estudio del comportamiento tÉrmico de
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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE CUATRO VIVIENDAS DE INTERÉS SOCIAL DE ACUERDO
A SU ORIENTACIÓN
TESIS
Que para obtener el título de
INGENIERO CIVIL
Presentan
Servando Flores Corella Ezequiel Borbón López
Obregón, Sonora; Diciembre 2012
Queremos agradecer a todas las personas que nos apo yaron en el desarrollo de este proyecto: A nuestros familiares, amigos, compañeros de la carrera y en especial los maestros que nos brindaron su apoyo para concluir con este trabajo de tesis. ¡Gracias por todo!
III
INDICE
RESUMEN
ABSTRACT
1
2
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes. 5
1.2. Planteamiento del problema. 7
1.3. Objetivo.
1.3.1. Objetivo General.
1.3.2. Objetivos específicos.
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1.4. Justificación. 10
1.5. Limitaciones del estudio. 10
1.6. Hipótesis. 11
CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA (MARCO DE LA
INVESTIGACIÓN)
2.1. Datos históricos del estudio.
2.1.1. Antecedentes de la región.
2.1.2. Antecedentes relacionados con las viviendas.
2.1.2.1. Principios de la sustentabilidad en vivien das.
2.1.2.2. Relación entre arquitectura y energía.
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2.2. Viviendas.
2.2.1. Consideraciones generales.
2.2.2. Componentes de la estructura de una vivienda .
2.2.2.1. Muros de carga.
2.2.2.2. Losa de azotea.
2.2.2.3. Losa de entrepiso.
2.2.2.4. Trabes y columnas.
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2.3. Condiciones climáticas.
2.3.1. Generalidades.
2.3.2. Tipo de clima en la región.
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2.4. Comportamiento térmico.
2.4.1. Conductividad térmica.
2.4.2. Capacidad calorífica.
2.4.3. Variables climáticas.
2.4.3.1. Soleamiento
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2.5. Arquitectura y Sostenibilidad
2.5.1. Arquitectura y Energía.
2.5.2. Vivienda sustentable.
2.5.3. Arquitectura sustentable.
2.5.4. Confort térmico en viviendas.
2.5.5. Orientación.
2.5.5.1. Orientación Norte.
2.5.5.2. Orientación Sur.
2.5.5.3. Orientación Este.
2.5.5.4. Orientación Oeste.
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CAPÍTULO III. MÉTODO Y MATERIALES
3.1. Introducción.
3.2. Método
3.2.1. Participantes
3.2.2. Instrumentos
3.2.3. Procedimiento
3.2.3.1. Formalizar los acuerdos de trabajo
3.2.3.2. Selección de viviendas
3.2.3.3. Colocar y monitorear los sensores en las v iviendas.
3.2.3.4. Capturar registro de datos por período.
3.3.1. Programación de sensores para registro de da tos por período
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V
ÍNDICE DE TABLAS, FIGURAS Y GRÁFICOS.
ÍNDICE DE GRÁFICAS.
Gráfica 1.- Viviendas en Marzo. 47
Gráfica 2.- Representación gráfica de la vivienda Este en el mes de marzo. 48
Gráfica 3.- Representación gráfica de la vivienda Norte en el mes de marzo. 49
Gráfica 4.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de marzo. 50
Gráfica 5.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de marzo. 51
Gráfica 6.- Viviendas en Abril. 60
Gráfica 7.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de abril. 53
Gráfica 8.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de abril. 54
mediante software.
3.3.2. Interpretar, y graficar información obtenien do resultados
43
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Introducción.
4.2. Marzo.
4.3. Abril.
4.4. Mayo.
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CAPÍTULO V. CONCLUSIONES.
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Bibliografía
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Gráfica 9.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de abril. 54
Gráfica 10.- Representación gráfica de la vivienda Sur el en mes de abril. 55
Gráfica 11.- Viviendas en Mayo. 57
Gráfica 12.- Representación gráfica de la vivienda Este en el mes de mayo. 58
Gráfica 13.- Representación gráfica de la vivienda Norte en el mes de mayo. 59
Gráfica 14.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de mayo. 60
Gráfica 15.- Representación gráfica de la vivienda Sur en el mes de mayo. 61
ÍNDICE DE FIGURAS.
Figura 1. Representación de una vivienda. 16
Figura 2.- Clasificación de la vivienda por precio promedio. 17
Figura 3.- Temperatura mínima y máxima en diversas ciudades de la república mexicana.
21
Figura 4.- Intercambio de calor entre un ambiente interior y el exterior. 22
Figura 5.- Inclinación solar anual a las 12:00 pm. 24
Figura 6.- Proyección de Sombras. 25
Figura 7.- Imágenes del fraccionamiento. 34
Figura 8.- Plano de ubicación de viviendas. 35
Figura 9.- La Vivienda orientada al Norte está localizada en la calle Andrés y Esquina con
Ablis. 35
Figura 10.-Las viviendas orientadas al Este y Oeste son el número 18 y 19 de la calle
Ablis. 36
VII
Figura 11.- La vivienda orientada al Sur se localiza en la calle Michel esquina con la calle
Ablis, es la número 1. 36
Figura 12.- Planta arquitectónica de la vivienda uno, primer nivel. Orientada al Este
Ablis. 37
Figura 13.- Planta arquitectónica de la vivienda uno, primer segundo. Orientada al
Este. 38
Figura 14.- Planta arquitectónica de la vivienda dos, primer nivel. Orientada al Oeste. 38
Figura 15.- Planta arquitectónica de la vivienda dos, segundo nivel. Orientada al Oeste. 39
Figura 16.- Planta arquitectónica de la vivienda tres, primer nivel. Orientada al Sur. 39
Figura 17.- Planta arquitectónica de la vivienda tres, segundo nivel, Orientada al Sur. 40
Figura 18.- Planta arquitectónica de la vivienda cuatro, primer nivel. Orientada al Norte. 40
Figura 19.- Planta arquitectónica de la vivienda cuatro, segundo nivel. Orientada al Norte.
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Figura 20.-. Instalación de sensores. 41
Figura 21- registro de datos con los sensores log tag. 43
Figura 22.-. Gráficas en Excel. 44
Resumen.
La presente investigación trata del análisis realizado para el comportamiento térmico en
viviendas de interés social de la región, tomando como estudio a cuatro casas ubicadas
en el fraccionamiento de interés social localizado al poniente de Ciudad Obregón, Sonora,
diferenciándolas en su orientación.
El clima que predomina en la región es el cálido - húmedo, el cual puede llegar incluso a
ser extremoso, por lo que el nivel de adaptación de las viviendas afecta sensiblemente la
necesidad de enfriamiento.
El punto en base a estos estudios es buscar posibles soluciones a problemas que afecten
la comodidad de las personas que habiten en este tipo de residencias. Al hablar de
“confort térmico”, se dice que las condiciones de temperatura, humedad y movimientos del
aire son favorables para el bienestar y comodidad, es decir, el no experimentar sensación
de frio ni calor. Cualquier sensación agradable o desagradable que sienta el ser humano
le impide que este realice actividades de manera adecuada. La mejor sensación global
durante la actividad es la de no sentir nada, mostrar indiferencia frente al ambiente. Esa
situación es el confort. Al fin y al cabo, para realizar una actividad el ser humano debe
ignorar el ambiente, debe tener confort.
El que las viviendas tengan el confort necesario para poder habitar de manera
cómoda, es un criterio que se debe analizar, para ello se deben de tomar en
cuenta varios criterios que correspondan a este comportamiento. Principalmente el
clima de la región estudiada, el material con el cual fueron construidas las
viviendas estudiadas.
Por ejemplo temperatura confort es la temperatura en la que el cuerpo se siente
cómodo, esta temperatura se suele utilizar en los comercios para crear un espacio
agradable al usuario y que invite a permanecer tiempo en él.
En este estudio se han instalado 24 dispositivos (6 en cada vivienda), los cuales
en un periodo de 3 meses registrando datos de temperatura y humedad de cada
una de las casas. Cada mes se descargaron los datos registrados, estos datos
generaron gráficas, donde por medio de esta información se analizó el
comportamiento térmico de las cuatro viviendas. Basándose en una hipótesis la
cual señala que la vivienda Norte tiene el mejor comportamiento térmico, y la
vivienda Oeste el menos favorable comportamiento térmico.
Abstract
This research deals with the analysis for the thermal behavior in social housing in
the region, on the study of four houses in the social interest fractionation located
west of Ciudad Obregon, Sonora, differentiating in orientation.
The prevailing climate in the region is humid - hot, which can even be extreme, so
that the level of adaptation of housing significantly affects the need for cooling.
The point based on these studies is to find possible solutions to problems affecting
the comfort of the people who inhabit these homes. By "thermal comfort", it is said
that the conditions of temperature, humidity and air movement are favorable for the
welfare and comfort, ie not experience feeling cold or hot. Any pleasant or
3
unpleasant sensation you feel the prevents this carries on properly. The best
overall feel for the activity is to feel nothing, show indifference to the environment.
This situation is comfort. At the end of the day, for an activity man should ignore
the environment, must be comfort.
The homes that have the necessary comfort to live comfortably, is a criterion that
must be analyzed, for it should be taken into account several criteria that apply to
this behavior. Mainly the climate of the region studied, the material from which the
houses were built under study.
For example comfort temperature is the temperature at which the body feels
comfortable, this temperature is typically used in shops to create a user friendly
and to invite him to stay on time.
In this study we have installed 24 devices (6 in each house), which over a period of
three months recording temperature and humidity data from each of the houses.
Each month the recorded data were downloaded, the data generated graphs,
where this information through analyzed the thermal behavior of the four houses.
Based on a hypothesis which states that housing north has the best thermal
performance, and the less favorable housing West thermal behavior.
CAPÍTULO I. INTRUDUCCIÓN
5
1.1. Antecedentes.
Una de las diferencias básicas entre la evolución del ser humano y la de los demás
animales es que el ser humano transforma su medio ambiente tratando de adaptarlo a
sus necesidades, mientras que el resto de los animales se adapta a la naturaleza
(Martínez, 1992). El hombre empezó a transformar su entorno generalizando posibles
soluciones a los problemas que se presentaban día a día, con el tiempo aprendió a
generalizar las experiencias de sucesos favorables y comunicarlos a otros hombres,
haciendo así de dichas experiencias a teorías; no hechos sino teorías.
El ser humano para protegerse de las diversas amenazas, tales como los fenómenos
climáticos, fieras o depredadores, habituaba refugiarse en cavernas o cuevas,
acondicionándolos como viviendas (Cotterell, 2000).
El hombre fue evolucionando su manera de pensar; empezó a construir espacios donde
habitar, adaptándolas a las necesidades, generando modelos para poder vivir de manera
cómoda y segura. Las viviendas solían ser construidas por artesanos especializados,
actualmente la construcción es realizada por profesionales, tales como arquitectos o
ingenieros civiles. (Pereira, 2005). Tratando de condicionar las viviendas dependiendo del
clima que se presente en el área donde habita, en climas extremosos se busca obtener un
mayor aislamiento térmico, el cual genere mayor confort en las viviendas.
El clima que predomina en la región Sur del estado de Sonora es el cálido - húmedo, el
cual puede llegar incluso a ser extremoso, por lo que el nivel de adaptación de las
viviendas afecta sensiblemente la necesidad de enfriamiento. El conocer el
comportamiento térmico de las viviendas es importante porque este influye en la salud y
en la economía de las personas.
Los efectos del clima tienen consecuencia directa en la salud y desempeño de las
personas, ya que en tanto las condiciones de confort se acerquen a lo óptimo el ser
humano necesita menos energía para equilibrar su propio sistema, inclusive un entorno
que exija al usuario un gasto energético considerable para su adaptación puede traer
consecuencias de fatiga, enfermedad o inclusive hasta la muerte. (Insolación o
hipotermia).
Una mala orientación en la construcción de una vivienda o la misma sin condiciones
adecuadas de aislamiento o protecciones solares internas o externas provocan que la
misma tenga un mayor consumo energético para su enfriamiento o calentamiento,
provocando con ello un detrimento en la economía de las familias por los altos costos de
la energía eléctrica en nuestra región.
De la misma manera si el consumo de energía lo asociamos a la producción de CO2,
estaremos entendiendo que a mayor consumo energético mayor será el grado de
contaminación con el cual contribuye cada vivienda mal orientada.
Según (Daniel Solís, 2010) citando investigaciones realizadas anteriormente utilizando
Simulación térmica, del tipo computacional, numérica o con métodos propios , diversos
autores como Pérez (2004),Carrazco y Morrillon (2004), Morillon (2004),Carrazco (2005),
Fernández (1995), Torres y Evans, (1999), Corral y González (2001), han evaluado el
consumo energético de acuerdo a la orientación, pero solo considerando viviendas solas
o aisladas. En sus resultados coinciden en la reducción de ventanas y de evitar grandes
muros expuestos al Sur, coinciden también en designar al Este y al Oeste como las
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orientaciones menos recomendables, sobre todo la Oeste por la radiación que recibe en la
tarde y encuentran la Norte como la de mejor disposición para fachadas.
Para ello se tomó la decisión de hacer el estudio del comportamiento térmico de cuatro
viviendas de interés social de acuerdo a su orientación, para hacer este proyecto de
investigación de comportamiento se realizó un análisis térmico con base en cuatro casas
ubicadas en el fraccionamiento de interés social ubicado al poniente de Ciudad Obregón,
Sonora, diferenciándolas en su orientación.
Cada casa está localizada en cada uno de los puntos cardinales para de esta manera
analizar cuáles son las temperaturas que ahí se presentan y los factores asoleamiento
que influyen en el comportamiento térmico de cada vivienda.
Estas viviendas están construidas con paredes de block de 12 centímetros de ancho con
1 cm de recubrimiento (interior y exterior), el techo al igual que la losa de entrepiso están
compuestos por vigueta de concreto de bovedilla de poliestireno.
1.2. Planteamiento del problema.
Una vivienda mal orientada, con un sistema de aislamiento inadecuado puede necesitar
más del doble de energía que una similar bien diseñada y orientada., esto debido a las
necesidades de climatización de la vivienda.
La región estudiada se caracteriza por registros de clima cálido extremoso, donde por
necesidad se deben adaptar en las viviendas sistemas de aire acondicionado, los cuales
generan un importante consumo de energía, asociado a la producción de CO2,
entendiendo que a mayor consumo energético mayor es el grado de contaminación,
afectando con esto al medio ambiente.
Una vivienda mal orientada y construida con materiales con una alta capacidad de
conductividad térmica y pocas adaptaciones de aislamiento, afectan el confort
higrotérmico , refiriéndose esto a que pueden presentarse malestares en los mecanismos
termorreguladores del cuerpo humano para una actividad sedentaria.
De acuerdo a (Sosa, 1999), el cuerpo humano requiere estar preparado para reaccionar
ante los cambios climáticos, pero estas reacciones le hacen consumir energía metabólica.
La sensación de comodidad surge de la generación de un microclima que evita la
reacción del cuerpo ahorrando gastos de energía, que se denomina termorregulación
natural en oposición al abrigo que es un fenómeno de termorregulación artificial.
En base a esto se cuestiona lo siguiente.
En el caso del estudio de esta investigación donde se tienen 4 viviendas orientadas hacia
4 puntos cardinales, ¿Cuál de las viviendas tratadas en la investigación tiene un mejor
comportamiento térmico conforme a los parámetros establecidos de confort ?
¿Qué variación de confort y de temperatura existe en relación a cada una de las cuatro
viviendas?
1.3. Objetivos.
1.3.1. Objetivo General.
1.-Determinar la vivienda de interés social con mejor comportamiento térmico de las
cuatro seleccionadas para el estudio en un fraccionamiento de interés social ubicado al
poniente de Ciudad Obregón, Sonora, utilizando para ello una variable de viviendas con
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características iguales en distribución y materiales de construcción, empleando tecnología
de punta, con sensores de temperatura, humedad y software adecuado para realizar sus
gráficas e interpretar los resultados.
1.3.2. Objetivos específicos.
1. Determinar comportamiento térmico de la vivienda ubicada al Norte del
fraccionamiento del estudio, empleando tecnología de punta mediante sensores de
temperatura, humedad y software adecuado para realizar sus gráficas e interpretar los
resultados.
2. Determinar el comportamiento térmico de la vivienda ubicada al Sur del
fraccionamiento del estudio, empleando tecnología de punta mediante sensores de
temperatura, humedad y software adecuado para realizar sus gráficas e interpretar los
resultados.
3. Determinar comportamiento térmico de la vivienda ubicada al Oriente del
fraccionamiento del estudio, empleando tecnología de punta mediante sensores de
temperatura, humedad y software adecuado para realizar sus gráficas e interpretar los
resultados.
4. Determinar comportamiento térmico de la vivienda ubicada al Poniente del
fraccionamiento del estudio, empleando tecnología de punta mediante sensores de
temperatura, humedad y software adecuado para realizar sus gráficas e interpretar los
resultados.
1.4. Justificación.
Con los resultados obtenidos se podrán hacer diversas clases de estudios relacionados
con el comportamiento térmico en viviendas, también determinar propuestas del
mejoramiento térmico de cada vivienda, lo cual permitirá a los desarrolladores de
viviendas, empresas fraccionadoras y autoridades locales, analizar y buscar la manera
de mejorar la calidad de orientación de dichas viviendas, buscando hacer propuestas
para ayudar a las familias mediante mecanismos que disminuyan los consumos de
energía, proponer el desarrollo de viviendas sustentables o ecológicas, las cuales
ayudan al medio ambiente, todo esto buscando tener el confort adecuado al menor costo
y protegiendo el cambio climático.
1.5. Limitaciones del estudio.
El estudio fue realizado en un fraccionamiento ubicado en el sector Poniente (Oeste) de
Ciudad Obregón, Sonora.
Las viviendas analizadas son de dos plantas.
La planta baja cuenta con dimensiones de 64.60m2, con sala, comedor, cocina y medio
baño, la planta alta tiene las mismas dimensiones que el primer nivel, con tres
habitaciones y un baño.
Están construidos con los mismos materiales y diseño similar; los muros de block, las
losas de vigueta, bovedilla y concreto, acabados de yeso, puertas de multipanel,
ventanas de vidrio sencillo semidoble y aluminio.
Se colocó en cada espacio de la vivienda un sensor (sala, comedor, cocina, recámaras),
sumando seis por vivienda.
11
La investigación se realizó en un período aproximado de tres meses. Iniciando en marzo,
y terminando en mayo del 2012, aunque se realizaron mediciones las 24 horas del día con
intervalos de 15 minutos, el horario para el estudio que se tomó en cuenta es de 10:00 a
15:00 horas.
Se ha asignado un rango promedio indicando la temperatura ideal, la cual es aquella que
proporciona el mejor confort a los usuarios y esta se considera a los 25° C. (Sosa, 1999).
1.6. Hipótesis.
Considerando que el sol recorre el ecuador saliendo exactamente por el Este y
poniéndose exactamente por el Oeste. La hipótesis a probar es que la vivienda orientada
al Norte tiene un mejor comportamiento térmico y las más desfavorable en la orientada
hacia el Oeste., con una variación en ±5 °C, tomando en cuenta que el mejor confort
ocurre cuando se tienen temperaturas cercanas a los 25 °C.
CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA (MARCO DE LA
INVESTIGACIÓN)
13
2.1. Datos históricos del estudio.
2.1.1. Antecedentes de la región.
Cd. Obregón Sonora, tuvo sus orígenes en el siglo XIX en las villas de Cumuripa,
Buenavista y Cócorit, cuando se inició el desarrollo de la agricultura en la región de lo que
es hoy en municipio de Cajeme (fundado en 1929). La región comenzó a ser evangelizada
por los misioneros Jesuitas a partir de 1617. En 1619 el misionero Martín Burgencio fundó
Buenavista y posteriormente Cumuripa. En 1715 se funda el Realito, al Norte del
Municipio, es una de las poblaciones más antiguas. (Municipio de Cajeme, 2011)
Cócorit fue pueblo de misión durante el régimen colonial y fue dependencia del
ayuntamiento de Buenavista en los inicios de la vida independiente. Estuvo sujeto a un
régimen municipal especial en base a la Ley del 30 de septiembre de 1828, para el
gobierno de los indígenas, estableciendo capitales y tenientes generales como parte del
gobierno de los mismos. A fines del siglo XIX tuvo la categoría de municipalidad,
dependiente del distrito de Guaymas. Fue suprimida como Municipio por Ley Núm. 68 de
26 de diciembre de 1930, fue anexado al Municipio de Cajeme. (Municipio de Cajeme,
2011)
El Municipio de Cajeme tiene como cabecera municipal a Ciudad Obregón., sus primeros
pobladores se establecieron en el barrio denominado Plano Oriente, al encauzarse las
obras de irrigación de la compañía Richardson, alrededor de 1910 y dos años más tarde,
el ferrocarril Sudpacífico estableció una estación que denominó Cajeme, el cual fue
inicialmente dependencia del Municipio de Cócorit, hasta su elevación a la categoría de
cabecera municipal el 29 de noviembre de 1927. El primer ayuntamiento se instaló el 1°
de enero de 1928. El decreto de 28 de julio de 1928 dispuso que "se erige en ciudad con
el nombre de Ciudad Obregón, el hasta hoy pueblo de Cajeme". En 1937 otra disposición
legislativa previno que Cajeme fuera el nombre del Municipio y Obregón el de la cabecera.
(Municipio de Cajeme, 2011)
2.1.2. Antecedentes relacionados con las viviendas.
2.1.2.1. Principios de la sustentabilidad en vivien das.
A finales del siglo XIX (Sica, 1981), con figuras como Peter Behrens, se empezó a dar
auge a la Arquitectura Moderna, donde se inició el Movimiento renovador o moderno,
tendencias surgidas en las primeras décadas del siglo XX, ejemplos construidos a partir
de la década de 1920, ideados por arquitectos como Walter Gropius, Frank Lloyd Wright,
Mies van der Rohe y Le Corbusier. Marcando una ruptura con la tradicional configuración
de espacios, formas compositivas y estéticas. Sus ideas superaron el ámbito
arquitectónico influyendo en el mundo del arte y del diseño. En el período de entre
guerras (Período de unos veinte años comprendido entre el final de la Primera Guerra
Mundial en 1918 y el inicio de la Segunda Guerra Mundial en 1939). La preocupación por
el orden urbano era importante para el movimiento renovador, desarrollando distintas
experiencias que culminan con la formulación teórica de la Carta de Atenas en 1934.
A raíz de la descalificación de Le Corbusier en la instancia final del concurso para el
Edificio de la Sociedad de Naciones en 1926, un grupo de arquitectos renovadores
europeos decide organizarse como una central moderna y fundan en 1927 los Congresos
Internacionales de Arquitectura Moderna, CIAM. (Carta de Atenas, 1959).
15
El movimiento renovador considera que la célula constitutiva de la ciudad es la vivienda
popular o vivienda de interés social. Se concentran en la determinación de tipologías que
pudieran realizarse con métodos industriales; también estudian el agrupamiento de estas
células en edificios de habitación y en el diseño de los sectores de vivienda que surgieran
de la aplicación de estas investigaciones. (Carta de Atenas, 1959).
La Carta de Atenas considera en su primera parte las relaciones de la ciudad con el
territorio que la rodea. Se afirma que toda ciudad debe ser pensada en relación a un
territorio que se determina como el radio de su acción económica, considerando como tal
hasta donde toma recursos una ciudad. Estas relaciones también incluyen al tráfico de
vehículos o a los servicios que una ciudad ofrece a una región. (Carta de Atenas, 1959).
2.1.2.2. Relación entre la arquitectura y energía.
(Olgyay, 1998) En 1973, con la crisis del petróleo se empieza a valorar la necesidad del
ahorro energético. En los años 80 surge el concepto de desarrollo sostenible y se
convierte poco a poco en un término renombrado en las políticas de desarrollo económico
ya que plantea satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer la capacidad de
las generaciones futuras de satisfacer las suyas.
Por tanto se propone la búsqueda de un desarrollo que permita a las generaciones
futuras disponer de recursos para su progreso futuro, para ello se han realizado grandes
inversiones en la investigación de energías renovables, nuevos materiales.
La arquitectura bioclimática de acuerdo a (Olgyay, 1998) es la antecesora de la
arquitectura sostenible, haciendo investigación de la relación entre arquitectura y energía.
(Olgyay, 1969), la cual trata de la relación entre el edificio y el medio, y desarrolla una
teoría del diseño arquitectónico autoconsciente, coherente con los principios físicos.,
aprovechando la biología, meteorología y climatología, ingeniería y física para aplicarlos
a distintas regiones climáticas y las relaciona a su vez con la arquitectura en función de la
orientación, la forma de la edificación, el emplazamiento y el entorno, los efectos del
viento y los materiales.
2.2. Viviendas
2.2.1. Consideraciones Generales.
Se considera como vivienda a un lugar cerrado y cubierto que se construye para que sea
habitado por personas, las cuales ofrecen refugio a los seres humanos y les protegen de
las condiciones climáticas adversas, además de proporcionarles intimidad y espacio para
guardar sus pertenencias y desarrollar sus actividades cotidianas. (Definición, 2012).
Véase figura 1.
Figura 1. Representación de una vivienda
Según el Código de Edificación de Vivienda 2010 (CEV 2010) La construcción de vivienda
depende en gran medida de las fuerzas del mercado y de las políticas de las fuentes de
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financiamiento. Las principales características que diferencian a las viviendas son: precio
final en el mercado, forma de producción, y superficie construida o número de cuartos,
entre otros. La construcción de vivienda puede ser también por encargo a desarrolladores
privados o por autoconstrucción. (CEV, 2010).
De acuerdo con la figura 2, las viviendas estudiadas quedan clasificadas como de Interés
Social Medio; con un área de 126m2 lo cual entra en el rango de superficie, con un valor
aproximado de $ 700 mil a 1 millón de pesos, con baño y medio, recámaras
Figura 2.- Clasificación de la vivienda por precio promedio
De acuerdo con la figura anterior la vivienda se clasifica en económica, popular y
tradicional, llamadas comúnmente como viviendas de interés social, así como las
viviendas media, residencial y residencial plus, construyéndose en conjuntos
habitacionales y fraccionamientos (CEV 2010).
En el caso de las viviendas donde se realizó dicho análisis térmico fueron construidas por
una desarrolladora y puestas en venta al público en general.
2.2.2. Componentes de la estructura de una vivienda .
Los componentes de una vivienda son importantes en la transmisión del calor hacia la
vivienda, tal es el caso de los muros de carga, la losa, los acabados, trabes y columnas
principalmente.
2.2.2.1. Muros de carga.
Su función principal es cargar y soportar esfuerzos de compresión.
Para su resistencia se toma en cuenta el aglutinante y sus dimensiones, el espesor de un
muro de carga se halla en relación directa con el peso que soporta y la fatiga de trabajo de
sus componentes. (LaSalle, 1994).
2.2.2.2. Losa de azotea.
La losa de azotea puede ser plana o inclinada, en caso de ser plana es igual a una losa
de entrepiso. Cuando la Losa es inclinada existen distintas combinaciones de materiales
para dar el sistema de techumbre.
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2.2.2.3. Losa de entrepiso.
Son los elementos rígidos que separan un piso de otro, construidos monolíticamente o en
forma de vigas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales.
Las losas o placas de entrepiso cumplen las siguientes funciones:
• Función arquitectónica: Separa unos espacios verticales formando los diferentes pisos
de una construcción; para que esta función se cumpla de una manera adecuada, la losa
debe garantizar el aislamiento del ruido, del calor y de visión directa, es decir, que no deje
ver las cosas de un lado a otro.
Las losas pueden ser de concreto reforzado, prensadas, de vigueta y bovedillas, losacero,
entre otras. (Arquitectos, 2012).
2.2.2.4. Trabes y columnas.
Una trabe es una viga del techo, el tamaño del espacio en las trabes depende del ancho
de estas, las trabes varían de 2 a 20 pies, son elementos lineales que trabajan
fundamentos a flexión. (Stephens, 2006).
2.3. Condiciones climáticas.
2.3.1. Generalidades.
El clima en un lugar determinado se puede definir como el valor medio de las variables
meteorológicas durante un período determinado (30 años es el tiempo fijado por las
Organización Meteorológica Mundial). Para describir el clima se requiere, además de los
valores medios, las fluctuaciones estacionales y los valores máximos y mínimos de las
variables en aquel lugar.
(Puigcerver, 1991) lo define así: “El clima es la respuesta del sistema Tierra-atmósfera al
estímulo exterior de la radiación solar incidente, es decir, el resultado del balance
energético entre la radiación dólar absorbida por el sistema y la manera de cómo esta
energía se distribuye entre continentes, océanos y atmósfera” (Casas; Alarcón, 1999).
Según (Casas; Alarcón, 1999). Se puede hablar del sistema climático formado por
subsistemas que interaccionan entre ellos intercambiando masa, energía y cantidad de
movimiento, estos subsistemas son la atmósfera, la cual es la capa gaseosa que cubre el
planeta; la hidrósfera, formada por todo el agua en forma líquida que existe, es decir,
océanos, ríos, agua subterráneas, mares interiores y lagos; la criósfera, que corresponde
al agua en forma sólida (nieve y hielo) que se encuentra sobre la superficie terrestre, la
litósfera, que incluye los continentes, y la biosfera, formada por la fauna y la flora de
continentes y océanos.
2.3.2. Tipo de clima en la región.
La región donde se encuentra Cd. Obregón, presenta un clima semicálido - húmedo
desértico. La temperatura en enero, mes más frío del invierno, fluctúa desde los 8°
(mínima) y 28 °C (máxima); en julio, mes más cálido del verano, oscila entre los 25 °C y
39 °C. Gran parte de la precipitación pluvial cae durante el verano, totalizando una media
anual de 289.1 mm. (Vidal, 2005).
La temperatura en invierno fluctúa entre los 9°C mínima y 27 °C máxima; en verano desde
los 28 °C mínima y 42°C máxima. Sentados en una habitación con ropas livianas y
realizando una actividad ligera, la sensación de satisfacción térmica se alcanza entre los
18 °C y 26 °C. Esto se puede apreciar en la figura 3.
21
Figura 3. - Temperatura mínima y máxima en diversas ciudades de la
república mexicana. 8 de febrero del 2010. (Morata, 2010).
2.4. Comportamiento térmico.
2.4.1. Conductividad térmica.
La conductividad térmica indica la tasa a la cual el calor fluye dentro y a través del
material. Los materiales que incluyen metales generalmente tienen una elevada
conductividad térmica. En tanto que los materiales como cerámicos y plásticos tienen una
mala conductividad, también los elementos de aleación pueden tener un efecto
significativo en la conductividad térmica por las aleaciones. (Martínez 1992).
En los climas cálidos – húmedos, los intercambios de calor entre el ambiente interior y el
exterior se presentan como se indica en la figura 4, ya que se considera la edificación
como una unidad, dentro de la cual se asimila y genera calor, el cual a su vez se
intercambia con el ambiente exterior.
Figura 4.- intercambio de calor entre un ambiente interior y el exterior
2.4.2. Capacidad calorífica.
Cuando un objeto a una temperatura se coloca cerca de o en contacto con otro objeto a
otra temperatura mayor se transfiere energía hacia el objeto más frío, por lo que este
objeto experimenta entonces un aumento de su temperatura.
La razón de la cantidad de energía transferida al cambio de temperatura se denomina
capacidad calorífica según (W. Kane, Casas, M. Sternheim 2004)
Cuando la transferencia de energía ocurre debido a una diferencia de temperatura, se
dice que se transfiere energía térmica o calor. (W. Kane, Casas, M. Sternheim, 2004).
23
2.4.3. Variables climáticas.
2.4.3.1. Soleamiento.
En Arquitectura se habla de asoleamiento o soleamiento cuando se trate de la necesidad
de permitir el ingreso del sol en ambientes interiores o espacios exteriores donde se
busque alcanzar el confort higrotérmico, este es un concepto utilizado por la Arquitectura
bioclimática.
Para poder lograr un asoleamiento adecuado es necesario conocer de geometría solar
para prever la cantidad de horas que estará asoleado un local mediante la radiación solar
que pase a través de ventanas y otras superficies no opacas. Es probable que luego de
un estudio de asoleamiento se requiera controlar el ingreso de radiación solar mediante
una adecuada protección solar y así poder regular el efecto del sol y su capacidad de
calentar el interior de locales habitables. Indistintamente necesita asolearse o protegerse
del sol una superficie vidriada o una superficie opaca, por lo que en cada caso será
sensiblemente diferente el modo en que el calor del sol se transmitirá al interior del local.
Para poder analizar el asoleamiento de ventana existen diversas técnicas donde la más
antigua y todavía vigente es mediante el auxilio de cartas solares que indican el recorrido
del sol en cada mes del año y a cada hora en una latitud determinada.
Otra forma muy usada por los arquitectos bioclimáticos es mediante el uso de un heliodón
que simula la posición del sol en la bóveda celeste, suple al sol una lámpara de alta
intensidad que va a asolear una maqueta del edificio a analizar iluminando las zonas
expuestas a la lámpara (sol) y sombreando las opuestas a este.
Ciudad Obregón sufre de las consecuencias de su urbanización en ángulos rectos, pues
los bloques agrícolas del Valle del Yaqui se trasladaron al centro urbano a principios de
1900, haciendo fácil la identificación del Norte, Sur, Este y Oeste, esta orientación
provoca que hoy en día muchos sectores, tanto comerciales como habitacionales,
quedaran de frente a la radiación solar, por lo cual el sol durante el invierno tiende a
cargarse hacia el Sur, pero en verano los rayos tienden a irse por el azimut., situación por
la cual se debe de provocar que las viviendas queden orientadas hacia el Norte. Véase
figura 5.
Figura 5, Inclinación solar anual a las 12:00 horas.
25
En la figura 6, se presenta la proyección de las sombras a lo largo del año a las 10:00
am, 12:00 pm y 3 pm, así como la intensidad de la luz solar a lo largo del año.
(Morata, 2010).
Figura 6.- Proyección de Sombras
2.5. Arquitectura y Sostenibilidad.
2.5.1. Arquitectura y Energía.
El diseño de la arquitectura siempre ha tenido dos vertientes: la de respuesta y la de
propuesta. La de Respuesta o satisfacción de necesidades de confort y de entorno y
propuesta o modificación de un contexto definido por un subsistema de necesidades
socio-económico-culturales. Por ello, el enfoque bioclimático, tal como ha quedado
definido, propone una nueva línea de actuación que ayude al arquitecto a responder y a
encontrar soluciones para los problemas arquitectónicos que provienen de las exigencias
actuales, de las aspiraciones de los usuarios o incluso, de las intenciones de los propios
diseñadores. (López de Asiaín, 2001).
En la arquitectura podemos mezclar la energía de la naturaleza y así haciendo casas
bioclimáticas, por medio de tecnología considerando de los recursos naturales como el
sol, el viento, la biomasa, las mareas, etc. Como energías alternativas que ofrece más
bien una perspectiva de ahorro energético y de autonomía e independencia que actualiza
y recupera el viejo dicho romano: sol ómnibus lucet, el sol luce para todos sin distinción.
(López de Asiaín, 2001)
2.5.2. Vivienda sustentable.
Las creaciones de viviendas sustentables han sido un paso fundamental en la tarea de
consolidar una política pública de viviendas durables, cómodas, resistentes y accesibles a
la población. Dentro de esta estrategia destaca la formalización del fondo sectorial de
INFONAVIT, que ha facilitado la identificación de las necesidades del sector, a corto y
mediano plazo; fomentado el establecimiento de una política pública en material de
investigación y desarrollo tecnológico y servido como un instrumento de política pública
para planear los esfuerzos de investigación, desarrollo tecnológico e innovación,
especialmente dirigidos a la vivienda sustentable. (Morata, 2010).
2.5.3. Arquitectura sustentable.
La arquitectura sustentable, también denominada arquitectura sostenible,
arquitectura verde, eco-arquitectura y arquitectura ambientalmente consciente, es un
modo de concebir el diseño arquitectónico de manera sostenible, buscando optimizar
recursos naturales y sistemas de la edificación de tal modo que minimicen el impacto
ambiental de los edificios sobre el medio ambiente y sus habitantes.
27
Los principios de la arquitectura sustentable incluyen:
La consideración de las condiciones climáticas, la hidrografía y los ecosistemas del
entorno en que se construyen las casas, para obtener el máximo rendimiento con el
menor impacto.
La eficacia y moderación en el uso de materiales de construcción, primando los bajos
contenidos energéticos frente a los de alto contenido energético.
La reducción del consumo de energía para calefacción, refrigeración, iluminación y otros
equipamientos, cubriendo el resto de la demanda con fuentes de energía renovables.
La minimización del balance energético global de la edificación, abarcando las fases de
diseño, construcción, utilización y final de su vida útil.
El cumplimiento de los requisitos de confort higrotérmico, salubridad, iluminación y
habitabilidad de las edificaciones. (Urbina y Martínez, 2006)
2.5.4. Confort térmico en viviendas.
Numerosas viviendas actuales padecen problemas de confort térmico por el calor y el frío
que dificultan la calidad de vida de sus habitantes, las causas de esta situación suelen ser
un cúmulo de defectos: exceso de insolación, diseño inapropiado, una distribución que
dispone los dormitorios en ubicación Sur u Oeste, y materiales de construcción
inapropiados. Como consecuencia se produce un cúmulo de calor en las paredes y los
tejados de la vivienda durante los días de verano que es preciso combatir incrementando
considerablemente los gastos energéticos de refrigeración, también por la noche, el calor
acumulado se desprende en forma de radiación infrarroja hacia el interior de la vivienda
provocando, además del gasto energético, una gran sensación de incomodidad por la
diferencia de temperatura entre paredes y aire del dormitorio. (Mellado, 2005)
La principal fuente de consumo energético en la mayoría de las viviendas es el sistema de
enfriamiento y de la calefacción por medio de aparatos de tecnología. El enfriamiento y la
calefacción presenta un 57% del consumo energético total y buena parte de él se debe a
un concepto erróneo de lo que es el confort térmico, la mayoría de hogares consume
energía en exceso, sin alcanzar el citado bienestar. El control del consumo energético de
las calefacciones es un objetivo prioritario de las construcciones ecológicas: ello ni implica
que se debe pasar frío en su vivienda ecológica sino que se debe buscar el máximo
confort con el consumo energético.
Nuestra sociedad de consumo tiene tendencia al derroche y el caso de energía en las
viviendas no es una excepción, con lo que es frecuente que las calentamos demasiado en
invierno y las refrigeramos en exceso en verano, cuando lo que es importante es obtener
la sensación de confort.
El confort térmico va asociado a la sensación de completo bienestar físico y mental.
2.5.5. Orientación.
La orientación de la vivienda depende de las prioridades en el aprovechamiento del viento
dominante, la iluminación y el asoleamiento. En los climas fríos, las zonas habitadas de la
vivienda deben orientarse al asoleamiento y procurar dar la espalda a los vientos
dominantes, en el clima caluroso se debe evitar el asoleamiento y dar prioridad a los
vientos dominantes (Fonseca, 1994).
29
Base a (Rey, Velazco, 2006), en lo que se refiere a la orientación del edificio, se debe
tener en cuenta que las fachadas al Sur tienen grandes aportaciones solares en invierno y
moderadas en verano, mientras que las fachadas orientadas al Norte tienen pocas
ganancias solares y lumínicas e importantes pérdidas térmicas., situación que se da en
nuestra región y que el presente estudio trata de demostrar.
2.5.5.1. Orientación Norte.
Según (Fonseca, 1994), en esta orientación lo rayos solares inciden en algunos días
cerca del solsticio de verano. En invierno no inciden directamente sobre la fachada ya que
con el transcurso de los meses la posición del Sol con respecto a la vivienda va tomando
una inclinación lo cual provoca este suceso.
2.5.5.2. Orientación Sur.
Los rayos incidirán antes del mediodía hasta la puesta del sol; estará a una altura
razonable en el cielo y los rayos solares serán mucho más intensos que por la mañana,
en algunas zonas durante el invierno el sol se pondrá en el Sureste (Fonseca, 1994).
2.5.5.3. Orientación Este.
Las fachadas orientadas al Este y Oeste reciben una cantidad equivalente tanto en verano
como en invierno, el Este recibe el sol en la mañana y el Oeste el sol en la tarde. No
obstante, las fachadas al Oeste deben minimizar sus aberturas ya que el sol de tarde de
verano suele provocar sobrecalentamientos al final del día difíciles de evitar (Rey,
Velazco, 2006).
2.5.5.4. Orientación Oeste.
Los rayos solares incidirán desde pasado el mediodía hasta la puesta del sol, durante los
meses del verano el sol del Oeste será muy intenso y se pondrá entre el Oeste y el
Noroeste, en invierno se pone generalmente en el Suroeste (Fonseca, 1994).
31
CAPÍTULO III. MÉTODO Y MATERIALES.
3.1. Introducción.
La metodología hace referencia al conjunto de procedimientos utilizados en este análisis,
llevando una secuela de pasos en el proceso, para poder lograr definir los objetivos
propuestos en esta investigación.
La metodología es una de las etapas específicas del proyecto que parte de una posición
teórica y conlleva a la selección de métodos acerca del procedimiento para realizar las
tareas vinculadas con la investigación.
3.2. Método.
3.2.1. Participantes.
En la investigación participaron maestros y alumnos de una institución de educación
superior, desde asesorías acerca del uso de la instrumentación utilizada para el manejo y
recolección de datos generados por los sensores, también del manejo de tablas y gráficas
para representar resultados, también, seleccionar los puntos de colocación de sensores
tomando como base los elementos de la vivienda y los espacios o áreas de las mismas.
3.2.2. Instrumentos.
Dentro de los instrumentos utilizados el más importante es un registrador de datos (Data
logger), el cual es un dispositivo electrónico que registra los datos en el tiempo o en
relación a la ubicación con un sistema incorporado en el instrumento o el sensor. Los
datos se programan utilizando software especializado (LogTag Analyzer), para activar un
interfaz de registro y analizar los datos recogidos.
33
Uno de los principales beneficios del uso de registradores de datos es la capacidad de
recopilar automáticamente datos de las 24 horas del día. Tras la activación, los
registradores de datos normalmente se implementan y se deja sin supervisión para medir
y registrar la información de la duración del período de seguimiento. Esto permite una
imagen completa y precisa de las condiciones ambientales están controladas, tales como
la temperatura del aire y la humedad relativa.
El software LogTag Analyzer, lee los datos, ejecuta y gráfica la serie de datos que
registra cada sensor. Se utilizó también una computadora u ordenador que sirvió como
herramienta principal en la ejecución de dicha información.
3.2.3. Procedimiento.
Para llevar a cabo esta investigación, era necesario localizar cuatro viviendas en un
fraccionamiento donde las edificaciones contaran con las mismas especificaciones
(dimensiones, materiales con las que fueron construidas, orientación), para ello se buscó
en las colonias ubicadas en el lado Oeste de Ciudad Obregón, donde se encuentran
distintos fraccionamientos residenciales construidos por la misma empresa desarrolladora
de viviendas.
3.2.3.1. Formalizar los acuerdos de trabajo.
Se realizó una serie de visitas a la empresa fraccionadora con el fin de formalizar
acuerdos que nos ayudaran a realizar dicha investigación, donde el ITSON por medio del
Departamento de Ingeniería Civil firmó convenios de trabajo con la fraccionadora, dando a
conocer la funcionalidad del proyecto y como los resultados de este ayudaría a la
empresa. Se consiguieron 24 sensores que registraran datos de temperatura y humedad,
los cuales posteriormente se instalarían en cada vivienda para continuar con el proyecto.
El fraccionamiento donde se hizo el estudio cuenta con un modelo tipo villa, el cual
distribuye las viviendas por secciones. Ver figura 7.
Figura 7.- imágenes del fraccionamiento.
3.2.3.2. Selección de viviendas.
Se seleccionaron cuatro viviendas localizadas en el sector mencionado, orientada cada
una a distinto punto cardinal, la constructora realizó la propuesta de cuatro cuya
ubicación y vista se muestran en las figuras 8, 9, 10, 11 y localizadas en la sección II de
fraccionamiento; en la calle Ablis entre Andrés y Michel.
35
Figura 8.-Plano de ubicación de viviendas
Figura 9.- La Vivienda orientada al Norte y Sur está localizada en la calle Andrés y
Esquina con Ablis.
Figura 10.-Las viviendas orientadas al Este y Oeste son el número 18 y 19 de la calle
Ablis
Figura 11.- La vivienda orientada al Sur se localiza en la calle Michel esquina con la calle
Ablis, es la número 1.
37
3.2.3.3. Colocación y monitoreo de los sensores en las viviendas.
Se instaló un total de seis sensores por vivienda, colocados en los espacios que se
muestran a continuación. Hay que señalar que cada sensor fue identificado con un
número consecutivo para evitar errores u omisiones al momento de la recolección y
captura de la información.
Figura 12.- Planta arquitectónica de la vivienda uno, primer nivel. Orientada al E
Figura 13.- Planta arquitectónica de la vivienda uno, segundo nivel. Orientada al Este.
Figura 14.- Planta arquitectónica de la vivienda dos, primer nivel. Orientada al Oeste.
39
Figura 15.- Planta arquitectónica de la vivienda dos, segundo nivel. Orientada al Oeste.
Figura 16.- Planta arquitectónica de la vivienda tres, primer nivel. Orientada al Sur.
Figura 17.- Planta arquitectónica de la vivienda tres, segundo nivel. Orientada al Sur.
Figura 18.- Planta arquitectónica de la vivienda cuatro, primer nivel. Orientada al Norte.
41
Figura 19.- Planta arquitectónica de la vivienda cuatro, segundo nivel. Orientada al Norte.
La colocación de cada sensor fue similar en todos los casos, para poder comparar que
variación térmica había en el interior de las viviendas, en el centro de cada habitación se
colocó cada dispositivo a una altura aproximada de 1.30 metros. (Ver figura 20).
Figura 20.-. Instalación de sensores
3.2.3.4. Capturar registro de datos por período.
Los sensores o dispositivos se programaron para tomar registros de temperatura y
humedad a un intervalo de 15 minutos, durante un período de 90 días, sin embargo cada
30 días se hacían visitas para recolectar la información capturada en dichos dispositivos,
apoyados de un adaptador el cual se conectaba a cada sensor y transfería la información
recabada hacia un Ordenador (PC), este proceso se llevó a cabo durante tres períodos
mensuales.
También se realizaron visitas cada 5 días para revisar el estado que guardaban los
sensores, en relación desprendimientos o posible vandalismo
3.3.1. Programación de sensores para registro de da tos por período mediante
software.
Se programó cada sensor o dispositivo, asignando parámetros de registro de datos,
utilizando el software LogTag Analyzer, programando cada sensor para capturar
temperatura y/o humedad, realizando la configuración deseada, por medio de un
adaptador conectado a un dispositivo USB (Universal Serial Bus).
Se insertaron los dispositivos, programados por períodos, adaptando los rangos de
registro, intervalo de tiempo en la toma de datos.
43
La figura 21 representa el diagrama gráfico y las lecturas de los registros ya descargados
en dicho software.
Figura 21.- Registro de datos con los sensores log tag.
3.3.2. Interpretar, y graficar información obtenien do resultados.
Ya capturado el número el total de registros, se importó dicha información a Microsoft
Excel para generar tablas dinámicas y hacer un comparativo de resultados, generando
gráficos y analizando la información para realizar soluciones en el estudio. Véase figura
22.
El método de tablas dinámicas permite un mejor ordenamiento, clasificación y manejo de
la información y realizar comparaciones de manera muy diversa y útil, puesto que de una
manera simultánea nos permitió manejar e interpretar datos de números de vivienda,
orientación de viviendas, sensores días horas, minutos temperatura y humedad.
Las gráficas fueron construidas con el promedio de la temperatura de cada día de cada
vivienda utilizando el promedio de la temperatura de cada sensor en el periodo del día
seleccionado para el estudio
También se estableció una línea de base tomada como la temperatura de Confort, esta
correspondió a los 25° C.
Figura 22.-. Gráficas en Excel.
45
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
4.1. Introducción.
Para poder presentar resultados y hacer un comparativo de las cuatro viviendas,
se generaron una serie de gráficas representando el comportamiento térmico que
mostró cada vivienda, para lo cual se realizaron gráficos para cada mes, tomando
registro térmico diario durante tres meses.
Para obtener soluciones a esta investigación, se tomaron solo datos de las 10:00
a las 15:00 Horas, tomándose como línea base de referencia aquella que
correspondía a los 25 grados centígrados; la cual define el comportamiento
térmico adecuado para una vivienda, en relación al confort proporcionado al ser
humano.
De la misma manera se determinó en la misma gráfica una línea que representará
el promedio mensual de temperatura de cada vivienda, para hacer varios tipos de
comparaciones.
4.2. Marzo.
La gráfica 1 muestra datos térmicos de las cuatro viviendas en el mes de marzo,
se puede observar que la vivienda orientada al Norte es la que más se acerca a
nuestra línea promedio y la vivienda Este se aleja más de nuestra línea promedio.
47
Gráfica 1.- Viviendas en Marzo.
En la misma gráfica tomando en cuenta solo el promedio de temperatura mensual
se observa que en el mes de marzo la vivienda con mejor comportamiento
térmico es la ubicada al Norte con un promedio de temperatura media de 25.8 °C,
diferenciando a 0.8 °C en la línea del rango de confort , también se observa que el
comportamiento térmico con menos eficiencia, se ubica en la vivienda Este con
un promedio de 36.3 °C, con la diferencia de 11.3 °C de la línea de rango de
Confort y con una diferencia de 10.5 °C al promedio de la línea del Norte.
15.0
17.0
19.0
21.0
23.0
25.0
27.0
29.0
31.0
33.0
35.0
37.0
39.0
41.0
43.0
45.0
47.0
49.0
51.0
53.0
55.0
57.0
59.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Este
promedio este
Norte
promedio norte
Oeste
promedio Oeste
Sur
promedio Sur
Rango
Gráfica 2.- Representación gráfica de la vivienda Este en el mes de marzo.
Como se puede observar en la gráfica, se muestra que comportamiento en
relación con la línea de rango de confort es la más deficiente, debido al rango
promedio de 36.3 °C con la diferencia de 11.3 °C de la línea de condición de
confort.
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Este
promedio Este
Rango
49
Gráfica 3.- Representación gráfica de la vivienda Norte en el mes de marzo.
En la gráfica 3, se observa que es la mejor en el comportamiento térmico con el
promedio de 25.8 °C casi igual a la de la línea de rango de confort con una
pequeña diferencia de 0.8 °C.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Norte
Promedio Norte
Rango
Gráfica 4.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de marzo.
Los registros de la gráfica 4, dice que la vivienda Oeste estuvo en un rango muy
alto comparado con lo referido anteriormente, el promedio fue de 36.8 °C con
diferencia de 11.8 °C con la línea de rango de confort considerando que fue la
segunda más deficiente de las viviendas.
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031
Oeste
Promedio Oeste
Rango
51
Gráfica 5.- Representación gráfica de la vivienda Sur en el mes de marzo.
En la gráfica 5, el registro obtenido en la vivienda Sur es similar a los datos
generados en la vivienda Oeste. Con un promedio de 35.0 °C alejada de la línea
de rango con la diferencia de 10 °C.
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Sur
Promedio Sur
Rango
4.3. Abril
Ahora se muestra el comportamiento térmico obtenido en el mes de abril. Véase
gráfica 6, donde se observa que hubo más variación en los registros,
comparándose con el mes de marzo.
Gráfica 6.- Viviendas en Abril.
15.0
17.0
19.0
21.0
23.0
25.0
27.0
29.0
31.0
33.0
35.0
37.0
39.0
41.0
43.0
45.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Este
promedio Este
Norte
Promedio
NorteOeste
Promedio
OesteSur
53
En la gráfica 6 también se observa que en el mes de Abril la vivienda con mejor
comportamiento térmico es la ubicada al Norte, con un promedio de temperatura
media de 26.3 °C con un a diferencia de 1.3 °C con la línea del rango de confort ,
también se observa que la vivienda con el más deficiente comportamiento térmico
es la ubicada al Sur, con un promedio de 33.5 °C, con la diferencia de 8.5 °C de la
línea del rango de confort y con una diferencia de 7.2 °C al promedio de la línea
del Norte.
Gráfica7.- Representación gráfica de la vivienda Este en el mes de abril.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Este
promedio Este
Rango
La gráfica 7, apreciamos un comportamiento térmico con un promedio de 30.5 °C
con diferencia de 5.5 °C con la línea de rango observamos que es la segunda
mejor casa respecto al comportamiento deseado.
Gráfica8.- Representación gráfica de la vivienda Norte en el mes de abril.
La vivienda Norte, Véase gráfica 8. Reflejó un comportamiento térmico muy cerca
del rango, similar al del mes anterior representando otra vez el mejor
comportamiento térmico con un promedio de 26.3 °C con la diferencia de 1.3 °C al
rango deseado.
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 101112131415161718192021222324252627282930
Norte
Promedio Norte
Rango
55
Gráfica 9.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de abril.
Aquí se observa la gráfica 9 que también como el mes de marzo queda en el
tercer lugar del peor comportamiento térmico con el promedio de 30.6 °C con
diferencia de 5.5 °C de la línea de rango de confort.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Oeste
Promedio Oeste
Rango
Gráfica 10.- Representación gráfica de la vivienda Sur el en mes de abril.
En la presente gráfica la vivienda Sur muestra resultados con mucha variación,
quedando en el lugar del peor comportamiento térmico del mes de abril, con un
promedio 33.5 °C con la diferencia de 8.5 °C a la línea de rango de confort.
4.4. Mayo.
En mayo se puede interpretar un cambio en los resultados, base a que en ese
período se generaron diversas variaciones en el clima de la región; pero sobre
todo debido al cambio de la inclinación del sol actuando sobre las viviendas y a
que se registraron durante este mes temperaturas por debajo de los 15 °C.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930
Sur
promedio Sur
Rango
57
Gráfica 11.- Viviendas en Mayo.
En la gráfica 11 se observa que en el mes de mayo las vivienda cambian
radicalmente con respecto al comportamiento térmico; el mejor dato lo tuvo la casa
Oeste con un promedio 24.5 °C por debajo de la línea del rango de confort,
teniendo una pequeña diferencia de 0.9 °C y el dato más deficiente de vivienda fue
la de ubicación Norte, que en los meses pasados fue la mejor vivienda y ahora
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
26.0
28.0
30.0
32.0
34.0
36.0
38.0
40.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031
Este
Promedio Este
Norte
Promedio Norte
Oeste
Promedio Oeste
Sur
Promedio Sur
Rango
obtiene un promedio de 27.6 °C, con diferencia de 3.5 °C al promedio de la
vivienda Oeste y la línea de rango de confort con 2.6 °C de diferencia.
Gráfica12.- Representación gráfica de la vivienda Este en el mes de mayo.
La gráfica 12 refleja que la vivienda orientada al Este mostró una alteración en sus
resultados, ubicándose en el tercer mejor comportamiento térmico con el promedio
24.1 °C cerca de la línea de rango de confort con una diferencia de 0.9 °C.
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Este
Promedio Este
Rango
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Gráfica13.- Representación gráfica de la vivienda Norte en el mes de mayo.
La vivienda Norte, en la gráfica 13 aumento su rango alejándose del promedio de
los meses anteriores y ahora con un promedio de 27.6 °C, con la diferencia de 2.6
°C al rango. Aun así tuvo el mejor comportamiento del mes de mayo.
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Norte
Promedio Norte
Rango
Gráfica14.- Representación gráfica de la vivienda Oeste en el mes de mayo.
La vivienda Oeste en mayo fue mejor en el promedio de 24.5 °C la que más se
acercó a la línea del rango de confort deseado con la diferencia de 0.5 °C.
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Oeste
Promedio Oeste
Rango
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Gráfica15.- Representación gráfica de la vivienda Sur en el mes de mayo.
Analizando el resultado reflejado en la vivienda Sur, los registros que se obtienen
es de 25.8 °C de promedio queda en la segunda mejor posición de la viviendas
con la diferencia de 0.8 °C al rango.
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Sur
Promedio Sur
Rango
Gráfica16.- Representación gráfica del promedio de temperatura de los 3 meses marzo,
abril y mayo.
La gráfica 16 representa promedios de los tres meses analizados (86 días). Entendiendo
así que el comportamiento térmico más favorable durante este periodo fue de la vivienda
orientada al Norte, que se encuentra a pocos grados al rango deseado (25 °C), a
diferencia de tan solo 1.57 grados.
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PromedioEstePromedioNortePromedioOestePromedioSur
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CAPÍTULO V. CONCLUSIONES
Con el presente trabajo de investigación se concluye que la ubicación de la
vivienda respecto a su orientación condiciona el comportamiento termico de la
misma, esto se puede observar en los diferentes resultados graficos obtenidos
durante el estudio realizado en un fraccionamiento residencial ubicado al poniente
de Cd. Obregón, Son.
A continuacion se listan las principales conclusiones obtenidas a partir de
los análisis gráfico y descriptivo realizado.
PRIMERA.- Tomando en cuenta el promedio mensual de temperaturas en
cada vivienda, en los horarios de 10 a 15 horas y con respecto a una linea base
de confort ubicada a los 25°C, se observó que la de menor temperatura es los
meses de marzo y abril es la vivienda ubicada al Norte, mientras que en los
mismos meses la vivienda con mayor temperatura en el mes de marzo es la
orientada al Este la mayor temperatura y en el mes de abril es la ubicada al Sur,
esto seguramente debido a que el sol tiene a su vez un movimiento que le permite
al paso del tiempo recargarse al Norte o al Sur dependiendo del mes del año.
Por este fenomeno se pudo observar que en el mes de mayo en el cual la
vivienda con mejor comportamiento es la ubicada al Oeste, mientras que la de
comportamiento mas desfavorable es la ubicada la Norte.
SEGUNDA.- Se puede concluir que en relación con la comparación entre
ellas de los resultados obtenidos del promedio mensual de temperatura en el
horario tomado para el estudio de 10 a 15 horas, se pudo observar que en los
meses de marzo y abril la vivienda ubicada al Norte es la que tiene una menor
temperatura y en el mes de mayo es la ubicad al Sur , mientras que la mayor
temperatura en los meses de marzo , abril y mayo corresponden a las viviendas
ubicadas al Oeste , Sur y Norte respectivamente.
Si la comparación se hubiera realizado con temperaturas promedios diarias,
como se observó en las gráficas correspondientes el análisis resultaría un poco
más complicada por la gran variación de temperaturas que se tuvieron en cada día
del mes pues es el tránsito del invierno hacia la primavera se presentan
variaciones muy fuertes como se muestra en los picos y las simas de las gráficas,
sin embargo aun con todo esto se pudo visualizar que las tendencias
correspondientes son las mismas a los resultados obtenidos del promedio
mensual de temperatura .
TERCERA.- Finalmente del análisis gráfico de los promedios de
temperatura globales de cada vivienda, correspondientes a los tres meses de
estudio durante el horario establecido se pudo observar que la temperaturas
promedio obtenidas ubicadas de la de menor a la mayor temperatura fueron las
siguientes:
La vivienda ubicada al Norte tuvo una temperatura promedio de 26.57 °C, la
del Este fue de 30.32 °C, 30.61°C para la vivienda a ubicada al Oeste, mientras
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que la del Sur tuvo una temperatura de 31.48°C, de donde se obtiene claramente
que la vivienda ubicada al Norte es la que tiene un mejor comportamiento térmico,
por diferencias de 4 °C respecto a la más cercana (Este) y 5°C a la más alejada
(Sur).
Finalmente respecto a la línea base marcada a los 25°C solo nos
encontramos a una distancia 1.57 °C, todo ello relativo a los tres meses de
estudio..
Se puede concluir que la hipótesis planteada: “Considerando que el sol recorre el
ecuador saliendo exactamente por el Este y poniéndose exactamente por el Oeste. La
hipótesis a probar es que la vivienda orientada al Norte tiene un mejor comportamiento
térmico y las más desfavorable en la orientada hacia el Oeste., con una variación en ±5
°C, tomando en cuenta que el mejor confort ocurre cuando se tienen temperaturas
cercanas a los 25 °C”, se acepta, en relación con la vivienda ubicada al Norte, sin
embargo se rechaza en relación con la Oeste ya que la más desfavorable fue la Sur., esto
se concluye considerando el análisis estadístico descriptivo.
Es importante señalar que este es un primer estudio y que existen una
infinidad de variables aun por observar, como son en otros meses del año, la
presencia de humedad entre otros y algunas condiciones adicionales de
aislamiento térmico o protección al asoleamiento.
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