diseÑo bioclimÁtico en la vivienda vernÁcula en...
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DISEÑO BIOCLIMÁTICO EN LA VIVIENDA VERNÁCULA EN
MICHOACÁN REGIÓN PURHÉPECHA
Héctor Javier González Licón
Morelia, Mich., 9 Y 10 DE SEPTIEMBRE 2009
Correo Electrónico [email protected]
Facultad de Arquitectura
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
En México es una realidad que
este problema se sigue
manifestando en la práctica
profesional de la mayoría de los
arquitectos, diseñadores o
constructores del espacio
arquitectónico.
La cantidad de energía necesaria
para la construcción del edificio y
el nivel de contenido energético
de los materiales no se puede
calcular con exactitud, pero es
pequeña en comparación con la
cantidad de energía consumida
durante su período de utilización.
Uno de los objetivos a los que
debe aspirar la calidad
medioambiental en la
construcción y que ofrece un
nicho de un sin número de
investigaciones es el definir las
condiciones de confort
higrotérmico de un lugar en
específico
Que no solo beneficiaría al
habitante al encontrarse
cómodo ante el ambiente
térmico, sino también se
estaría reduciendo el
consumo de energía que se
utiliza generalmente para
climatizar un espacio.
Las prácticas modernas de edificación en
diversas partes del mundo suelen prestar poca
atención a la eficiencia energética o a los
impactos económicos, ambientales o sociales
más amplios en el ambiente edificado.
Givoni
(1998)
Szokolay
(1986)
Olgyay
(1963)
Se han propuesto
parámetros, tablas,
pautas de diseño,
cartas bioclimáticas
tomando en cuenta
los niveles de
confort del usuario.
De acuerdo a investigaciones recientes muestra que las personas que habitan en
edificios naturalmente ventilados tienen una preferencia de confort por arriba de
los estándares propuestos a nivel internacional, como es el caso del ISO Standard
7730.
Enfoques teóricos para determinar
rangos de confort del
ambiente térmico.
Predictivo o
analíticoAdaptativo
Sugiere que las personas
de cualquier parte del
planeta tienen las
mismas preferencias
térmicas. Este grupo
acredita que los rangos
de confort térmico son
universales
Este enfoque no parte
solo de considerar el
intercambio de calor
entre el cuerpo y el
entorno, sino de observar
que existen una serie de
acciones que el ser
humano puede realizar
para alcanzar el confort
térmico.
Por lo tanto es necesario buscar un modelo o estándar que atienda la
necesidad de los diseñadores de espacios para mitigar el consumo de
energía por sistemas mecánicos, sin sacrificar la habitabilidad térmica
de las personas
Nicol,
Humphreys,
etc.
(1993,
2002, etc)
Eduardo
González
(2003)
Roríz
(2003)
En la región, el clima es templado con
lluvias en verano, la vegetación es
bosque mixto constituido principalmente
por pinos y encinos.
Juáta
Tsironda
Eraxamani
Japonda
Patamban 2140 msnm Zopoco
1990 msnm
Erongarícuaro
2040 msnm
Tiríndaro
1820 msnm
Japonda (lago) Juáta (sierra),
Eraxamani (la cañada) Tsironda (ciénega)
La vivienda Vernácula de adobe de la región Purhépecha.
Cuando hablamos de la vivienda vernácula se hacereferencia a la vivienda tradicional, producto de una cultura,por lo general nos referimos a lo típico de una región opaís. Características principales de la arquitectura vernáculason:
adecuación al medio físico mediante el dominio de técnicas ysistemas constructivos ancestrales , que se mantienen comouna práctica viva de las comunidades.
el empleo de materiales de la región y es autoconstruida porel propio usuario o con la colaboración de miembros de lacomuniidad.
La cultura purhépechatiene sus raíces en elgrupo étnico, extendido enel actual estado deMichoacán,principalmente en la zonalacustre del Lago dePátzcuaro, la denominadaCañada de los OncePueblos, la Ciénega y laSierra.
Para realizar el monitoreo de temperaturas y humedad relativa, se escogieronviviendas que reunieran las características tradicionales de acuerdo al esquemaconsiderado como unidad básica: : crujìa, pórtico, tapanco; y que por susmateriales respondan al esquema de la vivienda tradicional: cimientos depiedra, muros de adobe y cubierta de teja de barro.
Forma;
Predominio del
macizo sobre el vano
con el acceso al
zaguán.
A Ubicación de la
vivienda.
Paralela al paramento
de la calle
B. Acceso Por medio
de un zaguán
perpendicular al
paramento y directo al
portal.
C. Patio
Cerrado
D. Delimitación del
predio.
Por medio de barda de
adobe.
Materiales:
Cimientos – Muros – Cubierta - Estructura
Piedra. X
Adobe X
Teja de barro X
Madera X
Debemos señalar que dentro delos aspectos que caracterizan a lavivienda purhépecha, está el usodel patio, espacio interior convegetación que propicia unmicroclima.
¿Que es la comodidad
térmica?
La norma ISO 7730 lodefine como "aquellacondición mental queexpresa satisfacción conel ambiente térmico".
Esta definición puede satisfacera la mayoría de la gente, perotambién es una definición queno es fácil de convertir enparámetros físicos.
Actualmente, la creación
de un ambiente térmico
cómodo es uno de los
parámetros más importantes
que se consideran cuando se
proyectan edificios.
La temperatura neutra se considera como un rango de temperatura en el cual el individuo expresa satisfacción térmica con el ambiente. El rango de confort térmico ha sido definido de distinta manera por varios autores.
La aclimatación del individuojuega un papel fundamental, ya que, por ejemplo, una persona acostumbrada a vivir en un clima frío soporta temperaturas más bajas que otra que no lo está.
El confort Con respecto a la zona de confort térmico, actualmente, no existen
indicadores prácticos relativos a la percepción de las condiciones de comodidad térmica para diferentes tipos de edificios, regiones climáticas y ocupantes. Los estándares de confort actuales, tales como el ISO/7730 y el ANSI/ASHRAE 55/92 se basan en un “modelo estático”, en el cual, las respuestas fisiológicas y sicológicas con respecto al ambiente térmico son básicamente las mismas durante todo el año[1].
Cabe destacar que son muchos los estudios sobre el confort térmico, de hecho, se han llegado a desarrollar fórmulas, tablas y gráficas que permiten de un modo u otro hacer aproximaciones sobre las posibles condiciones de confort térmico de un lugar si se tienen algunos datos de los factores y parámetros ambientales ya mencionados.
Los modelos adaptativos admiten en cierta manera las variaciones en el clima exterior, para determinar las preferencias térmicas en el interior. Por lo contrario, los índices de confort térmico teóricos o empíricos, fueron establecidos por medio de estudios en cámaras controladas, con personas jóvenes, en reposo y de origen norteamericano o europeo, de esta manera se establecieron, valores óptimos que han sido asumidos para aplicarlos a todas las personas.
[1] Fanger, P. O. Termal Confort, New Cork, McGraw-Hill, 1970 [2] Silveira, A. L., “DETERMINAÇÃO DE ZONA DE CONFORTO TÉRMICO PARA AMBIENTES ESCOLARES EM TERESINA”, ” ENCAC-COTEDI 2003, VII Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído Curitiba - PR,
Brasil, 5 a 7 de noviembre de 2003
El rango de confort térmico ha sido definido de distinta manera por distintos
autores. Uno de ellos son los de Auliciems 1981
Tn=17.6+0.31(tma)
Zc=Tn(+)(-)2.5ºC
donde; Tn= Temperatura Neutra
tma= Temperatura media anual
Zc= Zona de confort
Modelos Adaptativos.
Los modelos adaptativos incluyen en cierta manera las variaciones en el clima exterior para determinar
las preferencias térmicas en el interior.
Humphreys.
Tn = 2.56 + 0.83 . Ti
Un posterior análisis realizado por Humphreys (1976) sustituyendo la temperatura interior por la media
exterior, produce resultados similares en edificios sin sistemas de acondicionamiento mecánico del
aire:
Tn = 11.9 + 0.534 . Tm
La siguiente ecuación de Humphreys es una adaptación basada en una amplia base de datos de
edificios con clima controlado y no controlado: 0.295( 22)
23.922 2
exp22. 2
TmmoTn
Tmmo
Auliciems.
Correlaciones muy similares fueron encontradas posteriormente por Auliciems (1981) usando una
extensa base de datos, incluyendo ambos tipos de edificios, con sistemas mecánicos de
acondicionamiento de aire y sin él, se encontró la siguiente expresión
para Tn que es válida entre 18 ºC y 28ºC:
Tn = 17.6 + 0.31 . Tm
Griffiths.
Basado en el estudio de Griffiths (1990) de edificios europeos con sistemas pasivos la regresión fue
prácticamente la misma que la de Humphreys:
Tn = 12.1 + 0.534 . Tm
Nicol.
En estudios mas recientes en Pakistán, Nicol y Roaf (1996) encontraron:
Tn = 17.0 + 0.38 . Tm
Nicol transforma a regresión lineal en exponencial con una considerable pérdida en capacidad de predicción
cuando se aplica a edificios con sistemas mecánicos de aclimatación:
Tn= 23.9 + 0.259
(Tm-22).e[-
(Tm-
22
)2
]24√2
Un modelo adaptativo desarrollado por Auliciems adapta los datos de sensación basados en investigaciones de
campo de confort térmico en Australia abarcando distintos climas, usando la siguiente ecuación:
Tn = 9.22 + 0.48 Ta + 0.14 . Tmmo
Los modelos
adaptativos de
Humphreys, Auliciems
y Nicol proponen tres
ecuaciones distintas
que relacionan la
temperatura neutral
con la temperatura
exterior promedio
mensual
Los modelos empleados para ladeterminación de la zona deconfort, han sido primordialmente losmodelos teóricos, empiricos y losmodelos adaptativos.
TEMPERATURAS
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
° C
TEMP NEUTRA TEMP EXT
Tc Humphreys 19.0 °C
Tc=11.9 + 0.534(tme)
Tn variable= 40% amplitud entre
Tc: Humphreys y Temp. exterior
Tc Humphreys
Zona de confort
Tc Humphreys
Tc=11.9 + 0.534(tme)
Modelo Adaptativo de Humphreys La hipótesis que se plantea es que elambiente higrotérmico dentro de la vivienda tradicional debe teneroscilaciones temporales parecidas, aunque en diferente escala, a lasque se dan en el ambiente exterior, lo que permite una mejoradecuación al entorno de la vivienda tradicional que una viviendaconvencional construida con materiales industriales.
Temperaturas Tiríndaro Enero Tn Humphreys 19.0° C
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
° C
ADOBE ZONA DE CONFORT TABIQUE TEMP EXTERIOR
Adobe
00.0°ChC
04.3°ChF
Tabique
23.3ChC
00.0°ChF
Tn=11.9+0.42 TME
Las mediciones se realizan con los datalogers, también denominados HOBOS,
instrumento electrónico capaz de medir temperatura, humedad e intensidad luminosa.
Rango de Medida de temperaturas:-20 ° a 70°C (-4 ° a 158°F)
· Exactitud De temperaturas: ±0.7 ° en 21°C (±1.27 ° en 70°F)
· RH Rango de Medida: El 25 % al 95 % RH (sensor reemplazable de usuario
RH) · RH Exactitud: El ±5 % RH
Localidad altitud msnm temp.mínima temp promedio
temp máxima
*1 amplitud mes
Tiríndaro 1820 2.9 10.9 21.6 18.6 enero
11.7 18.8 28.6 16.9 mayo
Zopoco 1990 6.8 13.6 22.9 16.1 enero
10.3 17.9 28.1 17.8 mayo
Erongarícuaro 2040 10.7 13.3 16.9 6.2 enero
14.6 18.1 22.8 8.2 mayo
Patamban 2140 5.8 13.3 21.7 15.9 enero
91 18.1 26.1 17.9 mayo
1 Las temperaturas monitoreadas corresponden a los patios de las viviendas estudiadas, por lo cual las
temperaturas del microclima son menores a las temperaturas máximas históricas reportadas..
Localidad
altitud
msnm
temperatura
mínima
temperatura
promedio
temperatura
máxima amplitud mes
Tiríndaro 1820 11.0 13.7 17.3 6.3 enero
16.6 20.1 24.8 8.2 mayo
Zopoco 1990 10.9 12.9 15.6 4.7 diciembr
11.0 21.9 24.8 13.8 junio
Erongarícuaro 2040 9.7 14.1 17.2 7.5 diciemb
16.6 19.3 23.0 6.4 junio
Patamban 2140 8.2 10.9 14.5 6.3 diciembre
15.6 18.8 23.2 7.6 junio
Temperaturas
históricas
Temperaturas
monitoreadas
* La amplitud de temperatura de Erongarícuaro es menor debido a la
capacidad de aislamiento de energía del lago, el cual es un notable
regulador del clima.
*
El esquema funcional de la vivienda de adobe corresponde al trazado tradicional de la
región, es decir, acceso por medio de un zaguán, patio interior y al fondo el ekuaro o
huerta.
Forma;
Predominio del macizo
sobre el vano con el
acceso al zaguán.
A Ubicación de la
vivienda.
Paralela al paramento de
la calle
B. Acceso Por medio de
un zaguán perpendicular
al paramento y directo al
portal.
El esquema funcional de la vivienda de tabique se inserta dentro del trazado tradicional
de la región, acceso por medio de un zaguán, patio interior y al fondo el ekuaro o
huerta.erta. Formando parte de la transformación del esquema de la vivienda .
Materiales:
Cimientos – Muros – Cubierta - Estructura
Piedra. x
Tabique x
Concreto armado x
TEMPERATURAS EN °C
VIVIENDA T.
MÍNIMA T.
PROMEDIO T.
MÁXIMA AMPLITUD MES
TIRÍNDARO ADOBE 15.0 16.3 17.5 2.5 ENERO
23.0 24.5 25.9 2.9 JUNIO
TABIQUE 17.1 19.0 20.9 3.8 ENERO
22.1 24.5 26.9 4.8 MAYO
ZOPOCO ADOBE 13.0 14.7 16.3 3.3 DICIEMBRE
21.0 22.9 24.7 3.7 JUNIO
TABIQUE 12.2 16.3 20.4 8.22 DICIEMBRE
21.9 24.1 26.2 4.3 JUNIO
ERONGA ADOBE 12.6 14.5 16.4 3.8 DICIEMBRE
19.8 21.5 23.1 3.3 JUNIO
TABIQUE 11.1 15.7 20.3 9.2 DICIEMBRE
20.1 24.9 29.7 9.6 JUNIO
PATAMBAN ADOBE 13.3 15.1 16.8 3.5 DICIEMBRE
21.2 22.9 24.6 3.4 JUNIO
TABIQUE 12.6 15.5 18.4 5.8 DICIEMBRE
21.7 23.8 25.9 4.2 JUNIO
La gráfica muestra el promedio de las temperaturas horarias
monitoreadas durante un año, en las poblaciones de estudio.
Temperaturas Tiríndaro Enero Tn Humphreys 19.0° C
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
° C
ADOBE ZONA DE CONFORT TABIQUE TEMP EXTERIOR
Adobe
00.0°ChC
04.3°ChF
Tabique
23.3°ChC
00.0°ChF
Tn=11.9+0.42 TME
Horas-gradoLa temperatura ambiente de una región se registra de manera horaria durante un determinado tiempo. Mientras más se aleje dicha temperatura de las condiciones de confort, mayor es la necesidad de climatización de un espacio, y esto puede ocurrir tanto en un sentido o en otro, es decir, puede requerirse enfriamiento en climas cálidos o calefacción en climas fríos.
Por tanto, las horas-grado reflejan no sólo el alejamiento de las condiciones de confort, sino también el tiempo que cada nivel de temperatura permanece en el ambiente. De manera formal, las horas-grado se definen como:
donde Tref. y Text. son la temperatura de referencia o de confort, y la temperatura ambiente exterior, respectivamente. La integración se efectúa para cada día por lo que el intervalo del tiempo es de la hora 1 a la 24 en intervalos de 1 hora. En la figura 1 se muestra el concepto de horas-grado en forma gráfica, en el que TH y TL definen las temperaturas límite consideradas de confort en verano e invierno, respectivamente.
Los requerimientos de energía para climatizar un espacio son entonces función de la temperatura ambiente y su consecuente impacto sobre la potencia de enfriamiento o calefacción.Con el criterio de horas-grado es posible determinar si un mes fue más (o menos) caluroso que en otra ciudad o que en otro año y cuánta energía se requiere por climatización en base a una temperatura de referencia considerada de confort.
El resultado de las temperaturas monitoreadas bajo el esquema modelo
adaptativo de Humphreys, adaptado por Mauricio Roriz, arroja los siguientes
datos.VIVIENDA ADOBE TABIQUE TROJE
TIRÍNDARO Superávit Déficit Superávit Déficit Superávit Déficit
Enero 0 4.3 23.3 0
Junio 7.5 0 12.3 0
SUMA 7.5 4.3 35.6 0
ZOPOCO
Diciembre 0 2.5 0.6 3.6
Junio 0 0 0 0
SUMA 0 2.5 0.6 3.6
ERONGARÍCUARO
Diciembre 0 16 5.9 14.7
Junio 0 0 25.1 47.5
SUMA 0 16 31 62.2
PATAMBAN
Diciembre 0 4.9 0 4.9 0 14.5
Junio 2.4 0 23.8 20.5 0.6 0
SUMA 2.4 4.9 23.8 25.4 0.6 15.5
La vivienda de adobe en las poblaciones monitoreadas presenta un mejor desempeño térmico con respecto a la vivienda construida con tabique.
El comportamiento de la vivienda de adobe en las cuatro zonas estudiadas no presenta superávit de temperaturas en la temporada fría° (ChC), y sí presenta superávit en el mes de julio, solo en dos localidades Patamban y Tiríndaro. Con respecto al déficit de temperatura (°ChF) en las zonas oscila entre 2.5 y 4.9°ChF con excepción de Erongarícuaro que reporta 16 °ChF
La vivienda de tabique presenta un superávit y déficit de temperatura mayor en el mes de junio y diciembre respectivamente.
Las gráficas y los datos anteriores son procesados en base a la hipótesis y planteamiento de Roriz, las cuales muestran una buena adecuación de la vivienda tradicional al medio ambiente y una diferencia en el comportamiento térmico de la vivienda construida con tabique, la cual presenta desempeño térmico pobre, con
Como se ha señalado , sonmúltiples los métodos y lasfórmulas elaboradas para elcálculo del confort térmico; y lamayoría han sido elaboradaspreviendo el acondicionamientopor medios artificiales, no teniendoen cuenta una posibilidad devariación diaria o estacional de losrangos de temperaturaestablecidos.
Los datos recabados a través delmonitoreo permiten afirmar, que elcomportamiento térmico de la vivienda deadobe en la zona de estudio, presenta unasustentabilidad térmica superior, a la de lavivienda construida con materialesindustrializados, comprueba que ademásde los valores ya identificados en lavivienda tradicional, se agrega el de lahabitabilidad y adecuación climática, consoluciones que pueden ser retomadas enel diseño de la vivienda convencionalcontemporánea
El confort térmico como variable adicional al método tradicionalde valuación de inmuebles.La investigación estriba en mostrar mediante el comportamientotérmico del inmueble como puede variar su valor comercial enfunción del gasto energético del inmueble y su gasto de operación.
Metodología para caracterizar la zona de confort de una regióncon propósitos de relacionar el clima al consumo y la demandamáxima de electricidad.La variable utilizada se denomina horas-grado y representa el efectode la temperatura ambiente local, el tiempo de duración de dichatemperatura durante un período y su correlación con losrequerimientos energéticos por climatización.
Las preguntas principales en todos los casos van generalmente orientadas en el siguiente tenor: ¿Cuál es la influencia real del clima en el consumo y demanda eléctricas de un sistema?; ¿cómo pueden relacionarse éstas?; ¿es posible comparar una región con otra climatológicamente y relacionarlas con las necesidades energéticas?; ¿cuáles son los principales factores del clima que afectan y cómo impactan de manera individual en el comportamiento energético de un sector o un sistema?; ¿cuáles son los requerimientos reales de climatización y cuáles las mejores medidas de ahorro y uso eficiente de la energía?; ¿cómo afectan el medio ambiente y cuál es el impacto social y económico sobre la población?; ¿cuáles son los beneficios esperados?
