ESTRATEGIAS Y RECOMENDACIONES ARQUITECTÓNICAS DE CLIMATIZACIÓN PASIVA APLICADA A INEGAS

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO
U.A.G.R.M.
FACULTAD DE CIENCIAS DEL HÁBITAT, DISEÑO Y ARTE
F.C.H.D.A.
UNIDAD DE POSGRADO
MAESTRIA UNIVERSITARIA EN PROYECTO AVANZADO DE
ARQUITECTURA Y CIUDAD (MUPAAC)
1.ᵉʳ VERSIÓN – 1.ª EDICIÓN
“ESTRATEGIAS Y RECOMENDACIONES ARQUITECTÓNICAS DE
CLIMATIZACIÓN PASIVA APLICADA A INEGAS”
TRABAJO FINAL DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE MASTER EN
PROYECTO AVANZADO DE ARQUITECTURA Y CIUDAD (MUPAAC)
AUTOR:
Arq. Kelly Pamela Quiroga Vega
Tutor de Tesis:
Msc. Arq. Gabriela Saavedra Ampuero
Santa Cruz de la Sierra, Bolivia
2023
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios, por las bendiciones que me concede día a día, por la fortaleza para
avanzar frente a los desafíos y por ayudarme a cumplir una meta más en mi vida.
Agradezco a mi tutora, la arquitecta Gabriela Saavedra Ampuero, colega y amiga, por
su dedicación, paciencia y guía para lograr esta instancia anhelada.
Agradezco a mis padres que me han brindado su apoyo incondicional para poder
cumplir mis objetivos personales y académicos.
Agradezco a mi familia, a mi esposo, a mis hijos que, con su cariño y afecto, me han
brindado las fuerzas para seguir adelante.
Agradezco a mis amigos, por sus valiosos consejos y cariño.
I
DEDICACIÓN
A mis hijos Mateo y Leonardo; mi alegría y mi motivación, y a mi madre, quien siempre
me impulsa a seguir adelante.
II
RESUMEN EJECUTIVO.
El presente trabajo de investigación se orienta al análisis de los factores climáticos,
como la temperatura, la humedad, la radiación solar y los patrones de viento, que varían
significativamente en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra; la arquitectura bioclimática es un
nuevo tipo de arquitectura donde el equilibrio y la armonía son una constante con el medio
ambiente, se centra en el diseño y la orientación de los edificios para aprovechar al máximo las
condiciones climáticas y ambientales, busca lograr un gran nivel de confort térmico mediante la
adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la construcción del edificio adaptado a las
condiciones climáticas de su entorno; el objetivo de esta investigación es contribuir al desarrollo
de soluciones sostenibles y eficientes en el ámbito de la climatización de edificios, teniendo en
cuenta los factores climáticos y aprovechando al máximo las ventajas de las estrategias de
climatización pasiva, la arquitectura bioclimática es, en definitiva, una arquitectura adaptada al
medio ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y que intenta minimizar el
consumo energético y con él, la contaminación ambiental.
Beatriz Garzón (2007). Parte de la premisa que:
La arquitectura es un trabajo social, se debe enfatizar la tendencia bioclimática, pues
sus principios van dirigidos: Al mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios desde el
punto de vista del confort higrotérmico, a la integración del objeto arquitectónico a su contexto,
a incidir en la reducción de la demanda de energía convencional y al aprovechamiento de
fuentes energéticas alternativas, como resultado del concepto ecológico que enmarca esta
tendencia. (p. 15)
Según Salas, A. (2021) “La humedad relativa en la ciudad de Santa Cruz tiende a ser
muy alta como se muestra en la imagen anterior. Durante los meses de octubre hasta junio se
alcanzan humedades relativas máximas por encima del 90%, en los meses restantes este
parámetro disminuye alcanzando una media de del 68%.” (31 y 32)
III
De acuerdo con la web Weather Spark citado por Salas, A. (2021) los veranos son
largos, muy calientes y húmedos. Los inviernos por el contrario son cortos y templados. El
clima tropical es el predominante, presentando grandes precipitaciones durante todo el año
acentuándose mucho más en los meses de verano, la temporada calurosa dura
aproximadamente 6 meses extendiéndose desde el mes de septiembre hasta el mes de marzo
cuando la temperatura máxima diaria alcanza los 30°C. (p.32)
La aplicación del estudio de los factores climáticos y el uso de estrategias de
climatización pasiva favorecerá el confort en INEGAS. Independiente (Causa): El uso de
estrategias de climatización, Variable dependiente (efecto): Condiciones de confort y calidad de
vida, Variable interviniente: Los factores de climatización.
Tratándose de una investigación descriptiva – explicativa, se analizó las variables en
profundidad sobre el estudio del confort climático aun en proyectos ya construidos, usando
enfoques de climatización y estrategias tecnológicas respaldadas por herramientas de
simulación como ser DesignBuilder. Con la finalidad de identificar estrategias no invasivas ni
alteraran el diseño original del edificio para optimizar las condiciones ambientales interiores.
Palabras claves: estrategias climatización pasivas, DesignBuilder
IV
ASBTRACT
This research work is aimed at the analysis of climatic factors, such as temperature,
humidity, solar radiation and wind patterns, which vary significantly in the city of Santa Cruz de
la Sierra; Bioclimatic architecture is a new type of architecture where balance and harmony are
a constant with the environment, it focuses on the design and orientation of buildings to make
the most of the climatic and environmental conditions, it seeks to achieve a high level of thermal
comfort through the adaptation of the design, geometry, orientation and construction of the
building adapted to the climatic conditions of its environment; The objective of this research is to
contribute to the development of sustainable and efficient solutions in the field of building air
conditioning, taking into account climatic factors and making the most of the advantages of
passive air conditioning strategies. Bioclimatic architecture is, in short, an architecture adapted
to the environment, sensitive to the impact it causes on nature, and that tries to minimize energy
consumption and with it, environmental pollution.
Beatriz Garzón (2007). It starts from the premise that:
Beatriz Garzón (2007). It starts from the premise that:
Architecture is a social work, the bioclimatic trend must be emphasized, since its
principles are directed: To improve the quality of life of users from the point of view of
hygrothermal comfort, to the integration of the architectural object to its context, to influence the
reduction of the demand for conventional energy and the use of alternative energy sources, as a
result of the ecological concept that frames this trend. (p. 15)
According to Salas, A. (2021) “The relative humidity in the city of Santa Cruz tends to be
very high as shown in the previous image. During the months of October to June, maximum
relative humidity above 90% is reached; in the remaining months this parameter decreases,
reaching an average of 68%.” (31 and 32)
According to the Weather Spark website cited by Salas, A. (2021), summers are long,
very hot and humid. Winters, on the other hand, are short and mild. The tropical climate is
V
predominant, presenting large rainfall throughout the year, becoming much more accentuated in
the summer months. The hot season lasts approximately 6 months, extending from the month of
September to the month of March when the maximum daily temperature reaches 30°. c. (p.32)
The application of the study of climatic factors and the use of passive air conditioning
strategies will favor comfort in INEGAS. Independent (Cause): The use of air conditioning
strategies, Dependent variable (effect): Comfort conditions and quality of life, Intervening
variable: Air conditioning factors.
Being a descriptive - explanatory research, the variables were analyzed in depth in the
study of climatic comfort even in already built projects, using air conditioning approaches and
technological strategies supported by simulation tools such as DesignBuilder. In order to identify
non-invasive strategies that will not alter the original design of the building to optimize interior
environmental conditions.
Keywords: passive air conditioning strategies, DesignBuilder
VI
ÍNDICE DE CONTENIDO
Capítulo I. Fundamentación Metodológica ....................................................................... 1
I.1. Introducción ........................................................................................................... 1
I.2. Planteamiento del problema................................................................................... 3
I.2.1. Presentación del problema .............................................................................. 3
I.2.2 Formulación del problema ................................................................................ 4
I.3. Objetivos ................................................................................................................ 4
I.3.1. Objetivo general .............................................................................................. 4
I.3.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 4
I.4. Delimitación de la investigación ............................................................................. 5
I.4.1.- Límite espacial ............................................................................................... 5
I.4.2.- Límite temporal .............................................................................................. 5
I.5. Justificación de la investigación ............................................................................. 5
I.5.1. Justificación técnica: ....................................................................................... 5
I.5.1. Justificación teórica ......................................................................................... 6
I.5.2. Justificación personal ...................................................................................... 7
I.6. Hipótesis ................................................................................................................ 7
I.6.1. Variables ......................................................................................................... 7
I.6.2. Definiciones conceptuales de la variable ......................................................... 7
I.6.3. Operacionalización de las variables ................................................................ 8
I.7. Diseño metodológico.............................................................................................. 8
I.7.1. Enfoque........................................................................................................... 8
1.7.2 Alcance ........................................................................................................... 8
1.7.3. Diseño ............................................................................................................ 9
La presente investigación tuvo un diseño explicativo secuencial .............................. 9
I.7.4. Descripción del ámbito de la investigación ...................................................... 9
I.7.5. Organización de la recolección de la información .......................................... 10
I.7.6. Elaboración y aplicación de técnicas e instrumentos de recolección de
información ........................................................................................................................ 10
I.7.7. Plan de recolección y procesamiento de datos .............................................. 10
I.7.8. Análisis cuantitativos y cualitativos de la información .................................... 11
I.9. Cronograma ......................................................................................................... 12
Capítulo II. Fundamentación Teórica ............................................................................. 13
II.1. Marco de referencia ................................................................................................ 13
II.1.1. Antecedentes internacionales de la investigación......................................... 13
II.2. Definición de términos y conceptos ......................................................................... 18
II.3. Marco teórico .......................................................................................................... 19
II.3.1. Arquitectura Bioclimática .............................................................................. 19
II.3.2. Confort ......................................................................................................... 20
Confort higrotérmico............................................................................................... 21
Estándares internacionales de confort ................................................................... 23
Modelos de confort higrotérmico ............................................................................ 25
Herramientas para evaluar el confort ..................................................................... 25
II.3.3. El clima ........................................................................................................ 26
El clima y su importancia en la arquitectura bioclimática ........................................ 26
Clasificación climática ............................................................................................ 26
Agrupación bioclimática de las ciudades ................................................................ 27
Determinación de las variables de acondicionamiento de acuerdo al bioclima ....... 28
II.3.4. Estrategias de climatización ......................................................................... 28
II.3.5. Marco legal................................................................................................... 29
Relación entre hábitat y confort .............................................................................. 29
Contexto nacional normativo .................................................................................. 29
Normativa departamental ....................................................................................... 30
Capítulo III. Trabajo de campo ....................................................................................... 32
III.1. Antecedentes del estudio sobre el objeto ............................................................... 32
a)
Estructura urbanística ................................................................................... 32
b)
Descripción del ecosistema en que se asienta .............................................. 32
c)
Observaciones especiales respecto del entorno urbano, señalando
particularidades de patrimonio natural y cultural edificado ................................................. 33
III.2. Datos generales ................................................................................................. 35
a)
Coordenadas Geográficas: ........................................................................... 35
b)
Ubicación ...................................................................................................... 36
III.3. Análisis de sitio .................................................................................................. 38
a)
Accesibilidad ................................................................................................. 38
b)
Relevamiento ................................................................................................ 39
c)
Observaciones micro climáticas .................................................................... 40
III.4. Datos climáticos ................................................................................................. 41
III.4.1. Ubicación geográfica ................................................................................... 41
III.4.2. Mesoclima ................................................................................................... 41
III.4.3. Clima ........................................................................................................... 42
III.4.4. Temperatura................................................................................................ 43
III.4.5. Humedad Relativa ....................................................................................... 43
III.4.6. Viento .......................................................................................................... 44
III.4.7. Entorno bioclimático .................................................................................... 46
III.5. Análisis climático ................................................................................................ 47
III.5.1. Temperatura................................................................................................ 47
III.5.2. Promedios diurnos mensuales .................................................................... 48
III.5.3. Rango de radiación ..................................................................................... 48
III.5.4. Rango de iluminación .................................................................................. 49
III.5.5. Rango de cobertura del cielo........................................................................... 50
III.5.6. Rango de velocidad del viento ........................................................................ 51
III.5.7. Temperatura del suelo .................................................................................... 51
III.5.8. Temperatura de bulbo seco – humedad relativa.............................................. 52
III.5.8. Datos horarios ................................................................................................. 53
III.5.8.1. Temperaturas horarias ............................................................................. 53
III.5.8.1. Humedades horarias ................................................................................ 55
III.5.9. Carta psicrométrica ..................................................................................... 57
III.5.9.1. Estrategias que recomienda la carta psicrométrica .................................. 58
III.6. Conclusiones del análisis climático .................................................................... 61
III.7. Análisis e interpretación de los resultados de la encuesta ..................................... 62
III.7.1. Datos generales .......................................................................................... 62
III.7.2. Información del edificio ................................................................................ 63
III.7.3. Información del usuario ............................................................................... 65
III.7.4. Información sobre la percepción del ambiente interior del edificio ............... 67
III.7.5. ¿Cómo cree usted que pueden mejorar las condiciones de confort
(bienestar) en el edificio? ................................................................................................... 74
Capítulo IV. Análisis de estudio – Propuesta derivados del estudio ............................... 75
IV. 1. Antecedentes de la propuesta .......................................................................... 75
IV. 2. Análisis de factibilidad....................................................................................... 76
IV. 3. Justificación ...................................................................................................... 76
IV. 4. Objetivos .......................................................................................................... 77
IV. 4.1. Objetivo general............................................................................................. 77
IV.4.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 77
IV.5. Desarrollo de la propuesta ................................................................................. 78
IV.5.1. Estrategias de Ventilación........................................................................... 78
IV.5.2. Estrategias de Protección solar................................................................... 78
IV.1.3. Estrategias de Inercia Térmica.................................................................... 79
IV.2. Simulación. ........................................................................................................ 81
IV.2.1. Definición de términos ................................................................................ 82
IV.2.2. Escenario 1. ................................................................................................ 83
IV.2.2.1. Verano (20 diciembre).............................................................................. 84
IV.2.2.2. Invierno (20 junio) .................................................................................... 85
IV.2.3. Escenario 2. ................................................................................................ 86
IV.2.3.1. Verano (20 diciembre).............................................................................. 88
IV.2.3.2. Invierno (20-junio) .................................................................................... 89
IV.2.4. Escenario 3. ................................................................................................ 90
IV.2.4.1. Verano (20 diciembre).............................................................................. 91
IV.2.4.2. Invierno (20 junio) .................................................................................... 92
IV.2.4. Análisis comparativo ....................................................................................... 93
IV.4. Verificación de las hipótesis. .............................................................................. 95
Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones .............................................................. 97
V.1. Conclusiones .......................................................................................................... 97
V.2. Recomendaciones .................................................................................................. 98
Referencias bibliográficas. ....................................................................................... 100
Anexos ..................................................................................................................... 102
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Gráfico Psicrométrico de Givoni ................................................................... 26
Figura 2. Mapa de ubicación geográfica, con límites territoriales: Bolivia, Santa cruz y
Santa Cruz de la Sierra. ............................................................................................................ 35
Figura 3. Ejes de circulación del municipio de Santa Cruz de la Sierra, 2004. ............. 36
Figura 4. Distrito Municipal 1. ....................................................................................... 37
Figura 5. Vías de acceso............................................................................................. 38
Figura 6. Avenida busch .............................................................................................. 38
Figura 7. Vía lateral S/N ............................................................................................... 39
Figura 8. Relevamiento fotográfico exterior .................................................................. 39
Figura 9. Relevamiento fotográfico de las instalaciones interiores en la actualidad ...... 40
Figura 10. Relevamiento fotográfico............................................................................. 41
Figura 11. Rueda de los vientos ................................................................................... 45
Figura 12. Vientos predominantes de Santa Cruz de la Sierra ..................................... 46
Figura 13. Rango de temperatura ................................................................................ 47
Figura 14. Promedios diurnos mensuales .................................................................... 48
Figura 15. Rango de radiación ..................................................................................... 48
Figura 16. Rango de iluminación .................................................................................. 49
Figura 17. Rango de cobertura del cielo....................................................................... 50
Figura 18. Rango velocidad del viento ......................................................................... 51
Figura 19. Temperatura del Suelo ................................................................................ 51
Figura 20. Temperatura de bulbo seco – Humedad Relativa........................................ 52
Figura 21. Temperaturas horarias ................................................................................ 53
Figura 22. Temperaturas Horarias ............................................................................... 53
Figura 23.Humedades Horarias ................................................................................... 55
Figura 24. Oscilación de humedades horarias ............................................................. 55
Figura 25. Carta Psicrométrica ..................................................................................... 57
Figura 26. Dispositivos de control solar ........................................................................ 79
Figura 27. Modelado del edificio - INEGAS .................................................................. 81
Figura 28. Fachada Frontal (verano 15:00 horas) ........................................................ 83
Figura 29. Fachada Posterior (verano 15:00 horas) ..................................................... 83
Figura 30. Análisis Confort Climático ........................................................................... 84
Figura 31. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 84
Figura 32. Análisis Confort Climático ........................................................................... 85
Figura 33. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 85
Figura 34. Fachada Frontal (Invierno 10:00 horas) ...................................................... 87
Figura 35. Fachada posterior (Invierno 10:00 horas) .................................................... 87
Figura 36. Análisis Confort Climático ........................................................................... 88
Figura 37. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 88
Figura 38. Análisis Confort Climático ........................................................................... 89
Figura 39. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 89
Figura 40. Sistema de extracción mecánica ................................................................. 90
Figura 41. Aislamiento Térmico .................................................................................... 90
Figura 42. Análisis Confort Climático ........................................................................... 91
Figura 43. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 91
Figura 44. Análisis Confort Climático ........................................................................... 92
Figura 45. Análisis Ganancias Internas + Solares ........................................................ 92
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Estructura operacional de las variables ............................................................. 8
Tabla 2 Estructura de análisis cuantitativo y cualitativo de la información ..................... 11
Tabla 3 Estructura del cronograma del avance de la tesis ............................................. 12
Tabla 4 Factores de confort ........................................................................................... 22
Tabla 5 Parámetros de confort ...................................................................................... 23
Tabla 6 Modelos de confort ........................................................................................... 25
Tabla 7 Matriz de clasificación ....................................................................................... 27
Tabla 8 Tabla Climática - Datos Históricos del Tiempo Santa Cruz de la Sierra ............ 42
Tabla 9 Temperatura ..................................................................................................... 43
Tabla 10 Humedad relativa media anual de Santa Cruz de la Sierra ............................. 43
Tabla 11 Vientos ........................................................................................................... 44
Tabla 12 Conclusión de Temperaturas horarias ............................................................ 54
Tabla 13 Conclusión Humedades .................................................................................. 56
Tabla 14 Resumen estrategias de climatización a partir de la Carta Psicrométrica ....... 61
Tabla 15 Temperatura (ºC) ............................................................................................ 93
Tabla 16 Humedad (%) ................................................................................................. 93
Tabla 17 Ganancias Internas (KWH: Indicador de consumo energético) ....................... 94
Tabla 18 Solar (KWH: Indicador de consumo energético) ............................................. 94
ÍNDICE DE GRAFICOS
Gráfico 1. Sexo de los encuestados.............................................................................. 62
Gráfico 2. Edad de los encuestados ............................................................................. 62
Gráfico 3. Dispositivos de control climático activos en el edificio (meses fríos/invierno) 63
Gráfico 4. Dispositivos de control climático activos en el edificio (meses cálidos) ......... 64
Gráfico 5. Tiempo que lleva en el edificio durante el día ............................................... 65
Gráfico 6. ¿La actividad que desarrolla es? .................................................................. 66
Gráfico 7. Sensación térmica ........................................................................................ 67
Gráfico 8. Sensación de humedad ............................................................................... 68
Gráfico 9. Sensación de ventilación ............................................................................. 69
Gráfico 10. Preferencia de temperatura ........................................................................ 70
Gráfico 11. Preferencia de ventilación .......................................................................... 71
Gráfico 12. Aceptación personal del ambiente .............................................................. 72
Gráfico 13. Tolerancia personal .................................................................................... 73
Gráfico 14. Mejorar las condiciones de confort. ............................................................ 74
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Guía de recomendaciones y propuesta ....................................................... 79
1
Capítulo I. Fundamentación Metodológica
I.1. Introducción
El cambio climático y la preocupación por la sostenibilidad han generado una creciente
necesidad de encontrar soluciones eficientes y respetuosas con el medio ambiente en el ámbito
de la climatización de edificios.
En esta tesis, se abordará el estudio de cómo los elementos climáticos influyen en el
diseño y uso de estrategias de climatización pasiva
Según Salas, A. (2021) “La humedad relativa en la ciudad de Santa Cruz tiende a ser
muy alta como se muestra en la imagen anterior. Durante los meses de octubre hasta junio se
alcanzan humedades relativas máximas por encima del 90%, en los meses restantes este
parámetro disminuye alcanzando una media de del 68%.” (31 y 32)
De acuerdo con la web Weather Spark citado por Salas, A. (2021) los veranos son
largos, muy calientes y húmedos. Los inviernos por el contrario son cortos y templados. El
clima tropical es el predominante, presentando grandes precipitaciones durante todo el año
acentuándose mucho más en los meses de verano, la temporada calurosa dura
aproximadamente 6 meses extendiéndose desde el mes de septiembre hasta el mes de marzo
cuando la temperatura máxima diaria alcanza los 30°C. (p.32)
Los elementos climáticos, como la temperatura, la humedad, la radiación solar y los
patrones de viento, varían significativamente de una región a otra y son determinantes a la hora
de diseñar estrategias de climatización que aprovechen los recursos naturales disponibles y
minimicen el consumo de energía.
En este trabajo, se analizarán diferentes estrategias de climatización pasiva, como la
orientación y diseño de los edificios, el uso de materiales y técnicas de aislamiento, la
ventilación natural y el aprovechamiento de fuentes de energía renovable. Se evaluará su
2
eficacia en diferentes climas y se buscará establecer pautas y recomendaciones para adaptar
estas estrategias a las condiciones específicas de cada región.
El objetivo de esta investigación es contribuir al desarrollo de soluciones sostenibles y
eficientes en el ámbito de la climatización de edificios, teniendo en cuenta los factores
climáticos y aprovechando al máximo las ventajas de las estrategias de climatización pasiva.
Se espera que los resultados obtenidos sirvan como base para la toma de decisiones
informadas en la planificación y diseño de edificios más respetuosos con el medio ambiente y
que promuevan el bienestar de sus ocupantes.
La forma de las construcciones debe estar en armonía con el entorno natural y aceptar
las modificaciones que éste induzca.
Así, la arquitectura que considera su entorno es el ideal moderno y la enseñanza tan
necesaria si se quiere ver el conjunto de la vida, y servir ahora al conjunto de la vida, sin
anteponer ninguna tradición. No exaltando ninguna forma fija sobre nosotros, sino exaltando las
sencillas leyes del sentido común.
El documento está estructurado en los siguientes apartados.
En capítulo I, Se detalla la fundamentación metodológica a seguir y se comienza con la
introducción, El cambio climático y la preocupación por la sostenibilidad han generado una
creciente necesidad de encontrar soluciones eficientes y respetuosas con el medio ambiente en
el ámbito de la climatización de edificios. En esta tesis, se abordará el estudio de cómo los
factores climáticos influyen en el diseño y uso de estrategias de climatización pasiva, la
formulación del problema, ¿En qué medida el estudio de los factores climáticos y la aplicación
de estrategias de climatización pasiva favorecerán el confort en INEGAS de la U.A.G.R.M., los
objetivos, Proponer estrategias y recomendaciones de climatización pasiva, con el propósito de
mejorar el confort de en INEGAS de la U.A.G.R.M de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra,
realizando un análisis especifico de los factores climáticos del lugar, para determinar las
mejores soluciones a aplicar, la hipótesis La aplicación del estudio de los factores climáticos y
3
el uso de estrategias de climatización pasiva favorecerá el confort en INEGAS, plan de
recolección y procesamiento de datos, y el cronograma de las actividades.
En el capítulo II, se describe los términos y los conceptos, la arquitectura desde la
perspectiva bioclimática, ecológica, y el confort, los sistemas pasivos y la importancia de la
carta psicrométrica.
En el capítulo III, se demuestra el trabajo de campo que se realizó en el presente
trabajo,
En el capítulo IV, se describe el análisis de estudio - propuesta, donde además se
verifica la hipótesis de la tesis.
Capítulo V, se obtienen las conclusiones generales de la investigación.
Más allá de los directos resultados de la investigación se proporcionan algunas
consideraciones adicionales para establecer la base para futuras investigaciones
Los apartados se complementan con los siguientes anexos. El Anexo I, la encuesta.
I.2. Planteamiento del problema
I.2.1. Presentación del problema
La falta del uso de estrategias de climatización pasiva aplicada al módulo de Inegas.
El medio que nos rodea o espacio geográfico es accesible a la sociedad, es cualquier
punto de la superficie terrestre que se vea afectado o que afecte de alguna manera a la
humanidad.
Visto así, no solamente las áreas habitadas del planeta; los mares y zonas polares son
también un espacio geográfico que se ve afectado por la actividad humana sobre el planeta.
Por otro lado, sabemos que existe una estrecha relación entre el hombre y el medio que
lo rodea, esta relación sin duda, le ha permitido a lo largo de los años prosperar y comprender
su entorno, de tal modo, que es consciente que debe adaptarse a él y aprovechar sus
beneficios para así obtener mejores condiciones de habitabilidad.
4
En la actualidad, si bien se consideran las condiciones climáticas del lugar, muchas
veces pasan a ocupar un segundo lugar o un lugar menos importante debido a cierto tipo de
limitantes que condicionan y dificultan su aplicación, tales como la falta de conocimiento,
presupuesto, la geografía del terreno, la ubicación, entre otros.
Como resultado, tenemos edificaciones que abusan del uso de sistemas de activos o
sistemas mecánicos, (son los que requieren sistemas artificiales mecánicos para su
funcionamiento) y que, si bien solucionan los problemas de acondicionamiento, elevan el costo
energético y deberían ser considerados solo como sistemas de apoyo.
Los sistemas pasivos, aprovechan los recursos naturales como el sol, viento,
vegetación, para lograr un confort térmico y lumínico del edificio. Considerando estos recursos,
se puede reducir el consumo de energía, contribuir a la sostenibilidad ambiental, además que el
costo de mantenimiento es cero y son saludables para el usuario.
I.2.2 Formulación del problema
¿En qué medida la aplicación de estrategias de climatización pasiva favorecerá el
confort en INEGAS?
I.3. Objetivos
I.3.1. Objetivo general
Proponer estrategias de climatización pasiva, con el fin de contribuir a mejorar el confort
en INEGAS, realizando un análisis específico de los elementos climáticos del lugar, para
determinar las mejores soluciones a aplicar.
I.3.2. Objetivos específicos
-
Analizar los resultados del estudio climático mediante el software Climate
Consultant, con la finalidad de determinar variables del comportamiento de los indicadores
bioclimáticos, para el procesamiento de datos.
-
Plantear alternativas de climatización pasiva, estableciendo los marcos teóricos y
prácticos del diseño, para llegar a condiciones de confort.
5
-
Elaborar una guía de estrategias de climatización pasiva que permita la
viabilidad de su aplicación en las instalaciones de INEGAS, para mejorar su confort climático.
I.4. Delimitación de la investigación
I.4.1.- Límite espacial
El edificio de INEGAS, está ubicado en la Av. Busch, entre segundo y tercer anillo de la
ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Por tanto, se tomarán los datos considerando estas
referencias.
I.4.2.- Límite temporal
Enero de 2023 a diciembre de 2023.
I.5. Justificación de la investigación
I.5.1. Justificación técnica:
La arquitectura bioclimática es un nuevo tipo de arquitectura donde el equilibrio y la
armonía son una constante con el medio ambiente. Busca lograr un gran nivel de confort
térmico teniendo en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el
confort térmico interior mediante la adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la
construcción del edificio adaptado a las condiciones climáticas de su entorno.
Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar
sistemas mecánicos, que más bien se consideran como sistemas de apoyo. Se trata, de una
arquitectura adaptada al medio ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y
que intenta minimizar el consumo energético y con él, la contaminación ambiental.
El desarrollo de los nuevos sistemas de acondicionamiento ambiental, que antaño
suponían bajos costes de los combustibles, además de las tendencias arquitectónicas del
momento, derivó en una arquitectura indiferenciada, repetitiva para cualquier situación
climática. Caracterizada por unos edificios sin orientación, isótropos, envueltos casi siempre en
un muro cortina. En este contexto, alcanzar un nivel de confort dependía únicamente de los
equipos de climatización, con el consiguiente derroche energético que supone.
6
La arquitectura bioclimática toma en cuenta las condiciones del terreno, el recorrido del
Sol, las corrientes de aire, etc., aplicando estos aspectos a la distribución de los espacios, la
apertura y orientación de las ventanas, etc., con el fin de conseguir una eficiencia energética.
No consiste en inventar cosas extrañas sino diseñar con los elementos ya existentes y
sacar el máximo provecho a los recursos naturales que brinda el entorno. Sin embargo, esto no
tiene qué condicionar el aspecto de la edificación, que es completamente variable y
perfectamente acorde con las tendencias y el diseño de una buena arquitectura.
I.5.1. Justificación teórica
La arquitectura bioclimática se centra en el diseño y la orientación de los edificios para
aprovechar al máximo las condiciones climáticas y ambientales, como el asoleamiento, para
mantener un nivel de confort térmico. Esto puede implicar el uso de técnicas de diseño pasivo,
como la orientación adecuada del edificio para maximizar la luz solar en invierno y minimizarla
en verano, el uso de materiales con propiedades térmicas específicas, y la ventilación natural.
No se debe olvidar, que una gran parte de la arquitectura tradicional ya funcionaba
según los principios bioclimáticos: ventanales orientados al norte, para que reciban mayor
cantidad de luz; orientación hacia los vientos predominantes, para promover la ventilación
natural; el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades térmicas, como la madera o
el adobe; el abrigo del suelo; la ubicación de los pueblos, etc.
Su objetivo es reducir la dependencia de los sistemas de calefacción y refrigeración
mecánicos, que puede resultar en una reducción significativa del consumo de energía. Al
mismo tiempo, se mejora la comodidad de los ocupantes y se reduce el impacto ambiental del
edificio.
La arquitectura bioclimática no sólo es beneficiosa para el medio ambiente, sino que
también puede ofrecer beneficios económicos a largo plazo, ya que los edificios bioclimáticos
suelen tener costos de operación más bajos debido a su menor consumo de energía.
7
La arquitectura bioclimática es, en definitiva, una arquitectura adaptada al medio
ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y que intenta minimizar el
consumo energético y con él, la contaminación ambiental.
I.5.2. Justificación personal
Desde el punto de vista profesional como arquitecto es importante ampliar los
conocimientos sobre las estrategias de climatización y los elementos que lo condicionan, este
estudio enriquecerá los conocimientos en este campo para aplicarlos en el ejercicio de mi
profesión; además al no encontrar suficiente bibliografía en el medio local me motivó de sobre
manera realizar un aporte para estudio de futuras generaciones de arquitectos.
I.6. Hipótesis
La aplicación de los factores climáticos y el uso de estrategias de climatización pasiva
favorecerá el confort en INEGAS.
I.6.1. Variables
Independiente (Causa): El uso de estrategias de climatización
Variable dependiente (efecto): Condiciones de confort y calidad de vida.
Variable interviniente: Los factores de climatización.
I.6.2. Definiciones conceptuales de la variable
El presente trabajo de investigación contará con las siguientes variables:
Independiente: La que afecta o determina el comportamiento de otras variables. Son la
causa y producen un efecto.
Dependiente: Es el fenómeno que requiere explicación. Es observado y medido para
poder determinar el efecto de la variable independiente.
Interviniente: Es una variable secundaria y modifica la acción de la variable
independiente en un determinado fenómeno (intensidad y dirección).
De acuerdo al nivel de medición se presentarán variables tales como:
Cualitativas: Que refieren a atributos y cualidades.
8
Cuantitativas: Expresan características medibles, cuantificables.
I.6.3. Operacionalización de las variables
Tabla 1.
Estructura operacional de las variables
VARIABLE
DIMENSIÓN
INDICADORES
Estrategias y recomendaciones
arquitectónicas de climatización
pasiva.
(Variable independiente)
Confort interno
en ambientes
Reducción en el uso de
mecanismos de calefacción y
enfriamiento.
Ahorro energético.
Condiciones de confort y calidad de
vida.
(Variable dependiente)
Confort óptimo.
No excedente de calor, ni frio.
Condiciones de trabajo óptimo.
No desgaste físico innecesario.
Nota. Elaboración Propia en base a la información obtenida de las variables del presente
estudio.
I.7. Diseño metodológico
I.7.1. Enfoque
En este documento se utilizó una investigación de enfoque mixto que permitió que la
investigación pragmática.
La meta de la investigación mixta no es reemplazar a la investigación cuantitativa ni a la
investigación cualitativa, sino utilizar las fortalezas de ambos tipos de indagación
combinándolas y tratando de minimizar sus debilidades potenciales. (Hernández, R.
Fernández, C. Baptista, M. 2010. P. 544)
1.7.2 Alcance
La presente investigación tuvo un alcance descriptivo – explicativo.
Hernández, R. Fernández, C. Baptista, M. (2010) señalan que los estudios descriptivos
buscan especificar las propiedades, las características y los perfiles de personas, grupos,
comunidades, procesos, objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un análisis. Es
9
decir, únicamente pretenden medir o recoger información de manera independiente o conjunta
sobre los conceptos o las variables a las que se refieren, esto es, su objetivo no es indicar
cómo se relacionan éstas. (p. 80)
Los estudios explicativos van más allá de la descripción de conceptos o fenómenos o
del establecimiento de relaciones entre conceptos; es decir, están dirigidos a responder por las
causas de los eventos y fenómenos físicos o sociales. Como su nombre lo indica, su interés se
centra en explicar por qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones se manifiesta, o por qué
se relacionan dos o más variables. (ibídem. P.84)
1.7.3. Diseño
La presente investigación tuvo un diseño explicativo secuencial
El diseño se caracteriza por una primera etapa en la cual se recaban y analizan datos
cuantitativos, seguida de otra donde se recogen y evalúan datos cualitativos. La mezcla mixta
ocurre cuando los resultados cuantitativos iniciales informan a la recolección de los datos
cualitativos. Cabe señalar que la segunda fase se construye sobre los resultados de la primera.
Finalmente, los descubrimientos de ambas etapas se integran en la interpretación y elaboración
del reporte del estudio. Se puede dar prioridad a lo cuantitativo o a lo cualitativo. (Hernández,
R. Fernández, C. Baptista, M. 2010. P. 566)
Se contemplará el estudio de bibliografía y elementos conceptuales existentes sobre el
problema de investigación con los cuales se fundamentará el marco teórico y conceptual.
Se analizará los datos climáticos de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, obtenidos a
través de páginas web en vinculación con la estación meteorológica de Viru Viru, así como
también un análisis de sitio.
Se recolectará información obtenida por medio de encuestas, entrevistas.
I.7.4. Descripción del ámbito de la investigación
Este estudio se realizará en INEGAS, por tanto, tomará como referencia la población
que atiende.
10
Para la obtención de datos climáticos, se recolectará información que tenga una base
de histórica de datos de por lo menos 20 años, ya que se debe tomar en cuenta el
comportamiento del clima en un año típico. Se analizará el sitio y su entorno. Así como
también se tomará en cuenta investigaciones relacionadas al trabajo de investigación.
I.7.5. Organización de la recolección de la información
La información se organizará de la siguiente manera:
-
Datos de la población: personal administrativo, de servicio, el Universo y la Muestra al
ser reducido se encuestará a 30 personas que trabajan en las instalaciones de INEGAS.
-
Datos climáticos: mediante tablas y gráficos que muestren la relación del entorno
inmediato con los criterios de climatización.
-
Criterios de climatización pasiva.
I.7.6. Elaboración y aplicación de técnicas e instrumentos de recolección de
información
Se aplicarán las siguientes técnicas e instrumentos de recolección de información:
-
Obtención de datos climáticos (Instrumento: páginas web.)
-
Observación documental (Instrumento: Fichas bibliográficas).
-
Observación de campo (Instrumento: Cuestionario de observación).
-
Entrevistas personales (Instrumento: Entrevista).
-
Técnicas de representación (Instrumentos: Fotografías, esquemas, plano arquitectónico,
etc.).
-
Entrevistas a los usuarios de INEGAS.
I.7.7. Plan de recolección y procesamiento de datos
La recolección de la información de las fuentes señaladas, se realizará a través de las
técnicas e instrumentos propuestos.
11
Respecto al procesamiento de datos, se utilizará programas informáticos,
especializados en el estudio climático, así mismo, se tomará como referencia el estudio de
diferentes investigadores en este campo, para realizar un análisis objetivo y comparativo.
I.7.8. Análisis cuantitativos y cualitativos de la información
Tabla 2
Estructura de análisis cuantitativo y cualitativo de la información
Análisis
Cuantitativo o
cualitativo
Métodos
Fuentes
Niveles de
Información
Técnicas e
instrumentos
Análisis de
información.
Comparar e
identificar
variables.
Procesar
datos.
Cualitativo y
cuantitativo
Deductivo
Inductivo
Analítico
Comparativo
Fuentes de
primer nivel
de
información.
Encuesta
Entrevista
Observación
Representación
gráfica.
Establecer
lineamientos
y estrategias
a aplicar.
Cualitativo y
cuantitativo
Inductivo
Analítico
Comparativo
Fuentes de
primer nivel
de
información.
Observación de
información.
Representación.
Cuantitativo
Deductivo
analítico
Fuentes de
primer nivel
de
información.
Observación
documental.
Ítem
Objetivos específicos
Actividades
1
Analizar los resultados
del estudio mediante el
software Climate
Consultant, con la
finalidad de determinar
variables del
comportamiento de los
indicadores bioclimáticos,
para el procesamiento de
datos.
2
Plantear alternativas de
climatización pasiva,
estableciendo los marcos
teóricos y prácticos del
diseño, para llegar a
condiciones de confort.
3
Elaborar una guía de
estrategias de
climatización pasiva que
permita la viabilidad de
su aplicación en las
instalaciones de
INEGAS, para mejorar su
confort climático.
Identificar
teorías y
conceptos.
Obtención de
datos.
Nota. Elaboración propia en base a la información obtenida de las variables del presente
estudio
12
I.9. Cronograma
Tabla 3
Estructura del cronograma del avance de la tesis
CRONOGRAMA DEL PERFIL DE TESIS DE LA MAESTRÍA
2023
Nº
ACCIÓN
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1
Estudios previos
2
Elección del tema
3
Planteamiento de la investigación
4
Planteamiento del problema
5
Objetivos
6
Fundamentación metodológica
7
Marco teórico
8
Análisis cuantitativos y cualitativos
9
Estrategias y recomendaciones de
climatización
10
Conclusiones y recomendaciones
11
Presentación para evaluación del
perfil de tesis de la Maestría.
Nota. Elaboración propia de acuerdo al plan de avance de la Tesis.
13
Capítulo II. Fundamentación Teórica
II.1. Marco de referencia
II.1.1. Antecedentes internacionales de la investigación
Tesis de maestría máster universitario en eficiencia energética en la edificación, la
industria y el transporte, presentado y desarrollado Andrés Salas Gutiérrez en el año 2021, con
el título de: estudio de estrategias bioclimáticas de eficiencia energética aplicadas en la
envolvente térmica de una edificación educativa situada en los climas más característicos de
Bolivia. MADRID, Universidad Politécnica de Madrid – España.
Este proyecto contempla el estudio y análisis de las estrategias bioclimáticas de
eficiencia energética que mejor se adapten a la climatología de las ciudades más
importantes de Bolivia cuando son aplicadas en la arquitectura de un edificio educativo
común. A través de simulaciones energéticas con el software DesignBuilder, será
posible determinar el impacto que estas estrategias tienen en el consumo energético de
los sistemas de climatización. El proyecto se complementa con el estudio del
presupuesto necesario para aplicar las mejoras a la envolvente térmica del edificio, con
el objetivo de ofrecer alternativas económicamente viables en el contexto de la
construcción de edificios en Bolivia.
Ante la ausencia de regulaciones de eficiencia energética en Bolivia, uno de los
objetivos de este documento es brindar recomendaciones y estrategias generales que
se puedan aplicar tanto a proyectos de rehabilitación como de nueva construcción.
En el proceso, se realizarán comparaciones de los requisitos que exigen otras normas
en los elementos de la envolvente térmica de edificios ubicados en climas similares, con
el fin de tener un primer acercamiento a la eficiencia energética con requisitos que se
adapten a la edificación en Bolivia.
Se analizan el contexto energético, la climatología y los precios de la edificación en
Bolivia para determinar cuáles son las estrategias arquitectónicas que pueden generar
14
reducciones en el consumo de combustible en sistemas de climatización y que los
períodos de recuperación de las inversiones iniciales se cumplan durante la vida de útil
del edificio.
El estudio concluye con la discusión de los resultados para demostrar claramente en
qué tipo de climas bolivianos se pueden aplicar mejor las estrategias bioclimáticas de
eficiencia energética a la envolvente térmica del edificio.
Tesis de grado para obtener el grado Maestra en Energías Renovables Arquitectura y
Urbanismo, La ciudad Sostenible, presentado y desarrollado por Marcela Covarrubias Ramos
en el año 2010. Con el título de: Determinación de estándares de confort térmico para personas
que hábitat en clima Sub - tropical húmedo. Zona conurbada de Colima – Villa de Álvarez.
Universidad Internacional de Andalucía. Colima México.
La estructura metodológica se definió en base a los requerimientos necesarios para el
estudio del modelo de adaptación, por medio del enfoque cualitativo. Por lo que se
planteó estudiar a las personas en su contexto natural, dentro de sus viviendas y en su
propio hábitat, lo que permitió a la vez hacer un análisis de las respuestas y
percepciones físicas y psicológicas de los habitantes en relación con su entorno.
Debido a que el método de estudio es longitudinal, era indispensable elegir un universo
de estudio que se comprometiera totalmente con el proyecto por un periodo de tiempo
determinado.
El objetivo de esta investigación es hacer un estudio acerca de la temperatura de
confort, así como del rango de confort térmico para las personas que habitan en clima
tropical sub-húmedo y posteriormente, analizar cuáles son los efectos de la humedad
relativa sobre la temperatura de confort. La importancia de este estudio deriva de la idea
actual expuesta por gran cantidad de científicos y estudios sobre confort basados en
normas y estándares internacionales los cuales afirman que sus resultados pueden ser
aplicados de manera universal sin importar las características regionales, microclimas,
15
modos de vida, usos, costumbres y tecnologías constructivas de las regiones y
personas, por lo que estos estudios subestiman la capacidad adaptativa del ser
humano.
La determinación del rango de confort así como los efectos de la humedad sobre el
confort térmico para personas que habitan en el clima tropical sub-húmedo de la región
de Colima permitirían conocer los requerimientos de confort necesarios para que una
persona pueda habitar un espacio sin alterar su estado de confort, por ejemplo
generando pérdida de calor en el cuerpo por medio de la transpiración o con cambios en
el espacio habitado para generar movimiento de aire, o alterando estos requerimientos
de confort con sistemas de climatización pasiva que no alteren el medio ambiente.
Artículo de investigación Noguera Londoño, E. L. (2015). El Método de Análisis
Bioclimático, un ejemplo de aplicación. UGCiencia, 21, 48-59.
https://doi.org/10.18634/ugcj.21v.1i.424
Esta investigación tiene como objeto la formulación de estrategias de diseño
bioclimático, como respuesta a la caracterización climática de diferentes regiones. Se
fundamenta en el método de Análisis Bioclimático, diseñado por Víctor Olgyay (19101970) se presenta un reporte sobre el cual se hacen recomendaciones arquitectónicas.
Más allá de compartir reportes particulares, el propósito del Semillero es crear una
cartilla (en construcción) que sirva para el desarrollo del diseño arquitectónico. Esta
actividad se convierte en una fuente de información técnica que permite conocer
detalladamente el comportamiento climatológico de un lugar y así, establecer las
estrategias bioclimáticas para el diseño con las condiciones de confort termofisiológico
(Givoni) El estudio bioclimático se interesa por aspectos que benefician el
medioambiente y a los individuos. Por ejemplo, al hacer los hábitats más eficientes
respecto a consumo energético se reduce la producción de gases de efecto invernadero
16
y los costos de las facturas de servicios públicos. Y no menos importante, la
implementación de modelos de proyectos para condiciones climáticas específicas
repercute en el confort termo fisiológico de los seres humanos, es decir, en la mejora de
sus condiciones de vida. En el fondo, la investigación nace de la creciente preocupación
por contribuir a la sustentabilidad planetaria desde la arquitectura.
Tesis de grado para obtener el grado Maestro en Diseño, Línea de investigación:
arquitectura bioclimática, presentado y desarrollado por Miriam Arauza Franco en el año 2010.
Con el título de: Adecuación de los triángulos de confort, para las condiciones climatológicas
dominantes en la República Mexicana. Universidad Autónoma Metropolitana de Azcapotzalco.
México D.F.
Esta investigación tiene como objeto establecer una nueva metodología que utilice el
grafico modificado y/o adaptado que sea aplicable en los climas predominantes de
México.
La metodología que se sigue consiste en conocer, analizar y evaluar las variables
climático – ambientales en relación con el hombre y la arquitectura regional, para
entender los usos y costumbres de los usuarios y poder dar las soluciones de diseño
bioclimático acordes al sitio evaluado.
Esta tesis presenta la evaluación de la aplicación del método gráfico de los triángulos de
confort y estrategias bioclimáticas para identificar, seleccionar y definir el diseño
bioclimático en viviendas considerando las condicionantes climatológicas predominantes
en puntos particulares de la República Mexicana
El nomograma de los Triángulos de Confort y Estrategias bioclimáticas está conformado
por la Oscilación o Amplitud (°C) de temperatura exterior del aire contra la temperatura
media mensual (°C), como principal indicador del clima. Utilizando estas dos variables
climatológicas externas se puede alcanzar modificaciones internas de la vivienda en
temperatura y humedad relativa para alcanzar un intervalo de confort higrotérmico ideal.
17
Con este fin se realizó un estudio comparativo de las aplicaciones entre los distintos
métodos gráficos Carta Bioclimática de V. Olgyay. Carta Psicrométrica de Givoni y las
Estrategias Bioclimáticas (Triángulos de Confort) de J. Martin Evans, principalmente,
aplicados a 21 localidades y ciudades de diversos puntos de la República Mexicana
Es aplicable el nomograma bioclimático en los climas predominantes de México siempre
y cuando se le realicen adecuaciones en el rango de amplitud térmica y agregar algunas
estrategias bioclimáticas de diseño, para que edificios y viviendas estén dentro de los
límites de confort establecidos por J. M. Evans y, así obtener una herramienta de diseño
y análisis.
Para ello se planteó la adecuación y/o modificación del nomograma Estrategias
Bioclimáticas de los Triángulos de Confort, para obtener estrategias de diseño acordes
con el bioclima analizado, mediante los estudios de los rangos correspondientes a la
oscilación térmica y la temperatura media.
Tesis de grado para obtener el grado Maestro en Diseño, Línea de investigación:
arquitectura bioclimática, presentado y desarrollado por Víctor Armando Fuentes Freixanet en
el año 2002. Con el título de: Metodología de diseño bioclimático, el análisis climático.
Universidad Autónoma Metropolitana de Azcapotzalco. México D.F.
En este trabajo se presentan las más importantes metodologías de diseño,
particularmente las referidas al diseño bioclimático, las cuales han sido propuestas por
varios autores, especialistas en el tema, a través de la historia.
Así mismo se propone una Metodología de Diseño Bioclimático, que, si bien retoma los
elementos importantes de las metodologías clásicas, aporta elementos particulares
desarrollados por el autor.
El objetivo es ofrecer una metodología clara y accesible para todos aquellos interesados
en el proceso de diseño bioclimático sin, que necesariamente posean conocimientos
profundos sobre el tema.
18
Debido a lo extenso de la temática planteada, se particulariza en la metodología para el
análisis climatológico. Se exponen los fundamentos teóricos de la climatología con el fin
de entender los mecanismos e interrelaciones de todos paramentos climáticos, tanto de
los elementos meteorológicos como de los factores determinantes del clima. En esta
etapa se presentan los algoritmos para la estimación de los parámetros psicrométricos,
para el caso de no contar con ellos, así como ejercicios resueltos y ejercicios
propuestos para que el lector pueda verificar el nivel de comprensión de los conceptos.
Se presenta a continuación, la forma de recopilar información, y como ordenarla y
procesarla adecuadamente para sacar el mejor provecho de ella; la información ya
clasificada se analiza de manera individual y de manera interrelacionada. Se aplican
distintas herramientas de análisis y finalmente se concluye con una caracterización
bioclimática y se definen estrategias de diseño bioclimático en un nivel general.
Cada uno de los parámetros es explicado y analizado a través de valores o rangos de
referencia que permiten evaluar con claridad las condiciones particulares analizadas. Se
desarrolló una matriz resumen que facilita la elaboración de conclusiones.
Finalmente se presenta el análisis climático desarrollado a través de varias hojas de
cálculo electrónico (programación en Excel) que permiten la evaluación automática del
proceso.
II.2. Definición de términos y conceptos
Bioclimática: la arquitectura bioclimática consiste en el diseño de edificios o viviendas
teniendo presente las condiciones climáticas (sol, flora, lluvia, vientos) para reducir los impactos
ambientales, procurando reducir los consumos de energía.
Sostenible: Satisfacer las necesidades de las generaciones actuales sin comprometer a
las necesidades de las generaciones futuras.
Sustentable: Que se puede mantener durante largo tiempo sin agotar los recursos.
19
Eficiencia: Relación entre los recursos utilizados en un proyecto y los logros
conseguidos con el mismo.
Latitud y longitud: La latitud y la longitud son los dos tipos de coordenadas geográficas
angulares que conforman el sistema de referencia planetario y que permiten ubicar un punto
cualquiera en la superficie del planeta Tierra.
Clima: Conjunto de condiciones atmosféricas propias de una región.
Temperatura: Grado o nivel térmico de un cuerpo o de la atmósfera.
La precipitación pluvial: Se refiere a cualquier forma de agua, sólida o líquida, que cae
de la atmósfera y alcanza a la superficie de la Tierra.
Viento: Corriente de aire que se produce en la atmósfera al variar la presión.
Confort térmico: Entendemos por confort térmico cuando las personas que lo habitan no
experimentan sensación de calor ni frio, o, dicho de otro modo, cuando las condiciones de
humedad, temperatura y movimiento de aire es agradable y adecuado a la actividad que se
realiza en su interior.
II.3. Marco teórico
II.3.1. Arquitectura Bioclimática
La arquitectura bioclimática se basa en el estudio de las condiciones climáticas y la
interacción entre el edificio y su entorno, busca un equilibrio con el medio ambiente. Su objetivo
es maximizar el confort interior y minimizar la dependencia de sistemas activos de
climatización, como el aire acondicionado o la calefacción.
Delia King Binelli (1984), expone:
El diseño bioclimático, es una actitud, una manera de relacionarse con el medio
ambiente en armonía con la naturaleza. Es dar el mayor confort ambiental usando los
recursos propios del lugar. Recursos generalmente renovables como el sol, el viento y la
vegetación no produciendo ningún tipo de contaminación. (p. 16).
20
Barranco, O. (2015). Señala:
La arquitectura Bioclimática se define como un conjunto de elementos arquitectónicos,
constructivos y pasivos, capaces de transformar las condiciones del microclima para
lograr valores que lo acerquen a las condiciones de bienestar termofisiológico del ser
humano, utilizando preferentemente energías pasivas, en pos de la reducción de los
consumos de energía y minimización de impactos negativos al medio ambiente. (p. 34).
La arquitectura bioclimática, toma en cuenta el entorno, orientaciones favorables y
aprovecha los recursos naturales como el sol, viento, vegetación, lluvia e involucra además
elementos de diseño arquitectónico. Los sistemas activos, son considerados solo sistemas de
apoyo.
Beatriz Garzón (2007). Parte de la premisa que:
La arquitectura es un trabajo social, se debe enfatizar la tendencia bioclimática, pues
sus principios van dirigidos: Al mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios desde
el punto de vista del confort higrotérmico, a la integración del objeto arquitectónico a su
contexto, a incidir en la reducción de la demanda de energía convencional y al
aprovechamiento de fuentes energéticas alternativas, como resultado del concepto
ecológico que enmarca esta tendencia. (p. 15)
Por lo tanto, la teoría del diseño debe ser el campo de gestión y producción de
los productos arquitectónicos, “revalorados y reformulados” por los principios del
bioclimatismo en procura de edificaciones energéticamente eficientes, con una
expresión formal – tecnológica acorde a su contexto. (p. 15)
II.3.2. Confort
La Organización Mundial de la Salud (OMS), define el confort como "un estado de
Bienestar Físico, Mental y Social".
En términos generales, confort es un estado ideal, una situación de bienestar,
comodidad, salud, dicho de otro modo, es la ausencia de molestia que perturbe al usuario.
21
Según Fanger (1970) “consiste en que el valor de la temperatura de confort térmico
puede definirse en términos de estado físico de las personas y no en términos de las
condiciones del ambiente térmico”. (Arauza Miriam, 2010, p. 19)
En el desarrollo de su ecuación, este investigador concluye que siempre existirá un
margen del 10% de personas insatisfechas a determinadas condiciones climáticas.
Givoni (1976) definió:
El confort térmico como la percepción del calor o frio del ambiente a partir de la
actividad neurológica originada en los nervios de la piel que actúan como receptores
térmicos. A su vez la percepción de las condicionantes atmosféricas se ve afectada por
los procesos fisiológicos, el vestido y la actividad de los individuos. (Arauza Miriam,
2010, p. 19)
Givoni, sintetiza sobre un diagrama psicrométrico el cual permite determinar una zona
de confort, dentro de la cual se mantienen rangos climáticos dentro de los cuales una persona
puede estar térmicamente confortable.
Confort higrotérmico
Una variable importante en el diseño bioclimático, es el confort higrotérmico, porque
interviene básicamente en el bienestar del usuario, desde el equilibrio entre la temperatura y la
humedad. Esto ocurre cuando los mecanismos termorreguladores del organismo no tienen
que intervenir para calentarnos o refrescarnos, con el objetivo de proteger nuestras funciones
vitales.
La norma ISO7730, así como la ASHRAE consideran el confort higrotérmico como “esa
condición mental que expresa una satisfacción con el ambiente higrotérmico”. Una definición en
que la mayoría de las personas puede estar de acuerdo, pero también es una definición que no
se traslada fácilmente a parámetros físicos cuantificables. (Arauza, M. 2010. p. 21)
Al existir variaciones fisiológicas y psicológicas de una persona a otra, por lo que resulta
complejo satisfacer al 100% en un espacio común.
22
La ASHRAE 55, señala como factores de confort, “las condiciones propias de los
usuarios que determinan su respuesta al ambiente”, relacionadas a las características
fisiológicas, biológicas, sociológicas o psicológicas, y que son independientes de las
condiciones exteriores. (Arauza, M. 2010. p. 24)
Tabla 4
Factores de confort
Factores de confort
Metabolismo (alimentación actividad)
Basal o base muscular de trabajo.
Ropa. Grado de aislamiento (Clo)
Aclimatación (tiempo de permanencia)
Personales
Salud y color de la piel.
Constitución corporal (sexo, edad, peso)
Historial higrotérmico, lumínico, visual y
acústico.
Socio-culturales
Inmediato.
Mediato (situación geográfica, época del año)
Educación.
Expectativas para el momento y lugar considerados.
Nota. Elaboración propia en base a la información obtenida de la tesis de maestría de Arauza, M. 2010.
Disponible: http://hdl.handle.net/11191/5541
Por otro lado, están los parámetros del confort, como las condiciones propias del lugar,
que inciden en las sensaciones de los ocupantes. Estas condiciones pueden varia con el
tiempo y espacio. (Arauza, M. 2010. pp. 32 – 33)
23
Tabla 5
Parámetros de confort
Parámetros de confort
Ambientales
Arquitectónicos
Psicológicos
Temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del
aire, temperatura radiante, radiación solar, niveles de ruido.
Adaptabilidad del espacio, contacto visual y auditivo.
Todos tienen
variabilidad temporal y
espacial.
Percepción psicológica
Nota. Elaboración propia en base a la información obtenida de la tesis de maestría de Arauza,
M. 2010. Disponible: http://hdl.handle.net/11191/5541
Estándares internacionales de confort
Los estándares de confort internacionales son un conjunto de criterios que definen las
condiciones óptimas de temperatura, humedad, ventilación e iluminación para el bienestar de
las personas en los espacios interiores. Estos estándares se basan en estudios científicos que
evalúan la relación entre el ambiente físico y la sensación térmica, acústica y visual de los
ocupantes. El objetivo de los estándares de confort internacionales es garantizar la salud, la
seguridad y la productividad de los usuarios, así como reducir el consumo energético y las
emisiones de gases de efecto invernadero.
ISO 7730 - Determinación del voto medio previsto - PVM y el Porcentaje previsto
de personas insatisfechas -PPD-, índices y especificaciones de las condiciones de
confort
La norma ISO 7730 establece un método para determinar el voto medio previsto (PVM)
y el porcentaje previsto de personas insatisfechas (PPD) de un grupo de personas expuestas a
un ambiente térmico moderado. El PVM es un índice que mide el grado de satisfacción térmica
de los ocupantes de un espacio, basado en una escala de siete puntos que va desde -3 (muy
frío) a +3 (muy caliente). El PVM se calcula a partir de la temperatura operativa, la humedad
relativa, la velocidad del aire y la actividad metabólica de las personas. El PPD es otro índice
24
que estima el porcentaje de ocupantes que se sentirían incómodos térmicamente en un
espacio, que presenten la sensación de “muy caluroso” o “muy frio”. Esta norma se aplica a
personas que realizan actividades sedentarias con ropa ligera y tienen una sensación corporal
general aproximadamente neutra. Esta norma tiene en cuenta variables climáticas como la
temperatura del aire y la velocidad del viento.
ISO 8896 - Ergonomía, determinación de la producción metabólica del calor
La norma ISO 8896 establece los métodos para medir y estimar la producción
metabólica del calor de las personas que realizan una actividad física. La producción
metabólica del calor es la cantidad de energía que el cuerpo humano libera en forma de calor
durante el trabajo muscular. Esta norma es importante para el diseño de entornos térmicos
adecuados para el confort y la salud de los trabajadores. La norma ISO 8896 se basa en los
principios de la termodinámica y la fisiología humana, y proporciona las ecuaciones y los
factores de corrección necesarios para calcular la producción metabólica del calor a partir de la
medición del consumo de oxígeno, la frecuencia cardíaca o la actividad física. La norma
también incluye tablas con los valores típicos de la producción metabólica del calor para
diferentes tipos de trabajo y condiciones ambientales.
ASHRAE, Manual de fundamentos del modelo de confort hasta 2005
ASHRAE (2005) Establece principios básicos y los datos utilizados en la industria de la
climatización y la refrigeración. El manual de 2005 contiene información sobre temas
como termodinámica, flujo de fluidos, transferencia de calor, psicrometría, confort
térmico, salud ambiental, control de sonido y vibración, entre otros.
El manual también incluye el estándar ASHRAE 55, que tiene como objetivo establecer
las condiciones térmicas aceptables para los ocupantes de los edificios, de acuerdo con un
conjunto de factores asociados al ambiente interior y a los propios ocupantes. (Ibidem)
El estándar ofrece dos métodos para evaluar las condiciones de confort: el método
gráfico y el método analítico. El método gráfico emplea un diagrama psicrométrico para definir
25
dos zonas de confort que se superponen parcialmente, una para invierno y otra para verano. El
método analítico emplea ecuaciones matemáticas para calcular el voto medio previsto (PMV) y
el porcentaje de personas insatisfechas (PPD) en función de los parámetros ambientales y
personales.
Modelos de confort higrotérmico
En la siguiente tabla se resumen algunos modelos formales que tratan el tema de los
factores climáticos que determinan el confort higrotérmico:
Tabla 6
Modelos de confort
Nº
Año
Autor
Límites de temperatura del aire para
lograr comodidad térmica
Estudio
Observaciones tipo
de clima
1
1976
Baruch Givoni
21ºC a 26
Carta
bioclimática
Bienestar optimo
máximo permisible
1977
American Society
of Heating,
Refrigerating
Engineers Inc.
ASHRAE
20.55 ºC a 24.44 ºC (invierno)
23.33ºC a 27.22ºC (verano)
Nueva
temperatura
Efectiva (ET)
Bienestar optimo
Carl Mahoney
Para lugares con la temperatura media
anual mayor de 20ºC, diferente para día
y noche, para Humedad menor a
30%HR es de 26ºC a 33ºC y para HR
mayor a 70% es de 22ºC a 27ºC.
Tabla de
Mahoney
Para todo tipo de
climas
Triángulos de
confort
Es para varios tipos
de clima y donde la
oscilación térmica
hace que se ubique
en un intervalo de
confort térmico
diferente.
2
3
4
1973
2000
John Martin Evan,
Argentina
18ºC a 28ºC, considera variaciones de
este intervalo debido a la oscilación
térmica (de hasta 8ºC) de cada lugar
especifico
Nota. Elaboración propia en base a la información de ANES 2005 citado en la tesis de
maestría de Arauza, M. 2010. Disponible: http://hdl.handle.net/11191/5541
Herramientas para evaluar el confort
Carta psicrométrica de Givoni
Es un diagrama que permiten definir las estrategias bioclimáticas más adecuadas para
cada clima y alcanzar la zona de bienestar. Se grafica sobre un ábaco psicrométrico, donde se
representa la zona de confort y otras zonas que definen las estrategias de diseño:
26
calentamiento, ventilación, humidificación, enfriamiento evaporativo, masa térmica, masa
térmica con ventilación nocturna y sistemas convencionales de acondicionamiento del aire.
Figura 1.
Gráfico Psicrométrico de Givoni
Nota. Recuperado de https://i.ytimg.com/vi/ybnkbiO3rSU/maxresdefault.jpg
II.3.3. El clima
El clima y su importancia en la arquitectura bioclimática
El clima es el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región o un
lugar en un periodo determinado. El clima influye en muchos aspectos de la vida humana, entre
ellos la arquitectura. La arquitectura bioclimática se basa en el conocimiento de los factores
climáticos como: la temperatura, la humedad, el viento, la radiación solar, la precipitación y la
orientación geográfica, para adaptar el diseño arquitectónico a las necesidades de los usuarios
y del medio ambiente.
Clasificación climática
Una forma de clasificar el clima es mediante el sistema de Köppen, que se basa en la
distribución de la vegetación natural y en la temperatura y la precipitación. Este sistema divide
27
el mundo en cinco grandes zonas climáticas: tropical, seca, templada, fría y polar. Cada zona
se subdivide en varios tipos según otros criterios, como la estacionalidad, la altitud o la
influencia oceánica. El sistema de Köppen es útil para describir las características generales
del clima de una región, pero no refleja las variaciones locales o los cambios temporales.
Agrupación bioclimática de las ciudades
Fuentes & Figueroa (1990), con la finalidad de facilitar la planeación y el diseño por
zonas climáticas, agrupa de manera simplificada las localidades de acuerdo a sus
requerimientos arquitectónicos y bioclimáticos, y relaciona dos parámetros: la temperatura,
para requerimientos de confort térmico y la humedad relativa, para requerimientos de confort
higrotérmico (humidificación o deshumidificación). (p.12-17).
-
Temperatura menor de 21 ºC para requerimientos de calentamiento.
-
Temperaturas entre 21 y 26 ºC Para Zona de Confort Térmico.
-
Temperatura mayor a 26 ºC para requerimientos de enfriamiento.
-
Menor a 650 mm de precipitación para requerimientos de humedad.
-
Entre 650 y 1000 mm para confort hídrico.
-
Mayor a 1000 mm para requerimientos de deshumidificación.
Tabla 7
Matriz de clasificación
Temp. Media del
mes más cálido
Cálido Seco
Cálido
Cálido Húmedo
Templado Seco
Templado
Templado Húmedo
Semi-Frío Seco
Semi-Frío
Semi-Frío Húmedo
26˚C
21˚C
Precipitación
pluvial total anual
650 mm
1000 mm
28
Temp. Media del
mes más cálido
Localidades con
requerimientos de
enfriamiento y
humidificación
Localidades con
requerimientos de
enfriamiento
Localidades con
requerimientos de
enfriamiento y
deshumidificación
Localidades con
requerimientos de
humidificación
Localidades en confort,
térmico e hídrico
Localidades con
requerimientos de
deshumidificación
Localidades con
requerimientos de
calentamiento y
humidificación
Localidades con
requerimientos de
calentamiento
Localidades con
requerimientos de
calentamiento y
deshumidificación
26˚C
21˚C
Precipitación
pluvial total anual
650 mm
1000 mm
Nota. Elaboración propia en base a la información de Fuentes, Víctor (2002). Disponible:
http://hdl.handle.net/11191/5605
Determinación de las variables de acondicionamiento de acuerdo al bioclima
Delia King Binelli (1984), deduce:
“De acuerdo a los valores de confort ambiental de temperatura (20º a 26ºC) y humedad
relativa (20% a 80%) los requerimientos para cada bioclima: Calentamiento/ enfriamiento,
humidificación/ deshumidificación, inercia térmica/masividad de las estructuras, ventilación”. (p.
18).
II.3.4. Estrategias de climatización
La ventilación cruzada: permite refrescar el interior del edificio sin necesidad de
sistemas mecánicos. Ambas buscan el flujo del aire a través de los espacios. Se logra
aprovechando las diferencias de presión entre el interior y exterior de un edifico. Para lograrla
es imprescindible ubicar las ventanas estratégicamente, las aberturas en techos o paredes
altas favorecen la circulación de aire fresco.
29
La ventilación selectiva: es una estrategia propuesta por Givoni, se aplica cuando la
cantidad de vapor de agua que contiene el aire es bajo y de aplicarse estrategias como la
ventilación cruzada el edificio entraría en disconfort higrotérmico.
Inercia térmica: Se refiere a la capacidad que tienen algunos materiales para almacenar
calor y liberarlo lentamente. Los materiales con alta inercia térmica pueden ayudar a regular la
temperatura interior de un edificio, absorbiendo calor durante el día y liberándolo durante la
noche.
Ganancias internas: Son las ganancias de calor dentro de un edificio que provienen de
fuentes internas, como los electrodomésticos, la iluminación y los ocupantes.
Ganancias solares: Son las ganancias de calor en un edificio que provienen
directamente del sol. Las ganancias solares pueden ser controladas mediante el diseño del
edificio, como la orientación, el tamaño y tipo de ventanas, y el uso de sombreado.
II.3.5. Marco legal
Relación entre hábitat y confort
El confort y el hábitat se relacionan porque el diseño y el acondicionamiento de los
espacios habitables deben buscar el equilibrio entre el hombre y su medio, tomando en cuenta
los parámetros y factores que intervienen en las sensaciones de confort. Algunos de estos
parámetros y factores son la temperatura, la humedad, la iluminación, el ruido, la ventilación, la
calidad del aire, la ropa, la actividad, la salud, la educación y las expectativas de los usuarios.
Contexto nacional normativo
Constitución Política del Estado
Artículo 33. Las personas tienen derecho a un medio ambiente saludable, protegido y
equilibrado. El ejercicio de este derecho debe permitir a los individuos y colectividades
de las presentes y futuras generaciones, además de otros seres vivos, desarrollarse de
manera normal y permanente.
30
Artículo 342. Es deber del Estado y de la población conservar, proteger y aprovechar de
manera sustentable los recursos naturales y la biodiversidad, así como mantener el
equilibrio del medio ambiente.
Artículo 343: La población tiene derecho a la participación en la gestión ambiental, a ser
consultado e informado previamente sobre decisiones que pudieran afectar a la calidad
del medio ambiente.
Artículo 347: El Estado y la sociedad promoverán la mitigación de los efectos nocivos al
medio ambiente, y de los pasivos ambientales que afectan al país.
Artículo 380.
I. Los recursos naturales renovables se aprovecharán de manera sustentable,
respetando las características y el valor natural de cada ecosistema.
Es importante destacar que estos artículos enfatizan el derecho de las personas a un
medio ambiente saludable, la obligación del Estado y la población de conservar y proteger los
recursos naturales, el derecho de la población a participar en la gestión ambiental, y la
promoción de la mitigación de los efectos nocivos al medio ambiente.
Normativa departamental
El Código de Urbanismo y Obras CUO, del Gobierno Autónomo Municipal De Santa
Cruz De La Sierra, en su Tomo III – Edificaciones. Título I. Principios y Requisitos Básicos de
Edificación. Capítulo I. Principios de Funcionalidad, Seguridad, Habitabilidad y Sustentabilidad
Ambiental, pp. 4-5, señala:
Artículo 352.-Principios para garantizar la seguridad y el bienestar. - Toda edificación
pública y privada en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra deberá proyectarse,
construirse, mantenerse y conservarse contemplando las medidas necesarias para
garantizar la seguridad y el bienestar de los habitantes, además de proteger el medio
ambiente, por lo que las normas contenidas en el presente Código se enmarcan en los
principios y requisitos básicos enunciados a continuación.
31
Artículo 355.-Habitabilidad. - Supone garantizar ambientes con buenas condiciones de
habitabilidad en el interior del edificio, sea trabajo o vivienda, en cuanto a: dimensiones
espaciales y superficies; iluminación y ventilación; condiciones acústicas; condiciones
térmicas.
Con ello se procura una mejor calidad de vida y la preservación de la salud de las
personas, de manera que les permita realizar satisfactoriamente sus actividades.
32
Capítulo III. Trabajo de campo
III.1. Antecedentes del estudio sobre el objeto
a) Estructura urbanística
La expansión urbana está generando un crecimiento disperso, de bajas densidades, de
carácter especulativo y que no podrá ser atendido adecuadamente con servicios y
equipamientos correspondientes. Las densidades son cada vez más bajas estando hoy a
menos de 60 Hab./Ha, el valor más bajo alcanzado hasta ahora.
La estructura urbana resultante de este proceso presenta señales cada vez más
marcadas de segregación espacial, que corresponden a una sociedad con fuerte segregación
social: La zona norte con barrios de clase alta y urbanizaciones cerradas y el sur y sudeste
conformado por barrios dormitorio, en un proceso que es cada vez más excluyente.
Este crecimiento se produce sin un plan director que lo conduzca ya que el crecimiento
urbano está en plena conurbación con los municipios vecinos. Se ha conformado una
verdadera área metropolitana de la que muy pocos tienen hoy conciencia. La mancha urbana
de este proceso ya no presenta un aspecto compacto, sino que constituye un “archipiélago” de
intervenciones aisladas e inconexas que no tienen continuidad ni relación alguna.
Por último, la imagen urbana del área consolidada deja mucho que desear: falta de
veredas, construcciones abusivas, áreas verdes descuidadas, en fin, un aspecto general de
descuido que muestra una ciudad que no diseña, ni aprecia ni cuida su imagen y sus espacios
públicos
b) Descripción del ecosistema en que se asienta
El Departamento de Santa Cruz, ocupa la porción centro oriental de Bolivia, involucra
zonas con muchas diferencias altitudinales, desde la faja sub andina a más de 3000 msnm
hasta zonas con menos de 100 msnm en la provincia Germán Busch. Por ello, presenta una
gran variedad florística con una cobertura vegetal compuesta principalmente de bosques
33
naturales (72% de su superficie) y pasturas. Sólo el 5% de su cobertura ha sido alterada a
través de chaqueos y desmontes destinados a la agricultura.
El departamento de Santa Cruz cuenta con tres zonas fisiográficas mayores1: Escudo
Precámbrico (planicie a veces ondulada con una altura máxima de 550 msnm , con clima
tropical e importancia económica por sus recursos forestales, mineralógicos y ganaderos),
Chiquitos-Pantanal (zona de serranías y una región anegadiza y clima cálido) y la llanura
Chaco-Beniana (con ausencia casi total de relieve, cubierta en su parte norte de vegetación
tropical y en su parte sur por espesos matorrales espinosos y con un clima diferente en el
norte de carácter húmedo y en el sur, predominantemente cálido y seco), una delgada zona
de 30 kilómetros a 60 kilómetros de ancho denominada Pie de Monte, en la que se encuentra
ubicado el Municipio de Santa Cruz de la Sierra, constituida por colina de suave expresión
topográfica, y la faja Sub andina, formada por serranías paralelas entre sí que al sur de la
ciudad de Santa Cruz de la Sierra, tienen un rumbo Norte-Sur y al norte de esta ciudad,
cambian a un rumbo sureste-noroeste, con gran influencia en el régimen de vientos prevalente
en esta región( corriente de aire de dirección noroeste-sureste, a una altura de unos 1500
msnm).
c) Observaciones especiales respecto del entorno urbano, señalando
particularidades de patrimonio natural y cultural edificado
El Municipio cuenta con una extensión aproximada de 140.471 hectáreas de las cuales
el Radio Urbano corresponde a 38.475 hectáreas.
Uno de los principales factores, cuyo análisis permite entender muchos de los
comportamientos de las personas en relación al suelo urbano, es el rápido crecimiento de la
ciudad. Dicho crecimiento está dado principalmente por la importante migración que la ciudad
acoge. La migración es de varios tipos: rural y urbana, del interior del departamento, del resto
del país, de países extranjeros, y en cada grupo, de distintos niveles socioeconómicos.
34
Por otro lado, es importante considerar que, en los últimos 50 años, Santa Cruz ha
pasado de ser una ciudad de menos de 50.000 habitantes a tener hoy en día más de un millón.
Los aportes de diversas culturas que coexisten en Santa Cruz están vinculados a las
actividades económicas que los grupos emprenden; la exigencia de adaptación de los cruceños
a pautas de comportamiento de una ciudad de más de un millón de habitantes y con la llegada
de una importante migración, influye en la relación de estas personas con el espacio público,
verificándose una paulatina pérdida del sentido de pertenencia, que lleva al descuido de
espacios comunes; la población de origen rural “trasplanta” a la ciudad sus mismas pautas de
vida, lo que determina una particular relación con el espacio público; la pobreza determina el
tipo de actividad económica (generalmente informal y poco calificada, en espacios públicos) y
también influye sobre el tipo de asentamientos urbanos (loteamientos o compra de terrenos
lejanos y sin servicios).
En pocas palabras, las pautas de uso de suelo urbano, están vinculadas con el
crecimiento de la ciudad, tanto cuantitativamente (en términos de número de personas que la
ciudad acoge), como cualitativamente (en términos de bagaje cultural, pautas de consumo de
acuerdo a nivel socioeconómico, origen urbano o rural, entre los más importantes), pues cada
grupo humano (migrantes, originarios, pobres, ricos, etc.) se vincula de cierta manera al
espacio urbano, estableciendo una particular relación con el mismo.
A esta variedad de elementos que complejizan el adecuado uso del suelo urbano, se
suma una administración pública que no logra promover la socialización y difusión de las
normas, no existiendo claridad en las mismas y tampoco ejercen una correcta y efectiva
aplicación de sanciones en caso de infracción.
35
III.2. Datos generales
a) Coordenadas Geográficas:
Latitud: situada entre los 17° 47' 20" de latitud sur y los 63° 10' 30" de longitud oeste del
meridiano de Greenwich.
Longitud: 535 km2
Altitud: 417 m sobre el nivel del mar.
Santa Cruz de la Sierra es la ciudad capital del departamento autónomo de Santa Cruz.
Es la ciudad más grande y poblada de Bolivia, y también es considerada la capital económica e
industrial del país.
Figura 2.
Mapa de ubicación geográfica, con límites territoriales: Bolivia, Santa cruz y Santa Cruz de la
Sierra.
Nota. Recuperado de https://www.shutterstock.com/es/image-vector
Está situada al este del país, a orillas del río Piraí. Según las proyecciones del Instituto
Nacional de Estadística (INE), en el presente año se alcanzó un aproximado de 4.000.143
habitantes, mientras que en 2012 la cifra fue de 2.784.000.
Su crecimiento demográfico está entre los más rápidos de América del Sur.
36
El proyecto se desarrolla en el municipio de Santa Cruz de la Sierra, el mismo que se
encuentra ubicado geográficamente entre los ríos Piraí y Grande, como muestra el plano
adjunto.
Figura 3.
Ejes de circulación del municipio de Santa Cruz de la Sierra, 2004.
Nota. Recuperado de Manzoni, 2005.
El municipio está conectado con el Norte mediante la carretera que conecta al
departamento con el eje troncal del país, al Este con la carretera que conecta con Cotoca y
toda la Chiquitanía y que será la ampliación del eje troncal bioceánico hasta el Brasil, al Este
con la carretera antigua a Cochabamba, que atraviesa parte de los valles cruceños y al Sur con
el Chaco y la República Argentina.
b) Ubicación
El sitio de intervención está ubicado en el distrito 1 de la ciudad, zona oeste la ciudad.
Cuenta con todos los servicios urbanos y pavimento en calles y avenidas, el distrito está dotado
de un importante equipamiento social público y privado. Esta zona tiene una alta densidad de
poblacional, en su gran mayoría estudiantes que llegan de provincia o del exterior del país
37
específicamente de Brasil que buscan residencia por la cercanía a las tres universidades que
se encuentran en el sector, entre ellas la más importante por ser del estado y por la cantidad de
estudiantes que alberga, la Universidad Autónoma Gabriel René Moreno.
El terreno se encuentra inmerso en el mismo manzano que la universidad estatal, esta
cuenta con varios módulos educativos situados de forma dispersa en el predio.
Se puede concluir diciendo que es una zona estudiantil con bastante movimiento,
cuenta con importantes establecimientos de salud, supermercados, centros comerciales, etc.
es un sector muy consolidado.
Figura 4.
Distrito Municipal 1.
Nota. Recuperado de https://gmsantacruz.gob.bo/gestion/jurisdiccion-territorial/distritomunicipal.php?mostrar=distrito-municipal-1
38
III.3. Análisis de sitio
a) Accesibilidad
Tiene dos vías de acceso una principal y otra secundaria. El acceso principal al sitio se
realiza por la Av. Busch, esta a su vez se conecta directamente a dos vías importantes de
mayor tráfico, el segundo y tercer anillo externo.
Figura 5.
Vías de Acceso
Nota. Recuperado de: https://earth.google.com/web/@-17.77296825,63.1981969,410.44146958a,279.33230187d,35y,0h,0t,0r/data=OgMKATA
Figura 6.
Avenida Busch
Nota. Fotografía propia. Ingreso principal del edificio, sobre avenida Busch.
39
Figura 7.
Vía lateral S/N
Nota. Fotografía propia.
b) Relevamiento
Figura 8.
Relevamiento Fotográfico Exterior
Nota. En la figura 8 se realizó el relevamiento fotográfico exterior de la infraestructura, este
presenta una forma rectangular y lineal, con volúmenes en encastre que forman aleros y
galerías, también espacios de sustracción que funcionan como jardines interiores en la
volumetría.
40
Figura 9.
Relevamiento Fotográfico de las Instalaciones Interiores en la Actualidad
Nota. Como podemos observar en la figura 9 se realizó un relevamiento fotográfico de las
diferentes salas del complejo arquitectónico. Lo cual nos brinda información interna sobre la
distribución de espacios.
c) Observaciones micro climáticas
-
Vegetación: en la parte posterior el predio presenta una barrera de vegetación media,
que sirve como protección de los vientos, en la parte norte y este se ve la presencia
dispersa de algunos árboles, el área circundante presenta vegetación tapizante.
41
-
Presenta una alta contaminación sonora, por el tránsito vehicular sobre las avenidas
principales.
-
La topografía del lugar es plana.
-
El terreno está ubicado a una distancia aproximada de 13 km del rio Piraí.
-
Las edificaciones del entorno inmediato no superan los 16 m. de altura.
Figura 10.
Relevamiento Fotográfico
Nota. Fotografías propias.
III.4. Datos climáticos
III.4.1. Ubicación geográfica
La ciudad de Santa Cruz, se encuentra localizada en los llanos orientales de Bolivia, a
orillas del rio Piraí. Tiene una altitud aproximada de 417 metros sobre el nivel del mar. Su
ubicación geográfica se encuentra comprendida a 17° 47' 20" de latitud sur y los 63° 10' 30" de
longitud oeste del meridiano de Greenwich, con vientos dominantes cálidos del noroeste y
vientos fríos del sureste durante el invierno.
III.4.2. Mesoclima
De acuerdo a la clasificación climática de Köppen, el clima pertenece al grupo A y sub
grupo w, que corresponde a un clima tipo cálido subhúmedo con lluvias en verano.
42
En cuanto a su agrupación Bioclimática, se considera cálido húmedo ya que la
temperatura media del mes más caluroso es igual a 26 ºC y su precipitación pluvial anual se
encuentra por encima de los 1000 mm.
III.4.3. Clima
Tabla 8
Tabla Climática - Datos Históricos del Tiempo Santa Cruz de la Sierra
PARÁMETROS
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
Temperatura media (°C)
25
24,6
24,3
23,4
20,7
19,7
19,6
21,9
24
25
24,9
25
Temperatura mín. (°C)
22
21,8
21,4
20,3
18
17,1
16,4
18,1
19,9
21,3
21,4
21,9
Temperatura máx. (°C)
29,5
28,8
28,5
27,6
24,6
23,7
24
27,2
29,4
30
29,7
29,3
Precipitación (mm)
182
150
127
73
69
59
49
45
69
90
127
170
Humedad (%)
77
79
78
74
72
75
67
57
55
65
68
76
Días lluviosos (días)
15
13
12
9
9
7
5
4
5
8
10
14
Horas de sol (hora)
7,4
6,8
6,6
6,6
5,3
5,4
6,9
8,8
8,9
8,1
7,7
7
Nota. Recuperado de: https://es.climate-data.org/america-del-sur/bolivia/santa-cruz/santa-cruzde-la-sierra-4439/
La temperatura media anual es de 23.2 ºC; presenta una humedad relativa con un valor
promedio de 70.3 %. La precipitación pluvial es de 1210 mm al año. Una presión con un valor
medio de 960 mbar y valores extremos de 950 mbar y 947 mbar.
El mes más seco es agosto, con 45 mm de lluvia. La cantidad máxima de
precipitaciones se observa durante el mes de enero, presentando un valor medio de 182 mm.
Con 15 días de lluvia, enero es el mes más lluvioso y agosto el que tiene menos días de
lluvia.
El número de horas de sol se refiere al tiempo en que el sol es realmente visible. Es
decir, sin ninguna obstrucción de la visibilidad por nubes, niebla o montañas. Agosto es el mes
más soleado y el menos soleado es mayo.
43
III.4.4. Temperatura
Tabla 9
Temperatura
TEMPERATURA
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
ANUAL
Máxima (°C)
29,5
28,8
28,5
27,6
24,6
23,7
24
27,2
29,4
30
29,7
29,3
27,7
Media (°C)
25
24,6
24,3
23,4
20,7
19,7
19,6
21,9
24
25
24,9
25
23,2
Mínima a(°C)
22
21,8
21,4
20,3
18
17,1
16,4
18,1
19,9
21,3
21,4
21,9
20,0
Oscilación (°C)
7,5
7
7,1
7,3
6,6
6,6
7,6
9,1
9,5
8,7
8,3
7,4
7,7
Nota. Elaborado en base a Tabla 11: Tabla Climática - Datos Históricos Del Tiempo Santa Cruz
de la Sierra
La temperatura media anual es de 23,2 ºC. El mes más caluroso es octubre con una
temperatura media de 25 ºC y una máxima de 30 ºC; el mes más frío es Julio con una
temperatura media de 19,6 ºC y una mínima de 16,4 ºC. Los meses más calurosos van
mediados de septiembre hasta mediados de marzo aproximadamente.
III.4.5. Humedad Relativa
Tabla 10
Humedad relativa media anual de Santa Cruz de la Sierra
HUMEDAD
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
ANUAL
H.R. Media (%)
77
79
78
74
72
75
67
57
55
65
68
76
70,3
Nota. Elaborado en base a Tabla 11: Tabla Climática - Datos Históricos Del Tiempo Santa Cruz
de la Sierra
La Humedad Relativa media anual es de 70.3 %. El mes que presenta un nivel más alto
es febrero con un porcentaje de 79%. Por el contrario, septiembre ha registrado la menor
cantidad de humedad relativa con solo 55%.
44
III.4.6. Viento
La velocidad promedio del viento tiene variaciones estacionales ligeras en el transcurso
del año.
En promedio la temporada más ventosa del año dura 8,5 meses, del 30 de mayo al 13
de febrero, con velocidades de más de 3,9 metros por segundo. El mes más ventoso
es septiembre, con vientos a una velocidad promedio de 4,2 metros por segundo.
La temporada más calmada del año dura alrededor de 3,5 meses, del 13 de
febrero al 30 de mayo. El mes más calmado es marzo, con vientos a una velocidad promedio
de 3,5 metros por segundo.
Tabla 11
Vientos
Meses
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
Dir. predominante
NNO
NNO
NO
NO
NO
NO
NNO
NO
NO
NO
NO
NNO
Velocidad en m/s
4,0
3,8
3,5
3,7
3,8
4,0
4,1
4,2
4,2
4,2
4,2
4,1
Nota. Recuperado de: https://es.weatherspark.com/y/28372/Clima-promedio-en-Santa-Cruz-dela-Sierra-Bolivia-durante-todo-el-a%C3%B1o
Los vientos predominantes provienen del Nor oeste. Aun cuando, al presentarse frentes
fríos provenientes de la Patagonia, se producen cambios rápidos en dirección, por lo general,
en 180°, es decir, la dirección prevalente para los vientos pasa a ser sureste.
45
Figura 11.
Rueda de los Vientos
Nota. Recuperado de Climate Consultant copyrighted 1976, 1986, 2000,2006,2008 and 2010
through 2019 by the Regents of the University of California. Develop by the UCLA Energy
Design tools group.
La figura de la rueda de los vientos, la dirección predominante de los vientos, seguido
de la humedad relativa, la temperatura y el porcentaje de horas de la predominancia de los
vientos.
En la primera que corresponde a los meses enero a abril, la dirección predominante es
noroeste, poco porcentaje de horas del sur este. El anillo de color verde representa la humedad
en un rango mayor a 70%, lo cual significa un alto grado de humedad. El anillo de color rojo
representa la temperatura (rango de 24º a 30ºC), y cian (rango de 15º a 24ºC), es decir que
predominan las altas temperaturas.
La segunda, de los meses de mayo a julio, se observa que la dirección predominante es
noroeste con picos máximos que sobrepasan los 18 m/s y del sur este con picos máximos que
sobrepasan los 16m/s. La humedad relativa varia, ya que presenta rangos mayores a 70%
(color verde) y rangos entre 30 y 70% (verde claro), aunque predomina los altos grados de
humedad.
46
En cuanto a la temperatura, se observa la predominancia de bajas temperaturas con
rango menores a 20ºC (color azul), aunque presenta variaciones entre 22º-24ºC (cian) y 24º38ºC (rojo).
La tercera, de los meses de agosto a diciembre, vientos predominantes del noroeste
con algunos cambios de dirección sur este. La humedad relativa presenta rangos entre 30% y
70% (verde claro), aunque también se identifican rangos mayores a 70%, en menor cantidad.
En cuanto a la temperatura, se ve la predominancia de altas temperaturas de entre un
rango de 24º a 30ºC (rojo), también presenta variaciones entre 22º-24ºC (cian).
III.4.7. Entorno bioclimático
Figura 12.
Vientos predominantes de Santa Cruz de la Sierra
N
VIENTOS DOMINANTES
EN VERANO
NO
PU EST A DEL SOL
EN EL SOLST ICIO
DE INV I ERN O
NNE
NNO
NE
ENE
ONO
JU NIO
A BRIL , AGOST O
O
PIR
AÍ
A BRIL , AGOST O
PUEST A DEL
SOL EN L OS
EQUINOCCIOS
SAL IDA DEL
SOL EN L OS
EQUINOCCIOS
RI O
M A YO, JU NIO
M A RZO
SEPT IEM BRE
E
FEBRERO, OCT UBRE
ENERO, NOV IEM BRE
ENERO, NOV IEM BRE
DICIEM BRE
DICIEM BRE
OSO
SO
M A YO, JU NIO
M A RZO
SEPT IEM BRE
FEBRERO, OCT UBRE
PU EST A DEL SOL
EN EL SOLST ICIO
DE V ERA NO
SA LIDA DEL SOL
EN EL SOLST ICIO
DE INV I ERN O
JU NIO
SA LIDA DEL SOL
EN EL SOLST ICIO
DE V ERA NO
ESE
SES
SOS
SE
VIENTOS DOMINANTES
EN INVIERNO
S
Como podemos observar en la figura 12, los vientos predominantes del Nor Oeste
tienen mayor relevancia porque atraviesan el rio Piraí.
Esto tiene un impacto en el microclima del entorno al terreno ya que, en los meses de
diciembre y enero, considerados como los meses lluviosos del año es cuando el viento de esa
dirección incrementa sus niveles de humedad.
El resto del año el rio generalmente cuando los niveles del rio descienden no tendría
ningún impacto en los niveles de humedad.
47
III.5. Análisis climático
El análisis climático, fue realizado con el software Climate Consultant 6.0, esta
herramienta permite la visualización grafica de diferentes parámetros climáticos.
Para el análisis se requiere el uso de archivos EPW este formato de archivo, es
desarrollado por el Departamento de Energía de EE.UU., y permite realizar procesos de
simulación de datos meteorológicos específicos.
III.5.1. Temperatura
Figura 13.
Rango de temperatura
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Esta figura, muestra los valores de temperatura: máxima, mínima y media en promedio
mensual y anual. Así mismo, se ven identificadas las zonas de confort en verano y en invierno.
Así mismo, se puede identificar que la temperatura promedio, en los meses de enero a
mayo, agosto y septiembre está dentro de la zona de confort, los meses de junio, julio se
encuentra por debajo de la zona de confort, mientras que los meses de octubre a diciembre
está por encima de la zona de confort. La temperatura media anual, está dentro de la zona de
confort.
48
III.5.2. Promedios diurnos mensuales
Figura 14. Promedios Diurnos Mensuales
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Esta figura, muestra la temperatura de bulbo seco (línea roja), de bulbo húmedo (línea
guinda), en color celeste la temperatura de bulbo seco en todas las horas. Muestra la radiación
global, horizontal y difusa.
Vemos como la temperatura de bulbo seco supera las condiciones de confort, en los
meses de mayo a agosto y septiembre a diciembre.
III.5.3. Rango de radiación
Figura 15.
Rango de Radiación
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49
Esta figura, muestra el rango de radiación, considerando los picos máximos y mínimos
promedios. La barra de color amarillo muestra el registro de radiación directa promediada, la de
color verde es el registro global horizontal y la naranja radiación total por superficie.
Así mismo, se puede interpretar que los meses de enero a abril, y de agosto a
diciembre el sol, incide de manera vertical a diferencia de los meses de mayo a julio.
III.5.4. Rango de iluminación
Figura 16.
Rango de Iluminación
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La figura muestra el rango de iluminación, la barra amarilla representa la radiación
directa, y la verde la horizontal directa medida en luxes. Al estar ubicado en el hemisferio sur,
claramente se puede distinguir que la mayor cantidad de radiación horizontal se da entre los
meses de enero a abril y de agosto a diciembre, a diferencia de los meses de mayo, junio y
julio, por la trayectoria solar.
50
III.5.5. Rango de cobertura del cielo
Figura 17.
Rango de Cobertura del Cielo
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through 2019 by the Regents of the University of California. Develop by the UCLA Energy
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La figura muestra el rango de cobertura del cielo o nubosidad, el porcentaje promedio
de nubosidad, varía considerablemente en el transcurso del año.
La parte más despejada del año comienza aproximadamente a mediados de abril;
dura 6,0 meses y se termina aproximadamente a mediados de 14 de octubre.
El mes más despejado del año es agosto, durante el cual en promedio el cielo
está despejado, mayormente despejado o parcialmente nublado el 68 % del tiempo.
La parte más nublada del año comienza aproximadamente a mediados de octubre;
dura 6,0 meses y se termina aproximadamente a mediados de abril.
El mes más nublado del año en Santa Cruz de la Sierra es febrero, durante el cual en
promedio el cielo está nublado o mayormente nublado.
51
III.5.6. Rango de velocidad del viento
Figura 18.
Rango velocidad del Viento
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La figura representa la velocidad del viento, los promedios y los récords registrados, que
alcanzan los 20 m/s y los promedios oscilan entre los 7 y 9 m/s.
III.5.7. Temperatura del suelo
Figura 19.
Temperatura del Suelo
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52
En esta figura se puede apreciar que la temperatura del suelo en los meses de mayo a
septiembre la temperatura desciende a los 22 ºC aproximadamente, mientras que en los meses
de octubre a abril hay un incremento los 27 ºC aproximadamente.
III.5.8. Temperatura de bulbo seco – humedad relativa
Figura 20.
Temperatura de Bulbo Seco – Humedad Relativa
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La figura representa, la temperatura de bulbo seco (puntos amarillos) y la humedad
relativa (puntos verdes), en teoría debería funcionar como una cadena de ADN, que a mayor
temperatura menor humedad, sin embargo, la gráfica demuestra que se tienen niveles altos de
humedad, los meses menos críticos agosto a noviembre.
53
III.5.8. Datos horarios
III.5.8.1. Temperaturas horarias
Figura 21.
Temperaturas Horarias
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Este grafico representa un mapa térmico horario por meses, define los rangos de
temperatura de manera porcentual, el valor más representativo que corresponde al 55%, está
en un rango de temperatura de 20 a 27ºC. Que está dentro de los parámetros de confort.
El 31% muestra un rango de temperatura entre 27 y 38ºC, las líneas amarillas muestran
el amanecer y el anochecer.
Figura 22.
Temperaturas Horarias
Nota. Hoja de cálculo desarrollada por Dr. Gabriel Gómez Azpeitia, elaboración propia.
54
La gráfica representa el comportamiento de la temperatura promedio mensual, cada
línea de color corresponde a un mes. Se puede apreciar el incremento de temperatura en horas
de 9:00am a 20:00 pm, y las horas de menor temperatura de 1:00am a 7:00am llegando a 17
ºC.
En los meses de septiembre a marzo es cuando muestra los niveles más altos de
temperatura.
Tabla 12
Conclusión de Temperaturas horarias
ENFRIAR
ENERO A ABRIL
DE 10:00 a.m. – 8:00 p.m.
AGOSTO
DE 12:00 – 7:00 p.m.
CALENTAR
2:00 a.m. – 8:00am
MAYO
0:00 a.m. – 9:00am
JUNIO A JULIO
0:00 a.m. – 10:00 a.m. y
de 8:00 p.m. – 12:00 p.m.
SEPTIEMBRE A DICIEMBRE
DE 9:00am – 8:00 p.m.
Nota. Elaboración propia.
En la tabla 15, se muestra la conclusión de las necesidades de enfriamiento y
calentamiento por meses, de acuerdo al mapa térmico de temperaturas horarias representado
en las figuras 21 y 22.
55
III.5.8.1. Humedades horarias
Figura 23.
Humedades Horarias
Nota. Recuperado de Climate Consultant copyrighted 1976, 1986, 2000,2006,2008 and 2010
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Este grafico representa un mapa de la humedad horario por meses de igual manera
muestra los rangos de manera porcentual, el 30% muestra los rangos donde la humedad
supera el 80%, seguido por un 48% que está entre los 60 y 80%. Mientras que un 15% está
entre los 40 y 60%, que es cuando la humedad esta confortable.
Figura 24.
Oscilación de Humedades Horarias
Nota. Hoja de cálculo desarrollada por Dr. Gabriel Gómez Azpeitia, elaboración propia.
56
La gráfica muestra la oscilación de los niveles de humedad. En horas de 1:00am a
8:00am la humedad incrementa en algunos meses hasta sobrepasar 90% y en horas de
9:00am a 5:00pm baja llegando al estar entre el 40% y 60%.
Tabla 13
Conclusión Humedades
HUMIDIFICAR
ENERO A JUNIO
JULIO A NOVIEMBRE
DICIEMBRE
DESHUMIDIFICAR
Si
Si
Nota. Elaboración propia.
La tabla 16, muestra las necesidades de humidificación y deshumidificación por meses,
de acuerdo a los datos representados en las Figuras 23 y 24.
57
III.5.9. Carta psicrométrica
Figura 25.
Carta Psicrométrica
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Design tools group.
El diagrama de Givoni, es una carta que permite determinar las estrategias bioclimáticas
a utilizar en función de las condiciones higrotérmicas del edificio para una época del año.
En el diagrama se distinguen unas zonas asociadas a las respectivas técnicas
bioclimáticas, las cuales nos permitirán alcanzar la zona de confort.
Las líneas verticales nos indican la temperatura de bulbo seco, las líneas curvas
representan la humedad relativa.
La zona de confort, es aquella zona que tiene cierto rango de temperatura y humedad
relativa que propician que el cuerpo humano requiera el mínimo gasto de energía para
58
ajustarse al medio ambiente, en esta zona no se necesita ninguna corrección constructiva para
la obtención de bienestar.
Los puntos verdes que muestra el grafico muestra los valores registrados por día
durante todo el año, la zona de confort está delimitada por las líneas azules, se puede
interpretar que del 100% el 13.5% (1184 horas) estamos en confort.
Los puntos que están fuera de la zona de confort, de acuerdo a la zona en la que se
encuentran, muestran las estrategias que se pueden aplicar, para alcanzar los niveles de
confort.
Así mismo, el análisis señala que a partir del punto 13 al 16 donde se registran los
siguientes valores 0.1%, 23.1%, 30.5% y 1.5 %, indica que necesariamente se debe recurrir a
sistemas mecánicos que permitan llegar a los niveles de confort requeridos.
III.5.9.1. Estrategias que recomienda la carta psicrométrica
-
Forma
Edificio alargado en la dirección del eje este-oeste; y tenga una planta arquitectónica
estrecha que permita la incorporación de ventilación cruzada o inducida.
Dar sombra a muros en el este y oeste y a todas las aberturas acristaladas durante el
verano y que el techo sea de un color claro, además de diseñar techumbres o aleros que
protejan tanto a las paredes exteriores como a los espacios al aire libre del agua de lluvia y
proporcionen sombra.
Aleros, voladizos y protecciones solares para cubrir la fachada solar y espacios al aire
libre adyacentes.
-
Ventilación cruzada
Las aberturas de ventanas deben estar orientadas de manera perpendicular a (o a un
máximo de ± 45° de) los vientos dominantes, las aberturas de salida en el lado opuesto a las
aberturas de entrada, deben ser iguales o de mayor tamaño que las aberturas de entrada.
59
Mantener una trayectoria libre de obstáculos entre las aberturas de entrada y salida
para que el flujo de aire sea adecuado.
-
Vegetación
Además de brindar sombra a las edificaciones, reduce la temperatura del aire,
contribuyendo generar un microclima.
“Las paredes y superficies sombreadas pueden ser entre 11-25 C° más frías que
aquellas sin sombra. Las temperaturas bajo la sombra de la copa de los árboles pueden
reducirse entre 1-5 C° en comparación con las de un terreno abierto, y entre 11-17 C° en
comparación con un área de estacionamiento”.
-
Árboles en los lados este, oeste, noreste, y noroeste (en el hemisferio sur).
Vegetación que cubra el suelo alrededor de las edificaciones para reducir la temperatura del
aire y la cantidad de luz solar reflejada.
-
Árboles en patios, áreas de estacionamiento, y calzadas.
-
Las pérgolas con vegetación y árboles con una copa alta proporcionan sombra y
permiten el flujo del aire.
-
Elementos para el sombreado
Contribuyen reducir la ganancia de calor solar que entra a la edificación a través de
áreas acristaladas hasta en un 80%. Al diseñar elementos para el sombreado de acuerdo a la
trayectoria estacional del sol, tanto el sombreado de verano, así como la captación solar en
invierno, pueden ser logrados en climas con variaciones estacionales.
-
Incorporar las siguientes estrategias de sombreado:
Aleros horizontales o persianas para orientaciones solares (orientadas hacia el
ecuador); y Elementos verticales y celosías para otras orientaciones.
Las protecciones solares ajustables pueden cambiar su posición a fin de permitir
variaciones estacionales de temperatura o control del usuario durante períodos inusualmente
cálidos o fríos. Otras estrategias incluyen el remetimiento de las aberturas acristaladas, así
60
como la incorporación de pórticos, balcones, y vegetación para proyectar sombra a muros
orientados hacia el este y oeste.
-
Techos fríos
Utilizar un color claro en la cubierta, reflejará la luz solar, contribuyendo a que los
espacios interiores permanezcan más frescos, contrarrestará el calentamiento producido por la
acumulación de CO2, y reducirá el calor transferido hacia el interior del edificio.
Los techos fríos están compuestos por superficies que reflejan la luz solar y emiten o
descargan el calor eficientemente, manteniéndolos más frescos en los días soleados. Las
propiedades que determinan la temperatura de un techo son la reflectancia solar y la
emisividad térmica, medidas en una escala de 0 a 1. Entre más grande sean los dos valores, la
temperatura del techo se mantendrá más fresca.
La superficie del techo debe ser de un color claro y optar por un material que tenga una
reflectancia solar (SR) > 0.7; y emisividad térmica (TE) > 0.75.
En climas cálidos, los techos fríos ayudan a mitigar la ‘isla de calor urbana’, reflejan la
radiación solar al espacio, y ayudan a mantener los espacios interiores confortables.
-
Ventilación nocturna
La masa térmica de un espacio que es enfriado por la noche absorbe calor durante el
día y mantiene una temperatura fresca a lo largo de su superficie, aportando a crear
condiciones de confort durante el día.
Incorporar la masa térmica en las paredes, piso y/o techo interior: Un mínimo de 10.2
cm de espesor, con un área de superficie expuesta de 1 a 3 veces el área del espacio que se
desea acondicionar.
Mientras más grande sea la superficie expuesta de la masa en un espacio, más estable
será su temperatura interior. Utilice ventilación cruzada o inducida para enfriar la masa térmica
por la noche.
61
III.6. Conclusiones del análisis climático
De acuerdo al análisis climático anterior, se concluye que se presentan dos estaciones
variables muy marcadas. Prácticamente todo el año el clima es muy cálido (alrededor de 24 °C
de temperatura media) con excepción de tres meses los cuáles la temperatura baja (por debajo
de los 20 °C) y la humedad aumenta. En la siguiente tabla, se muestra un resumen de las
estrategias de climatización a aplicar a partir de la carta psicrométrica:
Tabla 14
Resumen estrategias de climatización a partir de la Carta Psicrométrica
Junio – Agosto
Sept.–Nov.
FRIO HUMEDO
CALIDO HUMEDO
Deshumidificar
Enfriar
Ventilación
Calefacción solar
Ventilación
Inercia Térmica
Inercia Térmica
Inercia Térmica
Protección Solar
Protección Solar
Protección Solar
Diciembre - Abril
-
Mayo
CALIDO
CALIDO HUMEDO
SUB HUMEDO
Requerimientos
Enfriar,
Deshumidificar
Confort
Estrategias
Aire Acondicionado
Nota. Elaboración propia.
Aire Acondicionado
62
III.7. Análisis e interpretación de los resultados de la encuesta
La muestra fue realizada al personal administrativo de INEGAS, considerando que
permanecen durante horas prolongadas en los distintos ambientes del lugar.
III.7.1. Datos generales
Gráfico 1. Sexo de los encuestados
38%
63%
Maculino
Femenino
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 1 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno.
Como se observa en el gráfico Nº 1, el sexo de los encuestados es de un 63% femenino
y un 38% masculino, lo que muestra que es una institución de trabajo femenino.
Gráfico 2. Edad de los encuestados
50%
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
25%
27 a 32 años
25%
33 a 37 años
38 a 43 años
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 2 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
63
Con respecto a la edad de los encuestados, se observa que en un 50% tienen entre 33
y 37 años; seguido de 27 a 32 años con el 25%, en el mismo porcentaje se encuentran los
encuestados de 38 a 43 años.
III.7.2. Información del edificio
Gráfico 3. Dispositivos de control climático activos en el edificio (meses fríos/invierno)
87,5%
90,0%
80,0%
70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
30,0%
12,5%
20,0%
0%
10,0%
0,0%
ninguno
calefacción
otros
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 3 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno.
El 87,5 % de los encuestados señaló como dispositivo de control climático activo en el
edificio durante los meses de invierno que utilizan la calefacción que se convierte en un
elemento imprescindible en las instalaciones de INEGAS, ya que gracias a ella se consigue
elevar la temperatura de las oficinas del edificio a niveles confortables. Y el 12,5% indica que
no utiliza ningún dispositivo de control climático activo.
64
Gráfico 4. Dispositivos de control climático activos en el edificio (meses cálidos)
0%
otros
25%
ventilador
75%
aire acondicionado
0%
ninguno
0%
20%
40%
60%
80%
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 4 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno.
El 75% de los encuestados señaló como dispositivo de control climático activo en el
edificio durante los meses cálidos el aire acondicionado; por otro lado, el 25% manifestó el uso
de ventiladores para llegar alcanzar niveles de confort; estas respuestas nos hacen entrever
que el edificio requiere de ventilación pasiva.
65
III.7.3. Información del usuario
Gráfico 5. Tiempo que lleva en el edificio durante el día
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
0%
10%
0%
8 horas
mas de 8 horas
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 5 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
El 100% de los encuestados señalaron que pasan un tiempo de 8 horas del día en el
edificio, prácticamente toda la jornada laboral.
66
Gráfico 6. ¿La actividad que desarrolla es?
80%
70%
60%
75%
25%
50%
40%
30%
20%
0%
10%
0%
pasiva
moderado
intensa
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 6 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Cuando se les preguntó sobre las actividades que desarrollaban los encuestados en las
instalaciones de INEGAS, un 75% señaló que tiene una activad pasiva esto refiere que sus
funciones no requieren de mayor esfuerzo físico, y un 25% indica que durante las 8 horas de
estadía en el edificio tiene una actividad moderada ya que incluyen actividades como caminar
unos minutos con el fin de relajarse y recargar energías.
67
III.7.4. Información sobre la percepción del ambiente interior del edificio
Gráfico 7. Sensación térmica
50%
50%
45%
40%
35%
30%
25%
25%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0%
0%
0%
0%
mucho
frio
frio
algo de
frio
ni calor algo de
ni frio
calor
calor
mucho
calor
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 7 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Se consultó a los encuestados sobre la percepción del ambiente interior del edificio,
respecto a la sensación térmica, el 50% señaló la opción “ni calor ni frio”, siendo esta la
sensación térmica de confort la gran mayoría de los consultados, por otro lado, un 25% indico
que siente “algo de frio” de lo habitual, el otro 25% manifestó que siente “calor”.
68
Gráfico 8. Sensación de humedad
70%
63%
60%
50%
40%
25%
30%
20%
13%
10%
0%
0%
0%
0%
0%
muy
humedo
humedo
algo de
humedo
normal
algo seco
seco
muy seco
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 8 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Respecto a la sensación de humedad tienden a ser bajos durante el invierno y altos
durante el verano y el aire caliente contiene más humedad que el frío, el 63% de los
encuestados señaló que perciben una sensación normal ni muy húmeda ni muy seca, por otro
lado, el 25% percibe el ambiente húmedo en las instalaciones de INEGAS, a su vez un 13%
señaló que percibe algo de humedad en el ambiente donde pasan más de 8 horas del día.
69
Gráfico 9. Sensación de ventilación
70%
63%
60%
50%
40%
25%
30%
13%
20%
10%
0%
0%
mucha
ventilación
mediana
ventilación
ligera
ventilación
ninguna
ventilación
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 8 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
La ventilación de un edificio es de mucha importancia ya que es la forma de hacer que
el aire fresco entre en los espacios para renovar el aire interior de los edificios y oficinas. Se
consultó a los encuestados sobre la percepción del ambiente interior del edificio, sobre la
sensación de ventilación; el 63% percibe el ambiente ligeramente ventilado, por otro lado, el
25% señala que no percibe ninguna ventilación y el 13% percibe el ambiente medianamente
ventilado.
Si bien se percibe frescura en el ambiente, esto es debido a la climatización artificial,
por consecuencia de esto, las ventanas están cerradas siempre, por lo que no existe
renovación de aire.
70
Gráfico 10. Preferencia de temperatura
50%
50%
45%
40%
35%
30%
25%
25%
20%
13%
15%
13%
10%
5%
0%
0%
0%
0%
mucho
mas
fresco
mas
fresco
un poco
mas
fresco
sin
cambio
con un
poco de
calor
con mas mucho
calor
mas calor
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 10 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Consultados los encuestados sobre la percepción del ambiente interior del edificio,
respecto a la preferencia de temperatura, el 50% prefiere una temperatura un poco más fresca
esto refiriéndose a una temperatura en el ambiente que se mantiene entre los 18 y 24°C, un
25% prefiere una temperatura más fresca, el 13% una temperatura sin cambios, y el otro 13%
prefiere un poco de calor.
71
Gráfico 11. Preferencia de ventilación
80%
75%
70%
60%
50%
40%
25%
30%
20%
0%
10%
0%
preferiria más
ventilación
sin cambio
preferiria menos
ventilación
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 11 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Se les consultó a los encuestados sobre la percepción del ambiente interior del edificio,
respecto a la preferencia de ventilación, ya que la ventilación es uno de los aspectos más
importantes en el mantenimiento y circulación de aire en las instalaciones donde vivimos o
trabajamos, una mala ventilación no solo es perjudicial para la salud, sino que detiene en el
interior malos olores, ambiente cargado, aparición de moho, etc. Respecto a esta situación
sobre la preferencia de ventilación el 75% respondió que preferiría más ventilación haciendo
notar que el edificio de INEGAS no cuenta con un adecuado sistema de ventilación, por otro
lado, el 25% manifiesta que no requiere cambio en el tema de la ventilación.
72
Gráfico 12. Aceptación personal del ambiente
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
0%
20%
10%
0%
generalmente aceptable
generalmente inaceptable
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 12 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Se les preguntó a los encuestados sobre la aceptación personal del ambiente al interior
del edificio, al respecto el 100% manifiesta que el ambiente es generalmente aceptable. No
existe renovación y circulación de aire, pero el uso de aire acondicionado hace el espacio
aceptable.
73
Gráfico 13. Tolerancia personal
extremadamente tolerable
0%
intolerable
0%
75%
tolerable
ligeramente tolerable
13%
perfectamente tolerable
13%
0%
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 12 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Se consultó a los encuestados sobre la percepción del ambiente interior del edificio,
respecto a la tolerancia personal el 75% manifiesta que tolera con la ayuda de los aires
acondicionados. El 13% señala que los ambientes son ligeramente tolerables, y un 13%
manifiesta que los ambientes de INEGAS son perfectamente tolerables.
74
III.7.5. ¿Cómo cree usted que pueden mejorar las condiciones de confort
(bienestar) en el edificio?
Gráfico 14. Mejorar las condiciones de confort.
50%
ventilacion natural
0%
calefaccion en invierno
13%
ventilador
0%
mayor capacidad de aire acondicionado
38%
Ninguno
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Nota. Elaboración en base a la pregunta Nº 12 de la encuesta realizada en instalaciones de
INEGAS.
Respecto a la mejora de los ambientes de INEGAS para mejorar el confort del edificio,
el 50% señala que el edificio carece e indica que se requiere una ventilación natural, el 13%
manifiesta que el edificio necesita más instalación de ventiladores, y por otro lado el 38%
manifiesta que el edificio no requiere ninguna mejora.
75
Capítulo IV. Análisis de estudio – Propuesta derivados del estudio
IV. 1. Antecedentes de la propuesta
El trabajo de campo realizado mediante la observación y el desarrollo de las encuestas
realizado en INEGAS, demuestra:
-
En lo que respecta a sensación térmica el 50% siente confort, mientras que el 25%
siente frio y el otro 25% siente calor.
-
Sobre la sensación de humedad, el 63%, manifiesta que es normal, el 25% percibe el
ambiente húmedo y el 13% percibe algo de humedad.
-
Sobre la ventilación, el 63% percibe el ambiente ligeramente ventilado, el 25% no
percibe ventilación y el 13% lo percibe medianamente ventilado.
Sobre la preferencia:
-
De temperatura, el 50% prefiere una temperatura un poco más fresca, un 25% prefiere
más fresca, el 13% sin cambios, y el otro 13% prefiere un poco de calor.
-
Respecto a la preferencia de ventilación, el 75% respondió que preferiría más
ventilación, el 25% manifiesta que no requiere cambios en el tema de la ventilación.
-
Sobre la aceptación personal del ambiente al interior del edificio, el 100% manifiesta
que el ambiente es generalmente aceptable.
-
Respecto a la tolerancia personal el 75% manifiesta que tolera con la ayuda de los aires
acondicionados. El 13% señala que los ambientes son ligeramente tolerables, y un 13%
manifiesta que los ambientes de INEGAS son perfectamente tolerables.
Respecto a la mejora de los ambientes de INEGAS para mejorar el confort del edificio,
el 50% señala que se requiere una ventilación natural, el 13% manifiesta que el edificio
necesita ventiladores, y el 38% manifiesta que el edificio no requiere ninguna mejora.
En conclusión, la percepción de térmica, de humedad y ventilación, denota un ambiente
de frescura y hace el espacio aceptable debido a la climatización artificial; las ventanas se
76
mantienen cerradas, no existe renovación de aire y circulación de aire, aspecto relevante en
cuanto a la necesidad de ventilación.
Respecto al análisis climático:
-
Agrupación bioclimática; cálido húmedo, requerimientos arquitectónicos y bioclimáticos:
calentamiento/ enfriamiento, deshumidificación, inercia térmica, ventilación.
-
Meses diciembre a abril; requerimientos enfriamiento y deshumidificación. Estrategias:
ventilación, protección solar, inercia térmica, aire acondicionado.
-
Mayo: Calentamiento de 0:00 a 9:00. Deshumidificación.
-
Junio a agosto: deshumidificar. Estrategias; calefacción solar, inercia térmica y
protección solar.
-
Septiembre a noviembre: Requerimientos de enfriamiento. Estrategias: ventilación,
protección solar, inercia térmica, aire acondicionado.
IV. 2. Análisis de factibilidad
De acuerdo a la información recopilada por la encuesta los usuarios de Inegas
manifestaron la falta de ventilación natural y la necesidad de incorporar la misma, por factores
de salud y confort.
En lo que respecta a la factibilidad técnica y económica, el módulo de Inegas, cuenta
con una morfología compacta, presenta ventanas en las fachadas norte y sur, en dirección a
los vientos predominantes con una leve orientación que varía en relación al eje eólico, las
cuales pueden modificarse para abrirse y contribuir a la climatización a través de la ventilación.
La inversión económica es factible y puede ser compensada por el ahorro energético. La
simulación permitirá analizar el tipo de intervención versus coste energético.
IV. 3. Justificación
La universidad UAGRM tiene como misión: por medio de la educación formar
profesionales integrales, con valores éticos y morales; con pensamiento crítico y reflexivo, para
estar al servicio de la sociedad.
77
Las estrategias y recomendaciones arquitectónicas de climatización pasiva aplicada a
INEGAS, es un tema relevante, su importancia radica en que la climatización pasiva contribuye
a reducir el consumo energético y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la
climatización artificial, así como a mejorar la calidad ambiental y la salud de los ocupantes.
La climatización pasiva busca aprovechar las condiciones naturales del clima y del
entorno para regular la temperatura y el confort térmico de los espacios interiores, sin
necesidad de recurrir a sistemas mecánicos o en todo caso recurrir a ellos como sistemas de
apoyo, para alcanzar niveles de confort. Estas estrategias se basan en el diseño
arquitectónico, la orientación, la forma, el aislamiento, la ventilación, la inercia térmica, la
captación solar, el sombreado y el uso de materiales adecuados.
IV. 4. Objetivos
IV. 4.1. Objetivo general
-
Elaborar una guía de estrategias de climatización pasiva para favorecer el confort en
instalaciones de INEGAS, mediante los resultados del análisis climático y la carta
psicrométrica.
IV.4.2. Objetivos específicos

Desarrollar estrategias de ventilación, para promover la deshumidificación y favorecer la
renovación de aire de los ambientes de INEGAS.

Proponer elementos de protección solar, para reducir las ganancias solares a fin de
reducir la inercia térmica,

Realizar la simulación en base a un modelo tridimensional del edificio tomando en
cuenta sus elementos propios tales como: divisiones internas, ventanas y cubierta; e
incorporar elementos de diseño pasivo en base a las recomendaciones generales de la
guía para evaluar y determinar cuál es la mejor propuesta.
78
IV.5. Desarrollo de la propuesta
A partir del estudio realizado se definieron como principales estrategias: ventilación,
protección solar, inercia térmica y en ciertas horas del día el uso de aire acondicionado.
Al ser un edificio consolidado, la premisa es afectar lo menos posible la arquitectura, sin
embargo, se debe plantear la modificación de la envolvente para propiciar condiciones de
confort.
IV.5.1. Estrategias de Ventilación
Aprovechar los vientos dominantes para generar ventilación cruzada o inducida. La
ventilación es la principal estrategia para deshumidificar el ambiente.
Otra forma de promover la ventilación es a través de:
Ventilación forzada o inducida.
Aprovechamiento de aberturas. Porcentaje de apertura de entrada de aire 50 % y salida
en dirección opuesta del 70%. (El área de salida deberá ser mayor al área de entrada para una
mayor eficiencia del cruce de ventilación).
Redistribución interna de espacios que permitan la ventilación cruzada.
Uso de la vegetación para canalizar el viento y para sombreado. En la fachada
noroeste, para generar un microclima antes de que el aire ingrese al edificio.
IV.5.2. Estrategias de Protección solar
Protección de la radiación solar directa, indirecta y reflejada por medio de dispositivos
de control solar.
La protección solar en fachadas, con preferencia fachadas norte y sur, ya que son las
que reciben mayor radiación.
Se recomienda el uso de aleros o persianas horizontales movibles o plegables
(permitan el cruce de ventilación y pueden bloquearse cuando las temperaturas bajen y las
necesidades de enfriamiento cambien por necesidades de captación solar) que eviten las
ganancias solares sin restar efectividad a la ventilación.
79
Figura 26.
Dispositivos de Control Solar
Persiana
alero
toldo
Galería
Nota. Recuperado de https://biuarquitectura.com/2012/05/18/las-protecciones-solares/
IV.1.3. Estrategias de Inercia Térmica
Se recomienda la aplicación de inercia térmica usando materiales aislantes en los
elementos constructivos.
Cubierta: optar por un color claro, que permita la reflectancia solar, y baje la emisividad
térmica, ya que esto permite que el calor no sea transferido al interior del edificio.
Cuadro 1. Guía de recomendaciones y propuesta
Recomendaciones
Generales
Esquema
Ubicación: Aislada
Forma: alargada con
retranqueos.
Estado actual del edificio
Propuesta
La configuración del edifico,
es aislada. Presenta
retranqueos y es alargada.
Modificaciones a la
envolvente, para un mejor
aprovechamiento de los
vientos dominantes,
utilizar parasoles como
protección solar.
Inclinación varía respecto
del eje eólico.
Orientación: Eje eólico
Distribución interior: Evitar
compartimentación.
Cubierta: inclinada,
favorable para evacuación
de aguas pluviales.
cubierta aislada
sombra
VIENTOS
PREDOMINANTES
HUMEDAD
SUELO
Presenta cubierta inclinada,
de color guindo.
No se plantean
modificaciones a la forma
de la cubierta, pero si al
color. Los colores claros
reflejan la luz solar y
evitan que el calor se
transfiera al interior de
edifico.
80
Control solar: retranqueos
en todas las fachadas.
Presenta retranqueos en su
fachadas norte y sur, que
son las de mayor
exposición solar.
También presenta balcones
y pórticos.
Uso de parasoles para
evitar ganancias solares.
Mayor dimensión en
fachada norte, por la
inclinación del sol, en
verano.
Fachada sur, menor
dimensión.
Vegetación: Árboles de
hoja perenne, copa densa,
orientación al eje eólico,
para filtrar el viento.
Favorables especies
nativas.
Arbustos: para orientar los
vientos.
Presenta vegetación
tapizante en el perímetro
que rodea al edifico.
No presenta arbustos.
Presenta vegetación
dispersa en el perímetro
norte. Y una barrera de
vegetación al sur.
Mejorar la barrera de
vegetación en el perímetro
norte, utilizando
vegetación nativa propicia
para el clima. Ej.
flamboyán, tajibo, que son
algunas que se presentan
en el predio.
Vegetación tapizante: en
espacios exteriores.
Vegetación interior: no
recomendable.
Ventilación: cruzada,
inducida, selectiva.
Extractores: Favorecen la
circulación del aire,
ventiladores.
No presenta ventilación.
Ventanas, fachada sur son
herméticas.
Mayor abertura en
dirección de los vientos
dominantes, menor
abertura opuestas.
Aberturas: Max. Al eje
eólico. Min. Opuestas.
Presenta ventanas en todas
sus fachadas.
Fachadas este y oeste
pequeñas con control
solar.
Las ventanas de la fachada
sur, son herméticas. Por lo
que no existe renovación de
aire.
Materiales: baja
conductividad, poca
densidad.
Presenta muros de ladrillo,
de entre 15 a 18 cm de
ancho. Utiliza colores claros
el interior y exterior. A
excepción de algunos
elementos para destacar la
volumetría.
Cubierta ventilada.
Muros exteriores: con
aislantes térmicos. Los
interiores, ligeros.
Modificar la envolvente,
para lograr ventilación
cruzada.
La cubierta no es ventilada,
esta es poco visible desde
el exterior, presenta
parepetos.
Entrada 70%, salida 50%,
Para aprovechar mejor la
ventilación cruzada.
De preferencia corredizas.
No se plantean
modificaciones a los
muros.
El color blanco es óptimo
por la reflectancia solar el
exterior.
81
Exteriores:
Pisos; permeables.
Acabados; colores claros
de alta reflectancia solar y
textura lisa.
El perímetro que rodea al
edificio, presenta
vegetación tapizante. Lo
que es favorable.
A excepción del área de
ingreso y estacionamiento.
Los acabados exteriores,
son lisos, en su mayoría de
colores claros a excepción
de la cubierta.
En referencia a los pisos
exteriores, no se plantean
modificaciones.
Para los acabados, se
plantea, modificar los
colores de la cubierta,
utilizar colores claros
favorece la reflectancia y
evita que el calor sea
transferido al interior.
Nota. Elaboración propia en base a la información de King, Delia (1984) pp. 155-169.
IV.2. Simulación.
A través del software de diseño DESINGBUILDER, se elaboró un modelo tridimensional
de la edificación tomando en cuenta sus elementos propios tales como: divisiones internas,
ventanas, cubierta, etc.
El edificio es de dos plantas, donde se realizaron las subdivisiones correspondientes de
las aulas, pasillos, baños, depósitos, SUM y demás, para posteriormente asignar la iluminación,
ocupación, consumos energéticos y materiales constructivos entre otros.
Figura 27.
Modelado del edificio - INEGAS
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Se generaron tres simulaciones que detallan resultados, sobre el confort climático que
comprenden: Temperatura del aire, Temperatura Radiante, Temperatura Operante, asimismo la
82
Humedad Relativa. Además de las Ganancia Internas + Solares que consistirían en:
Iluminación General, Computación y Equipos, la Ocupación y la Carga Latente.
Los periodos de análisis se eligieron de acuerdo al solsticio de verano, 20 de diciembre,
y el solsticio de invierno, 20 de junio, siendo estas las fechas óptimas para comparar el confort
climático interior.
Para el análisis de los índices de humedad relativa no se hace distinción del horario,
sino una media de este.
IV.2.1. Definición de términos
Temperatura del aire: Es la temperatura ambiente tal como la percibimos comúnmente
reflejando la temperatura del aire circundante.
Temperatura radiante: Se refiere a la temperatura que percibimos de las superficies
circundantes, como paredes, pisos, techos y muebles.
Temperatura operante: Es la temperatura efectiva que una persona siente en un
espacio dado y se utiliza para evaluar el confort térmico
Humedad relativa: Es una medida de cuánta humedad hay en el aire en relación con la
cantidad máxima de humedad que el aire podría contener a una determinada temperatura.
Ganancias Internas: Las ganancias internas se refieren al calor generado dentro de un
edificio debido a actividades humanas y a la presencia de equipos y dispositivos eléctricos.
Esto incluye la generación de calor a través de actividades como cocinar, trabajar en una
oficina, usar computadoras, electrodomésticos, iluminación, entre otros.
Ganancias Solares: Las ganancias solares se refieren al calor que ingresa al edificio
debido a la radiación solar directa y la radiación solar difusa a través de ventanas, paredes o
techos. La cantidad de ganancias solares depende de la ubicación geográfica, la orientación
del edificio, la hora del día y la época del año.
83
IV.2.2. Escenario 1.
En el marco de esta investigación, la primera simulación se considera como la
simulación base o real, que representa las condiciones existentes o iniciales del hecho
arquitectónico seleccionado, la cual proporciona una referencia que permite comprender la
situación sin la aplicación de estrategias específicas para el confort climático.
Figura 28.
Fachada Frontal (verano 15:00 horas)
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Figura 29.
Fachada Posterior (verano 15:00 horas)
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las figuras 28 y 29, muestran la fachada frontal y posterior con las condiciones
existentes del edificio. Así mismo, se puede observar la exposición solar de cada fachada en
verano a las 15:00 horas.
84
IV.2.2.1. Verano (20 diciembre)
Figura 30.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
El grafico representa las temperaturas (del aire, radiante y operante) y la humedad
relativa. En verano la diferencia entre la temperatura del aire y la operativa es mínima.
Figura 31.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
En la figura 31, se muestra un gráfico detalla que la mayor ganancia es por el consumo
de computadoras y equipos, seguido de la iluminación y en menor proporción por la ocupación.
Las ganancias solares representan el valor más alto de consumo.
85
IV.2.2.2. Invierno (20 junio)
Figura 32.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
En invierno la temperatura operativa, se percibe 2ºC menos en relación al verano y
existe un incremento en la humedad relativa.
Figura 33.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las ganancias solares representan el valor más alto de consumo, seguido por el de las
computadoras y equipos, iluminación y finalmente por el factor ocupación, que incrementa en
relación al verano.
86
IV.2.3. Escenario 2.
Se presenta el primer ejercicio de simulación en el que se aplican estrategias pasivas
específicas para mejorar el confort climático, incorporando elementos de protección solar como
ser: elementos de parasoles que regulan el ingreso del sol, estos elementos permiten la libre
circulación de la ventilación.
Además, se consideró un parámetro adicional para reducir la ganancia de calor por
radiación al modificar el color de la cubierta mediante la selección de tonalidades con menor
capacidad de absorción de calor y mayor capacidad de reflectividad. Como lo son los colores
claros, fríos y grisáceos.
Gráfico 15. Cuadro de referencia sobre las propiedades de absorbencia por color
Gris
Amarillo
30
20
Negro
Rojo Teja
40
Azul
50
Blanco
Crema
TEMPERATURA SUPERCIFIAL C
60
10
0
0,2
0,4
0,6
ABSORBENCIA SOLAR
Fuente: Elaboración propia
0,8
1
87
Figura 34.
Fachada Frontal (Invierno 10:00 horas)
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Figura 35.
Fachada posterior (Invierno 10:00 horas)
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las figuras 34 y 35, muestran la fachada frontal y posterior y la exposición solar de cada
fachada en invierno a las 10:00 horas. Y los elementos de protección solar utilizados para
proyectar sombre en las aberturas.
88
IV.2.3.1. Verano (20 diciembre)
Figura 36.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Figura 37.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
89
IV.2.3.2. Invierno (20-junio)
Figura 38.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
En invierno la temperatura operativa, se percibe 3ºC menos en relación al verano, existe
un incremento en la humedad relativa.
Figura 39.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las ganancias solares representan el valor más alto de consumo, seguido por el factor
ocupación.
90
IV.2.4. Escenario 3.
El segundo ejercicio de simulación, se incorpora estrategias adicionales para estudiar el
comportamiento del edificio. Estas estrategias incluyen la implementación de un sistema de
extracción mecánica, la mejora del aislamiento en los cerramientos de las ventanas, resellando
las juntas y aplicando laminas sin perder la visibilidad que contribuyen a bloquear la absorción
solar.
Figura 40.
Sistema de extracción mecánica
Nota. Recuperado de https://itesac.com/extraccion-mecanica-de-humos-basado-enventiladores/
Figura 41.
Aislamiento Térmico
Nota. Recuperado de https://amevec.mx/aislamiento-termico-con-ventanas-de-pvc-kommerling/
91
IV.2.4.1. Verano (20 diciembre)
Figura 42.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Figura 43.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las ganancias solares representan el valor más alto de consumo, seguido por el factor
ocupación.
92
IV.2.4.2. Invierno (20 junio)
Figura 44.
Análisis Confort Climático
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
En invierno la diferencia entre la temperatura del aire y la operativa es mínima. La
humedad relativa esta por debajo de niveles de confort.
Figura 45.
Análisis Ganancias Internas + Solares
Nota. Elaboración propia, Software DesignBuilder.
Las ganancias solares representan el valor más alto de consumo, seguido por el factor
ocupación.
93
IV.2.4. Análisis comparativo
Tabla 15
Temperatura (ºC)
Temperatura Aire
Temperatura Radiante
Temperatura Operante
Descripción
Verano
Invierno
Verano
Invierno
Verano
Invierno
REAL
25.07
23.05
24.68
22.42
24.88
22.47
Ejercicio 1
24.00
20.62
23.05
19.94
23.79
20.28
Ejercicio 2
20.88
16.93
21.16
17.08
21.02
17.00
Nota. Elaboración propia en base a la información de la simulación.
Haciendo un análisis comparativo de la simulación en los tres escenarios, se evidencia
que la temperatura operante presenta una diferencia entre 1 y 2° C en verano, en invierno entre
2 y 3°C. El escenario que presenta mejor comportamiento es el segundo, en relación al tercero,
debido a que en verano e invierno disminuye la temperatura, saliendo de los parámetros
confortables.
Tabla 16
Humedad (%)
Humedad
Descripción
Verano
Invierno
REAL
60.48
68.64
Ejercicio 1
61.54
69.87
Ejercicio 2
30.81
27.16
Nota. Elaboración propia en base a la información de la simulación.
En lo que se refiere a la humedad relativa, el segundo escenario tiene un mejor
comportamiento debido a que se acerca más al confort, en relación al tercer escenario.
94
Tabla 17
Ganancias Internas (KWH: Indicador de consumo energético)
Iluminación General
Descripción
Computadoras y
Equipos
Ocupación
Verano
Invierno
Verano
Invierno
Verano
Invierno
REAL
246.83
246.83
247.14
247.14
190.69
235.31
Ejercicio 1
246.83
246.83
247.14
247.14
209.22
270.82
Ejercicio 2
246.83
246.83
247.14
247.14
251.68
314.31
Nota. Elaboración propia en base a la información de la simulación.
Las ganancias internas por el consumo de computadoras y equipos, y la iluminación
general es la misma, las ganancias internas por ocupación muestran variabilidad, inciden en la
carga térmica del edificio. Por lo que la demanda de enfriamiento es necesaria inclusive en los
meses de invierno.
Tabla 18
Solar (KWH: Indicador de consumo energético)
Ganancias solares Ventana Ext.
Descripción
Verano
Invierno
REAL
2325.21
2382.99
Ejercicio 1
1880.37
1734.26
Ejercicio 2
1853.93
1730.76
Nota. Elaboración propia en base a la información de la simulación.
Respecto a las ganancias solares, existe diferencia entre los tres ejercicios simulados,
si bien el ejercicio 2, muestra menores ganancias solares, es la intervención es más costosa
por el aislante térmico, y el sistema de ventilación por extracción mecánica.
95
Para determinar el consumo energético, se analizó únicamente la semana de verano,
obteniendo como resultado lo siguiente: Real: 956,28 kw/h, Ejercicio 1: 719,11 kw/h y Ejercicio
2: 657, 10 kw/h. Lo que permite demostrar que la incorporación de estrategias de climatización
pasiva puede contribuir a reducir el consumo energético.
IV.4. Verificación de las hipótesis.
La hipótesis planteada hacía referencia a: La aplicación de los factores climáticos y el
uso de estrategias de climatización pasiva favorecerá el confort en INEGAS, para tal efecto se
hizo la verificación de la misma analizando las variables en profundidad sobre el estudio del
confort climático y las estrategias tecnológicas usando el software de simulación DesignBuilder
el cual nos proporcionó información para modelar y evaluar sistemas de climatización
favorables en la aplicación de las estrategias de climatización pasivas en las instalaciones de
INEGAS, esto se logró mediante el análisis de los datos climáticos reales de Santa Cruz de la
Sierra, analizados por medio del software Climate Consultant y el uso de la carta psicométrica,
se determinó cuáles fueron las estrategias a implementar para conseguir confort climático
interior, poniéndolas a prueba a través de diferentes simulaciones en dos estaciones del año
diferentes (verano-invierno).
Es así que, a pesar del emplazamiento favorable del edificio, el uso de ventanas
cerradas herméticamente no permite la circulación de ventilación desde el exterior al interior,
produciendo focos de calor y humedad en el interior, así como la falta de protección solar en
ventanas que, por la radiación directa, incrementa la temperatura al interior. La cual se dio
solución proponiendo la abertura de ventanas en la fachadas orientadas el eje eólico, con el
uso de elementos de protección solar como es el parasol, así como el cambio de color en la
cubierta ayudando a disminuir la absorción del calor por radiación en el segundo escenario de
simulación, para luego adicionar el uso de sistemas de extracción mecánica de aire y el uso de
96
láminas que disminuyan la absorción solar y mantenimiento de los perfiles que ayuden a la
hermeticidad de la misma el cual se ve reflejado en el tercer escenario.
Finalmente, se puede decir que, mediante una serie de ajustes estratégicos y cambios
pertinentes, es factible lograr mejoras sustanciales en el confort climático interior y en la
eficiencia energética del edificio y se comprobó a través de herramientas de simulación.
97
Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones
V.1. Conclusiones
Como resultado de este trabajo de investigación, se generó el análisis de los factores
climáticos, como la temperatura, la humedad, la radiación solar y los patrones de viento, que
varían significativamente en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
El Capítulo IV, Análisis de estudio y propuesta cumple con el objetivo planteado en el
presente trabajo: Proponer estrategias de climatización pasiva, con el fin de contribuir a
mejorar el confort en INEGAS, realizando un análisis especifico de los elementos
climáticos del lugar, para determinar las mejores soluciones a aplicar; después de
realizado todo un proceso de investigación , concluyendo que se pueden llevar adelante
intervenciones prácticas y objetivas conducentes a mejorar el confort de la mencionada
institución (la ventilación, protección solar, inercia térmica) son estrategias que contribuyen
efectivamente al objetivo establecido, así como a alcanzar la hipótesis planteada.
-
En relación al objetivo específico #1. Analizar los resultados del estudio
climático mediante el software Climate Consultant, con la finalidad de determinar variables del
comportamiento de los indicadores bioclimáticos para el procesamiento de datos.
El estudio del clima, proporcionó información valiosa, la carta psicrométrica determina
las correcciones estratégicas a considerar para lograr el confort. Como se puede apreciar en el
cuadro 1 de la página 79, que muestra las propuestas de estrategias a aplicar.
-
En relación al objetivo específico #2. Plantear alternativas de climatización
pasiva, estableciendo los marcos teóricos y prácticos del diseño para llegar a condiciones de
confort.
El análisis de elementos como temperatura y humedad a través de sus respectivos
mapas horarios, determinan necesidades de climatización. La agrupación bioclimática
determina requerimientos arquitectónicos y bioclimáticos: calentamiento/ enfriamiento,
deshumidificación, inercia térmica, ventilación. Finalmente, las encuestas determinan la
98
percepción de térmica, de humedad y ventilación del usuario y deja en evidencia la falta de
renovación de aire y circulación de aire, aspecto relevante en cuanto a la necesidad de
ventilación. Este análisis permite establecer soluciones que utilicen la climatización pasiva,
basado en estos fundamentos, finalmente contribuir a crear un ambiente interior de bienestar
en términos de temperatura.
-
En relación al objetivo específico #3. Elaborar una guía de estrategias de
climatización pasiva que permita la viabilidad de su aplicación en las instalaciones de INEGAS
para mejorar su confort climático.
El análisis del edificio de INEGAS, permitió determinar las necesidades en cuanto a
requerimientos arquitectónicos, así como las ventajas y desventajas que presenta actualmente
el edificio, finalmente ayuda a establecer pautas generales sobre que recomendaciones se
debe seguir, para plantear la propuesta, así como a establecer recomendaciones generales
para otros proyectos.
V.2. Recomendaciones
En el presente trabajo de investigación se han analizado los factores climáticos, como la
temperatura, la humedad, la radiación solar y los patrones de viento para mejorar el confort
mediante estrategias de climatización pasiva, pero se observa la necesidad continuar
profundizando la investigación en los diferentes aspectos que se describen a continuación.

Se recomienda que se cumpla con las estrategias determinadas por la carta
psicrométrica a fin de lograr calidad ambiental en los diferentes espacios interiores de
INEGAS, la morfología resultante del edificio puede ser de carácter personal del
diseñador.

Se recomienda revisar el formato de exportación de archivos de programas de
modelado 3D externos a Design Builder, ya que programas como ArchiCad no lo
permite.
99

Se alienta el uso de aplicación de domótica a fin de aplicar tecnología que permita
automatizar dispositivos de control climático y contribuir a mejorar la eficiencia del
edificio.
100
Referencias bibliográficas.
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ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers Standard
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confort de los edificios. blog.zeroconsulting.com.
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Enero del 2002.
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101
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edición ISBN: 978-607-15-0291-9. México. https://www.icmujeres.gob.mx/wpcontent/uploads/2020/05/Sampieri.Met.Inv.pdf
Norma de Confort ISO 7730, Moderate Thermal environments - Determination of the PMV and
PPD indexes an specification of the conditions for Thermal comfort. ISO, Geneva. 1993
(El método presentado en esta norma fue desarrollado por O. Fanger).
Olgyay, Víctor y Aladar. Solar Control and Shading Devices. Princeton University Press,
Princeton U.S.A. 1963.
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Wikiwand - Ventilación selectiva. (s. f.). Wikiwand.
https://www.wikiwand.com/es/Ventilaci%C3%B3n_selectiva
102
Anexos
ENCUESTA
I.
DATOS GENERALES
NOMBRE: ………………………………………………………………………………………… …………. FECHA: ……..………./10/2023
HORA:……..……………….….
SEXO
Hombre
⃝
Mujer
⃝
CONSTITUCIÓN FÍSICA
Peso (Kg.)
⃝
Estatura (Cm.) …………………..
Edad (años) ………………..
II. INFORMACIÓN DEL EDIFICIO
A.
Dispositivos de control climático activados en el edificio (meses fríos/invierno)
1. Ninguno
B.
⃝
2. Calefacción
⃝
3. Ventilador
⃝
3.1. Techo
⃝
3.2. Piso ⃝
3.3. Otro ⃝
5. Otro
⃝
¿Cuál?.....................
3.3. Otro ⃝
5. Otro
⃝
¿Cuál?.....................
Dispositivos de control climático activados en el edificio (meses cálidos)
1. Ninguno
⃝
2. Aire Acondicionado
⃝
3. Ventilador
⃝
3.1. Techo
⃝
3.2. Piso ⃝
III. INFORMACIÓN DEL USUARIO
C. Tiempo que lleva dentro del edificio
8 horas
⃝
Mas de 8 horas ⃝
D. Actividad que desarrolla
Pasiva
⃝
Moderada
⃝
Intensa
⃝
E. Tipo de vestimenta (invierno/verano)
Muy ligera ⃝
Ligera
⃝
Normal
⃝
Abrigada
⃝
Muy abrigada ⃝
IV. INFORMACIÓN SOBRE LA PERCEPCIÓN DEL AMBIENTE INTERIOR DEL EDIFICIO
Sensación
térmica
F
G
Sensación de
humedad
Mucho frio
Frio
Algo de frio
Algo de calor
Calor
Mucho calor
⃝
Ni calor ni
frio
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
Muy húmedo
Húmedo
Algo húmedo
Normal
Algo seco
Seco
Muy seco
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
Mucha
ventilación
⃝
Mediana
ventilación
⃝
Ligera
ventilación
⃝
Ninguna
ventilación
⃝
Mas fresco
Un poco más
fresco
⃝
Sin cambio
H
Sensación de
ventilación
I
Mucho
Preferencias
más
de temperatura
fresco
⃝
⃝
Preferiría más
Preferencias de
ventilación
ventilación
⃝
Sin cambio
K
Aceptación
personal del
ambiente
Generalmente
aceptable
⃝
Generalmente
inaceptable
⃝
L
Tolerancia
personal
Perfectamente Ligeramente
tolerable
tolerable
⃝
⃝
J
⃝
Con un poco más Con más
de calor
calor
⃝
⃝
Mucho más
caluroso
⃝
Preferiría menos
ventilación
⃝
⃝
Tolerable
Intolerable
⃝
⃝
Extremadament
e tolerable
⃝
V. ¿COMO CREE USTED QUE PUEDEN MEJORAR LAS CONDICIONES DE CONFORT (BIENESTAR) EN EL EDIFICIO?
M
1. Ninguno
⃝
2. Mayor capacidad del
Aire Acondicionado ⃝
3. Ventilador ⃝
3.1. Techo
⃝
3.2. Piso ⃝
3.3. Otro ⃝
4. Calefacción
(invierno) ⃝
5. Ventilación
Natural ⃝
Nota. Elaboración propia en base a la información de Covarrubias, Marcela (2012). Disponible: http://hdl.handle.net/10334/1697