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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
“ARQ. GUILLERMO CUBILLO RENELLA”
TESIS DE PREGRADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE
ARQUITECTO
Título de Tesis:
“EVALUACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE LAS CONDICIONES
CLIMÁTICAS RESPECTO A LA DISPOSICIÓN ESPACIAL DE LOS
ESTABLECIMIENTOS EDUCATIVOS EMBLEMÁTICOS DE LA CIUDAD
DE GUAYAQUIL EN FUNCIÓN A LA PROTECCIÓN SOLAR Y FACTOR
FORMA”
AUTORES:
ANTONELLA ALEJANDRA ZAMBRANO DELGADO
RICARDO RAFAEL VIÑANSACA GONZÁLEZ
TUTOR:
ARQ. JUAN CARLOS TORRES ESPINOZA, MSc.
GUAYAQUIL ECUADOR 2019
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE
GRADUACIÓN TÍTULO Y SUBTÍTULO: EVALUACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE LAS
CONDICIONES CLIMÁTICAS RESPECTO A LA
DISPOSICIÓN ESPACIAL DE LOS
ESTABLECIMIENTOS EDUCATIVOS EMBLEMÁTICOS
DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL EN FUNCIÓN A LA
PROTECCIÓN SOLAR Y FACTOR FORMA.
AUTOR(ES)
(apellidos/nomb
res):
VIÑANSACA GONZÁLEZ RICARDO RAFAEL
DELGADO ZAMBRANO ANTONELLA ALEJANDRA
REVISOR(ES)/TUTOR(
ES)
(apellidos/nombres):
ARQ. JUAN CARLOS TORRES ESPINOZA, MSC
INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD/FACULTAD: ARQUITECTURA Y URBANISMO
MAESTRÍA/ESPECIALIDA
D: ARQUITECTURA
GRADO OBTENIDO: ARQUITECTO
FECHA DE
PUBLICACIÓN: 2019 No. DE
PÁGINAS: 108
ÁREAS TEMÁTICAS: DISEÑO ARQUITECTONICO- DISEÑO URBANO
PALABRAS CLAVE; Eficiencia energética; protección solar; Factor de forma;
criterios bioclimáticos.
RESUMEN/ABSTRACT El presente trabajo de titulación tiene como objetivo principal desarrollar soluciones
que permitan mejorar el aprovechamiento de las condiciones climáticas en los
establecimientos educativos emblemáticos de la ciudad de Guayaquil, incorporando
criterios de eficiencia energética que promuevan el confort de los espacios. Por lo cual se
ha realizado este documento con seis capítulos: problema de la investigación,
metodología, marco teórico, marco Contextual, recolección de datos y conclusiones.
ADJUNTO PDF: SI NO
CONTACTO CON
AUTOR/ES: Teléfono:
0959638141 -
0985564001
E-mail:
[email protected] CONTACTO CON LA
INSTITUCIÓN: Nombre: SECRETARIA DE LA FACULTAD
Teléfono: (04)229-3096 / (04) 2294740 Ext. 111
E-mail: [email protected]
ANEXO 10
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE ARQUITECTURA
Y URBANISMO
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL
USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES ACADÉMICOS
Yo, RICARDO RAFAEL VIÑANSACA GONZALEZ con C.I. No. 0952567147 y ANTONELLA
ALEJANDRA ZAMBRANO DELGADO con C.I. No. 0931544969, certificamos que los contenidos
desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “EVALUACIÓN DEL
APROVECHAMIENTO DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS RESPECTO A LA
DISPOSICIÓN ESPACIAL DE LOS ESTABLECIMIENTOS EDUCATIVOS
EMBLEMÁTICOS DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL EN FUNCIÓN A LA PROTECCIÓN
SOLAR Y FACTOR FORMA” son de nuestra
absoluta propiedad y responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA
ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*,
autorizamos el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de
la presente obra con fines académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso del
mismo, como fuera pertinente
RICARDO RAFAEL VIÑANSACA GONZALEZ
C.I. No. 0952567147
ANTONELLA ALEJANDRA ZAMBRANO DELGADO
C.I. No. 0931544969
ANEXO 12
*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial n. 899 - Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las
instituciones de educación superior y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas, institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación, proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines académicos.
I
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE ARQUITECTURA
Y URBANISMO
CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD
Habiendo sido nombrado JUAN CARLOS TORRES ESPINOZA, tutor del trabajo de
titulación certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por RICARDO RAFAEL
VIÑANSACA GONZALEZ con C.I. No. 0952567147 y ANTONELLA ALEJANDRA ZAMBRANO
DELGADO con
C.I. No. 0931544969, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la
obtención del título de ARQUITECTO.
Se informa que el trabajo de titulación: es "EVALUACIÓN DEL APROVECHAMIENTO
DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS RESPECTO A LA DISPOSICIÓN ESPACIAL
DE LOS ESTABLECIMIENTOS EDUCATIVOS EMBLEMÁTICOS DE LA CIUDAD
DE GUAYAQUIL
EN FUNCIÓN A LA PROTECCIÓN SOLAR Y FACTOR FORMA", ha sido orientado
durante todo el periodo de ejecución en el programa antiplagio (indicar el nombre del programa
antiplagio empleado) quedando el 1% de coincidencia.
https://secure.urkund.com/view/47022024-934599-
481944#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA==
JUAN CARLOS TORRES ESPINOZA
C.I. # 0907856819
ANEXO 6
II
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE ARQUITECTURA
Y URBANISMO
Guayaquil, 25 de febrero del 2019
ARQ. ROSA MARIA PIN GUERRERO,
MSC. DIRECTORA DE LA CARRERA
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y
URBANISMO UNIVERSIDAD DE
GUAYAQUIL
Ciudad. -
De mis consideraciones:
Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación es
"EVALUACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS
RESPECTO A LA DISPOSICIÓN ESPACIAL DE LOS ESTABLECIMIENTOS
EDUCATIVOS EMBLEMÁTICOS DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL EN FUNCIÓN A LA
PROTECCIÓN SOLAR Y FACTOR FORMA", de los estudiantes RICARDO RAFAEL
VIÑANSACA GONZALEZ y ANTONELLA ALEJANDRA
ZAMBRANO DELGADO, indicando han cumplido con todos los parámetros establecidos en la
normativa vigente:
• El trabajo es el resultado de una investigación.
• El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.
• El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.
• El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.
Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de
titulación con la respectiva calificación.
Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes,
que los estudiantes están aptos para continuar con el proceso de revisión final.
Atentamente,
ARQ.JUAN CARLOS TORRES
ESPINOZA, MSC. TUTOR DE TRABAJO DE
TITULACIÓN
C.I. # 0907856819
ANEXO 4
III
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN
………………………………………..……...…
ARQ.
PRESIDENTE
..…………………………………………... ………………………………..………….
ARQ. ARQ.
MIEMBRO 1 (REVISOR) MIEMBRO 2
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIDAD DE TITULACIÓN
CARRERA : ARQUITECTURA
IV
ÍNDICE DE CONTENIDO
APROBACION DE TUTOR……………………………………………………….................
LICENCIA INTRANSFERIBLE…………………………………………………………..I
CERIFICADO ANTIPLAGIO…………………………………………………………..II
ANEXO 4 .......................................................................................................................... III
TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN ................................................................................. IV
INDICE ............................................................................................................................... V
INDICE DE ILUSTRACIONES ..................................................................................... VI
INDICE DE TABLAS ..................................................................................................... VII
ABREVIATURAS.......................................................................................................... VIII
RESUMEN ....................................................................................................................... IX
ABSTRACT: ...................................................................................................................... X
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ XI
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN ............................................. 1
1. EL PROBLEMA .......................................................................................................... 3
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.................................................... 3
1.2. ÁRBOL DEL PROBLEMA ........................................................................ 4
V
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................ 5
1.4. SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA ................................................. 5
1.5. OBJETIVOS................................................................................................ 6
1.5.1. OBJETIVOS GENERAL ............................................................................ 6
1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................... 6
1.6. FORMULACIÓN DEL TEMA .................................................................. 6
1.7. JUSTIFICACIÓN........................................................................................ 7
1.8. DELIMITACIÓN ...................................................................................... 10
1.8.1. DELIMITACIÓN DEL ESPACIO ........................................................... 11
1.8.2. DELIMITACIÓN DEL TIEMPO ............................................................. 11
1.9. PREMISAS DE LA INVESTIGACIÓN................................................... 12
1.9.1. OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIALES................................... 12
CAPÍTULO II: MARCO REFERENCIAL ....................................................................... 13
2. MARCO TEÓRICO .................................................................................. 14
2.1. IMPORTANCIA DEL APROVECHAMIENTO DE CONDICIONES
CLIMÁTICAS EN LA EDUCACIÓN. ................................................................................. 14
2.1.1. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE CONDICIONES CLIMÁTICAS ...... 15
V
2.1.1.1. Elementos y factores del clima ............................................................................ 15
2.1.2. SITUACIÓN GEOGRÁFICA DEL ECUADOR ..................................... 16
2.1.3. CLIMAS EN ECUADOR ......................................................................... 16
2.1.4. CLIMAS EN LA COSTA ......................................................................... 16
2.1.5. EFICIENCIA ENERGÈTICA................................................................... 17
2.1.6. PROTECCIÓN SOLAR ............................................................................ 17
2.1.6.1. Protección solar en edificaciones ......................................................................... 17
2.1.6.2. Doble piel en edificaciones .................................................................................. 20
2.1.6.3. Tenso estructuras de membrana para arquitectura. .............................................. 21
2.1.6.4. Protección natural a través de vegetación ............................................................ 22
2.1.6.5. Brise soleil recurso arquitectónico de control solar ............................................. 23
2.1.2.6. Estrategia de diseño bioclimático ......................................................................... 25
2.1.2.7. Estrategias de diseño para el clima cálido húmedo .............................................. 25
2.1.2.8. Ventilación Cruzada ............................................................................................. 25
2.1.2.9. Espejos de agua .................................................................................................... 27
2.1.7. HERRAMIENTAS PARA UN DISEÑO BIOCLIMÁTICO ................... 28
2.1.7.1Diagrama Bioclimático de Olgyay ......................................................................... 28
2.1.7.1 Conductividad térmica de los materiales de construcción. ................................... 29
2.1.8. FORMA GENERAL DEL EDIFICIO ...................................................... 30
2.1.9. COMPACIDAD EN EDIFICIOS ............................................................. 30
2.1.10. FACTOR DE FORMA DE EDIFICIOS ................................................... 31
2.1.11. ILUMINACIÒN NATURAL .................................................................... 32
2.1.12. CÁLCULO DE PORCENTAJE DE VANOS EN UNA EDIFICACIÓN
SEGÚN SU ZONA, ORIENTACIÓN, Y MATERIAL ........................................................ 33
2.1.13. TUNEL DE VIENTO................................................................................ 34
2.1.14. ¿QUÉ ES EVALUACIÓN? ...................................................................... 34
2.1.15. ¿EXISTEN NORMAS PARA EVALUAR? ............................................. 35
2.2. MARCO CONTEXTUAL ........................................................................ 36
2.2.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA .................................................................. 36
2.2.2. ACCESIBILIDAD .................................................................................... 38
2.2.3. ASOLEAMIENTO.................................................................................... 42
2.2.4. VIENTOS .................................................................................................. 45
AFECTACIÓN DEL CLIMA EN LOS COLEGIOS DE ESTUDIO ............................... 45
2.2.5. TEMPERATURA ..................................................................................... 46
V
2.2.6. PRECIPITACIONES ................................................................................ 47
2.2.7. HUMEDAD .............................................................................................. 47
2.2.8. VEGETACIÓN DEL LUGAR.................................................................. 48
2.2.9. INFRAESTRUCTURA ............................................................................. 48
2.2.10. MODELOS ANÁLOGOS......................................................................... 49
2.3. MARCO CONCEPTUAL ......................................................................... 60
2.3.1. GESTION AMBIENTAL ......................................................................... 60
2.3.2. CICLO DE VIDA EN LAS EDIFICACIONES ....................................... 60
2.3.3. AISLANTES TÉRMICOS ........................................................................ 61
2.3.4. BIOCLIMÁTICA ...................................................................................... 61
2.3.5. ENERGÍA ................................................................................................. 61
2.3.6. BIENESTAR TÉRMICO .......................................................................... 61
2.3.7. INDICADORES ........................................................................................ 62
2.3.8. CICLO DE VIDA DE LA EDIFICACIÓN .............................................. 62
2.3.9. CONFORT TÉRMICO ............................................................................. 62
2.3.10. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA .............................................................. 62
2.3.11. REFLECTANCÍA ..................................................................................... 62
V
2.3.12. HUMEDAD RELATIVA ......................................................................... 63
2.3.13. ECODESING ............................................................................................ 63
2.4. MARCO LEGAL ...................................................................................... 64
2.4.1. Ordenanza sustitutiva de edificaciones del cantón de Guayaquil. ............ 64
2.4.2. Plan nacional del buen vivir ...................................................................... 65
2.4.3. Ecuatoriano de Normalización (INEN ...................................................... 65
2.4.4. Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC) ......................................... 65
2.4.5. Características exigibles en materiales de construcción. .......................... 67
2.4.6. Parlamento europeo y Consejo .................................................................. 68
CAPITULO III ................................................................................................................... 69
3. METODOLOGIA ....................................................................................................... 69
3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN ................................................... 69
3.2. TIPOS DE INVESTIGACIÓN ................................................................. 69
3.3. MÉTODOS................................................................................................ 70
3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS ............................................................ 70
3.5. POBLACIÓN Y MUESTRA .................................................................... 70
CAPITULO IV .................................................................................................................. 72
V
II
4. RESULTADOS .......................................................................................................... 72
4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ......................... 72
4.1.1. Evaluación del confort térmico en los establecimientos de estudio .......... 73
4.1.2. Evaluación de los vientos predominantes mediante el software Flow Design
76
4.1.3. Evaluación de la incidencia solar en los establecimientos de estudio....... 80
4.1.4. Evaluación del factor de forma ................................................................. 83
4.1.4. Análisis de materiales respecto a su conductividad térmica ................................... 87
4.1.5. Encuesta dirigida a usuarios del plantel educativo.................................... 88
4.2. DISCUSIÓN.............................................................................................. 89
5. PROPUESTA ............................................................................................................. 90
5.1. OBJETIVOS.............................................................................................. 90
5.1.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................ 90
5.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 90
5.2. ANÁLISIS DE FUNCIÓN........................................................................ 91
5.3. PATRONES DE SOLUCIÓN ................................................................... 92
5.4. CONCLUSIONES .................................................................................... 97
V
II
5.5. RECOMENDACIONES ........................................................................... 98
1. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS ........................................................ 99
Trabajos citados ................................................................................................................. 99
2. ANEXOS ................................................................................................. 102
Encuesta a los estudiantes y docentes del plantel..................................................
Cálculo factor forma ......................................................................................... 103
Presupuesto...................................................................................................... 106
Registro fotográfico .......................................................................................... 108
Planos del proyecto ................................................................................................
V
II
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración.1. Árbol del Problema ......................................................................................... 4
Ilustración 2 Objetivos del Plan Nacional de Desarrollo ...................................................... 8
Ilustración 3 Energía Disponible vs Demanda del SNI, Incluye Interconexiones .............. 10
Ilustración 4. Estrategias bioclimáticas ............................................................................... 14
Ilustración 5 Tipos de celosías para boquetes ..................................................................... 17
Ilustración 6. Protección solar en ventanas ......................................................................... 18
Ilustración 7. Tipos de protección solar .............................................................................. 19
Ilustración 8 Doble piel en edificaciones ............................................................................ 20
Ilustración 9. Proceso de creación de tenso membranas ..................................................... 21
Ilustración 10. Detalle estructural de Tensomebrana .......................................................... 22
Ilustración 11. Vegetación como protección solar .............................................................. 23
Ilustración 12. Torre de las Sombras en la Ciudad de Chandigarh, India ........................... 24
Ilustración 13 Fachada norte protegida con brise soleil. Ministerio de Educación y Salud
(actual Ministerio de Cultura), Río de Janeiro (22º 54´ sur), Brasil. .................................. 24
Ilustración 14. Ventilación cruzada ..................................................................................... 25
Ilustración 15. Clima Cálido Húmedo ................................................................................ 26
Ilustración 16.Villa Savoye ................................................................................................. 27
Ilustración 17. Espejos de agua ........................................................................................... 28
Ilustración 18. Diagrama Bioclimático de Olgyay .............................................................. 29
Ilustración 19 Conductividad en los materiales .................................................................. 30
Ilustración 20. Grados de compacidad de edificios ............................................................ 31
Ilustración 21 Accesibilidad Colegio José Pino Icaza ........................................................ 39
Ilustración 22. Asoleamiento de los colegios de estudio .................................................... 42
VI
Ilustración 23 Vientos en los colegios de estudios .............................................................. 45
Ilustración 24. Precipitaciones en Guayaquil ...................................................................... 47
Ilustración 25 planta de escuela rural prototipo bioclimático ............................................. 49
Ilustración 26 Sección longitudinal de la escuela rural prototipo bioclimática .................. 50
Ilustración 27 Diagramas de Givoni y Olgyay .................................................................... 51
Ilustración 28 Planta de la escuela rural prototipo bioclimático ......................................... 52
Ilustración 29 Análisis de sombras en AutoCAD 3d escuela prototipo bioclimático ......... 52
Ilustración 30 Estudio de iluminación natural en escuela prototipo bioclimático .............. 53
Ilustración 31 Departamento de edificio EGDE ................................................................. 55
Ilustración 32 Edificio con certificación EDGE, Edwards ................................................. 56
Ilustración 33 Fachada de Suite Avenue Barcelona Toyo Ito ............................................. 56
Ilustración 34: Ciclo de vida en las edificaciones ............................................................... 60
Ilustración 35. Diseño de Investigación Cualicuantitativa .................................................. 69
Ilustración 36 Parámetros de medición del software flow desing ....................................... 76
Ilustración 37 Análisis vientos flow desing en modelo 3d ................................................. 76
Ilustración 38 Análisis de vientos en software flow desing en colegio José Pino Icaza ..... 77
Ilustración 39 Colegio Jaime Roldós analizado mediante el software flow desing ............ 78
Ilustración 40 Implantación de colegio Jaime Roldós en flow desing ................................ 78
Ilustración 41 Análisis de vientos en software flow desing en colegio Jaime Roldós ........ 79
Ilustración 42 Colores de la envolvente paleta de colores nude ......................................... 94
VI
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 ................................................................................................................................. 11
Tabla2. Relación de superficie de ventana y superficie total de fachada con diferentes tipos
de vidrio según la zona de estudio ...................................................................................... 33
Tabla3 . Ubicación de colegio Jaime Roldós, Guayaquil ................................................... 36
Tabla4. Ubicación Colegio José Joaquín Pino Icaza. ........................................................ 37
Tabla 5 Datos de los Establecimientos de Estudio ............................................................. 37
Tabla 7. Temperatura en Guayaquil .................................................................................... 46
Tabla8. Vegetación en Los colegios Pino Icaza y Roldós Aguilera .................................. 48
Tabla9. Índices de reflexión de radiación solar en función del color de la superficie. ...... 67
VII
ABREVIATURAS
GEI: gases de efecto invernadero
UPS-G: Universidad Politécnica Salesiana Sede Guayaquil
CO2: Dióxido de Carbono
CNEL EP: Corporación Nacional de Electricidad
MEER: Ministerio de Electricidad y Energías Renovables
INER: Instituto Nacional de Eficiencia energetica y Energías Renovables.
CONELEC: Consejo Nacional de Electrificación
GWH: Giga vatios hora
KWH: Kilo vatios hora
LED: Diodo emisor de luz
SEER: Relación estacional de eficiencia energética
EIA: Estudio de impacto ambiental
VIII
RESUMEN
El presente trabajo de titulación tiene como objetivo principal desarrollar soluciones que
permitan mejorar el aprovechamiento de las condiciones climáticas en los establecimientos
educativos emblemáticos de la ciudad de Guayaquil, incorporando criterios de eficiencia
energética que promuevan el confort de los espacios. Por lo cual se ha realizado este documento
con seis capítulos: problema de la investigación, metodología, marco teórico, marco
Contextual, recolección de datos y conclusiones.
PALABRAS CLAVE:
Evaluación; establecimientos educativos; factor de forma; protección solar
IX
27
ABSTRACT:
The main objective of this titling work is to develop solutions that allow improving the use of
climatic conditions in emblematic educational establishments in the city of Guayaquil.
Incorporating energy efficiency criteria that promote the comfort of spaces.
For this reason, this document has been prepared with six chapters: research problem,
methodology, theoretical framework, Contextual framework, data collection and conclusions.
KEY WORDS:
Evaluation; educational establishments; form factor; solar protection
X
28
X
29
INTRODUCCIÓN
La falta de estudio del confort térmico en las edificaciones educativas ha generado grandes
problemáticas a nivel mundial. En el Ecuador el alto índice de problemas a nivel educativo se
debe a la ausencia de criterios del confort térmico en el diseño de los establecimientos
designados a la educación, ocasionando que las edificaciones educativas se conviertan en el
principal obstáculo para cumplir la función para la cual fueron diseñadas. Es por este motivo
que se realizó el estudio de dos instituciones educativas diseñadas específicamente para este
fin por parte del gobierno pertinente.
Los colegios JOSE JOAQUIN PINO YCAZA que debido a la distribución de los bloques
de aulas (juntos) puede estimarse como un colegio compacto y el colegio JAIME ROLDOS
AGUILERA por la disposición de los bloques de aulas y administrativos considerado disperso,
fueron los establecimientos seleccionados para realizar una evaluación del estado actual de las
edificaciones, a través del análisis de materiales de construcción empleados según sus
características térmicas, temperatura, revestimiento, emplazamiento, encuestas a los usuarios,
software para realizar simulaciones de confort térmico, con los que se obtuvo espacios o puntos
críticos que se necesitó intervenir usando conceptos puntuales sobre la protección solar.
Características esenciales planteadas por las normas NEC sobre eficiencia energética de la
edificación en base al aprovechamiento de las condiciones climáticas del entorno y un
mejoramiento de estas, considerando soluciones de bajo costo, que no utilicen tecnologías muy
sofisticadas y que no necesiten mano de obra especializada. En este caso de estudio se planteó
mejoramientos puntuales tratando de no generar un alto impacto social en los establecimientos,
ni cambios drásticos en materiales o espacios ya construidos más bien se utilizó lo existente en
el sitio para no encarecer las soluciones propuestas para mejorar el confort térmico.
XI
1
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
2
3
1. EL PROBLEMA
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El limitado estudio, investigación y planificación en los diseños arquitectónicos de los
establecimientos educativos, reflejan una gran deficiencia a nivel de confort térmico,
provocando a que en los establecimientos en los vanos de la edificación que están directamente
posicionados al sol utilicen cortinas, papeles, persianas u otros tipos de elementos en las
ventanas con la finalidad de impedir el ingreso de la radiación solar, en otros casos se ven en
la obligación de utilizar climatizaciones mecánicas las cuales son perjudiciales para la salud
de las personas, debido que la falta de conocimiento al pasar de un ambiente cálido y por el
clima en Guayaquil, es caluroso y al pasar a un ambiente climatizado (frio) existe un choque
de temperaturas internas en el organismo humano provocando enfermedades de tipo
respiratoria, además que representan un alto costo en consumo energético.
Debido a esta problemática se realizó un análisis mediante programas de simulaciones para
establecer las áreas más afectadas, también se realizó un análisis en base al porcentaje de vanos
en fachada que se encontraron en el establecimiento, con la finalidad de comparar y comprobar
si dichos resultados cumplen lo establecido en las Normas Ecuatorianas de la construcción
(NEC, 2011).
4
1.2. ÁRBOL DEL PROBLEMA
Fuente: Elaboración propia
Ilustración.1. Árbol del Problema
EFECTOS
CAUSAS
5
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿De qué manera se puede mejorar el aprovechamiento de las condiciones climáticas en
los establecimientos educativos escogidos de la ciudad de Guayaquil?
1.4. SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo puedo evaluar el aprovechamiento
climático en los establecimientos?
¿Los materiales empleados en la construcción de los
establecimientos educativos cumplen con las normas de
confort térmico, respecto a su composición aislante?
¿El uso de sistemas de climatización son los más
indicados para contrarrestar las calurosas
temperaturas en los establecimientos?
¿Cuáles son las principales enfermedades
causadas a raíz del déficit de protección solar?
6
1.5. OBJETIVOS
1.5.1. OBJETIVOS GENERAL
Establecer soluciones arquitectónicas que permitan mejorar el aprovechamiento de las
condiciones climáticas de las edificaciones educativas de estudio en base a la protección solar
y factor de forma.
1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Establecer bibliografía a emplearse, en base a la protección solar y factor de forma.
2. Seleccionar dos Establecimientos educativos, uno compacto y otro disperso con respecto a
la disposición de sus bloques de aulas dentro de la edificación, en la ciudad de Guayaquil,
en base a su emplazamiento, para realizar los estudios pertinentes.
3. Analizar mediante software de modelaciones, los puntos más afectados por la incidencia
solar, y comparar el factor de forma entre los dos.
4. Brindar soluciones de protección solar de bajo impacto social en puntos críticos de los
colegios.
5. Plantear un amortiguamiento de árboles minimizando los impactos del entorno urbano en
que se encuentran las instituciones educativas.
1.6. FORMULACIÓN DEL TEMA
Evaluación del aprovechamiento de las condiciones climáticas respecto a la disposición
espacial de los establecimientos educativos emblemáticos de la ciudad de Guayaquil en función
a la protección solar y factor forma.
7
1.7. JUSTIFICACIÓN
Según la Agencia Internacional de Energía (IEA, 2016) afirma que la eficiencia energética
cobra una elevada prioridad en la agenda política. De hecho, existen muy pocos países que no
tengan el objetivo de ser menos energo intensivos, consumir menos energía y disminuir sus
emisiones de dióxido de carbono. Para evitar un aumento de 5 o 6 grados centígrados en la
temperatura mundial hasta finales del siglo, será necesario implementar programas ambiciosos
de eficiencia energética en todo sector y en cada país. En la primera edición de su Energy
Efficiency Market Report, la Agencia Internacional de Energía (AIE) eleva el estatus de la
eficiencia energética de combustible oculto a nuestro primer combustible y con buena razón.
Este hecho se encuentra alineado con los análisis de los informes World Energy Outlook y
Energy Technology Perspectives, en los cuales se demuestran que de hecho un 40% de la
energía del mañana podrá provenir de los avances en la eficiencia energética. (p.3).
Fuente: Agencia Internacional de Energía (IEA, 2016)
Gráfico-1Participación de varios energéticos en el consumo mundial
8
Las estrategias políticas actuales como es el PLAN NACIONAL DE DESARROLLO 2017-
2021 hacen referencia a “Garantizar los derechos de la naturaleza para las actuales y futuras
generaciones” en donde hace alusión a la protección y cuidado de las reservas naturales de los
ecosistemas frágiles y amenazados, es un tema de preocupación en las diferentes mesas. Se
destaca, incluso, que frente a aquellas consecuencias ambientales que son producto de la
intervención del ser humano, es necesario un marco de bioética, bioeconomía y
bioconocimiento para el desarrollo; es decir, la investigación y generación de conocimiento de
los recursos del Ecuador. En este sentido, se propone una gobernanza sostenible de los recursos
naturales no renovables, a través del establecimiento de prácticas responsables con el medio
ambiente y con la población, y el establecimiento de límites a las actividades extractivas cuando
amenacen áreas protegidas, territorios ancestrales sagrados, fuentes de agua, entre otros.
(Senplades, 2017, p.37).
Fuente: Plan Nacional de Desarrollo 2017-2021
Debido a que busca la equidad en el acceso y asequibilidad de los productos y servicios
energéticos, así como en el ahorro, el uso eficiente de la energía de consumo en los sectores
industrial y residencial en este caso sería en edificaciones destinadas a ser educativas. El
Ilustración 2 Objetivos del Plan Nacional de Desarrollo
9
gobierno nacional de Ecuador mediante la construcción de instituciones educativas o
edificaciones escolares con fin de ser hitos representativos de cada ciudad en los cuales no se
ha considerado importante la implementación de prácticas de eficiencia energética y factor de
forma en este caso se busca la rehabilitación y reestructuración implementado estas nuevas
técnicas de arquitectura bioclimática o arquitectura pasiva es decir implementar soluciones de
bajo costo como ejemplo la mejor orientación de la edificación respecto a la orientación del
sol, utilizar material de baja inercia térmica que generen confort térmico dentro de las
edificaciones, además generen un ahorro energético y que esté al alcance de los costos que
podrían invertir dichas instituciones, a través de software o herramientas digitales que nos
permitan analizar el impacto de la incidencia solar en estas edificaciones o proyectos existentes
buscando soluciones que puedan aplicarse y obtener resultados desde su aplicación.
(CONELEC, 2012)
Fuente: Plan Maestro de Electrificación 2012-2021
Gráfico 2 Participación del sector residencial en el consumo final de energía
10
Las entidades y organismos de la Administración Pública Central deben implementar
tecnologías de eficiencia energética, así como programas de capacitación sobre uso racional de
la energía dirigidos a todos sus funcionarios. (MEER, 2017, P.1)
Fuente: Plan Maestro de Electrificación 2012-2021
1.8.DELIMITACIÓN
El contenido del presente trabajo tiene como finalidad evaluar el aprovechamiento de las
condiciones climáticas en base a la protección solar y factor de forma. Para lo cual se realizarán
simulaciones mediante software, evaluaciones de los materiales respeto a la inercia térmica que
tienen estos, en base a las normas de eficiencia energética, encuestas, entrevistas entre otras.
Para mostrar como resultado una propuesta formal en la cual se evidencie los objetivos
planteados.
Ilustración 3 Energía Disponible vs Demanda del SNI, Incluye Interconexiones
11
1.8.1. DELIMITACIÓN DEL ESPACIO
El trabajo investigativo se lo realizará en los establecimientos Unidad educativa mixta José
Joaquín Pino Icaza y Unidad Educativa Fiscal Jaime Roldós Aguilera descritos siguientemente.
Tabla 1
Delimitación del espacio
Datos Colegio Jaime Roldós
Aguilera
Colegio José Joaquín Pino
Icaza
País Ecuador Ecuador
Provincia Guayas Guayas
Ciudad Guayaquil Guayaquil
Parroquia Ximena Tarqui
Coop. /cdla Pre-coop SANTIAGO
ROLDOS, Av don Bosco mz
002 y Álava Mestanza
Atarazana
Elaboración propia
1.8.2. DELIMITACIÓN DEL TIEMPO
La delimitación del tiempo está en función del presente semestre de titulación en el periodo
académico 2018-2019 ciclos II – I respectivamente. En el cual de llevaran a cabo dos etapas,
la primera etapa con lleva a la recopilación de datos y la segunda etapa consiste en la
presentación de la propuesta formal en base a los datos recopilados.
12
1.9. PREMISAS DE LA INVESTIGACIÓN.
1.9.1. OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIALES.
Tabla 2 Operacionalización de las variables
VARIABLES
DIMENSIONES
INDICADORES
ITEMS
Independiente
Mal
aprovechamiento de
condiciones
climáticas (1)
Causa (1)
Conducta
inadecuada (2)
Definición o
concepto de la causa
(2)
Lo que influye
Inconformidad de
los alumnos
Hogar
Institución
Poca atención
Efecto de
influencia
enfermedades
Deserciones
Depresión
Datos conocidos
Sexo
Edad
Alumnos
Dependiente
Cambio en
conducta (3)
Efecto (3)
Mejoramiento de
conducta (4)
Propuesta a
mejorar (4)
Cómo se debe
mejorar
Protección solar
Ventilación
cruzada
Factor de forma
Efectos
mejoramiento
ambientes
saludables
confort
ambiental
ambientes
iluminados y
ventilados
naturalmente
Que se necesita
Planes estrategias
Nuevos métodos
y/o procedimientos
Aspecto político
Aspecto social
Elaboración propia
13
CAPÍTULO II: MARCO REFERENCIAL
14
2. MARCO TEÓRICO
2.1. IMPORTANCIA DEL APROVECHAMIENTO DE CONDICIONES
CLIMÁTICAS EN LA EDUCACIÓN.
El aprovechamiento de las condiciones climáticas hoy en día juega un papel de mucha
importancia en todos los ámbitos de la vida, y mucho más en la parte educativa en donde las
personas que se están preparando para contribuir en el desarrollo del país realizan sus
actividades cotidianas la mayor parte del día.
-Según (Mera & Giraldo, 2000) afirman en una publicación que:
La salud y la educación son elementos que se relacionan con la calidad de vida de las
poblaciones, pues favorecen su estado de salud, su capacidad para aprender y para aplicar los
conocimientos adquiridos. Algunos estudios han demostrado que la salud es fundamental en el
desempeño escolar; cuando se presentan alteraciones tanto en su integridad física como
emocional puede generar ausentismo y deserción escolar, disminución en la capacidad de
concentración y, por tanto, influir en su nivel de autoestima y en la imagen que proyecta (p,23).
Fuente: ecoedification.weebly.com
Ilustración 4. Estrategias bioclimáticas
15
2.1.1. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE CONDICIONES CLIMÁTICAS
2.1.1.1. Elementos y factores del clima
Según (Pierre, 1983) los datos que arroja expresan que los elementos que caracterizan al
tiempo o al clima en general son variables y físicas-medibles en las cuales encontramos
• Insolación
• Nubosidad
• Precipitaciones
• Temperatura del ambiente
• Evaporación
• Humedad del aire
• Presión atmosférica
Los elementos mencionados variaran dependiendo de las circunstancias en los cuales
encontramos los siguientes factores.
Factor astronómico en esta clasificación entrarían lo que es la radiación solar y sus
variaciones, movimientos de tierra, rotación diurna y órbita alrededor del sol, movimientos
aparentes del sol.
Factores geográficos en los que encontramos lo siguiente latitud, distribución de mares y
tierra, naturaleza superficie terrestre, relieve, altitud, corrientes oceánicas.
Factores meteorológicos estos son la circulación atmosférica general.
El término clima hace referencia al régimen normal de los estados medios de la atmosfera,
esto quiere decir que es la sucesión habitual del conjunto de elementos durante un cierto
periodo a lo largo de un año. (Pierre, 1983).
16
2.1.2. SITUACIÓN GEOGRÁFICA DEL ECUADOR
“La República del Ecuador se encuentra situada en la costa noroccidental de América del
Sur, en la zona tórrida del continente americano” (INOCAR, 2012, p.1).
2.1.3. CLIMAS EN ECUADOR
Según Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR, 2012) el Ecuador por su posición
geográfica se encuentra exclusivamente en la zona ecuatorial- tropical, pero debido a factores
como son la influencia del mar, con la presencia de la corriente fría de Humboldt y de la
corriente cálida de Panamá, que, combinado con la orientación perpendicular de los Andes a
los vientos Alisios, dan como resultado una climatología muy variada que contiene una
verdadera gama de subclimas, microclimas y topo climas. Las cuatro estaciones propias de las
regiones templadas no tienen significación en nuestro país, llamándose invierno a la estación
lluviosa y verano a la estación seca. En un invierno normal las lluvias se presentan en el mes
de diciembre y se prolongan hasta el mes de mayo y verano en los seis meses restantes (p.16).
2.1.4. CLIMAS EN LA COSTA
Según (INOCAR, 2012) Las condiciones climáticas de esta región son del tipo tropical, con
temperaturas superiores a 20°C, abundantes precipitaciones pluviométricas en los meses de
invierno y vegetación exuberante (p.17)
Se distingue por los veranos secos, los meses lluviosos son de enero a mayo, con
precipitaciones inferiores a 1000 mm, las máximas temperaturas absolutas fluctúan entre los
32°C a los 36°C y las mínimas de 13°C a 18°C.
La humedad relativa varía entre los 70% y 80%, este clima se localiza sobre todo en las
provincias de Manabí, Guayas, El Oro y Loja. (INOCAR, 2012, p.17)
17
2.1.5. EFICIENCIA ENERGÈTICA
“La Eficiencia Energética es realizar un aprovechamiento óptimo de la energía y ello no implica
renunciar a la calidad de vida sino obtener los mismos bienes, servicios y realizar las mismas
actividades sin desperdiciarla. En Ecuador, la Eficiencia Energética se ha venido desarrollando
a través de diferentes programas y proyectos promovidos por el actual Gobierno a nivel de
sustitución tecnológica (tales como el proyecto de Focos Ahorradores, Plan Renova, entre
otras), de gestión y con la trasformación de los hábitos culturales de la población.” Todo esto
según el Ministerio de electricidad y energía renovable (MEER, 2017).
2.1.6. PROTECCIÓN SOLAR
2.1.6.1. Protección solar en edificaciones
En base a esta definición de clima en el área de estudio, conociendo que Guayaquil posee un
clima tropical (Pozo, 2011) indica que se deberá establecer una fuerte protección frente a la
radiación directa y difusa, mediante la implementación de persianas, celosías, voladizo, brise
soleil, quiebra soles, parte soles, cortasoles, celosías, lamas, toldos, tenso membranas, vidrios
reflectivos, el color, protecciones naturales vegetales (árboles, jardines verticales, cubiertas
verdes, o elementos verticales que sirvan de protección solar, de manera que se puedan diseñar
estrategias en este tipo de climas.
Fuente: (Pozo, 2011)
Ilustración 5 Tipos de celosías para boquetes
18
El apantallamiento utilizado como método de conservación de energía durante el invierno,
puede generalmente utilizarse también en verano como pantalla contra la radiación solar no
deseada. Una solución interesante es la representada por un tipo de persiana veneciana este tipo
de ventana se encuentra situada entre dos vidrios, y regulable desde el interior del edificio a un
ángulo de 45° aproximadamente. (Pozo, 2011)
Por otro lado, las normas ecuatorianas de la construcción (NEC, 2011) hace referencia en:
“Controlar la radiación directa mediante elementos constructivos de protección solar (aleros,
persianas, pérgolas, batientes), superficies acristaladas con coeficientes de transmisión bajos
para limitar los aportes energéticos externos. Se puede complementar con uso de textiles o
protección vegetal” (p.13).
La protección solar de los cierres exteriores de los edificios es un requisito esencial para la
eficiencia energética en casi todos los climas. Evitar la entrada del sol en los espacios interiores
es deseable en los meses de verano en los climas templados e incluso fríos, pero en los climas
cálidos resulta imprescindible. En los climas cálido–secos es posible aprovechar la radiación
solar diurna para calentar los cierres exteriores (paredes y cubiertas) y almacenar en ellos ese
calor para desprenderlo al espacio interior durante la noche, momento en que las temperaturas
bajan, incluso por debajo de la zona de confort (López, 2003).
Fuente: (López, 2003)
Ilustración 6. Protección solar en ventanas
19
SISTEMAS PASIVOS DE PROTECCIÓN SOLAR
TOLDOS
ALERO
LAMAS Y PERSIANAS
REGULABLES
COLOR
Los toldos son
constituidos de
distintos materiales
principalmente textil o
lona este no siempre es
utilizado de una
manera correcta
debido a que solo los
despliegan al momento
de mayor incidencia
solar, para que
cumplan
correctamente su
función deben estar
desplegados durante
todo el día incluso la
noche para que esto
genere una barrera
frente a la radiación
solar, así hará que los
materiales de nuestro
edificio se calienten
menos y lograr en
confort en los
ambientes que se
desea.
Los aleros son
sistemas de
protección fijos y
horizontales y
horizontales que,
bien calculados,
según su
orientación podrían
reducir
aproximadamente
un 40% la
incidencia de la
radiación solar
Los sistemas exteriores
de lamas regulables,
verticales u horizontales son
sistemas móviles que, bien
ajustados y utilizados,
resultan muy eficaces como
barrera contra la radiación
solar. Estos sistemas se
suelen colocar verticalmente
(aunque también los hay
horizontales) y por tanto
están especialmente para
aquellas orientaciones donde
la radiación solar incide con
un ángulo menor u principal
ventaja es que, aun evitando
la entrada de radiación solar
directa, permiten la entrada
de luz indirecta, logrando
una correcta iluminación de
los interiores
Muchas veces no le
damos importancia o
no se cree importante
que el color de una
fachada pude afectar a
su calentamiento o
enfriamiento sin
embargo el color
blanco puede suponer
un ahorro considerable
en los que son sistemas
de refrigeración, este
fenómeno se da debido
a que el color blanco es
muy reflectante,
Fuente: Elaboración propia
Ilustración 7. Tipos de protección solar
20
2.1.6.2. Doble piel en edificaciones
Las dobles pieles o Doble Fachada son como la ropa del edificio y tienen como función
resguardar de los agentes exteriores el interior del edifico. El trabajo de la Doble Fachada es
generar un espacio intermedio entre la fachada original y esta, generando así un ingreso del
aire fresco y salida del aire caliente. Sabemos que cuando la radiación solar da directamente a
una superficie de la edificación, absorbe y la otra la refleja. Parte de la energía ingresa al interior
de la edificación, esta es una de las razones por la cuales se utiliza la doble piel o fachada para
minimizar la incidencia de un clima cálido. (Pilco, 2015)
Motivos de la utilización:
✓ Reducción de consumo energético de hasta el 65%
✓ Reducción de emisiones de co2 del 50%
✓ Reducción adicional de niveles de ruido hasta 20dB
Fuente (Pilco, 2015)
Ilustración 8 Doble piel en edificaciones
21
2.1.6.3. Tenso estructuras de membrana para arquitectura.
“Son superficies estructurales en las cuales se generan esfuerzos de tracción pura en todos
sus puntos, están definidas de preferencia con dos tipos de curvatura una cóncava y otra conexa,
organizadas de modo que mantienen la superficie en equilibrio y con capacidad de carga”. Las
cuales son ideales en proyectos en los que se busca destacar el aspecto formal de alguna
edificación debido a su maleabilidad. Fuente. (José, 2009)
Fuente. (José, 2009)
Las Tenso estructuras ofrecen amplias posibilidades estéticas y de composición con el lugar
de su instalación, tanto sea con diseños estándar o proyectos especiales, posibilitando
soluciones irrealizables utilizando técnicas tradicionales. Fuente. (José, 2009)
“Las tenso estructuras trabajan en un régimen de tracción pura, estando absolutamente
relacionadas la forma con la tensión, con el proceso de montaje, y con los materiales
constructivos, planteando de esa manera un nuevo problema de diseño en la arquitectura, que
muchas veces se asemeja a los procesos que se encuentran en la misma naturaleza.” El
desarrollo reciente de las tensas estructuras es espectacular. Lo atestiguan, no solamente sus
aplicaciones como elementos de cubierta, fachada o revestimiento, sino también las obras que
las utilizan como sistema constructivo principal. Fuente. (José, 2009)
Ilustración 9. Proceso de creación de tenso membranas
22
Fuente. (José, 2009)
2.1.6.4. Protección natural a través de vegetación
Tradicionalmente la vegetación en arquitectura se ha utilizado como elemento decorativo o para
recrear fragmentos de naturaleza de una manera controlada, La vegetación produce un efecto de
ralentización de la convección del aire que mejora el comportamiento térmico de los edificios de
la misma manera que el pelo en los animales, las plantas evaporan agua para disminuir su
temperatura y hacer frente al calor, en este proceso no sólo se refrigeran a sí misma, sino que
también enfrían su entorno. La vegetación posee una gran capacidad para refrigerar el ambiente:
un haya adulta (fagus silvatica) tiene una potencia de refrigeración de 1000 mega julios/día, cada
litro de agua evaporada por la vegetación produce 2300 kj (0.64kWh) de enfriamiento. La
capacidad del hombre para aprovechar esta energía ha sido limitada dado que la mayor parte de la
Ilustración 10. Detalle estructural de Tensomebrana
23
refrigeración producida por la vegetación no repercute en la climatización de la arquitectura y se
pierde. Se trata de trabajar con distintos sistemas que permiten canalizar esta energía para que
repercuta en el confort de los usuarios de los edificios. El aire al pasar a través el sustrato entra en
contacto con las raíces de las plantas, las especies de la fachada han sido seleccionadas para que
absorban los contaminantes producidos por los distintos elementos de mobiliario y construcción
del inmueble. (Urbanarbolismo, 2018)
Ilustración 11. Vegetación como protección solar
Fuente (Urbanarbolismo, 2018)
2.1.6.5. Brise soleil recurso arquitectónico de control solar
La principal estrategia de refrescamiento en climas cálidos, como el de Guayaquil, es el
control solar, sin embargo, el brise-soleil quedó en desuso y aumentó la carpintería de vidrio
sin protección solar ignorándose los costos de sus afectaciones. (Msc Pérez, 2012)
Le Corbusier, fue el brise-soleil, el recurso de control solar, que más influyó (en el
movimiento moderno) y del cual se le atribuye su creación. Su estética basada en el sombreado
del sol fue el resultado de lecciones obtenidas a partir de varios errores y análisis que incluyeron
la modelación a escala real, por ejemplo: El edificio La Cité de refuge de l´Armée du Salut
(París, 1933), diseñado [en 1930] con una fachada sur toda de vidrio, en junio se convertía en
intolerablemente caliente. Como resultado de este error, inventó el quitasol estructural fijo,
conocido como brise-soléis (Msc Pérez, 2012)
24
Ilustración 12. Torre de las Sombras en la Ciudad de Chandigarh, India
Fuente (Msc Pérez, 2012)
Estos criterios de sombreado, con brise-soleil, llegaron a América Latina, gracias al propio
arquitecto franco-suizo, donde el edificio del Ministerio de Educación y Salud (MES) de Río
de Janeiro (Costa, Reidy, Niemeyer) se convirtió en paradigma. Además de esta emblemática
obra, Lucio Costa y Oscar Niemeyer diseñaron el Pabellón de Brasil para la Expo New York
1939 y su fachada principal exhibía un casetonadoJH formado por elementos verticales y
horizontales.
Ilustración 13 Fachada norte protegida con brise soleil. Ministerio de Educación y Salud
(actual Ministerio de Cultura), Río de Janeiro (22º 54´ sur), Brasil.
Fuente (Msc Pérez, 2012)
25
2.1.2.6. Estrategia de diseño bioclimático
Al momento de plantear una estrategia de diseño que mejore el aprovechamiento actual de
las condiciones climáticas, se debe tener en cuenta una serie de parámetros en función del clima
en el que se encuentra emplazado el edificio. (huellas de arquitectura, 2013)
2.1.2.7. Estrategias de diseño para el clima cálido húmedo
Según (huellas de arquitectura, 2013) en una publicación indica que el clima cálido húmedo
“se caracteriza por las altas temperaturas diurnas y nocturnas en verano y por su elevada
humedad ambiental” (p.7).
2.1.2.8. Ventilación Cruzada
Se denomina ventilación cruzada según (Pozo, 2011) “al intercambio de calor entre el
edificio y el aire que lo rodea”. La eficacia de esta teoría dependerá de la velocidad con la que
llegue el aire y de la orientación en la que se encuentre emplazado la edificación, de modo que
mientras mayor sea la velocidad del aire mayor será el intercambio de calor. (p.26)
Fuente: blog.planreforma.com
Ilustración 14. Ventilación cruzada
26
En consecuencia, cuando queramos eliminar calor de un edificio, debemos facilitar la
penetración del viento, mientras que tendremos que protegerlo de los vientos cuando queramos
contener la dispersión del calor. (Pozo, 2011)
El movimiento del aire facilita los intercambios por convección en función de la superficie
de la envoltura, y también los intercambios debidos a la infiltración y a la ventilación.
Cuando el viento golpea la fachada de un edificio produce un incremento de la presión del
aire, mientras que en la fachada situada a sotavento (la cual está protegida del viento) se
produce una reducción de la presión. Por ello se ocasiona un movimiento de aire de un lado del
edificio a otro a través de las aberturas y grietas.
Según (Pozo, 2011) Es importante mantener una buena ventilación para garantizar un buen
confort térmico dentro de cualquier espacio.
Para aumentar el confort de verano en estos climas se ha de aumentar la velocidad del aire
que incide sobre los ocupantes, por su efecto refrigerante directo y por el enfriamiento derivado
de una evaporación más rápida del sudor. La disposición de los edificios, alargados y estrechos,
con un factor de forma elevada y con aberturas importantes, no debe crear barreras al paso de
los vientos suaves (López, 2003).
Fuente: huellasdearquitectura.wordpress.com
Ilustración 15. Clima Cálido Húmedo
27
Según (huellas de arquitectura, 2013) Las edificaciones construidas a partir de una altura
mayor del nivel de su terreno favorecen en gran manera a la circulación de aire y con ello se
mejorará el confort térmico del ambiente, debido a que la humedad estaría disminuyendo por
las fuertes corrientes de aire que se captarían. Por este motivo es que en climas muy húmedos
se recomienda emplear emplazamientos elevados y separados del terreno, tipo palafito, con la
finalidad de proporcionar una ventilación mayor dentro de cada espacio del edificio.
Fuente: http://velez-brandon.blogspot.com
2.1.2.9. Espejos de agua
Continuando con las estrategias propuestas según (López, 2003) indican que como
estrategia bioclimática no es bueno diseñar proyectos cerca de bosque en zonas muy húmedas,
debido a que la vegetación por su proceso natural se encuentra liberando vapor de agua, la
misma que hace aumentar la humedad del lugar. Por otro lado, tenemos que tomar en cuenta el
tamaño de la vegetación en los bosques aledaños, ya que podrían obstaculizar el paso de las
corrientes de viento. Por el contrario, las ubicaciones próximas al mar son aconsejables,
mientras que las cercanas a ríos o lagos deben garantizar las corrientes de aire que eviten el
estancamiento de la humedad.
Ilustración 16.Villa Savoye
28
Fuente: http://noticias.arq.com
Otras de las estrategias propuestas según (huellas de arquitectura, 2013) Las formas
dispersas (poco compactas) facilitan las posibilidades de ventilación, al mismo tiempo que
aumentan la refrigeración nocturna por la mayor superficie de radiación a la bóveda celeste
durante la noche.
Los retranqueos en fachada pueden ser convenientes, pero si son excesivos y no están
convenientemente diseñados, pueden provocar el estancamiento del aire en algunas áreas,
impidiendo el control del calor y la humedad.
Las cubiertas y fachadas sobrepuestas y ventiladas ayudan a refrigerar el edificio la inercia
térmica no supone siempre una ventaja, ya que son muy reducidas las variaciones de
temperatura día-noche y entre estaciones.
2.1.7. HERRAMIENTAS PARA UN DISEÑO BIOCLIMÁTICO
2.1.7.1Diagrama Bioclimático de Olgyay
Según (Hernández, 2014) Los hermanos Olgyay desarrollaron en una de sus obras “The
Bioclimática Chart”, una carta bioclimática en la que se integran dos variables fundamentales
para el bienestar, la humedad y la temperatura. Además, se añaden otras como la velocidad del
viento, la radiación y la evaporación que son medidas correctoras (p.1).
Ilustración 17. Espejos de agua
29
Olgyay, 1963 citado en (Hernández, 2014) El procedimiento deseable será trabajar con y
no contra las fuerzas naturales y hacer uso de sus potencialidades para crear mejores
condiciones de vida…El procedimiento para construir una casa climáticamente balanceada se
divide en cuatro pasos, de los cuales el último es la expresión arquitectónica. La expresión debe
estar precedida por el estudio de las variables climáticas, biológicas y tecnológicas (p.2).
Fuente:
pedrojhernandez.com
2.1.7.1 Conductividad térmica de los materiales de construcción.
La conductividad térmica es una propiedad de transporte, es esencial para los cálculos de
balance de energía en aplicaciones de transferencia de calor, así como la selección de materiales
en estrategias de diseño bioclimático, debido a que el saber la conductividad térmica del
material a emplearse en las construcciones que se diseñan se podrá llevar un equilibrio en el
confort térmico de los ambientes interiores, de acuerdo con el tipo de clima en que se implante
cualquier tipo de edificaciones
Ilustración 18. Diagrama Bioclimático de Olgyay
30
Fuente: (González, 2014)
2.1.8. FORMA GENERAL DEL EDIFICIO
Según (Serra & Coch, 1995), Se denomina forma general, al conjunto de características
geométricas y volumétricas exterior de un edificio el cual lo define, es decir tratamiento,
proporción, etc. de sus volúmenes lo que se puede apreciar a simple vista el exterior el cual
marca la tendencia o estilo de este.
Existen algunas características que se consideran como las que definen la forma en las cuales
encontramos
• La compacidad del edificio
• La porosidad del edificio
• La esbeltez del edificio
2.1.9. COMPACIDAD EN EDIFICIOS
“El concepto de compacidad establece una relación entre la superficie que rodea al edificio
y su volumen, o sea que se refiere al grado de concentración de las masas que lo componen”
(Serra & Coch, 1995, pág. 240)
Ilustración 19 Conductividad en los materiales
31
Fuente (Serra & Coch, 1995)
Para poder establecer el coeficiente de compacidad de un edificio se debe definir una
relación entre la superficie equivalente con la superficie global que tiene el edificio, en el cual
lo primero, es la superficie que tiene el volumen del edificio, mientras que la otra es toda la
superficie tanto la superficie libre como la que está entre vecinos o interior, en el cual como
resultado tendremos la forma geométrica del edificio. (Serra & Coch, 1995) .
Según el libro arquitectura y energía natural dice que “las formas iguales tienen siempre el
mismo grado de compacidad, aunque sus volúmenes sean diferentes” (Serra & Coch, 1995,
pág. 240).
2.1.10. FACTOR DE FORMA DE EDIFICIOS
Según (Serra & Coch, 1995) la compacidad y factor de forma son distintos, aunque muchas
otras teorías expresen que es el mismo. Este autor realiza un análisis comparativo entre estas
dos teorías en las cuales el factor de forma es f=s/v una superficie dividida por un volumen y
el resultado es dimensional expresado en metros es decir, diferente a la teoría de compacidad
que todas formas iguales tienen el mismo grado de compacidad, en el factor de forma si es un
edificio compacto y que por si tienen un volumen más grande podrá obtener un factor de forma
más pequeño según este autor, esto conceptualmente es ilógico, al igual que dos edificios de
forma similar pero diferentes tamaños tendrán factores de forma totalmente distintos, los cuales
serán necesarios para determinar el confort térmico interior.
Ilustración 20. Grados de compacidad de edificios
32
2.1.11. ILUMINACIÒN NATURAL
La iluminación natural ha sido parte integrante de la arquitectura hasta la aparición de
la luz artificial, que provocó en cierta medida que fuera relegada como elemento del proyecto.
Sin embargo, la riqueza que aporta la luz natural a la arquitectura, unida a la necesidad de
racionalizar el gasto energético de los edificios, la ha situado de nuevo en un lugar preferente
a la hora de concebir el proyecto arquitectónico.
Diseñar de forma que prevalezcan los colores claros en interior de edificaciones aberturas
de los espacios en los cuales permitan aprovechar estos lugares, mejorando la calidad de
distribución de luz, sin afectar el confort térmico del interior evitando la incidencia solar directa
y así poder disminuir el consumo de energía eléctrica, disminuyendo el abuso de climatización
artificial. (Garzon, 2015)
“Desde siempre se ha empleado la luz natural para iluminar interiores, y cada vez está más
extendido el uso de grandes superficies de vidrio en arquitectura. Pero la radiación solar,
además de la agradable luz visible, aporta una gran cantidad de calor radiante en forma de
infrarrojo. En países soleados como el nuestro, la radiación solar entrante conlleva una gran
carga de calor que incrementa notablemente el consumo de electricidad para enfriar los
interiores. El tratamiento de la radiación solar entrante mediante vidrios con recubrimientos
especiales que seleccionan la parte visible de la luz solar puede reducir considerablemente el
consumo de energía. También se investigan los vidrios electrocrómicos, cuya transmisividad
se puede regular a voluntad mediante un voltaje aplicado. Con estos vidrios se lograría realizar
“ventanas inteligentes” que permiten el control dinámico de la entrada de radiación solar,
adaptando las características ópticas de la ventana al cambio de las condiciones ambientales.”
(Bisquert, 2006)
33
2.1.12. CÁLCULO DE PORCENTAJE DE VANOS EN UNA EDIFICACIÓN
SEGÚN SU ZONA, ORIENTACIÓN, Y MATERIAL
La importancia de la protección solar, debido al clima tropical-cálido que posee
Guayaquil en el cual se sitúan las edificaciones de estudio con el fin de minimizar necesidades
exagerada de climatización artificial, en edificios, dependerá del cálculo que se realice para el
dimensionamiento de vanos, en los cuales determinaran las protección apropiada para cada
fachada del edificio, coordinando con la orientación en que se encuentre, y el tipo de zona
según la clasificación establecida por las entidades encargadas (NEC, 2011).
La ganancia solar depende de la dirección de las superficies receptoras es decir los muros
que tendrán los vanos, dependerá del porcentaje de las superficies opacas, la relación entre la
superficie de ventanas respecto a la superficie de la fachada no debe superar el porcentaje que
se presenta en las siguientes tablas según las zonas climáticas y su orientación, pero para el
clima en que se sitúa el estudio realizado no se busca una ganancia solar, más bien que se
reduzca este factor, lo que se busca es una protección solar adecuada y pertinente para las
edificaciones.
RELACIÓN DE SUPERFICIE DE VENTANA Y SUPERFICIE TOTAL DE FACHADA CON VIDRIO
TIPOS DE VIDRIO
ZONA
CLIMATICA
N-S
NO-SO-NE-SE
E-O
MONOLITICO
(SGCH<0,85;
U<5,4)
ZT5 – ZT6
40
30
20
REFLECTIVO
(SGCH<0,4; U<5,4)
ZT5
75
55
40
Tabla3.
Relación de superficie de ventana y superficie total de fachada con diferentes tipos de vidrio
según la zona de estudio
34
Fuente: (NEC, 2011) y elaboración propia
Zonas climáticas ZT4, ZT5 y ZT6 se puede aumentar este porcentaje según la Tabla
siempre y cuando el vidrio usado tenga un coeficiente de ganancia solar menor a 0,4. Sin
embargo, es fuertemente recomendable utilizar en estas zonas climáticas al menos un 30% de
sombras arquitectónicas en las direcciones N-S y NO-SO-NE-SE, y de al menos 50% en las
direcciones E-O para evitar el sobrecalentamiento de la edificación. (NEC, 2011)
2.1.13. TUNEL DE VIENTO
Esta teoría de túnel de viento y brisas hace referencia a los movimientos de los vientos y
brisas en espacios interiores y exteriores en lo que existe como lo indica su nombre una especie
de túnel creado a través de la agrupación de edificios o bloques con forma de embudo
permitiendo el ingreso del aire forma este efecto, estos fenómenos normalmente son invisible
debido que es producido por el viento, por lo cual se analiza las posibilidades de mejorar su
aprovechamiento o lograr protección por ejemplo.
2.1.14. ¿QUÉ ES EVALUACIÓN?
La evaluación puede entenderse de distintas formas de acuerdo al propósito en la que se
emplea, en los cuales serían el control y la medición, el enjuiciamiento de la validez del
objetivo, la rendición de cuentas o demás criterios al evaluar alguna situación u objeto de
estudio, en el caso de estudio se evaluar si al diseñar estos establecimientos educativos se
aprovechan las condiciones climáticas. (Mora, 2018)
REFLECTIVO
(SGCH<0,4; U<5,4)
ZT6
65
50
35
35
2.1.15. ¿EXISTEN NORMAS PARA EVALUAR?
El Joint Committee on Standards for Educational Evaluation y la Evaluation Research
Society han formulado dos conjuntos de normas para la evaluación o criterios de evaluación.
En general, las normas del Joint Committee "aconsejan que los evaluadores y las personas
involucradas en este proceso cooperen entre sí para que las evaluaciones puedan cumplir cuatro
condiciones principales" (Evaluation, 1995)
ÚTIL
Al facilitar informaciones acerca de
virtudes y defectos, así como
soluciones para mejorar.
FACTIBLE
Al emplear procedimientos evaluativos
que se puedan utilizar sin mucho
problema.
ÉTICA
Al basarse en compromisos explícitos
que aseguren la necesaria de
cooperación, la protección de los
derechos de las partes implicadas y la
honradez de los resultados.
EXACTA
Al describir el objeto en su evolución y
contexto, al revelar virtudes y defectos,
al estar libre de influencias y al
proporcionar conclusiones
SER
36
2.2.MARCO CONTEXTUAL
2.2.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA
Datos de la ubicación geográfica para el análisis hemos escogido dos colegios de la ciudad
con diferentes tipologías, los colegios Jaime Roldós Aguilera y José Pino Icaza.
Colegio Jaime Roldós Aguilera.
Tabla4
. Ubicación de colegio Jaime Roldós, Guayaquil
Ubicado en el país de Ecuador
En la provincia del Guayas,
ciudad Guayaquil
En el sector sur de la ciudad, FERTISA cerca de la Oficina
del gobierno federal Aduana y el mercado Las Esclusas
Fotografía de fachada principal del Colegio Jaime Roldós
Linderos y mensuras según título de propiedad NORTE CJON. 54 S.O. Y
CALLE 54 S.O.
CON
123.05m
SUR TERRENOS
PARTICULARES
CON
107.95m
Forma de
solar
IRREGULAR
ESTE 2DO PASAJE 1ª
S.O. Y CALLE
54ª S.O.
CON
117.15m
OESTE 1ER. PASAJE 2
S.O. Y SOLAR 7
CON
90.95m
Área de solar
10860.68m2
MERCADO LAS ESCLUSAS
Oficina del gobierno federal- aduana
37
Colegio José Joaquín Pino Icaza.
Tabla5.
Ubicación Colegio José Joaquín Pino Icaza.
Ubicado en el país de Ecuador
En la provincia del Guayas,
ciudad Guayaquil
En el sector Atarazana al este de la ciudad como
referencia el hospital del niño Roberto Gilbert o
Alejandro Man
Fuente: (Propia)
Fotografía de fachada principal
del José Pino Icaza
Linderos y mensuras según título de
propiedad NORTE PEAT.
MZ. L3
CON
75.46m
SUR VEHICULAR
CON
75.40m
Forma de
solar
IRREGULAR
ESTE A.C.
CIVICO
CON
72.60m
OESTE PEAT.MZ
N1-N2
CON
77.50m
Área de solar
5000.00m2
HOSPITAL ROBERTO GILBERT
38
Tabla 5
Datos de los Establecimientos de Estudio
Datos Colegio Jaime Roldós
Aguilera
Colegio José Joaquín Pino
Icaza
País Ecuador Ecuador
Provincia Guayas Guayas
Ciudad Guayaquil Guayaquil
Parroquia Ximena Tarqui
Coop. /cdla Pre-coop SANTIAGO
ROLDOS, Av don Bosco mz
002 y Álava Mestanza
Atarazana
Área del solar 10860,68m2 5000,00m2
Tipo de educación regular regular
Nivel educativo que ofrece Inicial, Educación Básica y
Bachillerato EGB y Bachillerato
Tipo de Unidad Educativo Fiscal Educativo Fiscal
Modalidad Presencial Presencial
Jornada Matutina-Vespertina Matutina-Vespertina
Número de Docentes 82 53
Número de estudiantes 1807 1242
Forma de Acceso Terrestre Terrestre
Fuente: (Elaboración propia)
2.2.2. ACCESIBILIDAD
Análisis de accesibilidad de los colegios de estudio según diferentes medios como:
• Vehículos (particulares)
• Peatonal
• Transporte Público Urbano (transporte Masivo- metro vía)
• Colectivos
• Taxi
39
Las vías Principales que rodean al colegio José Pino Icaza son:
• Av. Dr. Carlos Luis Plaza Dañin
• Av. Nicasio Safadi Reyes
• 4 paseo NE
Además, cuenta con callejones peatonales en los cuales la circulación Peatonal es segura
atendiendo una accesibilidad ergonómica para los estudiantes que asisten a estas instrucciones
educativas, estos accesos son los siguientes:
• Pasaje 3NE
• 6 callejón 11ANE
Debido a que el colegio se encuentra rodeado de viviendas, en una zona residencial se
encuentran delimitados los accesos peatonales, adoquinados en buen estado, pero las vías
Acceso vehicular calle Safadi
Acceso vehicular calle Plaza Dañin
Acceso Peatonal Pasaje 6 NE Acceso vehicular 4 paseo
Ilustración 21 Accesibilidad Colegio José Pino Icaza
40
principales que delimitan la ciudadela Atarazana son vías vehiculares en los que se realiza un
fácil acceso hasta el colegio, también encontramos una parada de metro vía a más de 500 m,
en los que se facilita la accesibilidad a las personas que no cuentan con vehículo particular.
SECCIÓN DE VÍAS DE COLEGIO JOSÉ PINO ICAZÓ
Elaboración propia
V3
V2
V1
V1
Calle
vehicular
V3
V3
V2
41
Estudio de entorno del colegio José Pino Icaza
Elaboración propia
Altura 3m Altura 3m
Altura 3m Altura 3m
Altura 1.80m
Altura 3m
Altura 6m
LINDERO NORTE
LINDERO SUR
LIN
DE
RO
OE
ST
E
LIN
DE
RO
ES
TE
42
Lugar y entorno de colegio Jaime Roldós Aguilera
Ubicación
Provincia: Guayas
Cantón: Guayaquil
Parroquia: Ximena
Dirección: Coop. Santiaguito de Roldós
Área: 10860.68m2
2.2.3. ASOLEAMIENTO
Fuente: Elaboración propia
El asoleamiento es un determinante al momento de realizar la forma arquitectónica de
cualquier proyecto, debido a que la disposición espacial en que se implante el proyecto deberá
considerar como factor principal, la incidencia de los rayos solares, es decir el asoleamiento,
en diferentes horas del día y estaciones del año, para así también obtener un estudio adecuado
Ilustración 22. Asoleamiento de los colegios de estudio
Coop. Santiaguito de Roldos, sur Guayaquil Terreno de colegio Jaime Aguilera
43
sobre la ganancia o reducción térmica para que los espacios sean confortables de acuerdo al
tipo de clima. (GUAYCHA, 2014)
SECCIONES DE VIAS DEL COLEGIO JAIME ROLDOS
Elaboración propia
V1
V2
V1
V2
V3
V4
V4
V3
44
Estudio de entorno del colegio Jaime Roldós
Elaboración propia
Altura 3m
Altura 6m
Altura 3m Altura 3m
Altura 3m Altura 3m
Altura 6m
Altura 3m
Altura 6m
LINDERO NORTE
LINDERO SUR
LIN
DE
RO
OE
ST
E
LIN
DE
RO
ES
TE
45
2.2.4. VIENTOS
Fuente (flow desing- propia)
Dichos vientos van a la misma dirección, pero con algo particular, es que va con mayor
velocidad sobre ese punto o superficie de la tierra, por esa misma razón se lo denomina vientos
predominantes. Lo recomendable en los proyectos es usar sistemas captadores de vientos para
así lograr usar esa ventilación natural para el beneficio del edificio y no usar energía para la
climatización.
2.2.5. AFECTACIÓN DEL CLIMA EN LOS COLEGIOS DE ESTUDIO
En la ciudad de Guayaquil, existe un clima cálido, debido a la ubicación que se encuentra
en plena zona ecuatorial, motivo por que la temperatura cálida la encontramos durante todo el
año, sin embargo la cercanía al océano pacifico hace que las corrientes de Humboldt que es la
fría y la corriente de El Niño que es la cálida, determinen dos estaciones climáticas diferentes,
en los que uno de estos es húmedo-lluvioso con calor que va desde diciembre-abril mientras
que la otra estación es más fresco en lo que es marcado por que es seco y más fresco que va
desde mayo a diciembre(invierno y verano en ese orden). (GUAYCHA, 2014)
Ilustración 23 Vientos en los colegios de estudios
46
2.2.6. TEMPERATURA
La temporada calurosa dura 2,1 meses, del 7 de marzo al 10 de mayo, y la temperatura
máxima promedio diaria es más de 30 °C. El día más caluroso del año es el 4 de abril, con una
temperatura máxima promedio de 31 °C y una temperatura mínima promedio de 24 °C. La
temporada fresca dura 2,2 meses, del 19 de junio al 26 de agosto, y la temperatura máxima
promedio diaria es menos de 29 °C. El día más frío del año es el 24 de agosto, con una
temperatura mínima promedio de 21 °C y máxima promedio de 29 °C
Fuente: Information, National Centers for Environmental
Tabla 6. Temperatura en Guayaquil
47
2.2.7. PRECIPITACIONES
“El mes más seco es agosto, con 0 mm. La mayor cantidad de precipitación ocurre en marzo,
con un promedio de 199 mm.” (Climate-data.org, 2017).
Fuente: (Climate-data.org, 2017)
2.2.8. HUMEDAD
“El 100% de humedad relativa indica un aire de comportamiento saturado. En la ciudad
de Guayaquil la humedad media mensual varía entre el 70% y 80%, lo cual significa que la
atmósfera es demasiado húmeda y alcanza en ciertas horas del día, especialmente por la mañana
un 100% de humedad relativa.” (GUAYCHA, 2014)
Ilustración 24. Precipitaciones en Guayaquil
48
2.2.9. VEGETACIÓN DEL LUGAR
Tabla7.
Vegetación en Los colegios Pino Icaza y Roldós Aguilera
Fuente elaboración propia
2.2.10. INFRAESTRUCTURA
La infraestructura en las dos unidades educativas aparentemente cumple con los parámetros
que necesitan para este tipo de edificación en los cuales cuentan con los servicios básicos en lo
que es luz, agua potable, alcantarillado sanitario y pluvial, alumbrado público, teléfono y hasta
internet, para el área administrativa (GUAYCHA, 2014)
Colegio Jaime Roldós Aguilera
La vegetación en esta edificación no está presente, existe
solo hierva mala, sin embargo, existen zonas permeables
en las cuales se pueden implementar áreas verdes
Colegio José Pino Icaza
En el colegio Pino Icaza, dentro del colegio existe unas
jardineras, con árboles, los cuales no influyen mucho tener
este tipo de vegetación mínima, sin embargo, alrededor del
colegio, este colegio colinda con un área verde (parque) en
el cual genera microclimas en los espacios que dan hacia el
este.
49
2.2.11. MODELOS ANÁLOGOS
Escuela rural en la Estancia “La Dulce”, Suipacha, Provincia de Buenos Aires, 1943-44.
Arq. Eduardo Sacriste
El programa responde a una escuela compuesta por dos aulas con sus depósitos, dos
dormitorios para maestros y una cocina-comedor que conforman la parte cerrada del edificio,
más un salón de usos múltiples (SUM), semicubierto.
La escuela rural en la estancia llamada LA DULCE provincia de buenos aires, su partido
arquitectónico y lo referente a lo energético, responde correctamente a su forma bioclimática
para el tipo de clima que es templado cálido y a las condiciones mínimas de confort. Para el
periodo invernal el requerimiento de lo que actualmente se denomina sistemas pasivos como
estrategias de climatización, se origina su forma tipo T generando un patio principal con dos
aulas y otro patio de servicios múltiples.
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Características en zonificación
Debido a que es una escuela en un área rural su zonificación esta de la siguiente manera,
Ilustración 25 planta de escuela rural prototipo bioclimático
50
compuesta por dos aulas con sus depósitos, dos dormitorios para maestros y una cocina-
comedor que conforman la parte cerrada del edificio, más un salón de uso múltiples
semicubierto.
En la envolvente en las aulas se encuentran unas generosas aberturas hacia el este, la fachada
oeste está protegida por una profunda galería, las aberturas al sur son mínimas, también se
encuentra abierta generosamente al norte, protegido del sol de verano por un trillage o
enjaretado de madera.
Materiales utilizados como aislantes térmicos
La cubierta es una losa de hormigón con ceniza volcánica en una relación de 1.8 y los muros
de la parte cerrada son muros dobles de quince centímetro con una cámara de aire intermedia
mejorando el comportamiento térmico del edificio. En este proyecto se empleó criterios de
arquitectura pasiva moderna.
Ilustración 26 Sección longitudinal de la escuela rural prototipo bioclimática
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Herramientas o métodos de evaluación
Se consideró fundamental el análisis de la zona bioambiental a través de diagramas o clima
gramas como son el de Givoni y Olgyay en el cual determina que durante un buen periodo de
51
año se está en confort y el resto solo se requiere sistemas pasivos, por lo que puede deducirse
que las estrategias directas de protección solar, ventilación cruzada, sombreo y materiales con
aislamientos térmicos.
Ilustración 27 Diagramas de Givoni y Olgyay
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Análisis de asoleamiento
Para realizar este análisis de utilizo el heliodón con una maqueta a escala para determinar la
proyección del sol además que también se implementó lo que es una maqueta modelada en
AutoCAD 3d en el cual se comparó los dos tipos de análisis
52
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Ilustración 29 Análisis de sombras en AutoCAD 3d escuela prototipo bioclimático
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Análisis de iluminación
Según el análisis de iluminación natural interior, muestra niveles muy buenos, siendo los
más desfavorecidos los espacios residuales alejados de las ventanas, pero que igualmente
cumplen con los estándares aceptados entre el 2 y 5 por ciento para iluminación en aulas según
normas, a partir de este análisis se observa que existen importantes gradientes lumínicas
generando problema de contraste y deslumbramiento, situaciones que pueden solucionarse por
la aplicación de difusión de la iluminación natural exterior.
Ilustración 28 Planta de la escuela rural prototipo bioclimático
53
Ilustración 30 Estudio de iluminación natural en escuela prototipo bioclimático
Fuente (Edificios proto bioclimaticos en la Argentina, 2007)
Conclusión
Como conclusión de este modelo análogo los sistemas pasivos de protección solar y
disposición del bloque cumple aparentemente con los estándares mínimos de confort de
acuerdo a su aislamiento en materiales como se colocó muros con una cámara de ventilación,
además En cuanto a la iluminación natural las orientaciones previstas han permitido mantener
buenos niveles lumínicos dentro de los parámetros estándares permitidos, encontrando algunos
desajustes de homogeneidad en los diferentes sectores de los locales debido a la inclusión de
un único vano.
54
2DO MODELO ANÁLOGO
Apartamentos, General Roca N33-120 y Bosmediano, Quito – Ecuador
Este edificio de suites y departamentos es el primer edificio en ecuador que cuenta una
certificación EDGE el cual es un sistema de certificación para construcción sostenible para
edificios nuevos residenciales y comerciales. EDGE permite a los equipos de diseño y
propietarios de proyectos evaluar los costos para incorporar opciones de ahorro en energía y
agua en sus edificios. Esta certificación está disponible en casi 120 países del mundo.
Ahora los equipos de diseño pueden adoptar un enfoque cuantitativo, ya que el software
EDGE revela costos y datos sobre el clima de la localidad para obtener resultados de eficiencia
específicos al lugar, permite un fácil modelado del rendimiento futuro sin sacrificar la
integridad del diseño. EDGE es útil para todas las etapas del ciclo de vida del proyecto, desde
su concepción, diseño, y construcción.
Los materiales empleados en el proceso constructivo de la edificación son materiales
tradicionales, se utilizó estructura metálica, hormigón armado y mampostería de bloques de
cemento.
Por qué es mejor un hogar o una edificación verde
• Menores costos de servicios públicos (agua y luz)
• Mayor Precio de reventa
• Estilo de vida más confortable
• Mayor orgullo que se deriva de poseer una propiedad sostenible
• Protege el planeta
55
Fuente página oficial del edificio Edwards
Porque es importante certificar un edificio a través de EDGE
• Acceso a financiamiento especial mediante créditos verdes ofrecidos por la banca
local.
• Envía una señal positiva a los inversionistas.
• Genera rentabilidad que permite la expansión.
• Aumenta el valor de la propiedad.
• Asegura el control de costos y la consistencia entre propiedades.
• Complementa eficiencias en construcción y mano de obra.
• Contribuye a forjar una marca corporativa consistente con la sostenibilidad.
Ahorro en consumo energético, materiales, ahorro de H2O
Ilustración 31 Departamento de edificio EGDE
56
Ahorro en consumo energético, materiales, ahorro de H2O
Ilustración 32 Edificio con certificación EDGE, Edwards
3ER MODELO ANÁLOGO
FACHADA DE SUITE AVENUE EN BARCELONA ESPAÑA POR TOYO ITO
El arquitecto reconocido da a conocer, una intervención en la fachada de un edificio frente
a La Pedrera ha mostrado su esperanza en que la arquitectura evolucione hacia formas de la
Naturaleza, optó por realizar formas ondulantes en consonancia con la arquitectura de Gaudí y
a su vez imitando el movimiento de las olas. Se tardó bastante en conceder la licencia de obras
precisamente por la proximidad con la Casa Milá. Debido a que su intervención no es copiar
los modelos de Gaudí más bien darle un homenaje al distinguido arquitecto a quien Toyo
admira, los materiales de esta obra de arte son chapa de hierro de 8mm y dado a su forma
ondulante permite el fácil acceso a la iluminación, pero no a la radiación solar directa
contribuyendo a la protección solar en edificaciones convirtiéndose en uno de los referentes de
arquitectura que se conecta con el contexto.
Ilustración 33 Fachada de Suite Avenue Barcelona Toyo Ito
57
MODELOS ANÁLOGOS DE EDIFICACIONES CONSIDERANDO LA
PROTECCIÓN SOLAR
Escuela rural en la Estancia “La
Dulce”, Suipacha, Provincia de Buenos
Aires, 1943-44. Arq. Eduardo Sacriste
Apartamentos, General Roca N33-120
y Bosmediano, Quito - Ecuador
Fachada principal de la institución
MATERIALES EMPLEADOS
Utilizado como aislante térmico
1.Cubierta de losa de hormigón con
ceniza volcánica en una relación 1:8
2.Muros de la parte cerrada son dobles
de 0.15m de espesor con una cámara de
aire intermedia mejorando el
comportamiento térmico del edificio
MATERIALES EMPLEADOS
1. Estructura metálica
2. Planchas de Steel Deck
3. Hormigón armado
4. Bloques de cemento
ÁREA DE CONSTRUCCIÓN
Aproximadamente
ÁREA DE CONSTRUCCIÓN
Aproximadamente 1470m2
CRITERIOS O HERRAMIENTAS
QUE UTILIZAR
1. Asoleamiento y control solar. -
heliodón
2. Modelos a escala 1:50 y 1:20
3. Estudio de sombras AutoCAD 3d
maquetas virtuales, Iluminación
natural
4. Análisis de características
climatológicas del lugar lo que es
CRITERIOS O HERRAMIENTAS
QUE UTILIZAR
1. Software EDGE (Excellence in
Design for Greater Efficiencies)
2. Excelencia en Diseño para Mayores
Eficiencias.
3. Ahorro de agua y energía eléctrica
según el software de certificación
ambiental
58
la geometría solar y la situación de
confort se empleó herramientas
como diagrama bioclimático de
Givoni y climograma de Olgyay.
4. En el cual se introducen datos de
ubicación, materiales, número de
pisos etc.
ZONIFICACIÓN
ZONIFICACIÓN
Piso N° 8
59
MODELOS ANÁLOGOS DE EDIFICACIONES CONSIDERANDO LA
PROTECCIÓN SOLAR
Hotel Suites Avenue en Barcelona, España by Toyo Ito
Fachada principal de SUITE AVENUE de Arq. TOYO ITO
MATERIALES EMPLEADOS
1. Paneles de chapa de hierro de 8mm de espesor cortados de manera
irregular, con los que se consigue imitar el movimiento característico y
ondulante de las olas del mar
2. Permite el acceso de la transparencia y luminosidad
3. Color nacarado de las piezas de irregulares
4. Estructura metálica ligera
ÁREA DE CONSTRUCCIÓN
Aproximadamente 960M2
CRITERIOS O HERRAMIENTAS QUE UTILIZAR
Se utilizó criterios de arquitectura pasiva moderna de configurar el edificio con
el contexto, los materiales aprovechando las condiciones climáticas del sitio.
ZONIFICACIÓN
No cuenta con datos de zonificación
CONCLUSIÓN Los estudios realizados en estos modelos análogos son eficientes de acuerdo con lo que busca cada estudio,
en la escuela sobre aprovechar las condiciones climáticas del lugar y juntamente enlazar la edificación con el
entorno es lo más optimo en edificaciones de tipo educativo y demás principalmente porque en estos edificios
es fundamental el confort térmico para que haya un mejor aprendizaje
En el segundo modelo analizado debido a que es uno de los principales hitos ecuatorianos del
aprovechamiento de eficiencia energética y conciencia ambiental, servirá como detonante en el ahorro de
energía, materiales y consumo de h2o en demás edificaciones. Y el ultimo modelo analizado a pesar de ser solo
análisis en fachada es la mejor manera de convertir algo tan sencillo en algo extraordinario y el arquitecto Toyo
Ito lo logro enlazando la naturaleza o las formas de esta en una edificación que no solo juega con la forma sino
también brinda una protección solar eficiente, es decir que protege de los rayos del sol pero también permite el
ingreso de luz optimo, fundamental para el ahorro de climatización e iluminación
60
2.3. MARCO CONCEPTUAL
En base a la presente investigación, se definirán palabras técnicas utilizadas para mejorar la
comprensión de la temática abordada.
2.3.1. GESTION AMBIENTAL
La gestión ambiental se define como el conjunto de actividades o estrategias que podemos
desarrollar para cuidar los recursos del medio ambiente y así evitar los problemas ambientales.
En la actualidad, contar con Manual de Gestión Ambiental brinda un valor agregado a la
organización, sea este un producto o un servicio, entregando un indicador en el mercado y al
mismo tiempo reduciendo la contaminación ambiental (Cáceres, 2017).
2.3.2. CICLO DE VIDA EN LAS EDIFICACIONES
Es el proceso edificatorio que analiza ordenando y clasificando todos los factores dentro de
la construcción con implicaciones energéticas y medioambientales. Podemos dividir al ciclo de
vida del edificio en tres grandes fases: diseño y construcción, utilización y demolición (NEC,
2011, p.5).
Fuente: blog.deltoroantunez.com (Antúnez, 2017)
Ilustración 34: Ciclo de vida en las edificaciones
61
2.3.3. AISLANTES TÉRMICOS
Según el capítulo 13 de las normas ecuatorianas de construcción de la eficiencia energética
(NEC, 2011) afirma que:
Aislamiento térmico es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor por
conducción. Se evalúa por la resistencia térmica que tienen. La medida de la resistencia térmica
o, lo que es lo mismo, de la capacidad de aislar térmicamente, se expresa, en el Sistema
Internacional de Unidades (SI) en m².K/W (metro cuadrado y kelvin por vatio) (p.6).
2.3.4. BIOCLIMÁTICA
-Según (López, 2003) afirma que la bioclimática es:
“Una composición de soluciones arquitectónicas a partir del conjunto de técnicas y los
materiales disponibles, con miras a conseguir el resultado del confort deseado, conforme con
las exigencias del usuario y a partir del clima local” (p.1).
2.3.5. ENERGÍA
-Según (Pozo, 2011)
“La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos
para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, frío, etc. En todas estas
manifestaciones hay un sustrato común, al que llamamos energía, que es propio de cada cuerpo
(o sistema material) según su estado fisicoquímico, y cuyo contenido varía cuando este estado
se modifica” (p.12)
2.3.6. BIENESTAR TÉRMICO
Bienestar térmico. Implica una ausencia de cualquier sensación de incomodidad o malestar
térmico producido por exceso de frio o calor (NEC, 2011, p.5).
62
2.3.7. INDICADORES
Según la Agencia Internacional de energia (IEA, 2016) se define como algo que nos da
algún indicio. En sentido más sofisticado, un indicador podría ser uno o varios valores
estadísticos que en su conjunto constituyen un indicio.(P.17)
2.3.8. CICLO DE VIDA DE LA EDIFICACIÓN
Es el tiempo de duración edificatorio de un edificio en el que tengan implicaciones
energéticas y medioambientales, se puede decir que se divide en tres grandes fases que son
diseño y construcción, utilización y demolición. (Miduvi, 2011)
2.3.9. CONFORT TÉRMICO
Se denomina confort térmico a la sensación neutral y cómoda de una persona ante
cualquier estimulo causado en un ambiente, según la norma ISO 7730 el confort térmico, es
una condición mental que expresa la satisfacción que se siente en un ambiente , el cual
dependerá de varios parámetros externos. (Miduvi, 2011)
2.3.10. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica es una propiedad esencial para los cálculos de energía en
aplicaciones de transferencia de calor.
2.3.11. REFLECTANCÍA
Es la capacidad que tienen unas superficie para reflejar la luz o radiación solar sea esta por
63
luminarias o por el sol.
2.3.12. HUMEDAD RELATIVA
La conductividad térmica es una propiedad esencial para los cálculos de energía en
aplicaciones de transferencia de calor. (Inamhi, 2017)
2.3.13. ECODESING
Herramienta del programa de diseño y dibujo Achicad, es una herramienta de simulación
para evaluación de confort térmico en espacios interiores de las diferentes edificaciones, muy
utilizada debido a que su evaluación que realiza de acuerdo con los materiales, vanos y
concentración de cada espacio permite una evaluación muy cerca de la realidad.
64
2.4.MARCO LEGAL
2.4.1. Ordenanza sustitutiva de edificaciones del cantón de Guayaquil.
Actividad con que consta el colegio
Observaciones: Se encuentra un registro de
construcción en 1997 y otro en 2010-registro
catastral-pero no cuenta con inspección final y
se encuentra registradas 9 edificaciones
Educación primaria
Uso de Suelo de
COLEGIO JOSE PINO
65
2.4.2. Plan nacional del buen vivir
Una de las metas del plan nacional del buen vivir encontramos en el punto número ocho:
“Incrementar el ahorro de combustible por la optimización en generación eléctrica y eficiencia
energética en el sector hidrocarburos de 9,09 a 26,6 millones de Barriles Equivalentes de
Petróleo a 202” (Senplades, 2017).
2.4.3. Ecuatoriano de Normalización (INEN
Uno de los principales objetivo de esta normativa vigente en el Ecuador es garantizar el
cumplimiento de los derechos de los ciudadanos con la seguridad, la salud y protección de la
vida humana, vegetal y animal, la preservación del medio en que vivimos es decir el medio
ambiente, la protección del consumidor y la protección de la cultura de la calidad de la
productividad y competitividad en la sociedad ecuatoriana.
En esta normativa establece los requisitos necesarios que debe cumplir una edificación para
reducir su consumo de energía según su ubicación geográfica, y conseguir que una parte de esa
energía utilizada provenga de fuentes renovables, lo cual deberá funcionar en nuevas
construcciones.
2.4.4. Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC)
La (Norma Ecuatoriana de la Construcción - NEC) (2011), en el Capítulo 13, describe sobre la
eficiencia energética en la construcción, con la finalidad de reducir el consumo de energía en
distintas edificaciones en estas normativas se encuentran establecidas las especificaciones y
características técnicas mínimas a ser tomadas en cuenta en el diseño, construcción, uso y
mantenimiento de las edificaciones en el país. Con respecto a consideraciones constructivas de
diseño, se establecen criterios de protección solar, debido a que el nivel de asoleamiento a
66
través de las superficies vidriadas y la envoltura de la edificación determina la protección solar
y como se debe utilizar la protección solar para confortar los ambientes interiores así, en las
zonas climáticas cálidas se debe “controlar la radiación directa mediante elementos
constructivos de protección solar (aleros, persianas, pérgolas, batientes), superficies
acristaladas con coeficientes de transmisión bajos para limitar los aportes energéticos externos.
Se puede complementar con uso de textiles o protección vegetal” (Norma Ecuatoriana de la
Construcción - (NEC, 2011)
Según normas las normas ecuatoriana (NEC, 2011) de la construcción en el diseño de una
edificación se debe considerar lo siguiente.
• El efecto del viento, la insolación y la humedad sobre la edificación según se
encuentre en una zona llana, valle o cima. (NEC, 2011)
• La orientación de la fachada principal con la dirección predominante del viento. Se
aconseja que los ejes longitudinales se encuentren en esa dirección.
• Mantener las alturas de los edificios uniformes evitando cambios bruscos de altura,
ya que generan vientos fuertes a nivel del suelo. (NEC, 2011)
• Evitar las disposiciones de edificios que ocasionen efectos de embudo sobre los
vientos predominantes. (NEC, 2011)
• Utilizar técnicas paisajistas o de jardinería que mantengan una cierta rugosidad en el
terreno, mediante pendientes, árboles, arbustos, etc. que protejan al usuario del
edificio de vientos fuertes.
El proyecto de edificación deberá contener una evaluación de los recursos básicos
municipales disponibles y asequibles de acuerdo con la práctica usual. Estos según. (NEC,
2011)
67
• Agua potable y alcantarillado
• Electricidad
• Abastecimiento de combustibles (gas, diésel, etc.)
• Recolección de residuos sólidos urbano
2.4.5. Características exigibles en materiales de construcción.
Se debe justificar que un 20% de los materiales de construcción usados en las edificaciones
cumplen al menos un parámetro de los enunciados a continuación. (NEC, 2011)
Uso de materiales reciclados. Se debe garantizar la calidad del producto según normas INEN
u otras normas internacionales.
Uso de materiales locales. Se debe usar materiales cuyo lugar de fabricación no sea mayor
a 100 km. Se debe tomar en consideración su valor material y cultural.
Se debe considerar la calidad de la luz (natural o artificial) y la reflexión que esta tiene sobre
las superficies coloreadas evitando así los efectos de deslumbramiento. Se recomienda que en
las zonas térmicas ZT4, ZT5 y ZT6 que es la zona de estudio sean ser inferiores al 40%. En la
Tabla 13.4 se muestran los porcentajes de reflexión de colores usuales en edificios (NEC,
2011).
Fuente (NEC, 2011).
Tabla6.
Índices de reflexión de radiación solar en función del color de la superficie.
68
2.4.6. Parlamento europeo y Consejo
La eficiencia energética en edificaciones actualmente se encuentra normado bajo la Unión
Europea, se encuentra redactada en la Directiva 2010/31/UE (Parlamento Europeo y Consejo)
(2010), como objetivos principales está la reducción del consumo energético en las
edificaciones (40% de consumo de energía en la UE), la reducción de emisiones de gases de
efecto invernadero que afectan al medio ambiente y la reducción del consumo energético en un
20% para el 2020.
El Parlamento Europeo en su Directiva 2010/31/UE establece un método de cálculo de la
eficiencia energética de los edificios teniendo en cuenta aspectos como las características
térmicas del edificio, instalaciones de calefacción y de agua caliente, instalaciones de aire
acondicionado, instalaciones de iluminación incorporada y condiciones ambientales interiores.
(Parlamento Europeo y Consejo, 2010).
69
CAPITULO III
3. METODOLOGIA
3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN
Se podría describir el problema en las unidades educativas, se realizara un análisis y estudio
mediante un tipo de enfoque cualicuantitativo es decir, de forma cualitativa obtendremos datos
medibles, como resultados de las encuestas, y muestra a manera de tener clara la idea de la
población a servir con este proyecto y como vamos, y de manera cualitativo por que se
verificaran si las teorías que se están planteando de manera física en el sitio. (Alva, 2017)
3.2. TIPOS DE INVESTIGACIÓN
El diseño de la presente investigación se basa en un método de investigación científica en
el cual encontramos los siguientes parámetros. (Alva, 2017)
Fuente: (Propia)
Enfoque
cualicuanti
tativo
Estudio de los
colegios
Ilustración 35. Diseño de Investigación Cualicuantitativa
70
3.3. MÉTODOS
Se establece el método deductivo, “El método deductivo permite determinar las
características de una realidad particular que se estudia por derivación o resultado de los
atributos o enunciados contenidos en proposiciones o leyes científicas de carácter general
formuladas con anterioridad.” (Abreu, 2014).
Se define este método, porque no se ha diseñado los establecimientos educativos de la
ciudad de Guayaquil, que respete las normas de eficiencia energética, protección solar y factor
de forma (NEC, 2011), por lo tanto en los establecimientos estudiados según encuesta y por
observación no se encuentran bajo parámetros descritos, existiendo deficiencia en confort
térmico de los espacios interiores.
3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
“Los Instrumentos de la Investigación, son aquellos elementos usados en las Encuestas y
Entrevistas. Por lo general para Encuestas, se lo desarrolla máximo en una sola hoja.” (Gallo,
2012, actualizado 2018)
Para realizar este estudio se tomará como instrumento la encuesta, para poder obtener datos
lo más aproximado a las necesidades que se pretende dar una solución.
3.5. POBLACIÓN Y MUESTRA
Para obtener la población del Colegio “JOSE JOAQUIN PINO YCAZA” se realizó una
consulta a las autoridades encargadas de llevar el control de la lista de estudiantes inscritos con
71
una base de 900 y 40 los profesores que trabajan en el plantel, luego de conocer la población,
se procedió a utilizar la siguiente fórmula para calcular el tamaño de la muestra.
n: es el tamaño de la muestra
Z: es el nivel de confianza
p: es la probabilidad de éxito
q: es la probabilidad de fracaso
E: es el nivel de error aceptado
El valor z asociado con un nivel de confianza del 95% es d 1.96. La probabilidad de éxito y
fracaso (p y q) será del 0.50 debido a que no se cuenta con un estudio realizado con
anticipación. El error máximo permisible es de 6%. Entonces, calculando el tamaño de la
muestra:
N = ((1.966) 2(0.50) (0.50))/((6%) 2)
n = 384.16
n = 400
Debido a que se representa a una población objetivo desagregado en conjuntos, se utilizará
un muestreo aleatorio estratificado. El número de encuestas teniendo como muestra un mínimo
de 400 será distribuido de la siguiente manera:
• 350 encuestas para estudiantes 49
• 40 encuestas para docentes
• 10 encuestas para autoridades
La ciencia está presente en todo proceso metodológico, se deben plantear en todo proceso
metodológico. (Gallo, 2012, actualizado 2018)
72
CAPITULO IV
4. RESULTADOS
4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
En este capítulo se darán a conocer todos los análisis y evaluaciones del aprovechamiento
de las condiciones climáticas respecto a la protección solar y factor de Forma, realizadas en las
unidades de educativas de estudio, con la finalidad de interpretar los resultados obtenidos de
una manera clara y concisa para tener conocimiento de las condiciones en las cuales se
encuentran las instituciones de estudio.
La finalidad de todo este procedimiento es para establecer los puntos más críticos de cada
caso de estudio y para brindar soluciones pertinentes.
Para objeto de estudio se seleccionaron dos unidades educativas emblemáticas, es decir
establecimientos de una larga trayectoria y prestigio ganado con el tiempo. Un establecimiento
compacto y otro disperso fueron las características por las cuales se seleccionaron cada
establecimiento, con la finalidad de hacer una comparación entre ambas y determinar en cuál
de los dos casos se aprovecha de mejor manera las condiciones climáticas.
Por medio de la implantación de cada establecimiento, se puede apreciar dichas
características.
En el colegio Jaime Roldós Aguilera debido a la distancia que existe entre todos sus bloques
cumple con las características de un establecimiento disperso, y el colegio José Joaquín Pino
Ycaza como se lo puede apreciar en la implantación, cumple con las características de un
colegio compacto debido las mínimas distancia que existen entre los bloques.
73
Instituciones educativas de estudio.
Colegio Jaime Roldós Aguilera Colegio José Joaquín Pino Icaza
COLEGIO DISPERSO
COLEGIO COMPACTO
4.1.1. Evaluación del confort térmico en los establecimientos de estudio
A través de un dispositivo electrónico que registra datos en el tiempo con la ubicación por
medio de instrumentos y sensores propios o conectados externamente se logró realizar esta
evaluación.
En el caso de ambos colegios de estudio se tomaron las muestras en distintas zonas y a
distintas horas del día para poder comparar la variación de los datos. Con esta toma de datos se
logró determinar cuáles con las temperaturas máximas y mínimas.
74
Colegio Jaime Roldós Aguilera. Muestras
Colegio Disperso
Una vez tomados los datos con el datalogger se procede a
ubicarlos en la carta bioclimática de Olgyay, para verificar la
estrategia pertinente a utilizar para este caso de estudio o si
se encuentra dentro de los parámetros establecidos de
confort. Se procede a ubicar los valores de humedad relativa
en el eje de las “x” y el valor de la temperatura en el eje de
las “Y” con una línea que se pueda identificar con facilidad
para verificar el punto que se forma en la intersección de
ambas líneas.
Datos
T= 29 °C
H=81%
Una vez graficado los datos en la
carta bioclimática, se puede apreciar
que el punto resultante en la gráfica de
los datos está fuera de la zona de
confort por encima de la línea de
sombra y la zona de ventilación o
zona de vientos.
Interpretación de la estrategia resultante de la carta bioclimática:
La carta bioclimática indica que la estrategia a usarse para contrarrestar este inconfort deberá
basarse en la protección solar y el aprovechamiento de la ventilación natural.
75
Colegio José Pino Icaza Muestras
Colegio Compacto
Una vez tomados los datos con el datalogger se procede a
ubicarlos en la carta bioclimática de Olgyay, para verificar la
estrategia pertinente a utilizar para este caso de estudio o si
se encuentra dentro de los parámetros establecidos de
confort. Se procede a ubicar los valores de humedad relativa
en el eje de las “x” y el valor de la temperatura en el eje de
las “Y” con una línea que se pueda identificar con facilidad
para verificar el punto que se forma en la intersección de
ambas líneas.
Datos
T= 37,5 °C
H=51%
Una vez graficado los datos en la
carta bioclimática, se puede apreciar
que el punto resultante en la gráfica de
los datos está fuera de la zona de
confort por encima de la línea de
sombra y sobrepasa aun los limites la
zona de ventilación y de
humidificación.
Interpretación:
Aun no se podrá llegar a la zona de confort requerida, debido a que sobrepaso los límites de
la zona de ventilación y de humidificación, por este motivo se deberá amortiguar esta
temperatura, mediante elementos arquitectónicos o vegetación, que arrojen sombra y por
medio de la ventilación. La finalidad de esta estrategia es aproximarse a la zona de confort
requerida, mas no llegar a la misma.
76
4.1.2. Evaluación de los vientos predominantes mediante el software Flow Design
Mediante la implementación del software Flow Desing, se localizará las zonas con mayor
influencia directa de los vientos predominantes y las zonas que carecen de la misma.
En los siguientes gráficos se podrán apreciar las zonas mayormente ventiladas con el color
naranja y las de menor ventilación con color azul.
Excelente
Muy buena
Buena
Regular
Pésima
Fuente: (Propia)
Los vientos predominantes provienen del sureste hacia el noroeste, tal como se puede
apreciar en la siguiente gráfica.
Fuente: (Propia)
Ilustración 36 Parámetros de medición del software flow desing
Ilustración 37 Análisis vientos flow desing en modelo 3d
77
Zona poco ventilada.
Zona con Óptima
Ventilación. Zona poco ventilada.
Zona con Óptima
Ventilación.
Ilustración 38 Análisis de vientos en software flow desing en colegio José Pino Icaza
78
Colegio Jaime Roldós Aguilera.
Mediante la simulación que permite realizar este programa, se realizará los respectivos
estudios de los vientos predominantes del colegio disperso, con la finalidad de comparar estos
resultados con los del colegio compacto y con ello establecer en la conclusión, cuál de las dos
distribuciones (compacto y disperso), son las óptimas a implementar.
Fuente elaboración propia
Fuente elaboración propia
Ilustración 39 Colegio Jaime Roldós analizado mediante el software flow desing
Ilustración 40 Implantación de colegio Jaime Roldós en flow desing
79
Fuente elaboración propia
Zona con óptima
ventilación.
Zona poco
ventilada.
Zona con óptima
ventilación.
Ilustración 41 Análisis de vientos en software flow desing en colegio Jaime Roldós
80
4.1.3. Evaluación de la incidencia solar en los establecimientos de estudio.
Se utilizó el software sunearthtool, para determinar el recorrido solar y con ello, las áreas
más afectadas. Las fachadas sureste y suroeste son las que reciben mayor radiación en base a
esta trayectoria solar arrojada por este software.
Asoleamiento del colegio Jaime Roldós Aguilera.
Poner titulo
Fuente: Propia
Asoleamiento del colegio José Joaquín Pino Ycaza
Poner titulo
Fuente: Propia
81
Colegio Jaime Roldós Aguilera- Análisis de sombras
Por medio de este análisis se determinó que las fachadas afectadas por la radiación
solar son mínimas, ya que, en su gran mayoría de las fachadas con mayor superficie,
se encuentran orientadas en sentido norte – sur. También se logró visualizar que
existen grandes espacios abiertos sin protección solar.
Análisis de sombra
Hora 7:00am
Análisis de sombra
Hora 12:00pm
Análisis de sombra
Hora 15:00pm
Análisis de sombra
Hora 17:00pm
82
Colegio José Joaquín Pino Icaza- Análisis de sombras
Por medio de este análisis se determinó que las fachadas afectadas por la radiación solar
son mínimas, ya que, en su gran mayoría de las fachadas con mayor superficie, se
encuentran orientadas en sentido norte – sur. También se logró visualizar que existen
grandes espacios abiertos sin protección solar.
Análisis de sombra
Hora 7:00am
Análisis de sombra
Hora 12:00pm
Análisis de sombra
Hora 15:00pm
Análisis de sombra
Hora 17:00pm
83
4.1.4. Evaluación del factor de forma
La forma de un edificio interviene de manera directa en el aprovechamiento climático del
entorno. La superficie de la envolvente representa el límite físico de intercambio de calor entre
el interior y el exterior, mientras que el volumen del edificio nos da una idea de su capacidad
para almacenar energía. El factor de forma cuantifica esa relación entre forma y volumen a
través del cociente entre la superficie de la envolvente del edificio y el volumen que alberga.
Factor de forma del colegio José Joaquín Pino Icaza
El establecimiento compacto fue seleccionado para iniciar con el cálculo del factor de forma
real, como primer paso se procedió a enumerar cada uno de los bloques para saber sus
dimensiones y con ello empezar a calcular el factor de forma.
#1
#2
#3
#6
#4
#5
#7
84
Posterior al cálculo del factor de forma, se procedió a realizar las respectivas comparaciones
para ver cuál es la manera óptima en que nos favorece tomar el factor de forma en este
establecimiento. En la siguiente tabla se ubicarán los valores correspondientes al factor de
forma por cada bloque, para con eso calcular el valor general del factor de forma de todo el
establecimiento.
Tabla 7 Resumen de análisis de factor de forma colegio Pino Icaza
Factor de forma bloque #1 0.241
Factor de forma bloque #2 0.249
Factor de forma bloque #3 0.417
Factor de forma bloque #4 1.06
Factor de forma bloque #5 0.473
Factor de forma bloque #6 0.244
Factor de forma bloque #7 0.431
Fuente elaboración propia
Como se puede apreciar en los cálculos realizados, el bloque #6 es el que más se aproxima al
f.f = 1,2 indicado en las normas ecuatorianas de construcción, para tener el f.f óptimo para este
clima.
Tabla 8 Factor de forma de todo el colegio Pino unido
ESTABLECIMIENTO COMPLETO f. forma: 0,234
perímetro: 470,59
área: 2013,83
altura: 6,2
volumen: 12485,746
Envolvente: 2917,658
Fuente elaboración propia
85
Se calculó el f.f general a toda la edificación como si fuera un solo bloque, en la cual se
determinó según los datos arrojados que el factor de forma obtenido es muy bajo, llegando a la
conclusión que resulta mejor la intervención de los bloques de manera individual.
Factor de Forma en el colegio Jaime Roldós Aguilera.
Fuente elaboración propia
86
Factor de forma colegio Jaime Roldós
Bloque # 1 f. forma: 0,258
perímetro: 109,2
área: 423,48
altura: 4,8
volumen: 2032,704
Envolvente: 524,16
Bloque # 2 f. forma: 0,654
perímetro: 34
área: 52
altura: 3
volumen: 156
Envolvente: 102
Bloque # 3 f. forma: 0,359
perímetro: 77,5
área: 216
altura: 6,2
volumen: 1339,2
Envolvente: 480,5
87
Bloque # 4 f. forma: 0,359
perímetro: 77,5
área: 216
altura: 6,2
volumen: 1339,2
Envolvente: 480,5
Elaboración propia
4.1.4. Análisis de materiales respecto a su conductividad térmica
Los materiales empleados en la construcción de estos centros educacionales son
básicamente hormigón armado y bloque victoria e.9cm en los cuales a mayor conductividad
Térmica mayor calor especifico y por la tanto mayor densidad, siendo el acero uno de los
materiales de mayor conductividad Térmica, así como tiene un valor intermedio en difusividad
térmica. El Hormigón es un material que tiene menor densidad que el acero, en este Como
conclusión obtenemos lo siguiente: su calor específico es mayor a la del acero, mientras que su
conductividad térmica es mucho menor, al igual que la difusividad. Es decir, el acero no es un
material recomendable para trabajar en una edificación como fachada, sino como estructura,
sin embargo, el Hormigón si es un material factible para ello.
Análisis en programa on line Energy Tool
Debido a que este programa on line puede arrojar resultados de temperatura interior y los
requerimientos energéticos de un recinto para mantener la temperatura a nivel de confort. Para
ver estos resultados dos situaciones son estudiadas: Cálculo referencial: se realiza excluyendo
productos de control solar Cálculo actual: se realiza incluyendo productos de control solar.
88
Ambos casos son comparados para obtener como resultado el ahorro energético final anual. Y
verificar que la propuesta que se esta planteando es la más óptima para realizar el proyecto
4.1.5. Encuesta dirigida a usuarios del plantel educativo
18%17%
30%
35%
¿Cree que las aulas del plantel están debidamente adecuadas en cuento a
iluminación y ventilación ?
Muy Deacuerdo De acuerdo
En desacuerdo Muy en desacuerdo
18%17%
30%
35%
¿Cree que las aulas del plantel están debidamente adecuadas en cuento a iluminación y ventilación ?
Muy Deacuerdo De acuerdo
En desacuerdo Muy en desacuerdo
26%
27%40%
7%
1.¿Que uso hace el plantel, fuera del ambito
educativo?
Respuesta 1 Respuesta 2
Respuesta 3 Respuesta 4
89
4.2. DISCUSIÓN
Como conclusión de las encuestas realizadas a alumnos en gran mayoría y algunos docentes
se puede determinar que las aulas y algunos de los espacios de los planteles no están adecuados
para que los usuarios puedan realizar sus actividades de manera confortable debido a que no
respeta criterios de eficiencia energética, y no son aprovechada las condiciones climáticas del
lugar, por estos instrumentos se puede verificar la autenticidad y pertinencia de este estudio
con el fin de mejorar el diseño y construcción de las próximas edificaciones destinadas con el
fin de educacionales
Según los datos recopilados mediante la encuesta realizada, se pudo apreciar que la falta de
confort térmico es la principal problemática, como resultado del primer instrumento de
investigación que es la encuesta se determina que actualmente los colegios de estudios, no
cuenta con los espacios adecuados para llevar a cabo las actividades educativas, siendo estos
4%1%
25%
19%
1%
2%
40%
8%
Del siguiente listado, selecciones uno o mas
sintomas que haya padecido en los ultimos 5
años.
Alergias matutinas sinusitis
Dolor de cabeza Migraña
Asma Broquitis
Estrés Perturbacion del sueño
15%
85%
¿Considera ud que el color de pntura en
paredes interiores de las aulas son apropiadas?
si
90
espacios laboratorios, y aulas de clases. En un 90% por parte de los encuestados, siendo estos
estudiantes y profesores da como resultado de NO confortable la edificación actual, por lo que
la propuesta a plantear es factible y pertinente para solucionar los problemas de confort que se
presenta. Las aulas de clases no cuentan con el mantenimiento adecuado para la enseñanza, se
encuentran en un deterioro arquitectónico y no cuentan con ventilación e iluminación indicada
para que el espacio sea confortable. No existen laboratorios completamente equipados y
diseñados para actividades de investigación educativa diaria.
5. PROPUESTA
5.1. OBJETIVOS
5.1.1. OBJETIVO GENERAL
Definir los puntos o espacios críticos de las instituciones educativas, ofreciendo una
solución de bajo impacto, aprovechando las condiciones climáticas del sector en que se ha
emplazado, en los que se utilicen materiales de costo accesible.
5.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Proponer un sistema de Cubiertas que permitan la conexión de los bloques educativos, para
mejorar el factor de forma.
Plantear una protección de cubierta a través de arquitectura tensada para el
acondicionamiento de las áreas libres o deportivas de la institución.
Diseñar elementos verticales como brise soleil etc., los cuales produzcan sombras en las
fachadas en las que es mayor la incidencia solar y así aumentar el factor de forma
91
5.2. ANÁLISIS DE FUNCIÓN
PROGRAMACIÓN ARQUITECTONICA EXISTENTE
ESPACIOS
Hall de ingreso
Áreas administrativas
Aulas de clase
Laboratorios
Servicios Higiénicos
Área deportiva
Espacios Recreativos
Áreas verdes
Circulación
Servicios de atención
FUNCIONAL
Circulación
Zonas correctamente iluminadas y ventiladas
Mobiliario fijo y móvil
Distribución adecuada en las áreas
Accesos ergonómicos
Aulas espaciosas
ASPECTO FORMAL
Materiales de peso de fácil mantenimiento
como hormigón y cerámica
Manejo de colores neutros reflectantes color
blanco predominante
Tumbado enlucido
Uso de la iluminación natural de ventanas
altas en aulas
Factor de forma rectangular bajo factor de
forma
Texturas principales en acabados mate de
hormigón
CONSTRUCTIVO
Estructura de hormigón armado
Paredes perimetrales de mampostería de
bloque, enlucido
Predominan ventanas altas
Debido a que el tema de estudio no es diseñar una edificación nueva se realiza un análisis
de función superfluo en cuanto a lo que ya existe en ambos colegios de estudio
Propuesta
Una vez identificadas las ineficiencias y falencias que presentan las aulas de clases en lo
que respecta a eficiencia energética, podemos dar el siguiente paso que es la solución
arquitectónica en puntos críticos partiendo desde la evaluación. Partiendo desde la
investigación y sus respectivos resultados fue lo que permitió establecer las necesidades tanto
92
en el diseño arquitectónico, protección solar, como en la envolvente para ayudar a satisfacer el
confort del área y espacios requeridos en materiales en la envolvente, sistema constructivo,
colores, etc.
5.3. PATRONES DE SOLUCIÓN
Colegio Jaime Roldós Aguilera-Mejoramiento de la protección solar
De acuerdo con el análisis realizado en el capítulo anterior, se determinó esta
fachada como punto crítico respecto a la incidencia solar, para lo cual se implementó
un apantallamiento estilo celosía en las ventanas de planta alta, con a la finalidad de
impedir el paso de la radiación directa y para evitar el paso de la radiación en planta
baja se propuso un alero que proporcione sombra en fachada y al mismo tiempo
sirva como protección para la caminería.
Estructura de la cubierta
Punto Critico
Punto Critico
Propuesta
93
Antes de la propuesta
Después de la propuesta
Incidencia solar a las
9am con la propuesta
realizada en base a los
análisis.
La propuesta del apantallamiento tipo
celosía consiste en crear un bloqueo para
los rayos solares, permitiendo el paso de
una mínima cantidad a través de sus
perforaciones.
La propuesta para proteger las
ventanas de planta baja consiste una
cubierta de policarbonato de 3,00mts de
ancho, sujeta mediante estructura
metálica, la misma que permitirá arrojar
sombra en fachada y al mismo tiempo,
sirve como protección solar para las
personas que transiten por esa caminería
Incidencia solar a las
9am sin protección solar.
Incidencia solar directa
94
Conclusión:
Como se puede apreciar en las imágenes comparativas, se puede concluir que,
mediante la propuesta realizada, se mejora en gran manera la protección solar del
punto crítico del establecimiento.
Doble fachada con tenso membranas perforadas
Para doble fachada se plantea una distancia de la fachada original de 60cm, permitiendo una
circulación de aire entre estas, también aportara a evitar la incidencia solar con mayor
intensidad dentro de la edificación. La doble facha está conformada por placas de fibrocemento.
El Objetivo de la doble fachada es brindar confort térmico en el interior de la
Edificación.
De acuerdo con la conclusión de factor de forma que para aumentar su factor de forma no
necesariamente se necesita implementar más volúmenes sino superficies se plantea volados
con materiales de policarbonato que se plantean volados para generar sombra en las fachadas
expuestas directamente a la incidencia solar
Colores en la envolvente de los colegios
Para fachada se plantea tonalidades claras siendo el predominante el color blanco y como un
color complementario el beige, con colores acompañantes derivados de estos.
Ilustración 42 Colores de la envolvente paleta de colores nude
colores optimo para envolvente en zonas cálidas
Fuente bajada internet paleta de colores claros
95
Colegio José Joaquín Pino Icaza-Mejoramiento de la protección solar
En base al análisis previo realizado a esta unidad educativa, se determinaron los puntos
críticos, en los cuales se implementó, un sistema de cortasoles regulables de aluminio, en
planta alta, y en planta baja se diseñaron aleros que bloqueen la radiación directa en
ventanas. En base a los resultados que arrojó la carta bioclimática, se diseñaron
protecciones solares en caminerías, mediante pérgolas y áreas verdes que crearan
microclimas ayudando con esta a las altas temperaturas.
Punto Critico
#1
#
##6
##
#
Punto Critico
Punto Critico
Propuesta
Cortasoles
96
Los paneles de relleno proporcionan
una tenue luz veteada y son efectivos
para controlar el calor y el resplandor.
Patrones de relleno Perforado
La propuesta consiste un sistema de
cortasoles que permiten un control solar
efectivo debido a que se puede regular su
posición, al mismo tiempo que ofrece
efectos visuales sorprendentes al permitir
el ingreso de los rayos solares a través de
sus microperforaciones de la lámina de
relleno de cada panel.
97
5.4. CONCLUSIONES
La propuesta de solución mediante un sistema de protección solar pasivo en las áreas
identificadas como críticas, los cuales ayudan a la eficiencia energética; elementos como la
iluminación y ventilación natural, en su diseño arquitectónico y en su envolvente en donde los
beneficiarios principales serán los docentes, estudiantes y público en general. El proyecto está
destinado para el estudio de materiales y condiciones climáticas y confort térmico en los
espacios interiores durante la etapa de diseño y posterior aplicación, haciendo de los proyectos
a futuro que estén destinados a ser educativos, estén inclinados a lo que son las edificaciones
energéticamente eficientes.
Se pudieron cumplir con gran mayoría de los objetivos debido a que se realizó el estudio de
confort térmico a través de software de modelación y de teorías como la teoría de olgay en los
cuales una vez identificados puntos críticos de las edificaciones se intervino en cada punto
crítico proponiendo una solución a la incidencia solar directa y poco confort térmico dentro de
los ambientes, hubieron objetivos que no se cumplieron debido que en proceso de análisis e
interpretación como fue el caso de factor de forma que se planteó al principio que conectar los
bloques a través de cubierta para mejorar el factor de forma no se cumplió este objetivo luego
que el análisis arroje como resultado que es más eficaz proponer una solución de factor de
forma por bloques independientes que juntos.
98
5.5. RECOMENDACIONES
Se recomienda que en edificaciones destinado su uso educación se analice durante el proceso
de diseño arquitectónico antes de construir , las condiciones climáticas como factor
fundamental, diseñar en cuanto a la disposición espacial y asoleamientos sugiriendo los más
óptimos respecto a la ubicación de cada espacio para que estos espacios en el interior puedan
ser confortables y a la vez su envolvente funcione una barrera de protección solar debido que
por el clima de Guayaquil y su radiación solar se utilicen criterios de protección solar pasiva
para abaratar costos, y la actividades que se impartan en dichas edificaciones satisfagan las
necesidades de los usuarios
99
1. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS
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102
2. ANEXOS
103
Anexo 2
Factor de forma
CÁLCULO DE FACTOR DE FORMA
JOSÉ PINO ICAZA
Bloque # 1 f. forma: 0,241
perímetro: 157,59
área: 652,89
altura: 6,2
volumen: 4047,918
Envolvente: 977,058
Bloque # 2 f. forma: 0,249
perímetro: 118,07
área de
piso: 475,1
altura: 6,2
volumen: 2945,62
Envolvente: 732,03
Bloque # 3 f. forma: 0,417
perímetro: 38,4
área: 92,16
altura: 3
volumen: 276,48
Envolvente: 115,2
104
Bloque # 4 f. forma: 1,069
perímetro: 15,1
área: 14,13
altura: 3
volumen: 42,39
Envolvente: 45,3
Bloque # 5 f. forma: 0,473
perímetro: 34,55
área: 73,1
altura: 3
volumen: 219,3
Envolvente: 103,65
Bloque # 6
f. forma: 0,244
perímetro: 151,24
área: 621,04
altura: 6,2
volumen: 3850,448
Envolvente: 937,688
105
Bloque # 7 f. forma: 0,431
perímetro: 37,3
área: 86,5
altura: 3,2
volumen: 276,8
Envolvente: 119,36
106
Anexo 3
PRESUPUESTO DE PROPUESTA
Elaboración propia
107
Anexo 4
Fotos evidencias
COLEGIO JAIME ROLDÓS
108
COLEGIO PINO ICAZA