en lo que atiende a materiales, como a

edificaciones y ambiente urbanizado.

7. Protección del Medio Ambiente.

8. Creación de un ambiente saludable y no tóxico en los edificios

Los recursos disponibles para llevar a cabo los objetivos de la Construcción sustentable

son los siguientes (Lanting, 1996):

Energía, que implicará una eficiencia energética y un control en el crecimiento de

la movilidad.

Terreno y biodiversidad , la correcta utilización del terreno requerirá la integración

de una política ambiental y una planificación estricta del terreno utilizado.


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Además, la construcción ocasiona un impacto directo en la biodiversidad a través

de la fragmentación de las áreas naturales y de los ecosistemas.

Recursos minerales, que implicará un uso más eficiente de las materias primas y

del agua, combinado con un reciclaje a ciclo cerrado.

Según Lanting (1996), la definición de construcción sustentable lleva asociada tres

verbos: reducir, conservar y mantener . La combinación de los principios ecológicos y de

los recursos disponibles proporciona una serie de consideraciones a tener en cuenta.

“La reducción en la utilización de los recursos disponibles se llevará a cabo a través de

la reutilización, el reciclaje, la utilización de recursos renovables y un uso eficiente de

los recursos”. Se tratará de incrementar la vida de los productos utilizados, unincremento en la eficiencia energética y del agua, así como un uso multifuncional del

terreno.

En cuanto a la conservación de las áreas naturales y de la biodiversidad, Lanting (1996)

expone “se llevará a cabo a partir de restricción en la utilización del terreno, una

reducción de la fragmentación y la prevención de las emisiones tóxicas”.

Finalmente, se refiere al mantenimiento de un ambiente interior saludable y de la

calidad de los ambientes urbanizados, el cual “se llevará a cabo a través de la

utilización de materiales con bajas emisiones tóxicas, una ventilación efectiva, una

compatibilidad con las necesidades de los ocupantes, previsiones de transporte,

seguridad y disminución de ruidos, contaminación y olores”.

2.6. Construcción en tierra

Según Oseguera (2011) en su Manual de Construcción, expone que en la civilizaciónmoderna se construyen edificios confortables y aparentemente funcionales para los

ritmos de crecimiento poblacional y estilos de vida de la sociedad actual. “Estas

viviendas implican consumos elevados de energía para su climatización e iluminación,

sin percatarse del derroche de recursos que esto representa para el medio ambiente,

además de contribuir con el calentamiento global ”.


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La creciente preocupación por los problemas medioambientales ha generado la

invitación a crear e impulsar proyectos de desarrollo sustentable. Al observar el

desequilibrio ecológico que ocurre en la mayoría de los ecosistemas naturales y el

desperdicio de energía innecesario, se ha buscado rescatar técnicas antiguas de

construcción de vivienda, combinándolas con nuevos aportes que permitan administrarlos recursos y disminuyendo el alto impacto en el entorno. Un ejemplo es el eco-diseño,

los cuales permiten aprovechar de manera eficiente los recursos, manejar de forma

adecuada los desechos domésticos y aprovechar el agua de lluvia (Minke, 2005).

Por otro lado, materiales como el cemento, tabiques, varillas, entre otros, requieren

fuertes inversiones de energía y costos de producción elevados en sí mismos; así como

demoliciones, las cuales generan desechos no biodegradables. Es por esto que el

enfoque del desarrollo sustentable en relación con la vivienda y el desarrollo de lacomunidad, es precisamente la construcción de viviendas dignas y con calidad de vida

en ciudades pequeñas. Tal como lo emplearon en las civilizaciones antiguas como

Grecia, Egipto, en países de Latinoamérica y Asia, los cuales utilizaron elementos

naturales en sus construcciones: piedras, madera, arcillas y mármol. Incluso las clases

menos privilegiadas, a lo largo de la historia y el desarrollo de la humanidad, han

empleado materiales como el carrizo, el lodo, las hojas de palma, para construir

viviendas apropiadas para todo tipo de climas, templados, fríos o cálidos. De hecho, en

los últimos años, este conocimiento tradicionalmente heredado ha sido revalorado,

cobrando gran importancia a nivel mundial, llegando a tal punto que arquitectos

reconocidos, profesores de universidades e investigadores han optado por desarrollar

edificios inteligentes bajo el esquema del bio-climatismo, o bien se han diseñado bio-

construcciones totalmente funcionales que cumplen con varios requerimientos en

relación con los actuales estándares de confort (Minke, 2005).

Uno de los primeros en retomar de la antigüedad el concepto de bio-construcciones fue

el arquitecto Nader Khalili, de Estados Unidos, quién lo adaptó al modelo actual. Él fue

el desarrollador del “súper adobe” y su propuesta ha sido aprobada desde hace varios

años por los altos comisionados de la ONU en materia de vivienda sustentable y digna.

Además el modelo se ha considerado para edificar de manera sustentable no sólo en

la comunidad rural, sino que también en la ciudad y con materiales de reducido impacto

ambiental.


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Los diferentes tipos de bio-construcciones pueden ser hechas de materiales tales como

bolsas rellenas de tierra, arcillas, piedras, adobes o sacos de tierra. Éstos materiales

son seleccionados de acuerdo con las condiciones climáticas de cada región para hacer

que sus paredes conserven el calor, durante el invierno; o mantengan la construcción

fresca, durante el verano; aprovechando la iluminación y la ventilación natural. Seresalta además su resistencia frente a sismos, tornados, inundaciones u otros desastres

naturales. Éste tipo de construcciones con tierra presenta ventajas indiscutibles ya que

es un material abundante en el medio ambiente, disponible en todos lados y que genera

una alternativa real (Oseguera, 2011).

2.7. Propiedades térmicas básicas de los materiales

Para el desarrollo de sistemas constructivos sustentables se deben tener en cuenta lascaracterísticas de los materiales utilizados. Es por esto, que se describirán las

principales características térmicas de los materiales, haciendo énfasis en los que se

emplean de manera regular en la construcción.

2.7.1. Conductancia y resistencia

La conductancia y la resistencia (R) son propiedades de una capa de material, por lo

que dependen del espesor específico de dicha capa.

La conductancia representa la capacidad de la capa de material para conducir el calor y

es igual a la conductividad dividida por el espesor, expresándose en Watts por metro

cuadrado grado Celsius (W/m2°C).

Por otro lado, la resistencia representa la capacidad de una capa de material para

resistir el flujo de calor y es igual a la resistividad multiplicada por el espesor,

expresándose en metro cuadrado grado Celsius por Watts (m2°C/W).

1 m2ºC/W = 1.163 m2hºC/kcal

Dado que la resistividad es el inverso de la conductividad, y que los valores de

conductividad de los materiales constructivos suelen ser más accesibles, la resistencia

de un material generalmente se calcula con la siguiente fórmula:


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Donde:

R = Resistencia térmica por unidad de área de la capa de material (m 2°C/W),

e = Espesor de la capa de material (m).

k = Conductividad del material (W/m°C) (sol-arq, 2006).

2.7.2. Resistencia térmica de los materiales

Es común expresar la resistencia térmica de los materiales, sobre todo de los productos

aislantes, como valor R.

El valor R se expresa generalmente en m2°C/W, pero en algunos países se emplea el

pie cuadrado grado Fahrenheit por unidad térmica británica (ft²°Fh/Btu):

1 m2°C/Watt = 5.6745 ft2°Fh/Btu

1 ft2°Fh/Btu = 0.1761 m2°C/W, (sol-arq, 2008).

2.7.3. Calor específico

El calor específico es una propiedad simple de los materiales que se refiere a la

capacidad que tienen para acumular calor en su propia masa. También se puede definir

como la cantidad de calor que es necesario suministrar a una unidad de peso del

material para incrementar su temperatura en un grado Celsius. Mientras mayor sea el

calor específico, más energía tendrá que suministrarse para calentar el material.

Para designar al calor específico se utiliza el símbolo Ce. En el Sistema Internacional se

utiliza como unidad del calor específico el Joule por kilogramo grado Celsius (J/kg°C).

En ocasiones también se utiliza la kilocaloría por kilogramo grado Celsius (Kcal/kg°C),de acuerdo a la siguiente equivalencia:

1 J/kg°C = 0,239 kcal/kg°C

El agua, curiosamente, tiene uno de los valores de calor específico más elevados, con

cerca de 4.200 J/kg°C. Sin embargo los valores de la gran mayoría de los materiales


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empleados en la edificación oscilan entre 700 y 1.500 J/kg°C. En otras palabras, se

trata de un parámetro que sólo representa diferencias importantes en el

comportamiento térmico de los materiales cuando se le considera en relación con otras

propiedades, como la densidad (sol-arq, 2006).

2.7.4. Capacidad térmica

La capacidad térmica representa una medida del calor que pueden almacenar las capas

del material. Para cálculos simples, la capacidad térmica se puede determinar

multiplicando la densidad del material por el espesor de la capa, y luego por su calor

específico, de lo cual resulta la unidad Joule por metro cuadrado grado Celsius

(J/m2°C).

Cuando se utiliza la capacidad térmica en cálculos en régimen dinámico (con

temperaturas variables), por ejemplo para estimar el desempeño de un cerramiento, es

necesario emplear cálculos complejos por lo que se suele recurrir a herramientas

informáticas (sol-arq, 2006).

2.8. Construcción sistema Earthbag Bui ld ing

2.8.1. Volver a la tierra como material de construcción

Mucha gente empieza a buscar opciones a una vida más natural y ecológica alejada de

los grandes núcleos urbanos. Lugares donde poder reorganizarse en grupos

autosuficientes que no necesiten del sistema económico que los ha tenido presos

pagando hipotecas y arriendos durante tanto tiempo (Minke, 2005).

En el mundo se desarrollan desde un tiempo a la fecha, eco aldeas, las que se han ido

desarrollando a lo largo y ancho de todo el planeta como alternativa de vida másadecuada a la verdadera naturaleza del ser humano. Desde ellas se trata, a groso

modo, de vivir en armonía con la naturaleza y los demás miembros de la comunidad,

cultivando la tierra como se hacía antaño y desarrollando actividades de recuperación

de tradiciones u oficios artesanales que se han ido perdiendo en un mundo cada vez

más industrializado (Minke, 2005).

http://www.sol-arq/http://www.sol-arq/


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En base a esto se puede extraer que la construcción de una vivienda con el sistema

Earthbag tiene características que se pueden determinar mediante ensayos, los cuales

dan un parámetro para ser comparado con viviendas convencionales con materiales

más comunes como el hormigón, albañilería y madera.

Los sacos de tierra han sido utilizados, sobre todo por los militares, para la creación de

fuertes barreras de protección, o para el control de inundaciones. Las mismas razones

que los hacen útiles para estas aplicaciones llevar a la creación de viviendas. Puesto

que las paredes son tan sustanciales, se resisten a todo tipo de condiciones

meteorológicas adversas (o incluso balas) y también frente a los desastres naturales,

como terremotos e inundaciones. Se puede montar fácil y rápidamente con

componentes fácilmente disponibles, por muy poco dinero.

Las construcciones con el sistema Earthbag ocupan un nicho único en la búsqueda de

la arquitectura sustentable. Los sacos se pueden llenar con materiales locales,

naturales, lo que reduce la energía incorporada comúnmente asociados con la

fabricación y el transporte de materiales de construcción. El material de relleno es

generalmente de composición mineral y no está sujeto a descomposición. El material de

relleno es generalmente completamente no tóxico y no genera residuos nocivos en su

construcción.

Earthbag tienen la enorme ventaja de proporcionar ya sea una masa térmica o

aislamiento, dependiendo del material con que se llenan los sacos. Cuando se llena de

suelo fino, proporcionan una masa térmica que genera aislación por su gran espesor de

muros.

Debido a que los Earthbag se pueden apilar en una amplia variedad de formas,

incluyendo domos, tienen el potencial de eliminar virtualmente la necesidad de

materiales comunes de tracción en la estructura, especialmente la madera y el acero a

menudo usado para estructuras de techos. Esto no sólo ahorra más energía (y

contaminación), sino que también ayuda a proteger nuestros bosques, que son cada

vez más necesarios para el secuestro de carbono.

Otro aspecto de la sostenibilidad se encuentra en la economía de este método. El

material de relleno puede ser, literalmente, "muy barato", especialmente si en el lugar


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se utiliza el suelo. Los propios sacos a menudo se pueden comprar como mangas de

sacos o sacos reciclados de grano, pero incluso cuando son nuevos no son muy

caros. Bolsas de arpillera fueron utilizadas tradicionalmente para este propósito, y

trabajan muy bien, pero están sujetos a la putrefacción. Bolsas de polipropileno tienen

una resistencia y durabilidad superiores, siempre y cuando se mantengan alejados de laluz solar. Para la vivienda permanente de las bolsas debe ser cubierto con una especie

de yeso para su protección, pero el yeso también puede ser de barro y no

particularmente costoso.

La facilidad y la simplicidad de la construcción con el sistema Earthbag también debe

ser mencionada, ya que hay mucho trabajo no calificado disponible en todo el mundo

que puede ser explotado para el uso de esta tecnología. Una persona familiarizada con

los conceptos básicos de la construcción del sistema Earthbag puede entrenar a otrospara ayudar en la construcción de una edificación con este sistema. Esto no sólo hace

que el proceso sea más asequible, pero también más factible en áreas remotas donde

muchas habilidades de construcción comunes no se encuentran y es una opción más

económica.

2.9. Ensayos a una vivienda con el sistema Earthbag

Medición de infiltraciones: Para determinar la infiltración de la vivienda se utiliza el

Blower Door Test , el cual consiste básicamente en un ventilador calibrado para medir

un caudal de aire. Este instrumento se instala en la puerta de la vivienda en conjunto

con un panel que se ajusta a dicha puerta. El ventilador genera un flujo de aire y

diferencia de presión entre el interior y exterior, este flujo de aire se puede dirigir hacia

el exterior de la vivienda (despresurización), hacia el interior de la vivienda

(presurización) o bien una combinación entre ellas.

El flujo de aire y las diferencias de presión son registrados y controlados por un

dispositivo que se conecta al ventilador, mediante la combinación de flujo y presión de

aire se establece la estanqueidad o hermeticidad de la zona analizada, ya que se obliga

a que el aire pase a través de los orificios o aberturas no controladas. Esto permite

conocer la estanqueidad de la vivienda, lo que es primordial para manejar la


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conservación de la energía, la calidad del aire, y el control de las presiones de una

vivienda. (Hope & González, 2009).

Con este test es posible obtener información importante, la cual servirá de input para la

estimación dinámica de la demanda energética de la vivienda. Algunos de los

parámetros que entregará son los siguientes:

Renovaciones de aire por hora a 50 Pa (ACH50).

Área equivalente de fuga (EqLA) en cm2 o ft2. se utiliza en muchos países para

describir el área de fugas en términos de un gran agujero en una superficie

plana.

Área efectiva de fuga (EfLA) en cm2 o ft2. Suele calcularse en 4PA. EfLA si bien

se puede leer directamente del dispositivo controlador de presión (DM-2), un

resultado preciso requiere una prueba de varios puntos. Este parámetro es el

más empleado por la ASHRAE y ASTM para realizar los cálculos.

Ensayos de termografía: La termografía es el registro gráfico del calor emitido por la

superficie de un objeto en forma de radiaciones infrarrojas. Las radiaciones que emiten

los objetos aumentan con la temperatura, por lo tanto, al detectar estas radiaciones

infrarrojas las cámaras termográficas permiten visualizar las diferencias de temperatura

de los objetos (QuimiNet, 2000).

Termográmas y Hidrográmas: Se utiliza un dispositivo llamado Data Logger, con el fin

de tomar datos de temperatura y humedad relativa, uno para el exterior, y otro para el

interior del recinto. Los dispositivos entregan resultados que se pueden llevar a gráficos

llamados termográmas o hidrográmas, a partir de los cuales será posible comparar de

mejor manera las variables de temperatura o humedad interior con la exterior. Estos

deben ser monitoreados constantemente para asegurar su buen funcionamiento y que

no sean manipulados de manera involuntaria, ni afectados por agentes atmosféricos, en

especial el dispositivo del exterior. De esta manera, se obtienen datos directamente del

ambiente, reflejando una confiable aproximación a la realidad. Estos resultados se

contrastan con los obtenidos a través de la modelación en base a la herramienta

informática Ecotect . Estos registros se toman para una zona térmica de sólo un edificio

en estudio.


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Medición de propiedades térmicas: Para analizar las propiedades térmicas de la

vivienda experimental se utilizará el modelo KD2 Pro, este aparato utiliza 3 sensores

intercambiables para medir difusividad térmica, calor específico (capacidad térmica),

conductividad y resistividad de calor. Luego de efectuar la medición, el KD2 Pro

convierte automáticamente los datos capturados en valores de propiedades térmicas.

El KD2 Pro utiliza el método de fuente de calor transitoria. Un ciclo de medición consiste

de 30 segundos para lograr equilibrio, 30 segundos de calentamiento y 30 segundos de

enfriamiento. Se hacen mediciones a intervalos de 1 segundo durante el calentamiento

y el enfriamiento. Las mediciones se ajustan usando funciones integrales exponenciales

y un proceso de cuadrados mínimos no lineales. Se corrigen los cambios de

temperatura de la muestra durante la medición, para optimizar la exactitud de las

lecturas (Alfil, 2008).

Design Bui lder : El software consiste en una interfaz gráfica del motor de cálculo

Energy Plus. El modelamiento y la simulación energética se realizarán principalmente

para predecir la demanda y el consumo energético de la vivienda experimental. Con

estos resultados se pueden proponer estrategias de mejora para disminuir el consumo

de energía que posee la vivienda y así lograr cambios en el confort y calidad de vida

para sus usuarios.

Los principales paquetes de datos que entregan las simulaciones dinámicas son:

Datos climáticos del sitio

Temperaturas exteriores de bulbo seco y de rocío.

Radiación solar directa y difusa.

Velocidad y dirección del viento.

Presión atmosférica.

Ambiente y confort Temperaturas interiores: temperatura media del aire, Temperatura Radiante

Media (MRT, por sus siglas en inglés) y temperatura operativa (el promedio

calculado de las dos primeras).

Humedad relativa.


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Ganancias y pérdidas de calor a través de ventanas y superficies vidriadas,

considerando marcos.

Ganancias y pérdidas de calor a través de los componentes opacos de la

construcción: suelos, entrepisos, muros exteriores y cubiertas, entre otros.

Ganancias y pérdidas de calor provocadas por el ingreso de aire exterior,incluyendo la ventilación natural, la ventilación mecánica y la infiltración a través

de los componentes de la edificación.

Pérdidas y ganancias internas

Ganancias solares (radiación solar de onda corta) transmitidas a través de

ventanas y superficies vidriadas.

Pérdidas y ganancias de calor relacionadas con la energía de calefacción.


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CAPÍTULO III

METODOLOGÍA


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CAPITULO 3: METODOLOGÍA


CAPITULO 3. METODOLOGÍA

3.1. Introducción

El siguiente capítulo expone la estructura metodológica que guía el trabajo a realizar.Esta etapa se considera fundamental, ya que de ésta depende el eventual éxito que

tengan las tareas planteadas.

Se describirá el desarrollo experimental, en donde se dará a conocer el experimento a

ejecutar y sus características. También se entregará el método y plan de trabajo, en el

cual se explicará paso a paso las tareas a realizar y la forma en que se deben llevar a

cabo. Asimismo este capítulo presentará la forma en que se deben efectuar las

mediciones in situ del experimento, la manera de obtener los resultados, análisis y

comparaciones.

3.2. Desarrollo experimental

El experimento a ejecutar será la construcción de una vivienda experimental de 13 m 2

aproximadamente, con muros basados en el sistema constructivo Earthbag Building . En

cuanto a los materiales a utilizar serán principalmente de tipo reciclable.

La vivienda se realizará en el sector campo experimental de la Universidad de la

Frontera, ubicado en calle Las Encinas S/N, Temuco. Y será construida con el fin de

promover nuevas alternativas en la construcción sustentable en la región de la

Araucanía, siendo una gran alternativa para construcciones de bodegas, quinchos,

vivienda de emergencias, entre otros.

Una vez construida la vivienda, será sometida a una serie de ensayos para determinar

variables térmicas, económicas y su impacto ambiental en sus materiales y

construcción.


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3.2.1. Caracterización de la vivienda

Una de las principales características de la vivienda experimental, es que se realizará

con materiales reciclables, como por ejemplo, testigos de hormigón en el radier, una

lona de PVC en la cubierta de la techumbre y principalmente sacos reutilizados rellenos

con tierra.

En cuanto a la forma de la vivienda, se construirá de forma circular para una mejor

estabilidad, su diseño contempla sólo una puerta y una ventana, además se pretende

realizar una terminación exterior con mortero para proteger los sacos de la intemperie.

Esta construcción, será realizada con el objetivo de innovar en materiales alternativos

para la construcción considerando estándares térmicos y generando un bajo impacto

ambiental.

3.3. Método y plan de trabajo

A continuación se expone el método y plan de trabajo de la construcción de una

vivienda experimental con el sistema constructivo Earthbag Building , donde se explicará

paso a paso las tareas a realizar y la forma en que se deben llevar a cabo, además se

evaluará la factibilidad técnica, económica y ambiental, como también otras variables

energéticas de este sistema. Finalmente se aludirá al resultado de este proceso el cuales una guía práctica y técnica de la construcción del sistema en la región.

a) Trabajos previos a la construcción

Para esta etapa será necesario recopilar información de diversas fuentes como guías

prácticas, textos bibliográficos, documentales de construcciones realizadas con adobe e

información de páginas web.

Una vez recopilada la información, se realizará el diseño de la vivienda para así poder

calcular la cantidad necesaria de materiales.

Además, se definirá un plan de trabajo para gestionar el lugar de construcción, el

financiamiento y los materiales requeridos, como por ejemplo, tierra, sacos,

herramientas, madera, transporte entre otros.


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b) Construcción vivienda mediante sistema Earthbag Bu i ld ing

La construcción de esta vivienda se puede describir mediante las siguientes etapas.

Escarpe (limpieza del terreno).

Nivelación del terreno (asegurar que el terreno se encuentre parejo). Radier (construcción del piso para la vivienda mediante testigos de hormigón).

Llenado y costurado de sacos (llenar los sacos con tierra y luego coserlos con

cordón de pita mediante aguja saquera).

Construcción de muros y estucado (apilar los sacos de tal forma que se

genere una pared para luego revestir el muro mediante una mezcla de cemento,

arena, cal y agua, dándole una terminación superficial y protegiéndola de la

intemperie).

Confección e instalación de marcos (elaborar los marcos con madera y

colocarlos simultáneamente con el muro).

Construcción del techo (fabricar la estructura con madera y utilizar una lona de

PVC para cubrirla).

c) Análisis económico

Se realizará una comparación económica entre el sistema constructivo Earthbag

Building y dos sistemas convencionales de construcción, la primera se realizará con un

sistema de albañilería y la segunda comparación con un sistema constructivo de

tabiquería. En dicha comparación se analizará el costo de los materiales y mano de

obra utilizados en la construcción de un muro de un metro cuadrado de cada sistema.

d) Medición de desempeño energético-térmico de la vivienda

Una vez terminada la construcción de la vivienda se realizaran mediciones, con

diversos instrumentos portátiles, los cuales serán:

Mediciones de temperatura y humedad con Data Loggers.

Infiltración mediante Blower Door Test .

Ensayos de Termografía.

Propiedades térmicas con KD2 Pro.


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Análisis y comparación de los resultados.

Estos ensayos se vienen realizando hace varios años por la Unidad de Eficiencia

Energética del Departamento de Ingeniería de Obras Civiles de la Universidad de La

Frontera. Estos ensayos se realizan para determinar las propiedades energéticas-

térmicas de la construcción.

e) Recolección y modelación de datos obtenidos en los ensayos

Se recolectarán datos de los ensayos realizados, posteriormente se efectuará una

modelación computacional de la vivienda, mediante software Design Builder .

f) Cálculos y análisis de resultados

Se realizarán cálculos matemáticos de tipo teórico y experimental, con el objetivo deencontrar resultados que señalen supuestos beneficios de esta vivienda y asimismo

que den a conocer las dificultades de este sistema constructivo.

g) Elaboración de una guía práctica y técnica

Una vez finalizadas todas las etapas, se realizará una guía práctica y especificaciones

técnicas, detallando todos los procesos constructivos que se utilizaron en la

construcción de la vivienda experimenta con el sistema Earthbag Building .

3.4. Tipos de mediciones de desempeño energético-térmico que se aplicarán a la

vivienda experimental

3.4.1. Medición de temperaturas y humedad

El registro de temperaturas y humedad se realizará durante un periodo aproximado de

dos meses, estos ensayos permitirán obtener una representación gráfica de las

variaciones de temperatura y humedad que se presenten en el interior y exterior de la

vivienda experimental. Lo que permitirá elaborar un análisis del comportamiento térmico

de la vivienda mediante la comparación de ambas temperaturas.


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Temperatura y humedad exterior

La temperatura y humedad del aire exterior se obtendrá de la estación meteorológica

del Ministerio del Medio Ambiente (SIVICA), estación ubicada en calle Las Encinas S/N,

Temuco, a un costado de la vivienda experimental, de este modo los registros de

temperatura exterior serán iguales que en la vivienda estudiada. Además los datos

entregados serán con una frecuencia de tiempo cada 1 hora.

Temperatura y humedad interior

La temperatura y humedad del aire interior se obtendrá mediante un sensor de

temperatura llamado Data Loggers (ver Figura 3.1), el cual registrará los datos con un

intervalo de treinta minutos durante dos meses, sin embargo se pretende continuar con

las mediciones durante todo el año, ya que se estima que en la temporada de verano lavivienda disminuirá en gran porcentaje su humedad. En cuanto a la ubicación del

dispositivo, será en el centro de la vivienda, atado al cielo de ésta.

Fuente: Diotronic sa. Figura 3.1. Data Log gers .


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3.4.2. Medición de infiltraciones.

Se contempla la realización de dos o más ensayos de infiltración de la construcción con

el equipo Blower Door Test. Para este ensayo se realizan renovaciones de aire las

cuales se exageran para luego de forma empírica determinando una zona térmica que

será ensayada.

Para la realización de este ensayo se requiere del instrumento Blower Door Test, el

cual se ubica en la puerta principal de la vivienda y provoca corrientes de aire hacia el

exterior que mediante sensores se obtuvo las infiltraciones de la vivienda. Para este

ensayo son necesarios saber el volumen y perímetro de la vivienda para obtener las

renovaciones de aire en una hora. El volumen de la vivienda es de 27 m3 y su

perímetro es de 12,56 m, estos datos son introducidos al equipo Blower Door Test para

luego generar los resultados de infiltración de la vivienda.

3.4.3. Medición de termografías

La toma de fotografías térmicas se ejecutará durante la realización de los ensayos de

infiltraciones, a modo de identificar y captar las corrientes de aire producidas por

presurización y despresurización de los recintos durante los ensayos de infiltración.

Para la medición termográfica, se deberá realizar una inspección visual del lugar a

ensayar, determinando los puntos más importantes para intervenir y obtener así

mejores fotografías. Se buscará que estas sean representativas como en la unión de

dos muros, unión cielo-muro o unión muro-piso, unión entre dos materiales, esquinas

de ventanas y puertas. Este ensayo se realizará en conjunto con el ensayo de

infiltración mediante el Blower Door Test , para percibir las zonas donde se producen

una mayor infiltración.

Los termográmas serán analizados gráficamente en cada zona crítica de la vivienda

donde se realizarán las mediciones. Además de los datos numéricos que se obtendrán,

será posible extraer información de las temperaturas mínimas y máximas registradas,

dentro y fuera de la vivienda, lo cual permitirá obtener el rango de temperaturas que


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experimentaron las distintas zonas medidas en la vivienda durante el periodo de

registro.

Con el fin de evaluar el envolvente, se deberá considerar los siguientes datos

preliminares:

El tipo de construcción haciendo una inspección visual.

La orientación de la vivienda con respecto al norte.

La inspección de todas las superficies de interés desde un ángulo lo más cerca a

lo normal a la superficie como sea posible, pero por lo menos en un ángulo que

permita distinguir los elementos de encuadre.

La realización de inspecciones desde varios ángulos, perpendicular, si es

posible, y en dos frente a ángulos oblicuos, a fin de detectar la presencia de la

radiación reflejada. Posteriormente, se procede a interpretar la termografía lo que

permitirá la determinación de la siguiente información:

-La ubicación de las regiones donde la aislación es aparentemente defectuosa.

-La ubicación de las regiones donde la aislación está aparentemente intacta.

-Los patrones de variación irregular de las características térmicas en los

espacios entre los elementos pueden indicar una combinación de causas posibles,

las que pueden ser en particular diferencias de la densidad de aislación, convección,

fugas de aire, humedad, o puentes térmicos.

3.4.4. Medición de propiedades térmicas

Para este ensayo, se considerarán tres puntos en diferentes orientaciones para obtener

un promedio de la conductividad térmica del muro. Los datos obtenidos son utilizados

en la modelación energética de la vivienda mediante el software Design Builder .

3.5. Modelación energética de las viviendas a través del software Design Bui lder

Una vez recolectados los datos de la vivienda, sumado a los resultados de los ensayos

de infiltración (Blower Door Test ) y de las propiedades térmicas (KD2 Pro) se procederá

a realizar el modelamiento y la simulación energética a través del software Design

Builder .


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Para la iniciación de la modelación energética de la vivienda, se deberá tener en

consideración las variables de entrada que solicita el software, tales como:

El clima, que en este caso corresponde a la ciudad de Temuco. Este dato fue

obtenido gracias a los estudios realizados por la estación meteorológica del

ministerio del medio ambiente (SIVICA).

La ocupación, que para el estudio en cuestión, corresponde a dos adultos.

Los horarios, en los cuales, se consideró encendida la calefacción las

veinticuatro horas del día, para los meses de abril hasta septiembre, cuando la

temperatura interior de la vivienda descendía del set point (18°C). Cuando la

temperatura ascendía del back point (25°C), la calefacción se considera

apagada.

Factor metabólico, el cual es obtenido de la librería de datos del software y esaplicado según las actividades que se realizan en las diferentes zonas de las

viviendas, por ejemplo comer y beber en el comedor, dormir en los dormitorios,

entre otros.

Para el estudio del sistema Earthbag Building se analizarán los siguientes paquetes de

datos:

Demanda térmica anual.

Demanda térmica diaria.

Perdidas de energía por elemento constructivo.

Comparación de datos de la modelación con datos in situ.

3.6. Normas de referencia

Por otra parte, es importante mencionar que los métodos de instrumentación adoptados

por la Unidad de Eficiencia Energética del Departamento de Ingeniería de ObrasCiviles, son basados en normas y estudio bibliográficos que permiten la reproductividad

de los métodos a ocupar. Principalmente, la aplicación de los ensayos de infiltración y

termografía, están basados en las siguientes normas.

Norma ASTM E 779 – 10, Pruebas de pérdidas de energías.

Norma ASHRAE Capítulo 119, Ventilación e Infiltración.


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Norma ASTM C 1060, Practica estándar para la inspección termográfica de las

instalaciones.

Norma ASTM E 1554, Métodos de prueba estándar para determinar la fuga de

aire de los sistemas de distribución de aire por el ventilador de presurización.

Norma ASTM 1827, Métodos de prueba estándar para determinar laestanqueidad de edificios.


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CAPÍTULO IV

RESULTADOS


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CAPÍTULO 4: RESULTADOS


CAPITULO 4. RESULTADOS

4.1. Introducción

El siguiente capítulo expone los resultados y análisis obtenidos durante el periodo detrabajo, en primera instancia se dará a conocer la vivienda experimental basada en el

sistema constructivo Earthbag Building y posteriormente los ensayos realizados durante

un periodo de dos meses.

Dentro de los ensayos realizados podemos mencionar las mediciones de temperatura y

humedad mediante el Data Loggers y centro meteorológico, medición de infiltraciones a

través del Blower Door Test , mediciones de termografía por medio de cámaras

termográficas y finalmente las mediciones de las propiedades térmicas gracias al KD2

PRO. En cuanto a los resultados obtenidos por el instrumento Blower Door Test y el

KD2 PRO, fueron utilizados para realizar las modelaciones con el software Design

Builder , con la finalidad de determinar la demanda térmica anual, la demanda térmica

diaria, la comparación de datos de la modelación con datos in situ y pérdidas de

energía de la vivienda experimental construida con el sistema Earthbag Building .

Por otro lado, se presentará una evaluación económica donde se detallan los costos de

materiales y operacionales para la construcción de un muro de 1 m2 con los sistemas

constructivos; Earthbag Building , tabiquería y albañilería.

4.2. Vivienda experimental basada en el sistema Earthbag Bui ld ing

Se construyó una vivienda experimental de 12,6 m2 (ver Figura 4.1), la cual se

encuentra sobre un radier confeccionado con testigos de hormigón y una mezcla de

mortero con tierra color. Los muros basados en el sistema Earthbag Building están

confeccionados por sacos de tierra apilados en forma similar a una albañilería de soga

(ver Figura 4.2 y 4.3), la cual contiene entre cada fila de sacos un alambre de púas para

asegurar la trabazón entre éstas. El muro tiene un grosor de 60 centímetros y se

encuentra estucado en su parte exterior para proteger los sacos de la degradación que

se genera al exponerlos a la intemperie (ver Figura 4.4 y 4.5). La estructura de la


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techumbre fue constituida por piezas de madera de 2x3’’, la cual se encuentra

amarrada al muro mediante alambres con trozos de mangueras para no romper los

sacos. Sobre la estructura de la techumbre se encuentra una cubierta de lona de PVC y

en su interior se construyó un cielo falso con madera y aislación de poliestireno

expandido. Por razones de iluminación se montó una ventana de 1,10 x 0,75 m conorientación al norte para recibir la luz del sol y además se instaló una puerta de 2,0 x

0,80 m, con ubicación hacia el sur. La construcción de la vivienda se especifica en los

anexo A, B y D.

Figura 4.1. Construcción de la vivienda experimental.


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Figura 4.2. Construcción del muro con Earthbag B ui ld ing .

Figura 4.3. Interior de la vivienda experimental.


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Figura 4.4. Vista frontal de la vivienda experimental.

Figura 4.5. Vista posterior de la vivienda experimental.


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4.3. Evaluación económica

A continuación se exponen las evaluaciones económicas de muros de 1 m2 con los

diferentes sistemas constructivos Earthbag Building , albañilería y tabiquería.

4.3.1. Evaluación económica del sistema constructivo con Earthbag Bui ld ing

Para la confección de un muro con el sistema Earthbag Building se necesita de

cualquier tipo de tierra que contenga principalmente un suelo fino. Se requiere de sacos

de polipropileno, cordel de pita para coser los sacos, alambre de púas para generar

trabazón entre filas y mortero para proteger los sacos de la degradación.

Para la evaluación de este sistema, se considero la obtención de la tierra del mismo

lugar donde pretende edificar, generando un ahorro a la hora de realizar una evaluación

económica.

Materiales:

La construcción total de la vivienda con el sistema Earthbag Building es de 12 m 2 y la

cantidad de muro utilizado con este sistema es de 27 m 2. Los materiales calculados en

el análisis fueron desarrollados de forma empírica luego de la construcción de la

vivienda.

Sacos

Para la construcción de la vivienda de 27 m2 de muro se utilizaron 308 sacos,

con los que se estima un total de 12 sacos por m 2.

Alambre de púas.

Se utilizaron 300 m de alambre de púas en la construcción de los muros de la

vivienda con el sistema Earthbag (27m2

de muro). Para la construcción de 1m2

del sistema Earthbag Buildin