Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

Sostenibilidad ambiental

Proyecto Final de Investigación

Mariela Ancira #00919793 Carolina Richardson #00920357 Alejandra Padilla #01136407 Daisy Lopez #00515582 James Sada #00619250

Arq. Pilar Noriega Fecha de Entrega: 12 de mayo de 2011

CONTENIDO INTRODUCCIÓN Descripción del Proyecto Objetivos Antecedentes Entorno ARQUITECTURA VERNÁCULA ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO Y DEMOGRÁFICO Ficha Geográfica Información General Temperaturas Vientos Dominantes Radiación Solar Datos Demográficos HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNÓSTICO Montea Solar Sunpath Carta Bioclimática de Olgyag Requerimientos de Climatización para San Luis Potosí ESTRATEGIAS DE CLIMATIZACIÓN RECOMENDACIONES DE DISEÑO Diseño Arquitectónico DISEÑO RESULTADOS ANEXOS VEGETACIÓN Lista de Vegetación Plano de Conjunto Bibliografía

INTRODUCCIÓN

Descripción del Proyecto

En este proyecto se busca hacer un análisis tomando como base una vivienda de interés social en el estado de San Luis Potosí en México. En dicho análisis se buscara la manera de comprobar cómo esta, se podría beneficiar mediante el uso de sistemas pasivos para un mucho mejor control de clima y confort para quienes la habitan generando así un mejor ambiente sin hacer tanto uso de sistemas convencionales de calefacción.

Como primera instancia se tomara el plano base de la casa ya construida,

ha esta se aplicaran las observaciones pertinentes con respecto a los sistemas pasivos que se pueden aplicar y la razón de su aplicación.

Los resultados del proyecto se podrán apreciar en el plano con los

sistemas ya integrados, así mismo se anexara una lista de vegetación sugerida para el lugar.

Objetivos

El objetivo de este proyecto es el de ver las mejoras que se pueden hacer a un proyecto de casa ya diseñado, para mejorar así la condición de quienes lleguen a construir o albergar dicho proyecto. Agregar los sistemas pasivos también puede ser visto como un “plus” el cual puede hacer que el proyecto sea aparte mas exitoso o popular. Antecedentes

El proyecto surge debido a la creciente necesidad en cuanto a la optimización de recursos para un mejor aprovechamiento de estos y así alcansar un mejor estado de conciencia social. El proyecto corre a cargo de: Mariela Ancira, Daisy Lopez, Alejandra Padilla, Carolina Richardson, y James Sada todos estudiantes de la carrera de Arquitectura en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Entorno

El proyecto se ubica físicamente en la ciudad de San Luis Potosí, que se

encuentra mas o menos al centro del territorio mexicano. El clima de este estado es templado la mayoría del año, esto junto con otras condiciones meteorológicas hacen de San Luis Potosí un lugar ideal para la colocación de sistemas de calefacción pasivos logrando así una mejor calidad de ambientación climática al interior de las viviendas.

Arquitectura Vernácula de San Luis Potosí Encontrado en la región de la de la huasteca, en ésta región la arquitectura domestica suele presentarse hecha con muros de chicheve, un entramado de otate con enjarres de arcilla, o tierra de río y zacate; en otras partes también se conoce por bajareque. Así como también muros hechos con troncos y rajas de palma colocados de una forma horizontal. La ventilación e iluminación en los muros se logra muchas veces dejando los ambúes aparentemente sin enjarrar, circunscribiendo perfectamente la zona deseada a manera de ventana. La techumbre se fabrica con zacate o palma . Otro de los elementos característicos es el tapanco (o tepanco), que es un espacio que se forma entre la viguería o armeria horizontal que estructura la techumbre y la cubierta exterior inclinada formada por las tijeras. Los materiales frecuentemente utilizados son: varas, carrizos, barro, palma, adobe, sillar, cantera, piedra de rostro y troncos de madera.

-Varas, carrizos, barro y palma se usan para construir jacales. Se fabrican l levando un armazón de troncos y varas gruesas, las paredes son de carrizos o varas y se cubren con palma, palmito, zacate, etc., según sea la flora local; generalmente tienen una puerta y no cuentan con ventanas. Se utilizan también materiales comunes como los siguientes mencionados. -Adobe. Normalmente se usa en casi todo Nuevo León, sin embargo también está presente en la arquitectura vernácula de San Luis Potosí, se encuentra en viviendas con techos de dos aguas y techos planos de terrado. Su uso estuvo muy extendido por la cercanía de la materia prima y lo económico de su elaboración. El adobe se seca al aire, agregándosele paja o estiércol. -Sillar, que se constituye el subsuelo de gran parte del estado, en cuanto a arquitectura vernácula se utilizo para construir desde viviendas hasta casas grandes de haciendas. La cantera (roca sedimentaria) de mayor consistencia que el sillar, se extrae de las riverasdel río Pesquería.

ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO Y DEMOGRÁFICO

Es éste el primer paso que debe darse cuando se realiza un proyecto bioclimático. las condiciones del entrono, aunadas a los requerimientos de confort del ser humano dentro de un espacio arquitectónico, arrojan como resultado las recomendaciones de diseño para un proyecto en un sitio geográfico específico. El análisis que se hizo para San Luis Potosí incluyó un estudio intensivo de las condiciones meteorológicas de San Luis Potosí: temperatura, humedad, lluvia, viento y radiación solar. A través de métodos teóricos ampliamente aceptados, se utilizaron esos datos para hacer un análisis de confort de las distintas temporadas del año. SE obtuvo pues una tabla mensual en la que se identificaron los periodos en los que es necesario llevar a cabo alguna clase de estrategia para asegurar condiciones de confort para los habitantes de una vivienda. Ficha geográfica San Luis Potosí Superficie 63,778 km2 Altitud 1859 m Latitud 24grados 29´ - 21grados 10´N

Longitud 98grados 20´ - 102grados 18´O Colindancias al norte: Nuevo León y Zacatecas al noreste: Tamaulipas al Sureste: Veracruz al sur: Hidalgo, Querétaro y Guanajuato al suroeste: Jalisco al oeste: Zacatecas Estación meteorológica: San Luis Potosi, Mexico (MMSP) 765395 Latitud: 22.16 Longitud: -101 Altitud: 1870 Información general Temporada Características Duración Oscilación

térmica Humedad relativa

Precipitación pluvial

Fenómenos especiales

Confort Térmico

Invierno frío-seco nov- feb 12ºC 45% Muy poca, escasa

Temperatura muy seca y mu fría con heladas.

En las tardes

Verano cálido-seco

mar-oct 19ºC 21.6% 950mm Las lluvias se generan en los meses de junio a septiembre

Muy temprano y otra vez hasta la noche

Resúmenes históricos

Temperatura media anual 18ºC

Temperatura media máxima 25ºC Temperatura media mínima 11ºC Temperatura máxima extrema 37ºC Temperatura mínima extrema -5ºC Promedios de días al año con heladas 2.5 días Precipitación media anual 410 mm Promedio de días con lluvias 33 días Promedio de días con nevadas 16 días

Temperaturas Temperatura Horaria (ºC)

día enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto promedio

1 - 13.4 21.3 19.4 24 23.3 23.2 22 20.9 2 - 10.7 17.5 19.7 23.6 23.7 22.7 - 19.65 3 - 14.1 18.7 22.3 25.5 23.6 21.7 - 20.98 4 - 19 18.8 21.3 24.8 21.4 22.6 - 21.3 5 - 20 22.7 24.4 24.2 22 22.3 - 22.6 6 - 20.6 21.4 20 21.5 23.6 22.6 - 21.6 7 - 17.8 21.1 18.6 24.6 25.4 23.8 - 21.8 8 - 18.9 22.6 20.4 23.5 26.8 22.6 - 22.4 9 - 20.4 22.7 22.7 23.6 26.9 21.6 - 22.9

10 - 18.1 13.1 23.7 22.4 23.4 22.3 - 20.5 11 - 14.8 12.1 25.1 22.6 21.6 22.8 - 19.8 12 - 17.8 16.3 24.1 22.4 21.4 20.3 - 20.38 13 - 16 18.5 22.1 24.2 20.6 21.1 - 20.4 14 - 14.4 16.8 24.6 24.9 20.6 20 - 20.2 15 - 17.8 17.6 23.9 26.2 18.8 20.7 - 20.8 16 - 16 17.2 18.6 21.8 20.9 20.5 - 19.1 17 - 14.4 17.4 14.1 23.3 21.1 19.4 22.8 18.9 18 - 17.8 18.6 15.3 22.8 21.6 19.7 23.2 19.85 19 - 18.9 21.6 19.1 21.7 21.3 21 21.8 20.7 20 - 21 24.6 19.4 20.3 20.8 21 21 21.1 21 - 20.2 22.3 15.4 21 20.3 20.3 22.2 20.2 22 - 22.2 22.4 19.4 20.7 21.6 20.7 21.8 21.2 23 - 21.6 23.1 19.7 20.2 20.5 20.3 22.2 21 24 15.4 12.4 23.7 20.3 22.1 18.8 19.4 21.2 19.1 25 14.9 20 24.2 22.9 23.3 22.1 20.4 - 21.1 26 17.8 19.1 24.3 23.7 23.7 22.4 22.2 - 21.8 27 18.9 15.5 25 23.4 23.3 21.9 22.7 - 21.5 28 18.6 18.5 21.1 24.5 21.7 21.8 23 - 21.3 29 20.3 - 11.4 25.1 22.4 22.1 22.9 - 20.7 30 16.3 - 14 24.6 21.6 21.5 21.6 - 19.9 31 11.8 - 17.6 25.5 22.4 - 19.3

promedio 16.8 17.5 19.7 21.3 23 22.1 21.5 22

Humedad Relativa (%) día enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto promedio

1 - 62 35 45 54 42 54 56 49.7 2 - 69 45 43 42 38 42 - 46.5 3 - 52 35 31 26 45 26 - 35.8 4 - 43 37 41 41 58 41 - 43.5 5 - 39 32 28 40 59 49 - 41.1 6 - 40 36 29 55 51 55 - 44.3 7 - 48 38 44 40 48 40 - 43 8 - 41 29 44 45 42 45 - 41 9 - 37 28 39 42 45 42 - 38.8

10 - 40 56 27 53 58 53 - 47.8 11 - 36 46 25 54 62 54 - 46.1 12 - 38 41 38 50 57 50 - 45.6 13 - 51 34 51 41 69 41 - 47.8 14 - 56 65 34 29 69 29 - 47 15 - 44 49 28 33 80 33 - 44.5 16 - 60 43 52 47 67 47 - 52.6 17 - 65 45 73 44 58 44 50 54.1 18 - 65 41 66 51 51 51 52 53.8 19 - 34 32 56 61 55 61 54 50.4 20 - 27 23 57 62 62 62 61 50.5 21 - 28 27 79 57 69 57 52 52.7 22 - 31 39 51 61 64 61 59 52.2 23 - 28 29 52 56 73 56 52 49.4 24 59 61 29 40 48 74 48 56 51.8 25 56 32 36 25 46 57 46 - 42.5 26 35 38 35 24 52 52 52 - 41.1 27 34 62 27 27 55 49 55 - 44.1 28 35 45 34 32 58 49 58 - 44.4 29 32 - 69 42 59 54 59 - 52.5 30 42 - 57 35 57 49 57 - 49.5 31 65 - 52 35 35 - 46.75

promedio 44.8 45.1 39.8 41.9 48.5 56.9 48.5 54.7

Isohigras

Vientos dominantes

Radiación Solar Mapa de W/m2 (Watts por metro cuadrado) de energía solar

Durante el invierno, vientos procedentes del WSW y del N

Mayor parte del año, proveniente del E y ENE

Datos demográficos

AÑO POBLACIÓN 1950 155, 238 1960 193, 670 1970 267, 951 1980 406, 630 1990 525, 733 1995 625, 466 2000 670, 532

Fuente: CONAPO, La población de los municipios de México 1950-1990, 1994. INAFED, Sistema Nacional de Información Municipal, México, 2002 Población total 2,585,518 Viviendas habitadas 639, 089 Promedio de ocupantes por vivienda 4.1 Viviendas habitadas sin disponibilidad de agua entubada 116,359 Viviendas habitadas sin disponibilidad de energía eléctrica 35,453 Viviendas habitadas sin disponibilidad de drenaje 129,972 Fuente: Censos de Población y Vivienda INEGI.

HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNÓSTICO

Montea Solar

SunPath

Tabla de Isorrequerimientos

REQUERIMIENTOS DE CLIMATIZACIÓN PARA SAN LUIS POTOSI

• SEMICÁLIDA TEMPLADO

•Durante los meses de verano, las temperaturas media y mínima están dentro del rango de confort térmico, pero en las temperaturas máximas ya se necesita ventilación. Todos los rangos de humedad relativa están dentro de la zona de confort, menos en Julio, que sobre pasa por 2%, siendo el mes con la humedad más alta. Los meses de verano son de mucha lluvia.

• REQUERIMIENTOS DE CLIMATIZACIÓN –Meses de frío: (Noviembre-Febrero)

•Calentamiento solar pasivo ya que esta debajo de zona de confort •Espacios de transición entre el exterior y el interior •Evitar perdida de calor por muros y ventanas •En diciembre se requiere usar sistemas activos por las mañanas y las noches ya que llega a temperaturas muy bajas.

–Meses de confort: (Marzo-Junio, Agosto-Septiembre)

•Almacenamiento de calor en pisos, techos, y muros •Almacenamiento de calor en fachas oeste y sur •Renovación de aire por higiene

ESTRATEGIAS DE CLIMATIZACIÓN

Estrategias de climatización para clima templado semicalido- seco El clima del estado de San Luis Potosí, se caracteriza por tener temperaturas variadas que se encuentran del rango de confort termino donde se necesita ventilación y entradas de aire frio algunas veces pero también se necesita tener calentamiento dentro de la casa ya que el clima puede tender a bajar no en gran medida pero si es un factor que se debe tomar en cuenta. Es por eso que lo dividiremos para dos clases:

Calefacción

Enfriamiento

Caja calentadora debajo de las ventanas. Para brindar calefacción al hogar, se recomienda instalar la caja calentadora en la fachada sur primordialmente la caja tiene una tapa de vidrio y un panel de madera cuando se desea mas calor se puede cerrar. Se llena la caja con piedra bola, colocándose las piedras separadas para la circulación del aire y así el aire más frio de los cuartos entre en el calentador. Es recomendado debido a los cambios de clima particularmente en las noches en temporadas de noviembre y febrero donde el clima es frio.

En los materiales mas utilizados en este estado, se encuentra el adobe, el cual con la siguiente estrategia

trabaja muy bien es por eso y porque se comporta muy bien en frio y calor; el muro trombe es un sistema que ayuda a calentar espacios en invierno y también se puede utilizar en verano donde se produce una ventilación inducida. Realizando un movimiento continúo del aire permitiendo arrastrar el aire fresco hacia el ciclo de ventilación.

Aberturas en el techo. La extracción de aire caliente del interior se logra en las partes mas altas de la casa, debido que ahí es donde se acumula el aire caliente. En un caso como este es recomendable debido a los días donde la temperatura sube y se necesita sacar el aire caliente de la casa.

Se recomienda trabajar con aberturas a nivel de piso y en aleros ya que se está buscando la salida de aire caliente mediante los muros lo más posible mas aparte es un sistema económico de ventilación.

En cuanto a la protección solar se cree conveniente utilizar las siguientes estrategias: Los aleros

Los aleros contrarrestaran la radiación solar, recomendado en orientación sur, y es para protegerse del sol de la mañana o del atardecer.

Los parasoles

Con estos se podrá proteger de los rayos de medio dia y también los rayos de invierno que no son tan intensos. Vanos remetidos

En cuanto a ventajas es una combinación de los aleros y los parasoles ya que por cualquier dirección evita la entrada de los rayos solares.

RECOMENDACIONES DE DISEÑO

DISEÑO ARQUITECTÓNICO

Orientación más favorable

En caso de que la fachada principal este orientada hacia el sur Zona.

Zona Requerimientos Orientaciones

recomendables De día

Cocina Sombra ENE/SE Lavadero Sol ENE/WNW Comedor Sombra WSW/WNW Estancia Sombra SE/WSW

De noche Recámara Sombra SE/WSW Baño Sol SE/WSW

Auxiliar Cochera Sol ENE/WNW

DISEÑO

Ecotecnologías (Sistemas de Climatización Pasiva) Caja Calentadora Desplantada en el patio interior y adosada al muro de la sala, se encuentran ubicadas debajo de las ventanas. Se le colocaran piedras bola pintadas de negro para una buena captación de calor, en la parte superior contaran con dos ventilas abatibles que ayudaran a la liberación de calor durante los meses de verano. Durante el invierno las ventilas antes mencionadas se cerraran haciendo que el calor entre a los espacios interiores. Muros Dobles

Ubicados en la fachada norte de la casa. Los muros tienen un espesor de 15 centímetros, mas su espacio interior de 5 centímetros dando un espesor total de 35 centímetros para dichos muros. En verano los muros dobles aislaran la casa del calor excesivo sirviendo de aislante entre el exterior y los espacios interiores. En invierno su función será la de no dejar salir el calor almacenado en la casa y así mantener una temperatura con un mayor nivel de confort. Patio Interior

Se colocó un patio interior entre la sala y el comedor para agregar luz y así mediante el uso de las cajas solares antes mencionadas calentar el espacio en invierno y servir de ventilación para el verano.

RESULTADOS

Anexo A. Diseño Arquitectónico

Ventanas desportegidas al sur

No acceso de luz ni ventilación

Patio sin vegetación

Programa arquitectónico

2 Plantas

3 Recámaras

1 Baño completo

Sala-comedor

Escalera

Cocina

Patio trasero

1 lugar de estacionamiento

116 m² de construcción entre las dos plantas.

Anexo B. Sistemas de Climatización Pasiva

Vegetación en patio para ofrecer proteccion de vientos fuertes y de la luz.

Muros dobles para Calentar en invierno y refrescar en el verano.

Patio para crear microclima y permitir el flujo de luz y aire.

Cajas de calentadoras para calentamiento pasivo.

VEGETACIÓN

Vegetación sugerida para el sitio Calabacilla Loca Cucurbita foetidissima Kunth

Familia: Cucurbitaceae Longevidad: Perene Origen: Nativo

Anacahuita Cordia boissieri

Familia: Boraginaceae Longevidad: Perene Origen: Nativo

Canelón Melia Azedarach

Familia: Meliaceae Longevidad: Perene Origen: Nativo

Bibliografía "Arquitectura Vernácula San Luis Potosí." Scribd. Web. 11 May 2011. http://www.uaemex.mx/Red_Ambientales/docs/congresos/TLAXCALA%202009/REVISTA/contaminacion/acervo/vol_22_1/1.pdf http://www.inafed.gob.mx/work/templates/enciclo/sanluispotosi/municipios/24028a.htm http://www.tutiempo.net/clima/San_Luis_Potosi_S_L_P/1994/765395.htm http://www.weatherbase.com/weather/weatherall.php3?s=93567&refer=&units=metric http://www.elocal.gob.mx/work/templates/enciclo/sanluispotosi/municipios/24028a.htm http://www.monografias.com/trabajos15/estados-mexico/estados-mexico2.shtml http://www.eumed.net/libros/2010e/808/PRODUCCION%20GANADERA%20EN%20CIUDAD%20VALLES.htm http://cuentame.inegi.org.mx/monografias/informacion/slp/territorio/clima.aspx?tema=me&e=24