PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
DESEMPEÑO BIOCLIMÁTICO Y AMBIENTAL DE UN PROTOTIPO
DE VIVIENDA ECOSOSTENIBLE EN CHILLACO
Tesis para obtener el título profesional de Ingeniera Civil
AUTORA:
Cynthia del Pilar Soto Bravo
ASESOR:
Federico Alexis Dueñas Dávila
Lima, Noviembre, 2022
Declaración jurada de autenticidad
Yo, Alexis Dueñas Davila,
Docente de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica
del Perú, asesor(a) de la tesis/el trabajo de investigación titulado “Desempeño
bioclimático y ambiental de un prototipo de vivienda ecosostenible en Chillaco”, del/de
la autor(a)/ de los(as) autores(as) Cynthia del Pilar Soto Bravo.
Dejo constancia de lo siguiente:
- El mencionado documento tiene un índice de puntuación de similitud de 17%.
Así lo consigna el reporte de similitud emitido por el software Turnitin el
17/11/2022.
- He revisado con detalle dicho reporte y confirmo que cada una de las
coincidencias detectadas no constituyen plagio alguno.
- Las citas a otros autores y sus respectivas referencias cumplen con las pautas
académicas.
Lugar y fecha: San Miguel, 26 de Noviembre de 2022
Apellidos y nombres del asesor / de la asesora:
Dueñas Davila Federico Alexis
DNI:23860033 Firma
ORCID:
https://orcid.org/0000-0002-6149-3334
https://orcid.org/0000-0002-6149-3334
https://orcid.org/0000-0002-6149-3334
II
RESUMEN
Actualmente, las viviendas construidas de manera convencional en el poblado de Chillaco,
ubicado en la provincia de Huarochirí, en el departamento de Lima, Perú, contemplan una
estructura que no incluye el concepto de bioclimatismo, el cual ayuda a garantizar un nivel de
confort óptimo considerando parámetros climáticos tales como temperatura, humedad y viento,
estas viviendas a su vez no consideran los estándares requeridos para mejorar su desempeño
ambiental tal como disminuir su huella de carbono.
Es así que con el fin de asegurar el cumplimiento de los parámetros ambientales establecidos
y conseguir un nivel de confort aceptable en las diversas estaciones del año para cada habitante
de la zona, esta investigación realizó el modelado de una vivienda ecosostenible mostrando el
análisis de los desempeños bioclimáticos y ambientales de las viviendas convencionales en
comparación de la modelada, a fin de analizar y obtener resultados comparativos entre ambos
casos para que el poblado de Chillaco pueda replicar el modelado en nuevas construcciones.
La vivienda ecosostenible modelada ha considerado como material principal el carrizo propio
de la zona, también la trayectoria del sol según la ubicación, la transmitancia térmica de los
materiales utilizados, parámetros climáticos como la temperatura, humedad y viento, y ha
tomado en cuenta el estilo de vida de los pobladores para el diseño de la distribución interna
de la vivienda.
Con los resultados obtenidos se pudo concluir que tanto el desempeño bioclimático como
ambiental de la vivienda ecosostenible modelada era mejor que la de una convencional de la
zona.
Palabras clave: Bioclimatismo, Chillaco, Confort térmico, Ábaco de Olgyay, Carrizo,
Transmitancia térmica.
III
ABSTRACT
Currently, conventionally built homes in Chillaco, located in the province of Huarochirí, in the
department of Lima, Peru, contemplate a structure that does not include the concept of
bioclimatism, which helps to guarantee an optimal level of confort considering climatic
parameters such as temperature, humidity and wind, these conventional houses do not consider
the standards required to improve their environmental performance such as reducing their
carbon footprint.
In order to ensure compliance with the established environmental parameters and achieve an
acceptable level of comfort in the various seasons of the year for each inhabitant of the area,
this research modeled an eco-sustainable house showing the analysis of the performances
bioclimatic and environmental aspects of conventional housing comparing to the modeled
house, in order to analyze and obtain comparative results between both cases so that the town
of Chillaco can replicate the modeling in new constructions.
The modeled eco-sustainable house has considered the area's own reed as the main material, as
well as the path of the sun depending on the location, the thermal transmittance of the materials
used, climatic parameters such as temperature, humidity and wind, and has taken into account
the style of life of the habitants for the design of the internal distribution of the house.
With the results obtained, it was possible to conclude that both the bioclimatic and
environmental performance of the modeled eco-sustainable house was better than that of a
conventional one in the area.
Keywords: Bioclimatism, Chillaco, Thermal comfort, Olgyay Abacus, Reed, Thermal
transmittance.
IV
Dedicatoria
Dedico la presente tesis a mis padres Máximo y Pilar quienes me brindaron
el apoyo necesario para poder culminar mi carrera, y se la dedico a mi más
grande tesoro, mi hijo Gael quien me dio mucha fuerza para seguir adelante
con mis estudios, esforzarme cada día más y poder ser una profesional.
V
Agradecimientos
En primer lugar, quisiera agradecer a mis queridos padres, quienes desde un
principio me apoyaron en todo, en mi carrera, en mis sueños y nunca dejaron
de hacerlo, ellos siempre me brindaron su soporte hasta en los momentos más
difíciles de mi vida, brindándome todo ese amor y cariño que sólo los mejores
padres te pueden dar, con el fin que yo sea quien quiera ser y sea muy feliz.
Quisiera agradecer también a mis hermanos, por sus buenos consejos y ánimo
que me brindaron a lo largo de estos años de carrera y formación profesional,
ambos fueron también mi soporte y lograron que yo nunca deje de creer en mí.
Agradezco a mi asesor Alexis Dueñas quien a lo largo de estos últimos años ha
sabido guiarme con paciencia y mucha dedicación para lograr concluir con mi
tesis, muchas gracias por la comprensión y motivarme a seguir investigando.
Agradezco a la ONG EcoHumanita por su gran aporte con el proyecto Allpa, en
especial a Jessica Forero quien hizo todo lo posible por brindarme las facilidades
que yo requería para mi investigación en el poblado de Chillaco.
VI
INDICE
Índice de Tablas .................................................................................................................................. VII
Índice de figuras .................................................................................................................................... IX
Capítulo I: Aspectos Generales ............................................................................................................... 1
1.1. Justificación ............................................................................................................................ 1
1.2. Objetivos ................................................................................................................................. 3
1.3. Planteamiento del problema .................................................................................................... 3
1.4. Hipótesis ................................................................................................................................. 4
1.5. Alcance y Limitaciones ........................................................................................................... 4
Capítulo II: Estado del Arte .................................................................................................................... 6
2.1. Antecedentes ........................................................................................................................... 6
2.2. Parámetros bioclimáticos ...................................................................................................... 10
2.3. Ábacos bioclimáticos ............................................................................................................ 19
2.4. Diagrama de trayectoria del sol ............................................................................................ 22
2.5. Evaluación bioclimática de materiales de construcción ........................................................ 24
2.6. Confort bioclimático de la vivienda ...................................................................................... 27
Capítulo III: Metodología ..................................................................................................................... 31
3.1. Condiciones climáticas de la zona de estudio ....................................................................... 31
3.2. Metodología del diseño bioclimático de la vivienda ecosostenible modelada ...................... 33
3.3. Medición de variables bioclimáticas de una vivienda convencional .................................... 37
3.4. Simulación de variables bioclimáticas de la vivienda ecosostenible modelada .................... 39
3.5. Base de datos y tratamiento estadístico de la data ................................................................ 41
3.6. Índices de ganancia y pérdida de calor según los materiales ................................................ 42
Capítulo IV: RESULTADOS ............................................................................................................... 46
4.1. Resultados en base a Metodología ........................................................................................ 46
4.2. Estimación del desempeño bioclimático de la vivienda ecosostenible modelada................. 85
4.3. Evaluación del desempeño ambiental de la vivienda ecosostenible modelada ..................... 86
4.4. Comparación, a nivel bioclimático y de huellas ambientales, de la vivienda ecosostenible
modelada con una convencional ....................................................................................................... 88
Capítulo V: DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................................... 91
5.1. Discusión de Resultados respecto al Desempeño Bioclimático ............................................ 91
5.2. Discusión de Resultados respecto al Desempeño Ambiental ............................................... 95
CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 97
RECOMENDACIONES ....................................................................................................................... 98
Referencias Bibliográficas .................................................................................................................... 99
VII
Índice de Tablas
Tabla 1. Las variables metodológicas para lograr una adecuación ambiental. .................................... 9
Tabla 2. Impactos según las velocidades en m/min. ............................................................................. 17
Tabla 3. Materiales genéricos usados en la construcción. .................................................................. 26
Tabla 4. Diferencias de temperatura estimadas para el interior y exterior de la vivienda para época
de invierno y verano. ............................................................................................................................. 40
Tabla 5. Datos extraídos del SENAMHI. ............................................................................................. 46
Tabla 6. Inventario de materiales de construcción a utilizar. .............................................................. 58
Tabla 7. Resultados de huella de carbono del SimaPro para materiales de construcción a utilizar. .. 61
Tabla 8. Inventario de materiales de construcción, energía y recursos a utilizar. ............................... 63
Tabla 9. Inventario de materiales de construcción convertido a unidades necesarias según el
programa SimaPro. ............................................................................................................................... 64
Tabla 10. Huella de carbono calculada para los procesos en el programa SimaPro. ......................... 65
Tabla 11. Datos recolectados de Temperatura para un día de la estación de primavera. ................... 66
Tabla 12. Datos recolectados de Humedad para un día de la estación de primavera. ........................ 66
Tabla 13. Datos recolectados de Viento para un día de la estación de primavera. ............................. 67
Tabla 14. Datos estimados de parámetro bioclimáticos para la estación de otoño. ............................ 67
Tabla 15. Datos estimados de Temperatura para la estación de invierno. .......................................... 67
Tabla 16. Datos recolectados de Temperatura Outside en la estación de primavera. ......................... 68
Tabla 17. Datos recolectados de Humedad Outside en la estación de primavera. .............................. 68
Tabla 18. Datos recolectados de Viento Outside en la estación de primavera. ................................... 69
Tabla 19. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Outside para otoño. .................... 69
Tabla 20. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Outside para invierno. ................ 69
Tabla 21. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Temperatura para un día
de primavera. ........................................................................................................................................ 70
Tabla 22. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Humedad para un día de
primavera. ............................................................................................................................................. 70
Tabla 23. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Viento para un día de
primavera. ............................................................................................................................................. 70
Tabla 24. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside para otoño. ....................... 71
Tabla 25. Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside para invierno. ................... 71
Tabla 26. Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación. ............................................. 71
Tabla 27. Valores máximos y mínimos de la Precipitación por estación. ............................................ 72
Tabla 28. Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación. .................................................. 72
Tabla 29. Valores máximos y mínimos de la Velocidad del viento por estación. ................................. 72
Tabla 30. Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación. ............................................. 73
Tabla 31. Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación. .................................................. 73
VIII
Tabla 32. Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación para una vivienda
convencional. ........................................................................................................................................ 73
Tabla 33 Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación para una vivienda convencional. 73
Tabla 34. Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación para la vivienda ecosostenible
modelada. .............................................................................................................................................. 74
Tabla 35. Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación para la vivienda ecosostenible
modelada. .............................................................................................................................................. 74
Tabla 36. Coeficiente ............................................................................................................................ 79
Tabla 37. Diferencias de temperatura de la vivienda ecosostenible modelada para las 4 estaciones. 80
Tabla 38. Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en primavera. . 80
Tabla 39. Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en verano. ...... 80
Tabla 40. Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en otoño. ........ 80
Tabla 41. Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en invierno. .... 80
Tabla 42. Pérdidas de carga por infiltración de la vivienda ecosostenible modelada. ........................ 81
Tabla 43. Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada. ....................... 81
Tabla 44. Ganancia de calor por aporte directo. ................................................................................. 82
Tabla 45. Ganancia de calor por aporte independiente. ...................................................................... 83
Tabla 46. Ganancia de calor por transmisión para primavera y verano. ............................................ 83
Tabla 47. Ganancia de calor por transmisión para otoño e invierno. ................................................. 83
Tabla 48. Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h. ................................................... 84
Tabla 49. Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h. ................................................... 84
Tabla 50. Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h. ................................................... 84
Tabla 51. Índices simples de temperaturas mínimas para distintas estaciones. ................................... 85
Tabla 52. Índices simples de temperaturas máximas para distintas estaciones. .................................. 86
Tabla 53. Huella de Carbono para los distintos materiales utilizados en la vivienda ecosostenible
modelada sin considerar transporte. .................................................................................................... 87
Tabla 54. Huella de Carbono para distintos materiales convencionales. ............................................ 87
Tabla 55. Huella de Carbono para distintos materiales convencionales. ............................................ 87
Tabla 56. Índices simples de los materiales utilizados para los muros de una vivienda. ..................... 88
Tabla 57. Índices simples de los materiales utilizados para el techo de una vivienda. ........................ 88
Tabla 58. Índices simples de temperaturas mínimas para distintas estaciones para una vivienda
convencional. ........................................................................................................................................ 89
Tabla 59. Índices simples de temperaturas máximas para distintas estaciones para una vivienda
convencional. ........................................................................................................................................ 89
IX
Índice de figuras
Figura 1. Clasificación Climática para diseño arquitectónico. ............................................................. 11
Figura 2. Oscilación diaria de temperatura y humedad. ........................................................................ 14
Figura 3. Generación de las precipitaciones. ........................................................................................ 15
Figura 4. Tipos de radiaciones solares. ................................................................................................. 18
Figura 5. Carta Bioclimática de Olgyay.. .............................................................................................. 19
Figura 6. Adaptación de carta bioclimática de Olgyay. ........................................................................ 20
Figura 7. Ábaco de Missenard .............................................................................................................. 21
Figura 8. Ábaco de Givoni. ................................................................................................................... 21
Figura 9. Representación del movimiento solar.. .................................................................................. 23
Figura 10. Media esfera de la bóveda celeste imaginaria con recorridos solares – Diagrama de
trayectorias solares.. .............................................................................................................................. 23
Figura 11. Calor que desprende el cuerpo humano.. ............................................................................. 28
Figura 12. Efectos del ruido sobre la salud del ser humano. ................................................................. 30
Figura 13. Cuadro de diálogo de herramientas del Real Statistics.. ...................................................... 32
Figura 14. Bóveda celeste en Chillaco gracias al software Ecotect.. .................................................... 33
Figura 15. Etapas de ciclo de vida para los materiales. ........................................................................ 35
Figura 16. Etapas del Ciclo de Vida del proceso constructivo de una vivienda. .................................. 37
Figura 17. Termohigrómetro. ................................................................................................................ 38
Figura 18. Anemómetro digital LCD profesional.. ............................................................................... 38
Figura 19. Umbrograma de los datos recolectados del SENAMHI. ..................................................... 47
Figura 20. Climatograma de los datos recolectados del SENAMHI. ................................................... 47
Figura 21. Box Plot de los parámetros recolectados de la información del SENAMHI.. ..................... 48
Figura 22. Histograma con superposición de curva normal de la Temperatura. ................................... 48
Figura 23. Histograma con superposición de curva normal de la Precipitación. .................................. 49
Figura 24. Histograma con superposición de curva normal de la Humedad. ........................................ 49
Figura 25. Histograma con superposición de curva normal de la Velocidad del viento. ...................... 50
Figura 26. Pantalla de ingreso de coordenadas en el programa Ecotect. .............................................. 51
Figura 27. Bóveda celeste obtenida del programa Ecotect para la vivienda ecosostenible modelada. . 51
Figura 28. Vista en planta de la bóveda celeste obtenida del programa Ecotect. ................................. 52
Figura 29. Vista en elevación de la bóveda celeste obtenida del programa Ecotect. ............................ 52
Figura 30. Ubicación del sol para el mes de julio según el programa Ecotect. ..................................... 53
Figura 31. Ubicación del sol para el mes de enero según el programa Ecotect.. .................................. 53
Figura 32. Posición del sol a las 9:00 a.m. según el programa Ecotect. . ............................................. 54
Figura 33. Posición del sol a las 11:30 a.m. según el programa Ecotect. .. .......................................... 54
Figura 34. Posición del sol a las 4:00 p.m. según el programa Ecotect. . ............................................. 55
Figura 35. Principales Resultados de encuestas a pobladores de Chillaco. .. ....................................... 55
Figura 36. Plano realizado en AutoCad de la distribución de ambiente de la vivienda ecosostenible
modelada. .. ........................................................................................................................................... 56
Figura 37. Vista 3D de la vivienda ecosostenible modelada. . ............................................................. 57
Figura 38. Información ingresada en el programa SimaPro para el concreto.. ..................................... 59
Figura 39. Información ingresada en el programa SimaPro para el acero. ........................................... 59
Figura 40. Información ingresada en el programa SimaPro para el carrizo.. ........................................ 59
Figura 41. Información ingresada en el programa SimaPro para el barro. ........................................... 60
Figura 42. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento exterior del muro. . 60
Figura 43. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento interior del muro. .. 60
Figura 44. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento exterior del techo.. 60
X
Figura 45. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento interior del techo. .. 61
Figura 46. Información ingresada en el programa SimaPro para la madera. ........................................ 61
Figura 47. Huella de carbono según cada material utilizado para la vivienda ecosostenible modelada
por kilogramo. ....................................................................................................................................... 62
Figura 48. Huella de carbono por etapa de ciclo de vida de la vivienda ecosostenible modelada. .... 65
Figura 49. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para primavera de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay. .................................................................................................... 75
Figura 50. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para verano de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay. .................................................................................................... 75
Figura 51. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para otoño de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay.. ................................................................................................... 76
Figura 52. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para invierno de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay.. ................................................................................................... 76
Figura 53. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para primavera de la vivienda
ecosostenible modelada en el ábaco de Olgyay.. .................................................................................. 77
Figura 54. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para verano de la vivienda
ecosostenible modelada en el ábaco de Olgyay. ................................................................................... 77
Figura 55. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para otoño de la vivienda ecosostenible
modelada en el ábaco de Olgyay........................................................................................................... 78
Figura 56. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para invierno de la vivienda
ecosostenible modelada en el ábaco de Olgyay.. .................................................................................. 78
Figura 57. Mapa de Irradiación Normal Directa para el Perú. .............................................................. 82
Figura 58. Comparación entre tipos de materiales de muro y techo. .................................................... 90
1
Capítulo I: Aspectos Generales
1.1. Justificación
El diseño aplicado a la arquitectura teniendo en cuenta al bioclimatismo, se suele conocer
como uno que está en modo pasivo, esto se debe a que el clima propio del lugar logra
optimizar los diversos tipos de confort interno de la vivienda sin necesidad del uso de un
sistema de ingeniería activa como es la refrigeración, calefacción, iluminación artificial,
ventilación mecánica, etc. (Olgyay, 2015). Las distintas características de la arquitectura
bioclimática lograrán que se cumpla ello, es así como la orientación, los materiales, las
aberturas, la ubicación de ventanas, y las sombras, proveerán a la vivienda la luz, el calor
y la ventilación propicia para lograr un bajo consumo energético y un confort ideal para los
habitantes.
Las viviendas bioclimáticas son aquellas diseñadas con una arquitectura que considera al
bioclimatismo, a este término según Conforme y Castro:
Se le conoce por tener como principal fundamento, el aprovechamiento del
clima en beneficio del propio proyecto, para ofrecer a los habitantes el confort
que necesitan, también, defiende el uso eficiente y racional de los recursos
disponibles a nivel local para mitigar el impacto ambiental que la construcción
pueda tener regionalmente (2020, p.752).
Esta tesis procura evaluar el desempeño bioclimático de una vivienda ecosostenible
modelada en Chillaco con el fin de asegurar el cumplimiento de los parámetros ambientales
establecidos, para de esta manera, obtener una vivienda que se pueda replicar en el poblado
de Chillaco. Actualmente, las viviendas construidas de manera convencional contemplan
una estructura que no incluye el concepto de bioclimatismo, el cual busca conseguir confort
aprovechando las energías que nos proporciona la misma naturaleza.
2
De la misma manera, el confort se puede definir como un estado de percepción ambiental
transitorio, el cual está definido tanto por la salud de la persona involucrada como de otros
factores que son divididos en dos grandes grupos: endógenos y exógenos. (EADIC, 2012)
Teniendo en cuenta ambas percepciones, se puede entender que el confort hace referencia
al estado en la que una persona se siente cómodo y saludable en un ambiente determinado,
en el cual no existe distracción ni molestia que perturbe tanto físicamente como
psicológicamente a la persona.
La importancia de los principios bioclimáticos radica en que estos son imprescindibles al
momento de la construcción, por lo que es necesario que se cree un hábito en los
especialistas para considerarla en sus diseños esquemáticos de alguna obra civil. Según
Neila (2000), el objetivo principal de aplicar ello es que se obtenga una buena calidad del
ambiente interior, teniendo en cuenta el contar con buenas condiciones en los parámetros
climáticos considerados como son la temperatura, humedad, movimiento (velocidad y
dirección), entre otros. Asimismo, es importante tener en cuenta la reducción de efectos
negativos a generar en el entorno, estos estarán en función de las distintas sustancias que
desprendan, el consumo de materiales con una considerable huella de carbono o hídrica
que puedan afectar significativamente al desarrollo sostenible del lugar, así como el
impacto que se pueda producir en la zona donde se ubique la vivienda.
3
1.2.Objetivos
1.2.1. Objetivo General
El objetivo general de esta tesis es modelar el desempeño bioclimático y ambiental de
una vivienda ecosostenible en el poblado de Chillaco ubicado en la provincia de
Huarochirí, departamento de Lima, Perú, para generar una mejora en el impacto
ambiental de la zona y compararla con el desempeño de una vivienda convencional de
la zona.
1.2.2. Objetivos Específicos
i. Evaluar el desempeño ambiental de una vivienda ecosostenible modelada en el
poblado de Chillaco.
ii. Modelar el desempeño bioclimático de una vivienda ecosostenible en el poblado
de Chillaco.
iii. Comparar, a nivel bioclimático y de huella ambiental, la vivienda ecosostenible
modelada con una vivienda convencional de la zona.
1.3. Planteamiento del problema
1.3.1. Pregunta Principal
¿Cuál es el desempeño bioclimático y ambiental comparado entre ambos tipos de
viviendas?
1.3.2. Preguntas Secundarias
i. ¿Cuál es el desempeño ambiental de una vivienda ecosostenible modelada en
el poblado de Chillaco?
ii. ¿Cuál es el desempeño bioclimático de una vivienda ecosostenible modelada
en el poblado de Chillaco?
4
iii. ¿Cuál es la comparación, a nivel bioclimático y de huella ambiental, entre la
vivienda ecosostenible modelada con una vivienda convencional?
1.4.Hipótesis
1.4.1. Hipótesis General
El desempeño bioclimático y ambiental en la vivienda ecosostenible modelada es
mayor que la vivienda convencional, en aspectos tales como confort (temperatura,
humedad, iluminación) y de materiales sostenibles.
1.4.2. Hipótesis Específica
i. El desempeño ambiental de una vivienda ecosostenible modelada en el poblado
de Chillaco se medirá por su baja huella de carbono.
ii. El desempeño bioclimático de una vivienda ecosostenible modelada en el
poblado de Chillaco será el adecuado para la zona principalmente en confort
térmico, de humedad e iluminación.
iii. La comparación, a nivel bioclimático y de huella ambiental, entre la vivienda
ecosostenible modelada y la convencional dará como resultado que la vivienda
modelada será la más adecuada para la zona.
1.5. Alcance y Limitaciones
1.5.1. Alcance
La presente tesis tiene un alcance explicativo, comparativo entre dos tipos de vivienda
uno convencional y otro ecosostenible modelada. El análisis se centrará en los
desempeños bioclimático y ambiental. Para el desempeño bioclimático, se hará uso de
variables bioclimáticas tales como iluminación, humedad y temperatura; mientras que,
5
para el desempeño ambiental se hará el análisis únicamente con las huellas de carbono
emitidas por los materiales que componen las viviendas.
Las mediciones se realizarán de manera indirecta, con un uso de modelamiento asistido
por computadora y herramientas de medición bioclimático. De esta manera, es un
estudio limitado del análisis de los casos a evaluar y sobre el cual no se puede hacer
inferencia.
1.5.2. Limitaciones
Esta tesis está basada en referencias bibliográficas y simulaciones, lo que genera una
incertidumbre en cuanto a los resultados. Además, la evaluación de los indicadores y
ábacos limita la potencia de los datos puesto que la vivienda ecosostenible no está
construida en el poblado de Chillaco, por tanto, esta no puede ser medida para utilizar
esas variables más confiables.
Las mediciones tomadas en el poblado de Chillaco representan solo los periodos de
primavera y verano, los cuales fueron medidos desde el mes de octubre hasta el fin de
mes de enero. Asimismo, el horario en que se realizaron las mediciones fue sumamente
limitado debido a disposiciones internas de los encargados del terreno, por lo que el
horario de medición fue durante el día, es decir, de 8:00 a.m. – 12:00 p.m.
En un contexto propicio, se hubiera preferido tener la facilidad de tomar mediciones a
las 6:00 p.m. y durante la madrugada para realizar un análisis del comportamiento de
los parámetros climáticos a lo largo de la noche, pese a que según la data recolectada
por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI), la
variación va hasta los 10 °C respecto a la temperatura del mediodía. Por último, las
mediciones no se pudieron dar continuamente, por lo que se tomaron datos de manera
quincenal para este periodo de tiempo.
6
Capítulo II: Estado del Arte
2.1. Antecedentes
Los primeros conceptos sobre arquitectura bioclimática se dieron a conocer años atrás, en
1963, cuando el arquitecto húngaro Víctor Olgyay publica su segunda obra denominada
“Design with climate: Bioclimatic approach to architectural regionalism”. En esta obra, el
arquitecto plantea la idea de realizar una adaptación de una edificación en base a las
necesidades de sus habitantes y a las condiciones climáticas de su entorno. (Piñeiro, 2015).
Además, es importante realizar un enfoque en el concepto de bioclima. Este término es
principalmente utilizado por el climatólogo alemán Wladimir Köppen en 1990, quien
desarrolló la idea de que la vegetación natural del ecosistema reflejaba el clima. Igualmente,
para determinar la estacionalidad de las precipitaciones, combinó las medias anuales tanto
de temperatura como de precipitación; en consecuencia, determinó cinco zonas climáticas:
tropical-lluviosa, templada, seca, fría y polar. (Cortés, 2010).
En un inicio, antes de la arquitectura bioclimática, existía la arquitectura vernácula,
conocida como el “resultado de una creación colectiva basada en un proceso de prueba y
error y que se transmite de generación en generación, corrigiéndose y adaptándose
paulatinamente a las necesidades comunes del grupo y a las condicionantes de su lugar de
implantación.” (Gonzalo y Nota, 2015, p. 94). Es así como distintos autores interesados en
el tema suponen que la arquitectura bioclimática es una adaptación o versión actualizada
de la arquitectura vernácula. Este tipo de arquitectura ha existido desde hace mucho tiempo
en la que ya se empleaban distintas estrategias conocidas actualmente como radiación,
ventilación o control de la humedad. Estas ayudaban a que se logre un bienestar en el
ambiente y además forman parte de la estrategia pasiva en la arquitectura bioclimática.
(Salazar, 2010).
7
Complementando todo lo descrito por los autores antes mencionados, según Tabernero
(2010), la arquitectura bioclimática no es un invento reciente, como bien se ha resaltado en
la arquitectura vernácula. Adicionalmente, el autor menciona que antes que existiera la
definición de arquitectura, ya se usaban los parámetros bioclimáticos principales. Esto se
daba, por ejemplo, cuando los primeros pobladores seleccionaban una cueva entre todas las
que había disponible, sin darse cuenta, se buscaba un confort ligado a la comodidad,
higiene, ausencia de humedad, una ventilación propicia o escoger cierta orientación que
proteja el interior de la cueva del clima en la que se encontraba. Y es justamente ello lo que
conlleva el concepto bioclimático.
Según Neila, 2004, como se citó en Castaño y Osorio:
La arquitectura bioclimática representa el empleo y uso de materiales y
sustancias con criterios de sostenibilidad, es decir, sin poner en riesgo su uso
por generaciones futuras, representa el concepto de gestión energética óptima
de los edificios de alta tecnología, mediante la captación, acumulación y
distribución de energía renovables pasiva o activamente, y la integración
paisajística y el empleo de materiales autóctonos y sanos de los criterios
ecológicos y de eco-construcción (2013, p. 106).
De esta manera, se puede notar las diferentes visiones que se tiene respecto a la arquitectura
bioclimática, en las que todos estos aportes comprenden un marco teórico relacionando la
arquitectura bioclimática con la sustentabilidad para así encontrar diferentes soluciones de
proyectos arquitectónicos. Teniendo esta consideración, se merece dar relevancia a los
inicios de la definición del desarrollo sustentable, la ONU (Organización de las Naciones
Unidas) es el actor principal, esta organización hace manifiesto de una preocupación sobre
todas las acciones no responsables que ocurren en el planeta y cómo estas influyen en la
8
calidad de vida del ser humano, todas ellas recaen en que se tiene que considerar la
aplicación de buenas prácticas en el marco de esta problemática mundial. (Castaño y
Osorio, 2013).
En la actualidad, la arquitectura bioclimática se conoce como la “composición de
soluciones arquitectónicas a partir del conjunto de técnicas y los materiales disponibles,
con miras a conseguir el resultado del confort deseado, conforme a las exigencias del
usuario y a partir del clima local” (López, 2003, p. 2). Además, según señala Guerra (2013),
en la actualidad se está estableciendo una fase en la especialidad de arquitectura en la que
se rediseña nuevos elementos, nuevos materiales y/o soluciones, de tal manera que las
edificaciones se orientan bajo el nuevo concepto denominado “ecología arquitectónica”. Es
así como se logra una integración del medio ambiente en la arquitectura; sin embargo,
lamentablemente, estas nuevas innovaciones, a pesar de ser simples en diseño y aplicación,
no se toman en cuenta en su totalidad debido a que la arquitectura está ligada a su vez en
temas comerciales y económicos que influyen en la ejecución de los proyectos.
A lo largo de los años se han desarrollado distintas metodologías, en las cuales, en primer
lugar, para lograr una adecuada estabilidad ambiental, Víctor Olgyay (2002), nos ofrece
una secuencia interrelacionando cuatro variables importantes que influyen en este tema,
estas se presentan en la tabla 1.
9
Tabla 1.
Las variables metodológicas para lograr una adecuación ambiental.
Clima Biología Tecnología Arquitectura
Análisis de los
elementos climáticos
del lugar escogido.
Realizar una evaluación
de las incidencias del
clima en términos
fisiológicos.
Análisis de las
soluciones tecnológicas
adecuadas para cada
problema de confort
climático.
Combinación de las
soluciones.
Se analizan según las
características del
lugar: T°, Hr, Rs,
efecto de Vientos y
efectos modificados de
las condiciones del
microclima.
Basada en las
sensaciones humanas,
llevadas a una gráfica
bioclimática.
Se obtiene un
diagnóstico de la región.
Elección del lugar.
Orientación.
Cálculos de la sombra.
La forma de las
viviendas y edificios.
Los movimientos del
aire.
El equilibrio de la
temperatura interior.
La aplicación
arquitectónica de las tres
primeras fases debe
desarrollarse y
equilibrarse de acuerdo
con la importancia de los
diferentes elementos.
Nota: Se muestran las características aplicadas a las distintas variables para una adecuada estabilidad
ambiental. Tabla extraída de Cortés, 2010, p.91.
Como se puede observar en la tabla, el clima es uno de los aspectos más importantes, es el
punto de inicio de la arquitectura bioclimática. Esto se debe a que este es el encargado de
brindar características importantes a una región mediante el comportamiento de sus
distintas variables atmosféricas, todo ello conlleva la modificación del estilo de vida de los
usuarios tanto cambiando las características físicas y psicológicas del habitante de la zona,
lo que ayuda a distinguirlo por raza. Al ser el clima uno de los factores más importantes, se
puede entender que de las condiciones atmosféricas propicias del lugar depende que los
muros de la arquitectura puedan ser diseñados como pesados o livianos, que el tipo de
inclinación del techo pueda ser horizontal o con cierto grado, que el tamaño de las ventanas
sean grandes o pequeñas y la ubicación de estas, entre otros. Por lo que se logra que la
edificación o vivienda sea un lugar protector y que pueda regular los parámetros
ambientales del lugar a establecer. (Rodriguez, 2008).
10
Según Muentes, uno de los objetivos principales de la arquitectura bioclimática es:
Tener menor demanda energética en la edificación, maximizar ganancias de
calor y reducir pérdidas de energía en invierno, minimizar ganancias de calor y
maximizar las pérdidas de energía en verano, lograr una buena calidad de
ambiente de interior, disminuir la emisión de gases contaminantes en la
atmósfera y disminuir el gasto de agua e iluminación (2017, p. 28-29).
Es así como al analizar todos los términos que conlleva el bioclimatismo, se puede
determinar que conocer su definición y todo lo que implica es sumamente importante.
Puesto que, brindará una mejor solución en el contexto nacional actual y, por consiguiente,
el análisis de su desempeño en una vivienda ecosostenible modelada como la planteada
será ideal para generar futuras mejoras en el poblado de Chillaco, el cual es uno de los focos
principales de la presente tesis.
2.2. Parámetros bioclimáticos
Existen ciertos parámetros bioclimáticos propiamente pertenecientes al clima, los
principales a considerar serán la temperatura, humedad, precipitación, viento y radiación
que emite el sol. Al hablar de estas características, también nos estamos refiriendo al
microclima. Este término está más enfocado en una de las escalas propias del urbanismo,
es así como los climas localizados son los que resaltan, es decir, se toma en cuenta los que
ya se encuentran definidos en zonas rurales, urbanas o espacios exteriores. De esta manera,
el conocimiento de todos los parámetros ambientales de varias zonas nos permitirá conocer
la respuesta que estos tendrán en términos lumínicos, climáticos y acústicos. (Serra y Coch,
1995). La importancia de los microclimas radica en que, a partir de ellos, es posible la
elección del lugar adecuado para la construcción, además, pueden corregirse o controlarse
11
mediante distintos elementos como vegetación (árboles), edificios, entre otros. (Serra,
1999, como se citó en Vidal, Rico y Vásquez, 2010).
Wladimir Köppen realizó una clasificación de los microclimas antes mencionados, según
Rayter (2008), estos presentan una zonificación determinada por nueve zonas denominadas
climáticas para el Perú, esta zonificación es presentada en la figura 1 y ha incluido
parámetros de altura, radiación del sol, inversión térmica, entre otros, lo cual nos permitirá
orientar el diseño arquitectónico según sea el caso.
Figura 1. Clasificación Climática para diseño arquitectónico. Fuente: Tomado de “Guía de Aplicación de
Arquitectura Bioclimática en Locales Educativos” de Rayter, 2008, p. 12.
La clasificación presentada comprende 9 zonas, según Rayter estas son:
La zona 1 pertenece al desértico marino, la zona 2 pertenece al desértico, la zona
3 pertenece al interandino bajo, la zona 4 pertenece al mesoandino, la zona 5
pertenece al altoandino, la zona 6 pertenece al nevado, la zona 7 pertenece a la
ceja de montaña, la zona 8 pertenece al subtropical húmedo y la zona 9
pertenece al tropical húmedo (2008, p.12).
12
De acuerdo con Hernández (2013), se deben tener en cuenta ciertos parámetros ambientales
que son los fundamentales como la temperatura del aire, dentro la cual es importante
conocer las temperaturas media mensual y las temperaturas mínimas y máximas media del
día clásico de cada mes; la humedad relativa del aire, dentro la cual es importante conocer
la humedad relativa media mensual; la radiación solar, dentro la cual se debe registrar los
valores de radiación directa y radiación difusa, y realizar las correcciones que se requieran;
y el viento, dentro del cual es importante conocer la dirección y su velocidad en ocho puntos
determinados.
2.2.1. Temperatura
La temperatura es uno de los parámetros más indispensables en cuanto al clima. Es
común pensar en la temperatura como un estado de sensación de frío o calor o lo
relacionado a ello; sin embargo, la temperatura depende mucho de otros parámetros
ambientales como es el viento, la radiación solar, la composición de las superficies de
la Tierra, la altura sobre el nivel del mar, situación geográfica actualizada, la topografía,
etc. Se dice que la temperatura es importante debido a que, al variar la temperatura, ésta
influye en la evaporación, movimiento y radiación del aire. (Sagastume, 2006).
Como se mencionó, la temperatura nos indica una tendencia de calor que se acumula,
su radiación térmica, entre otros. Las unidades de medición para este parámetro serán
en grados centígrados o Celsius (°C), grados absolutos o Kelvin (K) o en grados
anglosajones o Fahrenheit (°F). Por otra parte, se distinguen tres tipos de temperatura
relacionadas al aire: temperatura seca (TS), la cual es la temperatura del aire que se
registra en un termómetro normal medida en °C; temperatura húmeda (TH), la cual es
la temperatura del ambiente que ha sido registrada con un termómetro en la que el bulbo
13
se encuentra bajo ropa húmeda y expuesto al viento medido en °C. (Serra y Coch,
1995).
Ahora bien, es importante conocer las temperaturas máximas y mínimas de la región a
estudiar, tanto del interior como exterior de las viviendas localizadas, de esta manera,
se maneja además la importancia de los materiales, ya que, las temperaturas internas y
externas variarán gracias a las propiedades que los materiales utilizados puedan tener.
Asimismo, la temperatura está muy relacionada al confort térmico, que, según distintas
regiones, zonas y condiciones climáticas, la temperatura puede variar
considerablemente y no llegar a lo esperado para obtener el confort. (Vidal, Rico y
Vásquez, 2010).
2.2.2. Humedad
La humedad es de igual de importante que la temperatura, debido a que gracias a ambos
factores y con la ayuda de la carta bioclimática de Víctor Olgyay se puede establecer
una zona de confort. Además, la humedad forma parte del contenido activo del aire,
existen dos tipos de humedad: la humedad específica (X), la cual es la cantidad absoluta
del vapor del agua que tiene el aire, medida en g/kg; y la humedad relativa (HR), la cual
es el porcentaje del vapor de agua que contiene el aire en relación al máximo que puede
tener su temperatura sin la necesidad de saturarse, medido en %, esta humedad relativa
además modifica las pérdidas por evaporación de transpiración y la dada por
respiración. (Serra y Coch, 1995).
14
Como se mencionó, la temperatura y la humedad están bien relacionadas, es así como
las oscilaciones de la humedad serán en sentido contrario a las oscilaciones de
temperatura, tal como lo observado en la figura 2. (Serra y Coch, 1995).
Figura 2. Oscilación de 24 días de temperatura y humedad. Fuente: Tomado de “Arquitectura y Energía
Natural” de R. Serra y H. Coch, 1995, p. 181.
De igual manera, según Sagastume (2006), la humedad se divide en dos rubros, la
humedad de la atmósfera que es aquella definida por la cantidad de vapor que contiene
cada partícula de aire, lo cual es de similar definición a la presentada como humedad
específica, pero además este vapor es debido a la evaporación de las masas de agua que
se genera por la radiación solar y la evotranspiración vegetal; esta humedad no es la
usada habitualmente en el diseño o las evaluaciones ambientales, y es en este punto en
que se menciona al otro rubro de la humedad como la humedad relativa, esta humedad
es del tipo macroclimático, pero puede modificarse según las variaciones que ocurren
en el microclima. La humedad relativa entonces es la relación de masa de vapor de agua
contenido en una unidad de volumen de aire y vapor de agua necesario para saturar este
volumen, todo a la misma temperatura, siendo medido en porcentaje.
15
2.2.3. Precipitación
La precipitación es un parámetro del clima que influye tanto en la humedad relativa
como en la vegetación y/o contaminación. Según el punto de vista de la arquitectura,
este parámetro resulta ser importante según las zonas climáticas donde se presenta con
mayor frecuencia, o según la cantidad o el estado físico ya sea sólido o líquido. (Rayter,
2008).
Según Serra y Coch (1995), la precipitación es un parámetro macroclimático con
variantes del microclima. Como se mencionó anteriormente, este parámetro no logra
afectar a las condiciones ambientales que han sido obtenidas de manera directa, pero sí
de manera indirecta, influyendo sobre la humedad, sus características, entre otros. Este
parámetro ambiental es generado debido a que las masas de vapor se condensan y se
templan, por lo que pueden precipitar en distintos estados físicos tales como la lluvia
(estado líquido), nieve (estado semisólido) o granizo (estado sólido), su unidad de
medición es litros de agua por metro cuadrado o también es comúnmente presentado en
mm, se debe tomar en cuenta que un volumen de 1 milímetro de altura en una sección
cuadrada de un metro cuadrado equivale a un litro. Según la cantidad de la
precipitación, ésta se puede clasificar como tempestad, lluvia o llovizna; y según el tipo,
como ya se mencionó en distintos estados físicos. En la figura 3, se muestra un pequeño
esquema sobre el funcionamiento de las precipitaciones.
Figura 3. Esquema de flujo de las precipitaciones. Fuente: Tomado de “Arquitectura y Energía Natural”
de R. Serra y H. Coch, 1995, p. 185
16
La precipitación también se puede entender como un fenómeno climatológico que
ocurre cuando el aire al encontrarse en movimiento, puede tener ciertas elevaciones que
terminan convirtiéndose en pequeñas gotas que caen en forma física como las
presentadas. Un aspecto para tener en cuenta de la precipitación es que cuando estas
son elevadas, puede proveer agua no potable a los pobladores para distintos tipos de
usos no determinados. (Sagastume, 2006)
Del mismo modo que la temperatura, es importante conocer las precipitaciones totales
y máximas diarias, las anuales y mensuales del lugar de estudio, así también como la
cantidad de días de precipitación habitual.
2.2.4. Viento
“El viento es la principal fuente reguladora en los climas cálidos y húmedos, al mejorar
las condiciones de temperatura en los espacios interiores de la vivienda”. (Velastegui,
2015, p.54).
De igual forma, el viento está ligado a la ventilación y este concepto respecto a la
arquitectura bioclimática tiene gran importancia; para llegar a entender la importancia,
en primer lugar, se debe definir el rol del aire en una vivienda, es así como el aire que
se encuentra dentro de esta mientras hay una considerable cantidad de personas en su
interior, disminuirá su cantidad de oxígeno y aumentará el dióxido de carbono, el cual
tiene un efecto asfixiante. Esto es denominado aire confinado y si sobrepasa ciertos
límites ambientales, desencadenará que gases perjudiciales se encuentren en el
ambiente y por consiguiente se convertirá en un aire contaminado. Entonces, se puede
definir el viento como el aire que es desplazado en un ambiente definido, originado
principalmente por que la superficie terrestre se caliente en manera diferente y no lineal,
que provoca ciertas diferencias de presiones y variaciones según las 4 estaciones del
17
año. Por esta razón, es importante la ventilación natural que es considerada dentro de
la arquitectura bioclimática, dado que la calidad del aire influirá en el confort del
habitante gracias a su acción directa sobre él. (López, 2018).
Se pueden clasificar dos tipos de vientos: vientos generales, debido a efectos de
radiación solar y la dirección de este varía debido a la rotación de la Tierra y con ello
la época del año; y los vientos locales, generados debido a las condiciones geográficas
y topográficas, que se deben además por las diferencias de temperatura entre partes de
la Tierra dadas por la radiación solar. (Higueras, 2006, como se citó en Vidal et al.,
2010).
Según Olgyay (2002), el conducir correctamente los movimientos de aire, permitirá que
en épocas calurosas como verano y primavera se puede sentir un frescor ideal, además
de controlar la humedad excesiva; no obstante, durante épocas de invierno, estos deben
ser evitados. Los vientos no disminuirán la temperatura corporal, lo que provocarán es
una sensación de frescura, lo que conllevará encontrarse dentro del límite del confort.
Las velocidades de estos influirán en el impacto que tendrá en los seres humanos, como
lo observado en la tabla 2.
Tabla 2.
Impactos según las velocidades en m/min.
Velocidad (m/min) Impacto Probable
<15 Inadvertido
15 - 30.5 Agradable
30.5 – 61 Generalmente agradable, pero se percibe
su presencia constantemente
61 – 91 De poco molesto a muy molesto
>91
Requiere de medidas correctivas, si se
quiere mantener un alto nivel de salud y
eficiencia
Nota. Adaptado de “Arquitectura y Clima”, de V. Olgyay, 2002, Manual de diseño bioclimático para
arquitectos y urbanistas, Editorial Gustavo Gili, 2da Ed.
18
2.2.5. Efectos de Radiación
La radiación que pasa a través del espacio está compuesta por distintas radiaciones
específicas cuyas longitudes de onda varían, y a pesar de que el sol irradie energía en
gran cantidad de estas, hay algunas de ellas en las que lo hace aún más. Esto es posible
visualizarlo en la figura 4. Cierta porción del total de radiación transcurre la atmósfera
y llega a la Tierra sin variación, esto es conocido como radiación directa; en cambio, la
mayor parte de radiación es regresada al espacio debido a que se ve irradiada por una
desviación encontrada por el vapor de agua o los gases, llegando así solo una mínima
parte a la Tierra, esto es conocido como radiación difusa. (López, 2018).
Figura 4. Tipos de radiaciones solares. Fuente: Tomado de “Estudio y Análisis de parámetros
bioclimáticos. Caso práctico: Las fachadas del edificio C1 de la escuela técnica superior de ingeniería de
la edificación de la UPV” de A. López, 2018, p. 16.
Según Higueras (2006), la radiación solar es un parámetro fundamental para el diseño,
ya que está relacionado a dos factores básicos del confort, que son la iluminación
natural y el control térmico. El conocer sobre la radiación solar, nos permite determinar
la orientación y altura de las edificaciones, así como los espacios libres diseñados.
Los fenómenos meteorológicos y sus variaciones a lo largo de todos los días del año
son debido a la energía emitida por el Sol o también llamada radiación solar. El estudio
de esta radiación es importante debido a que logra aumentar la temperatura en las
superficies de la envolvente de diseño, la cual desprende calor al interior de las
19
viviendas y genera vientos (movimientos de masa de aire) gracias a la diferencia de
temperatura en la zona de sombras y las calentadas por el sol. La incidencia de la
radiación solar se puede determinar por la dirección e inclinación de los rayos
determinada en los ábacos solares en que se muestra de manera gráfica el ángulo de
desviación respecto del sur y el ángulo de elevación respecto a la horizontal.
(Sagastume, 2006).
2.3. Ábacos bioclimáticos
De acuerdo con Olgyay (2015), para analizar a la par los parámetros climáticos y
situaciones de confort exterior que se pretende lograr se requiere la utilización de cartas
bioclimáticas o climogramas. La principal carta bioclimática mostrada en la figura 5,
presenta en las abscisas la humedad relativa, y en las ordenadas temperaturas secas, con
ello se logra definir una zona de confort, además, considera de manera indirecta dos
parámetros bioclimáticos adicionales como la radiación solar y el viento (movimiento del
aire); la zona de confort definida es amplia y no tienen en cuenta otros factores de confort
que podrían hacer variar este ábaco. Cabe resaltar que esta zona es definida para habitantes
cuya vestimenta es ligera, sin realizar ejercicio, considerando un clima estable, y sin estar
en corrientes de viento.
Figura 5. Carta Bioclimática de Olgyay. Fuente: Tomado de “Design with Climate” de V, Olgyay, Bioclimatic
approach to architectural regionalism, Princeton University Press, p. 22.
20
De acuerdo a Sagastume (2006), el cual realiza un gráfico similar que es una adaptación
del presentado por Víctor Olgyay tal como el mostrado en la figura 6, en este ábaco se
muestran las zonas definidas del confort y qué sucede cuando se encuentran fuera de ellas.
Figura 6. Adaptación de carta bioclimática de Olgyay. Fuente: Tomado de “Influencia de los factores
climáticos en el diseño para la vivienda urbana ubicada en climas extremos” de W. Sagastume, 2006, p. 22.
Entonces, se puede notar que la evaluación bioclimática será el punto de inicio para
cualquier diseño de arquitectura para buscar un equilibrio ambiental, es así como las
condiciones climáticas indicadas en el gráfico ayudarán a los especialistas a encontrar las
medidas correctoras de ser necesarias con el fin de restablecer la zona de confort. La gran
mayoría de estas medidas, son viables por medios naturales, es decir, al adoptar el diseño
bioclimático en la arquitectura, se busca aprovechar al máximo los medios naturales
disponibles para alcanzar una vivienda más saludable y habitable. (Olgyay, 2015).
De esta carta bioclimática, se puede destacar tres casos referidos al estado de confort, la
primera es la zona misma del confort, en la cual no será necesario tomar medidas
correctoras siempre y cuando se encuentre dentro de los límites establecidos; el segundo es
si la zona cae por encima de esta, entonces se ubicará en la zona guiada por las condiciones
exteriores, es decir, será necesario corregir la temperatura o velocidad del aire; y la tercera
21
es si la zona cae por debajo de la de confort, en la cual se necesitará corregir la temperatura
y controlar la radiación. (Rojas, 2018).
Otro ábaco por mencionar sería, el ábaco de Missenard mostrado en la figura 7, el cual
relaciona dos parámetros de confort térmico expresados en temperatura del aire y radiación,
este ábaco fue bien utilizado como una nueva manera de valorar el confort durante la época
de invierno. (Serra y Coch, 1995).
Figura 7. Ábaco de Missenard. Fuente: Tomado de “Arquitectura y Energía Natural” de R. Serra y H. Coch,
1995, p. 86.
Por último, Givoni desarrolló un ábaco que considera un rango de confort térmico, este
establece cierto equilibrio entre pérdidas y ganancias del cuerpo, es así, que el ábaco
psicométrico propuesto mostrado en la figura 8, desarrolla medidas de corrección con la
utilización de sistemas pasivos como son la ventilación, inercia térmica y refrigeración.
(Serra et al., 2005, como se citó en Quintuña, 2019).
Figura 8. Ábaco de Givoni. Fuente: Tomado de “Arquitectura y Energía Natural” de R. Serra y H. Coch,
1995, p. 88.
22
Este ábaco muestra las propiedades físicas referidas de la presión del aire común en
comparación al aire seco que se encuentra dentro del vapor, además, logra identificar otras
propiedades del clima con el fin de lograr un confort gracias al conocimiento de dichos
parámetros climáticos. (Rojas, 2018). Luego de una revisión de diversos estudios, la carta
bioclimática de Givoni toma en cuenta que los límites superiores tanto de temperatura como
de humedad relativa se pueden extender en regiones cálidas de los países conocidos como
en vías de desarrollo; esta apreciación como la de una estrategia adicional considerando la
ventilación nocturna, es considerada en una posterior publicación. (Givoni, 1969, como se
citó en Wieser, 2011).
2.4. Diagrama de trayectoria del sol
La posición del sol en cualquier momento del día es posible conocerlo siempre y cuando
se tengan dos datos denominados el azimut y altitud. Entonces, el diagrama de trayectoria
del sol, el azimut estará relacionado a una escala angular de O a 360° alrededor de la
circunferencia, tomando como medida desde el norte en sentido horario; por otro lado, la
altitud de la posición del sol será determinada mediante una serie de anillos concéntricos y
es medido desde el horizonte hacia arriba. (Sagastume, 2006).
Según Gonzalo y Nota (2015), una manera de entender los efectos del sol sobre las
edificaciones es considerando la Tierra inmóvil y que el sol se mueve alrededor de ésta; es
así como se podría obtener el diagrama de trayectoria del sol o también conocido como
bóveda celeste. (Ver figura 9).
23
Figura 9. Representación del movimiento solar. Fuente: Tomado de “Manual de Arquitectura Bioclimática y
sustentable” de G. Gonzalo y V. Nota, 2015, p. 244.
De esta figura 9, podemos interpretar que el sol sale del este, tomando una altura máxima
por el meridiano para luego comenzar a disminuir su altura colocándose hacia el oeste;
además, como se puede notar, la trayectoria aparente del sol es un arco de círculo que gira
alrededor de un punto ubicado en el cielo que se denominará polo. (Gonzalo y Nota, 2015).
De acuerdo con Olgyay (2015), en un diagrama de trayectoria solar como el mostrado en
la figura 10, las líneas curvas representan los movimientos del sol para los días
convenientes; de esta manera, las líneas que irradian desde el Polo Norte nos muestran las
horas, mientras las más claras nos representan intervalos de 20 minutos. Cuando se toma
en cuenta el periodo de sobrecalentamiento, el diagrama nos mostrará también si es
necesario el sombreado en un momento determinado, este periodo de sobrecalentamiento
poseerá zonas para demostrar cuándo es necesario el sombreado en dos fechas (tono oscuro)
o en una sola (tono claro) que puede ser la estación de otoño.
Figura 10. Media esfera de la bóveda celeste imaginaria con recorridos solares – Diagrama de trayectorias
solares. Fuente: Tomado de “Design with Climate” de V, Olgyay, Bioclimatic approach to architectural
regionalism, Princeton University Press, p. 22.
24
Los sistemas electrónicos hoy en día, resultan de gran apoyo para proyectarse, en este caso
se hace mención debido a que los programas son útiles para la representación
tridimensional, análisis y evaluación de parámetros bioclimáticos tales como lumínicos,
térmicos u otros. Es así como mediante el uso de la simulación se puede informar sobre la
incidencia solar, la proyección de sombras y datos de iluminación natural; esta simulación
se basa a partir de tres variables tales como declinación del sol, latitud y hora del día a
evaluar. (Rodriguez et al., 2001).
2.5. Evaluación bioclimática y ambiental de materiales de construcción
La arquitectura bioclimática necesita el conocimiento de los factores tanto físicos como
geográficos del sitio donde se ubicará nuestra vivienda, de esta manera, se podrá
seleccionar y emplear de preferencia materiales disponibles de la zona puesto que de la
correcta selección de ellos dependerá el buen funcionamiento de éstos y la construcción.
(Conforme y Castro, 2020).
Para lograr un óptimo desempeño bioclimático, será necesario la elección de materiales de
construcción que brinden el confort térmico que se requiere, por lo que las propiedades
térmicas de los materiales será un factor importante para el desempeño bioclimático.
La elección de los materiales que tienen la capacidad de aislar va a depender de las
temperaturas externas de la vivienda según el lugar donde se encuentre. Es de esta manera
que se establece que los materiales de color blanco son capaces de reflejar más del 90% de
radiación solar recibida, por el contrario, los colores oscuros sólo el 25% o menos, de igual
forma, los materiales que logran reflejar más la radiación de la que han absorbido y que
logran sacar esta radiación absorbida, producen temperaturas inferiores al interior de la
vivienda; por otra parte, los materiales orgánicos logran absorber mayor cantidad de
25
humedad que los inorgánicos, esto debido a que los orgánicos poseen una mayor cantidad
de transmisión de calor. (Vidal et al., 2010).
Algunas propiedades que se encargan de la transmisión de calor de los materiales definidas
son: la conductividad térmica cuya variable es “k” (medida en “W/m°C”), la cual mide el
total de energía que puede traspasar una superficie determinada de medidas de un metro
por un metro; la resistencia térmica cuya variable es “R” (medida en “m2°C/W”),
denominada como la acción de resistir que tiene el calor al intentar introducirse dentro del
material, si el material es homogéneo se usará la siguiente expresión: R=e/k, siendo “e” es
el espesor del material y “k” la conductividad térmica; la difusividad térmica cuya variable
es “a” (medida en “m2/s”), que es la capacidad de un material para transmitir la variación
de temperatura, para hallar su valor se usa la siguiente expresión: 𝑎 =
𝑘
𝜌.𝐶
, conocido “p”
como la densidad y “C” como la capacidad calorífica del material; el tiempo de desfase de
la onda térmica (∆t), el cual es el tiempo que toma la onda de calor al querer pasar una
superficie; y, por último, el amortiguamiento térmico (A), el cual implica la relación entre
la amplitud máxima en la superficie interior de la exterior. (Molina y Paredes, 2015).
Asimismo, el desempeño ambiental de los materiales de una vivienda viene dada por las
huellas ambientales de cada uno. Los impactos que se generan en la producción de los
materiales son muy significativos al momento de medir sus huellas ambientales, es así, que
desde un material genérico se pueden producir otros más elaborados, pero que a su vez
generan mayor impacto ambiental.
Según García et al. (2016), para analizar la sostenibilidad ambiental de tal manera que
permita la medición del impacto que genera la construcción como material ecológico y
sismorresistente de una vivienda tradicional, es indispensable desarrollar una tabla de
variables. La contabilización de los impactos ambientales que se asocian al uso de energía
26
para la fabricación de los materiales representa un indicador global. Los métodos de
cuantificación de los impactos ambientales usan un listado de materiales genéricos
mayormente empleados en la construcción, estos se pueden observar en la tabla 3.
Tabla 3.
Materiales genéricos usados en la construcción.
Material genérico Listado de total de materiales
Acero
Acero galvanizado
Acero laminado
Varilla
Alambrito
Alambrón
Armex (elemento presoldado)
Clavo
Malla lac (elemento
presoldado)
Malla de gallinero
Agua Agua
Agua
Árido
Árido
Piedra Natural
Arena de río
Tierra natural de la región
Grava de río
Piedra natural de la región
Asfaltos Fieltro asfáltico
Fieltro asfáltico
(impermeabilizante)
Cal Cal
Calhidra
Cemento Cemento
Cemento gris Portland
Cerámica Cerámica
Ladrillo rojo común
Teja de barro industrializada
Diesel Diesel
Diesel
Fibras naturales Fibra vegetal
Caña maíz
Pinturas Pinturas vinílicas
Pintura vinílica
Madera Madera
Madera de pino de 2°
Resinas Resinas acrílicas
Resinas acrílicas
elastoméricas
(impermeabilizante)
Nota: De “Indicadores de evaluación de sostenibilidad ambiental a partir del uso de la guadua en viviendas
de Colombia” de V. García et al., 2016, p. 76.
27
2.6. Confort bioclimático de la vivienda
El término confort tal cual se explicó en la sección de Justificación, se refiere a un estado
de percepción ambiental momentáneo, el cual está determinado por el estado de salud del
individuo, pero además por otros factores los cuales se dividen en factores endógenos,
referidos a raza, sexo, edad, características físicas o biológicas, experiencia, salud física
mental, entre otros, y exógenos referidos al tipo y color de vestimenta, grado de
arropamiento y factores ambientales. (EADIC, 2012).
Algunos factores que pueden alterar el confort son las propias condiciones del lugar donde
se modifica las sensaciones del usuario, estos factores son los bien conocidos parámetros
ambientales, los cuales gran parte de ellos ya han sido mencionados en el acápite 2.2, y los
parámetros arquitectónicos, los cuales son la adaptabilidad del espacio y el contacto visual
y auditivo. (López, 2018). Es así, como actualmente en la mayoría de estructuras
arquitectónicas es necesario integrar el denominado confort ambiental que implica la
satisfacción y comodidad cuando se encuentre en un ambiente, y también debe cumplir con
las necesidades exteriores como es el medio ambiente donde se encuentre la edificación. El
confort ambiental se puede dividir en cinco tipos los cuales son: el confort térmico,
lumínico, acústico, olfativo y psicológico. (Rojas, 2018).
2.6.1. Confort térmico
“La sensación de confort térmico está relacionada con un estado de satisfacción o
comodidad (el sentirse bien) del ser humano frente a unas condiciones determinadas
del ambiente higrotérmico que nos rodea”. (Wieser, 2011, se citó en Molina y Paredes,
2015). En este sentido, el confort térmico tiene un rol muy significativo cuando se habla
de bioclimatismo, esto es dado que hace referencia a ciertas condiciones de bienestar
del usuario vinculado a parámetros climáticos de un lugar específico. (EADIC, 2012).
28
Para obtener el confort óptimo, el habitante necesita liberar el calor que posee excedente
hacia el exterior, es así como se debe obtener un equilibrio térmico en cuanto al calor
que posee el cuerpo (Ver figura 11). (López, 2018).
El confort térmico puede ser logrado por dos tipos de adaptaciones tales como la
involuntaria que es netamente fisiológica o la física que es la que vendría a ser
controlada por factores externos, es decir se usa la voluntad de la persona para tomar
alguna acción tal como movilizarse hacia el sol o usar mayor cantidad de prendas.
(Tumini &Pérez, 2015, como se citó en Carpio, 2022)
Figura 11. Sistema de disipasión de calor desprende el cuerpo humano. Fuente: Tomado de “Estudios y
análisis de parámetros bioclimáticos. Caso práctico: Las fachadas del edificio C1 de la escuela técnica
superior de ingeniería de la edificación de la UPV” de A, López, p. 54.
Las diversas condiciones que se presentan logran que el rango de temperatura para
obtener un confort térmico en la persona sea entre 21°C – 26°C, aunque este rango no
siempre será correcto según las regiones en el que los habitantes se encuentren puest
influyen otros parámetros. (Huamani, Taipe y Ugarte, 2021, p. 35) El confort térmico
puede ser influenciado por ciertas variables ambientales, estas son la temperatura, la
humedad y la velocidad del viento; además, el confort térmico es influenciado por otras
variables personales tales como la actividad física del usuario y la resistencia y
permeabilidad de la ropa. (Wieser, 2011).
2.6.2. Confort lumínico
29
El confort lumínico está referido como la percepción de la luz que ocurre a través del
sentido de la vista, éste está referido a los distintos aspectos físicos, psicológicos y
fisiológicos que están relacionados con la luz. El ojo del ser humano ha sido creado
para poder distinguir una gran variación lumínica, la pupila logra ajustarse de manera
automática a los cambios de luz. (EADIC, 2012).
Si se quiere realizar un diseño correcto de iluminación natural, se debe distinguir las
características de la luz solar difusa en comparación de la directa, es así que la difusa
es distribuida de manera uniforme, por el contrario, la directa provoca deslumbramiento
y por ende incomodidad dado el contraste que hay con los distintos elementos; por
consiguiente, al momento de diseñar se deber tomar en consideración cómo será
orientado el edificio, la ubicación, tamaño de ventanas y vanos. (D’ Alencon, 2008,
como se citó en Rojas, 2018).
La importancia del confort lumínico radica en los efectos que puede tener en la
capacidad de visualización de distintas superficies, objetos o personas que se
encuentren dentro del ambiente a estudiar, esta capacidad dependerá de 5 factores
importantes tales como la acomodación, la fatiga visual, la agudeza visual, el contraste
y el tiempo de percepción. (EADIC, 2012).
2.6.3. Confort acústico
El confort acústico se centra en las sensaciones auditivas, en el cual se debe tener
niveles sonoros apropiados como una calidad sonora adecuada, dentro del cual se
encuentran el timbre, reverberación, enmascaramiento, entre otros. En este caso
dependerá de los parámetros ambientales relacionados con el ruido como el nivel
sonoro, la intensidad sonora (dB), la calidad del sonido, la frecuencia (Hz); de la misma
manera, dependerá de parámetros arquitectónicos tales como el tiempo de permanencia,
30
la salud, la edad y el sexo, la educación y ciertas expectativas personales. (EADIC,
2012).
El grado de importancia del confort acústico también será elevado dado que cuando el
sonido es muy intenso o desordenado, se convierte en ruido lo que es un factor
contaminante, por lo que es importante controlar los niveles sonoros correctos como la
calidad sonora correcta. En la figura 12 se puede observar los distintos efectos que tiene
el ruido para la salud del ser humano. (López, 2018).
Figura 12. Efectos del ruido sobre la salud humana. Fuente: Tomado de “Estudios y análisis de
parámetros bioclimáticos. Caso práctico: Las fachadas del edificio C1 de la escuela técnica superior de
ingeniería de la edificación de la UPV” de A, López, p. 56.
Los efectos que podrían ocurrir por consecuencia del ruido podrían ser graves como la
pérdida de audición, el estrés, problemas de sueño, interferencia en la comunicación,
problemas psicológicos o tener efectos en el rendimiento.
2.6.4. Confort olfativo
Este tipo de confort no es tan importante como los antes mencionados, sin embargo, en
lugares donde la contaminación predomina, sí es necesario tomarlo en cuenta. Según
EADIC (2012), el confort olfativo viene dado por la percepción del sentido del olfato,
teniendo dos vertientes a analizar: la primera centrada en utilizar olores atractivos para
el ser humano para de esa manera obtener una sensación de bienestar, y la segunda por
el contrario se centra en manejar los olores desagradables.
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Capítulo III: Metodología
3.1. Condiciones climáticas de la zona de estudio
3.1.1. Comportamiento climático en el mediano plazo 5 años
La información correspondiente al clima para el mediano plazo de 5 años, que incluye
los parámetros climáticos tales como temperatura (°C), precipitación (mm/mes),
humedad (%), velocidad de viento (m/s) y su dirección (°), horas de sol (h), entre otros,
se recolectará gracias a la estación automática meteorológica más cercana de
SENAMHI ubicada en Santiago de Tuna, Huarochirí, Lima. Se debe tener en
consideración que esta estación se encuentra medianamente alejada del poblado de
Chillaco ubicado en Antioquía, Huarochirí, Lima.
Una vez se tiene los datos recolectados del SENAMHI, se pasará a realizar un promedio
de los 5 años y tener para cada parámetro su información por mes y por ende anual.
Luego, se pasará a realizar un análisis de su distribución, se producirá un umbrograma,
el cual relaciona los parámetros de temperatura y humedad a lo largo de los meses del
año, asimismo, se realizará un climatograma, el cual relacionará la precipitación
(mm/mes) y temperatura (°C); todos estos gráficos se podrán realizar mediante el uso
asistido del software Excel según los datos obtenidos anteriormente, resaltando los
parámetros más importantes.
Por último, se analizará el comportamiento de cada parámetro climático obtenido,
analizando su distribución con el fin de distinguir si estas son normales o anormales y
poder definir cuan estocástico se presenta este proceso; este análisis se logrará realizar
gracias al complemento del software Excel llamado “Real Statistics” (Ver figura 13),
el cual es una extensión que posee gran cantidad de data estadística ya sea regresiones,
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descriptivo, análisis de varianzas, series de tiempo, análisis multivariado, correlaciones
y una herramienta de miscelánea.
Figura 13. Cuadro de diálogo de herramientas del Real Statistics. Fuente: Tomado de https://www.real-
statistics.com/real-statistics-environment/accessing-supplemental-data-analysis-tools/. Copyright 2021
por la Compañía Real Statistics Using Excel.
3.1.2. Estimación de bóveda celeste
Se estimará la bóveda celeste, es decir, el diagrama de trayectoria del sol haciendo uso
del software ECOTECT 2011, el cual es una herramienta que ayuda a comprender
algunos de los parámetros climáticos que están presentes en la edificación según su
ubicación, además, tiene como parte de sus herramientas la simulación de la trayectoria
del sol según la latitud y longitud a estudiar, en este caso, el poblado de Chillaco. (Ver
figura 14).
https://www.real-statistics.com/real-statistics-environment/accessing-supplemental-data-analysis-tools/
https://www.real-statistics.com/real-statistics-environment/accessing-supplemental-data-analysis-tools/
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Figura 14. Bóveda celeste en Chillaco gracias al software Ecotect. Fuente: Propia.
Se hará una simulación de la vivienda ecosostenible según su ubicación geográfica, en
la cual gracias al software Ecotect, se tendrán como resultado la posición del sol a
diferentes estaciones del año en horas y mes determinados según se requiera, siguiendo
los ángulos de azimut solar, el cual es el ángulo que se mide desde planta o también
denominado vista superior, y altura solar, que es el ángulo que se mide desde la
elevación. Este resultado nos permitirá realizar un análisis de la incidencia del sol sobre
la vivienda ecosostenible, para de esta manera poder tener un diseño arquitectónico
adecuado tomando en cuenta las condiciones climáticas que se deben integrar según el
bioclimatismo.
3.2. Metodología del diseño bioclimático de la vivienda ecosostenible modelada
3.2.1. Diseño arquitectónico y distribución de ambientes
En primer lugar, se realizarán encuestas a los pobladores de Chillaco con el fin de
conocer la cantidad promedio de habitantes por vivienda, los materiales comúnmente
usados para la construcción de sus hogares, la cantidad de cuartos, los servicios básicos
que poseen así como el tipo de acceso de agua y luz que tienen, sus principales
actividades económicas, el almacenamiento de agua con el que cuentan, la afectación
34
ante los desastres naturales y por último, mapa hecho por el poblador de su casa
indicando dónde es el lugar en el que se encuentra la mayor parte del día y la razón,
además, esta hoja de actividad de la encuesta será presentada con un ejemplo para que
el habitante pueda presentar mejor su esquema. Este último punto de la encuesta nos
permitirá descubrir ciertas características importantes a tener en cuenta al momento de
definir la distribución de ambiente, dado que nos muestra una visión amplia de lo que
se presenta actualmente en el lugar de estudio, así como la relevancia que se le da a
ciertos espacios según el detalle y escala de estos.
Con los resultados obtenidos, se pasará a realizar diversas propuestas que se ajusten a
la calidad de vida de los pobladores de Chillaco, así como también pueda cumplir con
los estándares básicos dada las Normas A.010 y A.020 de Arquitectura del Reglamento
Nacional de Edificaciones, sin dejar de lado los resultados del acápite de condiciones
climáticas de la zona de estudio1.
3.2.2. Selección y evaluación ambiental de materiales
Los resultados de las encuestas serán útiles para corroborar que tipo de materiales es
comúnmente usada en la zona; sin embargo, se buscará evaluar los materiales que en
mayor cantidad se encuentren disponibles en Chillaco con el fin de seleccionarse para
la construcción de la vivienda ecosostenible modelada y que este responda de una
manera adecuada en el ámbito ambiental.
La evaluación ambiental de los materiales será dada por el ACV (Análisis de Ciclo de
Vida), el cual es conocido por ser una herramienta que permita evaluar las distintas
etapas de un proceso o producto, conociendo sus impactos ambientales durante todo su
ciclo de vida, con el fin de lograr un balance ambiental. Esto se obtiene gracias a la
1 Los datos obtenidos provienen de mi participación en el marco del curso interdisciplinario del 31 de agosto
hasta el 28 de diciembre del 2021, organizado por la facultad de Diseño y Arte
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recopilación de un inventario de entradas y salidas, la evaluación de los potenciales
impactos ambientales asociados a estos y una adecuada interpretación de resultados de
las fases mencionadas. (Escuela de Organización Industrial, 2016).
Para el análisis de ciclo de vida de los materiales, se tomará en cuenta las etapas de
adquisición de materia prima, proceso de fabricación, transporte/distribución,
uso/consumo, fin de vida útil. Ver figura 17. Para cada una de estas etapas se definió
parámetros de entrada y salida correspondientes para lograr una mejor evaluación
guiándonos de la metodología del ACV.
Figura 15. Etapas de ciclo de vida para los materiales. Fuente: Elaboración propia.
Después de haber definido el alcance del análisis de ciclo de vida mediante las etapas,
se pasará a medir de manera cuantitativa todas las entradas y salidas presentadas durante
toda su vida útil.
Una vez definida las etapas de ciclo de vida y la realización del inventario, se pasará a
la fase de EICV (Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida); para ello se deberá
seleccionar algunas de las distintas categorías de impacto que existen en la ACV, se
36
deberá realizar la asignación de los datos de las entradas y salidas, así como los
indicadores obtenidos para cada categoría y el modelo de caracterización que están
dadas en el ACV. Según La Escuela de Organización Industrial (2016), esta
metodología logra identificar tres secciones de categorías de impacto: Categoría A –
categorías de impacto básica, Categoría B – categorías de impacto específicas y
Categoría C – otras categorías de impacto.
Luego de seleccionar la categoría de impacto, se debe relacionar los indicadores de
categoría los cuales son la representación cuantitativa de la categoría de impacto, y por
último se debe identificar el modelo de caracterización, el cual traducirá los flujos del
inventario en impactos ambientales, en este caso se considerarán las huellas de carbono.
3.2.3. Análisis del proceso constructivo
El proceso constructivo por realizar deberá ser uno que los pobladores de Chillaco
puedan replicar en sus hogares, es decir, deberá ser sencillo de aprender y con un bajo
costo económico. De esta manera, con los materiales ya definidos por cada zona de la
vivienda, se procederá a analizar los distintos procesos constructivos viables con el fin
de encontrar el que tome menor tiempo, facilidad y que se pueda crear un manual de
construcción de este.
Para el análisis del proceso constructivo, también se tomará en cuenta al ACV (Análisis
de Ciclo de Vida), en este caso, del tipo de procesos, de esta manera, primero se
obtendrán los límites del sistema considerando todas las etapas desde el inicio hasta el
final del proceso de construcción, en este caso estará dividido en Preuso, en la cual
incurre la etapa de recolección de materiales hasta su llegada a obra, también la
construcción, que incurre todos los procesos desde el movimiento de tierra hasta los
acabados e instalaciones, el Uso, que es la etapa de la utilización y mantenimiento de
37
la vivienda, y el fin de vida de la vivienda, que incurre en la etapa en la que se acaba la
vivienda y se demuele. Lo mencionado anteriormente se muestra en la figura 16.
Figura 16. Etapas del Ciclo de Vida del proceso constructivo de una vivienda. Fuente: Elaboración
propia.
Luego de definir las etapas del ciclo de vida, el procedimiento será similar al utilizado
en el acápite anterior, obteniendo el inventario de ciclo de vida (ICV), en que se
establece un valor cuantitativo referido a una unidad funcional determinada; luego
realizando la evaluación de impactos ambientales (EICV), el cual logra valorar los
resultados obtenidos del inventario seleccionando las distintas categorías de impacto
ambiental, sus respectivos indicadores de categoría y modelo de caracterización.
3.3. Medición de variables bioclimáticas de una vivienda convencional
La medición de las variables bioclimáticas de temperatura, humedad y velocidad del
viento se realizará para una vivienda convencional del poblado de Chillaco tanto en su
interior como en el exterior. Se procederá a tomar 24 mediciones en total para cada día,
a las 8:00 a.m., 10:00 a.m. y 12:00 p.m., para las temporadas de primavera y verano y
de manera quincenal.
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Los valores que se obtendrán para las temporadas de otoño e invierno, así como para el
horario de madrugada, se harán en base a una estimación según la proporción que
maneja el SENAMHI. Es así como, la medición de las 10:00 a.m. se realizará
únicamente para corroborar que los datos estén relacionados en proporción con los
otorgados por SENAMHI.
El parámetro de temperatura y humedad será evaluado utilizando un mismo sensor
denominado termohigrómetro (Ver figura 17), el cual mide tanto la temperatura según
la posición en que uno se encuentre como la humedad.
Figura 17. Termohigrómetro. Fuente: Tomado de https://www.linio.com.pe/p/medidor-humedad-y-
temperatura-reloj-lcd-habitacio-n-htc-1-n122bp . Copyright 2021 por la compañía Linio.
De la misma manera, la velocidad de viento será medida haciendo uso del anemómetro
(Ver figura 18), el cual gracias a su configuración permite medir el desplazamiento del
aire en un instante determinado, este indica la componente horizontal y la unidad de
medición es por lo general metros por segundo (m/s).
Figura 18. Anemómetro digital LCD profesional. Fuente: Tomado de
https://www.linio.com.pe/p/anemo-metro-digital-lcd-profesional-medidor-de-velocidad-del-viento-vel/.
Copyright 2021 por la compañía Linio.
https://www.linio.com.pe/p/medidor-humedad-y-temperatura-reloj-lcd-habitacio-n-htc-1-n122bp
https://www.linio.com.pe/p/medidor-humedad-y-temperatura-reloj-lcd-habitacio-n-htc-1-n122bp
https://www.linio.com.pe/p/anemo-metro-digital-lcd-profesional-medidor-de-velocidad-del-viento-vel/
39
3.4. Simulación de variables bioclimáticas de la vivienda ecosostenible modelada
3.4.1. Técnicas de estimación de variables bioclimáticas outside
Las variables bioclimáticas por medir en la zona externa de la vivienda ecosostenible
modelada serán las medidas con los sensores mencionados en un acápite anterior, es
decir, la temperatura, la humedad y la velocidad del viento.
Los valores obtenidos en la parte externa de una vivienda convencional serán similares
a los que se encuentran en la zona donde estará ubicada la vivienda modelada, por lo
que se pasará a tomar esos mismos valores de la misma manera calculada en dicho
acápite.
3.4.2. Técnicas de estimación de variables bioclimáticas inside
Las variables bioclimáticas por estimar dentro de la vivienda serán: la temperatura, la
humedad y circulación del aire (viento). Estas variables sólo serán una estimación dado
que la vivienda a estudiar es una modelada que aún no ha sido construida; de esta
manera, se realizará una simulación de datos en base a los parámetros medidos de
manera externa y a la literatura, tal como la presentada por Guevara en su estudio
denominado “Evaluación térmica de un elemento arquitectónico ancestral: Los Putucos,
Puno, Perú” y como la presentada por Mestanza en su tesis denominada “Diseño y
evaluación ambiental de un prototipo de vivienda bioclimática y de sus parámetros de
confort térmico, lumínico y de ventilación en la ciudad de Lima”.
Según Guevara (2015), en su estudio indica que tanto los muros como el techo serán
del mismo material de champa cuya transmitancia térmica es de 2.16 W/m2∙K con un
retardo térmico de 7.8 h. Al ser la transmitancia térmica muy similar a la calculada para
la vivienda ecosostenible modelada en Chillaco, se estimará las temperaturas internas
en base a la diferencia de temperaturas que se dio como resultado en su estudio, ello
40
debido a que las propiedades térmicas de un material tienen una gran relevancia con
respecto al comportamiento térmico que se obtendrá en la vivienda, es así como la
transmitancia térmica mide la masa de calor que fluye a lo largo de las superficies como
son los muros o techos. Al tener una limitada referencia bibliográfica que tenga similar
propiedad térmica que la modelada y con resultados detallados, se procede a estimar en
base al estudio de ésta. De esta manera, se tomarán en cuenta 5 diferencias de
temperatura importantes: para la época de invierno, en el horario de la madrugada se
tomará una diferencia de temperatura de 7 °C, siendo la temperatura interna superior a
la externa, durante el día, a las 9:00 a.m. la temperatura tanto externa como interna
tendrán el mismo valor este caso se mantendrá en todas las estaciones, y al mediodía,
la temperatura externa será superior a la interna por 3°C; y para la época de verano, en
el horario de madrugada la diferencia de temperatura será de 5°C, siendo la temperatura
interna superior a la externa, mientras durante el día, será la misma diferencia de
temperatura que en la época de invierno y para el mediodía, la temperatura externa será
superior a la externa por 5°C. Para las temporadas de otoño se tomarán las diferencias
de invierno y para la temporada de primavera, se tomarán las diferencias de verano. Lo
mencionado anteriormente se detalla en la tabla 4.
Tabla 4.
Diferencias de temperatura estimadas para el interior y exterior de la vivienda para época de invierno
y verano.
Hora Temperaturas
Otoño/Invierno Primavera/Verano
Diferencia de T° Diferencia de T°
02:00 T. Interna > T. Externa 7°C 5°C
08:00 T. Interna = T. Externa 0°C 0°C
12:00 T. Interna < T. Externa 3°C 8°C
Nota: Basado en “Evaluación térmica de un elemento arquitectónico ancestral: Los Putucos, Puno, Perú”
de M. Guevara, 2015, p.8.
41
Asimismo, al no conocer la temperatura en el horario de madrugada medida de manera
externa, se procederá a estimar según las diferencias de temperatura calculadas por los
datos brindados en el SENAMHI, siendo la diferencia de temperatura para época de
Primavera/Verano 10°C menor al calculado en el mediodía, y en otoño/invierno 8°C.
Por último, los datos recolectados de manera externa presencial en Chillaco
corresponden únicamente a las temporadas de Primavera y Verano, por lo que para las
temporadas en las que no se pudo realizar una medición exacta, se estimará según las
proporciones por SENAMHI, es así que los valores serán menores únicamente por
1.5°C para la temporada de otoño y 1°C para la temporada de invierno, y para humedad
y viento se aumentará en valor de uno para ambos casos.
3.5. Base de datos y tratamiento estadístico de la data
3.5.1. Variables climáticas (temperatura, humedad, precipitación y viento)
{Valores máximos, mínimos y medios}
La data recolectada respecto a los parámetros bioclimáticos se manejará de manera que
se obtengan valores mínimos, máximos y promedios para cada caso. SENAMHI
recolecta información por cada hora de cada día del año, para lograr obtener valores
máximos, mínimos y medios, primero se tiene que manejar los datos; es así que, en
primer lugar se obtendrá las temperaturas promedio por mes de cada uno de los 5 años
recolectados y de esta manera, se determinará una temperatura mínima para cada mes
de la data histórica de 5 años y se establecerán los meses en que esto ocurre y se sacará
un promedio de este valor; de la misma manera se establecerá para la temperatura
máxima, y con estos dos valores según su promedio se establecerá una temperatura
media. La misma metodología aplicará para la humedad relativa según cómo varíe a lo
largo del año, para la precipitación y tanto la velocidad como dirección del viento, se
42
hallarán también los valores máximos, mínimos y promedios para cada caso. Este
procedimiento se realizará tanto con la data recolectada del SENAMHI como con la
data recolectada en campo en la zona de Chillaco.
3.5.2. Elaboración y estimación de los indicadores bioclimáticos mediante
ábacos
Según los ábacos elegidos y mencionados en el acápite 3.2.1, se utilizarán los
indicadores bioclimáticos para el ábaco de Olgyay, en el régimen térmico, la
temperatura y humedad, para estimar el grado de confort se considerará las medias de
las temperaturas máximas (Tmáx) y mínimas(Tmín) diarias así como la humedad
relativa máxima diaria (Hmáx) y mínima (Hmín); la relación que tienen ambas
variables es que son opuestas, es decir mientras la temperatura sea máxima la humedad
relativa tenderá a disminuir. Entonces, en el diagrama se definirá una línea climática
uniendo los puntos mencionados, y con ello se podrán destacar tres puntos: el mínimo,
obtenido de la temperatura mínima, el máximo, obtenido de la temperatura máxima y
uno medio que será el promedio de ambos puntos mencionados anteriormente. Por
consiguiente, se podrá observar en qué momentos del día es que se logra estar dentro
de la zona de confort y en cuáles no.
3.6. Índices de ganancia y pérdida de calor según los materiales
Asimismo, los resultados de los parámetros ambientales obtenidos para el interior y
exterior de la vivienda permitirán realizar una comparación con el fin de obtener un
confort adecuado. Por lo tanto, se deberá evaluar las variables tanto de conductividad
como de transmisión térmica de aquellos materiales utilizados, así como las pérdidas
de carga dadas ya sea por transmisión o infiltración, y por último las ganancias de calor
dadas por aportes directos o indirectos.
43
Primero se recolectará la información de los coeficientes de conductividad térmica, con
ello se hallará la resistencia térmica superficial (𝑅 =
𝑒
𝜆
), y por consiguiente el
coeficiente de transmisión térmica de todos los ambientes mediante la siguiente
expresión:
𝐾 =
1
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
(1)
Siendo las variables:
K: Coeficiente de transmisión térmica en kcal/m2∙h∙°C
e: Espesor del material utilizado en m
𝜆: Coeficiente de conductividad térmica en W/m∙K
R: Resistencia térmica superficial en m2∙K/W
Luego, se procederá a calcular la variación de temperatura (∆T) exterior e interior de la
vivienda con los datos hallados y además las áreas y volúmenes de todos los ambientes
de la vivienda. Con estas nuevas variables se pasará a calcular las pérdidas de carga de
la siguiente manera:
• Pérdidas de carga por transmisión (PT): Serán halladas en los momentos de inicio
de todas las estaciones. Este tipo de pérdida hace referencia a la pérdida de calor
mientras todo está cerrado. Se utiliza la siguiente expresión:
𝑃𝑡 = 𝑚2 ∙ 𝐾 ∙ ∆𝑇 (2)
Siendo las variables:
Pt: Pérdida de transmisión en kcal/h
m2: Área de cada ambiente en m2
∆T: Diferencia entre temperaturas interior y exterior
K: Coeficiente de transmisión térmica
44
• Pérdidas de carga por infiltración (Pi): Serán halladas al igual que las pérdidas por
transmisión para los inicios de todas las estaciones. Además, se refieren a las
pérdidas de calor que ocurren cuando hay infiltraciones por distintos huecos o
desniveles entre elementos de la vivienda.
𝑃𝑖 = 𝑉 ∙
𝑐
ℎ
∙ 𝑈 ∙ ∆𝑇 (3)
Donde:
Pi: Pérdida de infiltración en kcal/h
V: Volumen de cada ambiente en m3
∆T: Diferencia entre temperaturas interior y exterior
c/h: cambios por hora, en este caso se utilizará valores entre 0.5 – 0.75 por ser
vivienda bioclimática
U: una constante de valor 0.29
Luego de tener las pérdidas de carga por transmisión e infiltración, se sumarán los
resultados de ambas para obtener el total de pérdidas para cada estación.
Posteriormente se calculará las ganancias de calores divididas en dos grupos como
aportes directos e indirectos:
• Aportes directos: estos son dados por la exposición directa al sol, es decir, a la
radiación solar, y se calculará según la cantidad de ventanas por donde se muestre
que ingresa el sol y su porcentaje de transmisividad respectiva. Es así como se
utilizará la siguiente expresión:
𝐺 = 𝐴 ∙ 𝑅. 𝑆 ∙ %𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 (4)
Donde:
G: Ganancia de calor en kcal/m2∙hora
A: Área de ventanas en m2
45
R.S: Radiación Solar
• Aportes indirectos: en este caso será dado por los aportes independientes de los
distintos artefactos eléctricos que se tengan en la vivienda. Se seguirá la siguiente
expresión:
𝐺6 = (0.86 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ) ∙ 𝐸 ∙ 𝐶 (5)
Donde:
G6: Ganancia de calor por aporte independiente
E: Energía en Vatios
C: Cantidad de artefactos en la vivienda
Con lo calculado se procede a obtener el total de ganancias de calor y con el resultado
del total de pérdidas, se obtiene el total neto de calor que existe en la vivienda por hora.
46
Capítulo IV: RESULTADOS
4.1. Resultados en base a la metodología propuesta
4.1.1. Comportamiento climático en el mediano plazo 5 años
Según la información recolectada por la estación automática meteorológica ubicada en
Santiago de Tuna, Huarochirí, Lima del SENAMHI, se tienen los parámetros de
Temperatura (°C), Precipitación (mm/hora), Humedad (%), Dirección (°) y Velocidad
del viento (m/s) para cada hora de cada día a lo largo de estos 5 años, es decir, desde
setiembre del 2015 a agosto del año 2021.
Se trabajó con dicha información teniendo como resultado:
- Los valores de los parámetros a nivel anual:
Tabla 5.
Datos extraídos del SENAMHI.
Mes
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm/mes)
Humedad
(%)
Dirección
del viento
(°)
Velocidad
del Viento
(m/s)
Enero 12.39 71.84 78.99 139.20 0.55
Febrero 12.32 60.84 84.53 136.28 0.54
Marzo 11.87 61.46 88.76 126.16 0.50
Abril 12.14 16.62 80.69 113.07 0.77
Mayo 12.46 1.44 63.37 105.49 1.01
Junio 12.67 1.04 43.99 97.71 1.06
Julio 12.62 0.00 40.41 104.10 1.05
Agosto 12.82 0.00 40.57 109.71 0.96
Setiembre 13.25 0.35 48.60 119.50 0.85
Octubre 13.42 3.10 54.13 129.25 0.81
Noviembre 13.33 3.96 54.90 128.92 0.77
Diciembre 13.03 20.64 70.09 133.88 0.64
ANUAL 12.69 241.29 62.42 120.27 0.79
Nota: Promedios mensuales y anual para cada parámetro según los datos extraídos del SENAMHI.
Esta información será útil al momento de realizar estimaciones para obtener las
temperaturas en los momentos en que no se pudieron tomar mediciones, y con ello se
podrá seguir trabajando la información para lograr establecer el confort térmico para la
vivienda convencional y modelada que está alineado con el desempeño bioclimático.
47
- El Umbrograma:
Figura 19. Umbrograma de los datos recolectados del SENAMHI. Fuente: Propia
- El Climatograma:
Figura 20. Climatograma de los datos recolectados del SENAMHI. Fuente: Propia
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
H
u
m
ed
ad
(
%
)
Te
m
p
er
at
u
ra
(
°C
)
Temperatura (°C) Humedad (%)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
P
re
ci
p
it
ac
ió
n
(
m
m
/m
es
)
Te
m
p
er
at
u
ra
(
°C
)
Precipitacion (mm/mes) Temperatura (°C)
48
- El BoxPlot:
Figura 21. Box Plot de los parámetros recolectados de la información del SENAMHI. Fuente: Propia.
- Análisis de normalidad para cada parámetro:
Figura 22. Histograma con superposición de curva normal de la Temperatura. Fuente: Propia.
De este análisis de normalidad para la temperatura podemos determinar que su
variación no es muy significativa y sigue la tendencia de normalidad, lo cual indica que
la mayoría de datos están ubicado en un rango definido.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Temperatura
(°C)
Precipitacion
(mm/mes)
Humedad (%) Dirección del
viento (°)
Velocidad del
Viento (m/s)
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20
Fr
e
q
u
e
n
cy
Bin
49
Figura 23. Histograma con superposición de curva normal de la Precipitación. Fuente: Propia.
De este análisis de normalidad para la precipitación podemos determinar que su
variación es muy significativa y no sigue la tendencia de normalidad, puesto que cuenta
con varios picos elevados, lo cual indica que la mayoría de datos están dispersos y sólo
hay ciertos valores definidos.
Figura 24. Histograma con superposición de curva normal de la Humedad. Fuente: Propia.
De este análisis de normalidad para la humedad podemos determinar que su variación
es medianamente significativa y no sigue completamente la tendencia de normalidad,
-1
0
1
2
3
4
5
6
-150 -100 -50 0 50 100 150
Fr
e
cu
e
n
ci
a
Bin
0
0.5
1
1.5
2
2.5
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Fr
e
cu
e
n
ci
a
Bin
50
puesto que cuenta con algunos picos elevados, lo cual indica que se tienen tres rangos
definidos.
Figura 25. Histograma con superposición de curva normal de la Velocidad del viento. Fuente: Propia.
De este análisis de normalidad para la velocidad del viento podemos determinar que su
variación no es muy significativa y sigue la tendencia de normalidad con una ligera
tendencia para un rango superior al normal.
4.1.2. Estimación de Bóveda Celeste
Se realizó el modelo de la vivienda haciendo uso del programa ECOTEC 2011, en el
cual se colocaron las coordenadas geográficas donde se ubicará la vivienda siendo: (-
12.039334, -76.592630), (-12.039221, -76.592758), (-12.039670, -76.592867) y (-
12.039412, -76.592920). (Ver figura 26).
0
2
4
6
8
10
12
14
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Fr
e
cu
e
n
ci
a
Bin
51
Figura 26. Pantalla de ingreso de coordenadas en el programa Ecotect. Fuente: Propia.
Una vez se tuvo ubicado la vivienda modelada en el programa, se procedió a realizar
una serie de iteraciones para la posición y tamaño de las ventanas, teniendo en
consideración que por las mañanas debería entrar el sol a las habitaciones, sala y cocina,
y por las tardes debería intervenir el sol por el otro extremo. De esta manera, se pudo
conseguir la distribución de los espacios de la vivienda, la ubicación de la entrada, las
ventanas y su tamaño para poder controlar el confort lumínico de la vivienda según los
horarios del día.
Como resultado se obtuvo la bóveda celeste aplicada para lo largo de los meses (Ver
figura 27):
Figura 27. Bóveda celeste obtenida del programa Ecotect para la vivienda ecosostenible modelada.
Fuente: Propia
52
Además, se obtuvo también la vista en planta y en elevación (Ver figura 28 y 29):
Figura 28. Vista en planta de la bóveda celeste obtenida del programa Ecotect. Fuente: Propia.
Figura 29. Vista en elevación de la bóveda celeste obtenida del programa Ecotect. Fuente: propia.
Se pudo identificar que el sol estará ubicado en la zona más inferior en el mes de julio
y en la zona más superior a inicios de enero, lo cual no interferirá en el confort lumínico
logrado por la óptima distribución de los espacios de la vivienda. (Ver figura 30 y 31):
53
Figura 30. Ubicación del sol para el mes de julio según el programa Ecotect. Fuente: Propia.
Figura 31. Ubicación del sol para el mes de enero según el programa Ecotect. Fuente: Propia.
Por último, se puede observar las distintas posiciones y sombras que genera el sol por
las entradas de las ventanas en distintos horarios, es así como en la figura 32 se observa
la posición del sol a las 9:00 a.m., en la figura 33 la posición a las 11:30 a.m. y en la
figura 34 la posición del sol a las 4:00 p.m.
54
Figura 32. Posición del sol a las 9:00 a.m. según el programa Ecotect. Fuente: Propia.
Se observa en la figura 32, la incidencia del sol sobre las dos habitaciones, sala y
cocina durante la mañana.
Figura 33. Posición del sol a las 11:30 a.m. según el programa Ecotect. Fuente: Propia.
55
Figura 34. Posición del sol a las 4:00 p.m. según el programa Ecotect. Fuente: Propia.
Se observa en la figura 34 la incidencia del sol al otro extremo de la casa, donde
predomina sobre la cocina, en las tardes.
4.1.3. Diseño Arquitectónico y distribución de ambientes
Se realizaron encuestas a los pobladores de Chillaco, cuyos resultados están
presentados en el Anexo 1. En la figura 35, se observa los resultados que intervinieron
más sobre la distribución de la casa.
Figura 35. Principales Resultados de encuestas a pobladores de Chillaco. Fuente: Propia.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Número de
Personas en casa
Número de
Dormitorios
Cantidad de focos Cantidad de
Tomacorrientes
C
an
ti
d
ad
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10
56
La figura 35 nos muestra que el número de personas por vivienda oscila principalmente
entre 3 y 5 personas, además que el número de dormitorios son 2, por lo que para la
vivienda modelada se ha considerado para una familia de 4 personas con dos
dormitorios; asimismo, la cantidad de focos principalmente es de 5 así como la cantidad
de tomacorrientes; sin embargo, se expresa la preocupación por la necesidad de contar
con mayor cantidad, por lo que para la vivienda modelada se ha considerado 10 focos
y 7 tomacorrientes.
En base a las encuestas realizadas, al resultado de la bóveda celeste y siguiendo los
estándares básicos de las Normas A.010 y A.020 de Arquitectura del Reglamento
Nacional de Edificaciones2, se obtuvo la siguiente distribución del ambiente:
Figura 36. Plano realizado en AutoCad de la distribución de ambiente de la vivienda ecosostenible
modelada. Fuente: Propia.
2 Los datos y resultados obtenidos provienen de mi participación en el marco del curso interdisciplinario del 31
de agosto hasta el 28 de diciembre del 2020, organizado por la facultad de Diseño y Arte.
57
Figura 37. Vista 3D de la vivienda ecosostenible modelada. Fuente: Propia.
- El único baño será de 5.3 m2, contará con lavadero, ducha e inodoro. Además, se
tendrá un sistema optimizado de tratamiento de aguas en el cual se logrará un ahorro
del agua y disminución de residuos. Este sistema constará del filtrado y reutilización
de aguas grises del lavadero y ducha para la alimentación del tanque del inodoro,
de esta manera, se logrará aprovechar las aguas y una disminución de efluentes
dirigidos al desagüe.
- La cocina será de 5.3 m2, contará con lavadero, reposteros, tableros, frigobar y una
cocina mejorada.
- El almacén y cuyera será de 13.1 m2, contando con una mesa de trabajo y un
almacén.
- El patio será de 24.2 m2, se tendrá bancas y mesa larga, además de contar con un
jardín que podrá ser usado como minihuerto.
- Se tendrá dos dormitorios, el principal con 9.3 m2 y el segundo dormitorio para dos
personas con la misma área.
58
4.1.4. Selección y evaluación ambiental de materiales
Para realizar el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), primero se realizará el inventario de
los materiales a utilizar por cada etapa, el cual es presentado en la tabla 6.
Tabla 6.
Inventario de materiales de construcción a utilizar.
Cimiento y
Sobrecimiento
Concreto
f'c=175
kg/cm2
15.68 m3
Acero 3/8" 186.64 ml
Estructura
Columnas Madera 5"x5" 175.1 ml
Vigas Madera 5"x5" 73.98 ml
Travesaños Madera 2x1.5" 219.42 ml
Muro
Enquinchado de
muro
Carrizo (Caña) D=1"x L= 4m 3540 Unid
Embarrado
Barro (2.5cm
espesor)
1 lata paja + 6
latas de arena
7.019 m3
Revestimiento
Cemento Bolsa 52 kg 11 Bolsa
Yeso Bolsa 18 kg 130 Bolsas
Arena Fina 1.95 m3
Techo
Viguetas Madera 5"x5" 120.66 ml
Cubierta
Carrizo (Caña) D=1"x L= 4m 1904 Unid
Barro (2.5cm
espesor)
1 lata paja + 6
latas de arena
1.684 m3
Revestimiento
Exterior (1.5cm)
Cemento Bolsa 52 kg 8 Bolsas
Arena fina 1.329 m3
Revestimiento
Interior (1.5cm)
Yeso Bolsa 18 kg 30 Bolsas
Cemento Bolsa 52 kg 13 Bolsas
Arena fina 0.148 m3
Nota: Datos calculados en base a la distribución de la vivienda y el Manual de Quincha Reforzada.
Fuente: Propia
Luego, se procederá a hacer uso del software analítico SimaPro versión 9.2, el cual
permitirá realizar los cálculos necesarios de los impactos ambientales que los materiales
de construcción anteriormente presentados realizan a lo largo de cada ciclo de vida. Se
obtendrá como resultados, los cálculos de huella de carbono.
De esta manera, al ingresar al programa y crear los procesos de los materiales, se
hicieron uso algunos procesos de la data de las bibliotecas que nos presenta el programa
en el cual se resalta la biblioteca de Ecoinvent (2013).
59
El análisis se hizo por unidad de kilogramo en la mayoría de los casos, y en los casos
tanto de revestimiento como barro se hicieron las proporciones necesarias.
A continuación, se presentan imágenes del programa según la información ingresada
por cada material presentado en el inventario y el proceso utilizado en cada caso:
Figura 38. Información ingresada en el programa SimaPro para el concreto. Fuente: Propia.
Figura 39. Información ingresada en el programa SimaPro para el acero. Fuente: Propia.
Figura 40. Información ingresada en el programa SimaPro para el carrizo. Fuente: Propia.
60
Figura 41. Información ingresada en el programa SimaPro para el barro. Fuente: Propia.
Figura 42. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento exterior del muro.
Fuente: Propia.
Figura 43. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento interior del muro.
Fuente: Propia.
Figura 44. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento exterior del techo.
Fuente: Propia.
61
Figura 45. Información ingresada en el programa SimaPro para el revestimiento interior del techo.
Fuente: Propia.
Figura 46. Información ingresada en el programa SimaPro para la madera. Fuente: Propia.
Una vez establecido los procesos de los materiales, se procederá a realizar el análisis
del impacto ambiental de cada uno de los materiales establecidos. El método de
evaluación utilizado será el correspondiente para hallar la huella de carbono por cada
material, es decir, el IPCC GWP 100a. En la siguiente tabla, se encuentran los
resultados por cada material utilizado en la vivienda modelada por kilogramo.
Tabla 7.
Resultados de huella de carbono del SimaPro para materiales de construcción a utilizar.
Material Categoría de impacto Unidad Total
Acero de Cimentación IPCC GWP 100a kg CO2 eq 1.940
Concreto de Cimentación IPCC GWP 100a kg CO2 eq 33.9
Barro (Arena + Paja) IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.012
Caña tipo carrizo IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.093
Revestimiento exterior
del muro (Cemento +
Yeso + Arena)
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.137
Revestimiento interior del
muro (Cemento + Yeso +
Arena)
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.137
Revestimiento exterior
del techo (Cemento +
Arena)
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.155
Revestimiento interior del
techo (Arena + Yeso +
Cemento)
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.452
Madera de estructura IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0.092
Nota: Fuente Propia.
62
De esta manera, se puede obtener el material cuya huella de carbono es sumamente
significativa a comparación de los otros materiales utilizados en el tipo de vivienda,
ello se puede notar en la figura 47.
Figura 47. Huella de carbono según cada material utilizado para la vivienda ecosostenible modelada por
kilogramo. Fuente: Propia.
4.1.5. Análisis del proceso constructivo
Para realizar el análisis del proceso constructivo, se utilizará una metodología similar
al presentado en el análisis de los materiales de construcción. Por consiguiente, se tiene
un inventario, el cual es presentado en la tabla 8.
Para la realización de este inventario se tomaron en cuenta que la vida útil de la vivienda
será de 30 años, además, en cuanto a sistemas eléctricos, la vivienda contará con 10
focos LED y 7 enchufes de los cuales tendremos referencia para medir la energía
durante la utilización de la vivienda. El tiempo de vida útil de un foco Led es de 30,000
horas considerando uno del tipo de 7 W y se considera un tiempo de uso de 6 horas
diarias.
1.94
33.90
0.01
0.09
0.14
0.14
0.16
0.45
0.09
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Acero de Cimentacion
Concreto de Cimentación
Barro (Arena + Paja)
Caña tipo carrizo
Revestimiento exterior del muro (Cemento + Yeso…
Revestimiento interior del muro (Cemento + Yeso…
Revestimiento exterior del techo (Cemento +…
Revestimiento interior del techo (Arena + Yeso +…
Madera de estructura
Huella de Carbono (kg CO2)
Huella de Carbono (kg CO2)
63
Tabla 8.
Inventario de materiales de construcción, energía y recursos a utilizar.
PREUSO
Materiales de Construcción
Energí
a
Und
Recurso
s
Und
Material Tipo
Cantida
d
Und
Movimiento de
Tierra
Diesel
730.
6 MJ
Cimiento y
Sobrecimiento
Concret
o
f'c=17
5
kg/cm2
15.68 m3
Acero 3/8" 186.64 ml
Muro
Madera 5"x5" 249.08 ml
Madera 2x1.5" 219.42 ml
Carrizo
(Caña)
D=1"x
L= 4m
3540 unid
Barro
(2.5cm
espesor)
1 lata
paja +
6 latas
de
arena
7.02 m3
Cement
o
Bolsa
42.5
kg
15 bolsa
Agua 514L
Yeso
Bolsa
42.5
kg
15 bolsas
Arena
Fina
2.106 m3
Techo
Madera 5"x5" 120.66 ml
Carrizo
(Caña)
D=1"x
L= 4m
1904 unid
Barro
(2.5cm
espesor)
1 lata
paja +
6 latas
de
arena
1.68 m3
Cement
o
Bolsa
52 kg
8 bolsas
Agua
206.94
L Arena
Fina
1.329 m3
Yeso
Bolsa
18 kg
30
Bolsa
s
Agua
124.08
L
Cement
o
Bolsa
52 kg
13
Bolsa
s
Arena
fina
0.148 m3
USO/OPERACIÓ
N
Utilización 40,296
KW
h
FIN DE VIDA
ÚTIL (30 años)
Demolición Escombros 25 000 Kg
Nota: Datos calculados en base a la distribución de la vivienda y el Manual de Quincha Reforzada.
Fuente: Propia
64
Una vez creado el inventario, se procede a utilizar el programa SimaPro vers. 9.2, se
procede a colocar en la sección Etapas del producto, el Montaje que tendrá la vivienda
y luego el Ciclo de Vida.
Previamente a ello se debe establecer según las unidades de los materiales que maneja
el programa SimaPro la cantidad de cada material que en la sección anterior se manejó
por unidad. De esta manera se convierten las unidades del inventario a kilogramos
exceptuando el concreto que se maneja en m3, ello se puede observar en la Tabla 9.
Tabla 9.
Inventario de materiales de construcción convertido a unidades necesarias según el programa
SimaPro.
Cimiento y
Sobrecimiento
Concreto
f'c=175
kg/cm2
15.68 m3
Acero 3/8" 104.52 Kg
Estructura
Columnas Madera 5"x5" 2,118.14 Kg
Vigas Madera 5"x5" 894.92 Kg
Travesaños Madera 2x1.5" 318.51 Kg
Muro
Enquinchado de
muro
Carrizo (Caña)
D=1"x L=
4m
772.8 Kg
Embarrado
Barro (2.5cm
espesor)
1 lata paja +
6 latas de
arena
10,177 Kg
Revestimiento
Cemento
Proporción
1:5:5
5,713.91 Kg
Yeso
Arena Fina
Techo
Viguetas Madera 5"x5" 1,459.6 Kg
Cubierta
Carrizo (Caña)
D=1"x L=
4m
426.5 Kg
Barro (2.5cm
espesor)
1 lata paja +
6 latas de
arena
2,441.8 Kg
Revestimiento
Exterior (1.5cm)
Cemento Proporción
1:5
2,299.31 Kg
Arena fina
Revestimiento
Interior (1.5cm)
Yeso
Proporción
3:3:1
1,378.62 Kg Cemento
Arena fina
Nota: Datos calculados en base a la distribución de la vivienda y el Manual de Quincha Reforzada.
Fuente: Propia
A continuación, se presenta en la tabla 10, los resultados de la huella de carbono
calculados en el SimaPro por cada etapa del ciclo de vida mediante el método de
IPCC GWP 500a para el total de la vivienda modelada de 87.3 m2.
65
Tabla 10.
Huella de carbono calculada para los procesos en el programa SimaPro.
PREUSO Método Unidad Cantidad
Movimiento de Tierra IPCC GWP 100a kg CO2 eq 4.06
Cimiento y
Sobrecimiento
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 734
Columnas 5x5 IPCC GWP 100a kg CO2 eq 183
Vigas 5x5 IPCC GWP 100a kg CO2 eq 77.1
Travesaños IPCC GWP 100a kg CO2 eq 27.5
Barro de Muro IPCC GWP 100a kg CO2 eq 98
Enquinchado de Muro IPCC GWP 100a kg CO2 eq 67.7
Revestimiento Interior
del Muro
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 726
Revestimiento Exterior
del Muro
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 726
Viguetas IPCC GWP 100a kg CO2 eq 126
Barro de Techo IPCC GWP 100a kg CO2 eq 23.5
Enquinchado de Techo IPCC GWP 100a kg CO2 eq 37.4
Revestimiento Interior
del Techo
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 606
Revestimiento Exterior
del Techo
IPCC GWP 100a kg CO2 eq 347
USO/OPERACIÓN
Utilización de Energía IPCC GWP 100a kg CO2 eq 8,770
FIN DE VIDA ÚTIL
Escombros IPCC GWP 100a kg CO2 eq 1,270
Nota: Fuente Propia.
Se puede observar que la etapa con mayor huella de carbono es la Preuso por una gran
diferencia con las demás etapas, esto se puede observar mejor en la figura 48.
Figura 48. Huella de carbono por etapa de ciclo de vida de la vivienda ecosostenible modelada.
Fuente: Propia
3,783
8,770
1,270
0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000
PREUSO
USO/OPERACIÓN
FIN DE VIDA ÚTIL
Huella de Carbono (kg CO2)
Huella de Carbono por Etapa
66
4.1.6. Medición de variables bioclimáticas de una vivienda convencional
La medición de las variables será de Temperatura (°C), Humedad (%) y velocidad del
viento (m/s), se obtuvieron un total de 24 mediciones para cada día considerando 12 al
interior y 12 al exterior, a las 8:00 a.m., 10:00 a.m. y 12:00 p.m. Se hizo la medición de
las 10:00 a.m. únicamente para notar que los datos estén relacionados con los otorgados
por SENAMHI en cuanto a proporción, sin embargo, se trabajarán únicamente los
recolectado a las 8:00 a.m. y 12:00 p.m.
Se presenta como ejemplo, los resultados obtenidos de la primera visita de una vivienda
convencional en Chillaco para la temporada de primavera.
Tabla 11.
Datos recolectados de Temperatura para un día de la estación de primavera.
TEMPERATURA (°C)
CONVENCIONAL 8:00 a.m. 10:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
1° Medición 25.5 25.7 26.4 16.4
2° Medición 26.0 26.4 26.3 16.3
3° Medición 26.0 26.7 26.6 16.6
4° Medición 26.0 26.0 26.5 16.5
Promedio 25.9 26.2 26.5 16.5
OUTSIDE
1° Medición 26.5 27.3 29.0 19.0
2° Medición 26.4 27.5 28.9 18.9
3° Medición 26.7 27.1 28.7 18.7
4° Medición 26.0 27.0 28.8 18.8
Promedio 26.4 27.2 28.9 18.9
Nota: Fuente Propia. Los datos de las 02:00 a.m. son estimados según lo redactado.
Tabla 12.
Datos recolectados de Humedad para un día de la estación de primavera.
HUMEDAD (%)
CONVENCIONAL 8:00 a.m. 10:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
1° Medición 46.0 45 44.0 51.0
2° Medición 47.0 43 44.0 52.0
3° Medición 46.0 42 43.0 52.0
4° Medición 45.0 43 43.0 50.0
Promedio 46.0 43.3 43.5 51.3
OUTSIDE
1° Medición 45.0 44 43.0 50.0
2° Medición 47.0 43 44.0 52.0
3° Medición 45.0 41 43.0 50.0
4° Medición 44.0 42 42.0 49.0
67
Promedio 45.3 42.5 43.0 50.3
Nota: Fuente Propia. Los datos de las 02:00am son estimados según lo redactado.
Tabla 13.
Datos recolectados de Viento para un día de la estación de primavera.
VIENTO (m/s)
CONVENCIONAL 8:00 a.m. 10:00 a.m. 12:00 p.m.
INSIDE
1° Medición 0.2 0.2 0.1
2° Medición 0.2 0.2 0.1
3° Medición 0.2 0.1 0.2
4° Medición 0.2 0.2 0.1
Promedio 0.2 0.2 0.1
OUTSIDE
1° Medición 0.3 0.2 0.2
2° Medición 0.2 0.3 0.2
3° Medición 0.3 0.2 0.2
4° Medición 0.3 0.3 0.1
Promedio 0.3 0.3 0.2
Nota: Fuente Propia.
En base a los datos recolectados para primavera y verano, se estimaron los datos para
la temporada de otoño e invierno según las diferencias obtenidas por el SENAMHI,
estas estimaciones están representadas en las Tablas 13 y 14.
Tabla 14.
Datos estimados de parámetro bioclimáticos para la estación de otoño.
PARÁMETROS BIOCLIMÁTICOS – OTOÑO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
Temperatura (°C) 24.1 27.3 17.3
Humedad (%) 47.0 44.5 52.0
Viento (m/s) 0.3 0.3 0.2
OUTSIDE
Temperatura (°C) 25.4 29.4 19.4
Humedad (%) 46.3 44.0 51.3
Viento (m/s) 0.4 0.4 0.3
Nota: Fuente Propia.
Tabla 15.
Datos estimados de Temperatura para la estación de invierno.
VARIABLES BIOCLIMÁTICAS – INVIERNO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
Temperatura (°C) 24.6 27.8 17.8
Humedad (%) 47.0 44.5 52.0
Viento (m/s) 0.3 0.3 0.2
OUTSIDE
Temperatura (°C) 25.9 29.9 19.9
Humedad (%) 46.3 44.0 51.3
Viento (m/s) 0.4 0.4 0.3
68
Nota: Fuente Propia.
Estos datos serán trabajados con el fin de comparar con los datos de la vivienda
modelada, para evaluar su desempeño ambiental y bioclimático.
4.1.7. Técnicas de medición de variables bioclimáticas outside
Se registraron las mediciones de Temperatura (°C), Humedad (%) y velocidad del
viento (m/s) de la coordenada (-12.031092, -76.590417) teniendo un total de 12 datos
por día, estos datos se utilizarán para lograr estimar los valores de la vivienda
ecosostenible modelada según lo redactado en el acápite de metodología.
Se muestra un ejemplo de los parámetros recolectados para la estación de primavera en
la tabla 16, 17 y 18.
Tabla 16.
Datos recolectados de Temperatura Outside en la estación de primavera.
TEMPERATURA (°C)
MODELADO 8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
OUTSIDE
1° Medición 26.5 29.0 19.0
2° Medición 26.4 28.9 18.9
3° Medición 26.7 28.7 18.7
4° Medición 26.0 28.8 18.8
Promedio 26.4 28.9 18.9
Nota: Fuente Propia
Tabla 17.
Datos recolectados de Humedad Outside en la estación de primavera.
HUMEDAD (%)
MODELADO 8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
OUTSIDE
1° Medición 45.0 43.0 50.0
2° Medición 47.0 44.0 52.0
3° Medición 45.0 43.0 50.0
4° Medición 44.0 42.0 49.0
Promedio 45.3 43.0 50.3
Nota: Fuente Propia
69
Tabla 18.
Datos recolectados de Viento Outside en la estación de primavera.
VIENTO (m/s)
MODELADO 8:00 a.m. 10:00 a.m. 12:00 p.m.
OUTSIDE
1° Medición 0.3 0.2 0.2
2° Medición 0.2 0.3 0.2
3° Medición 0.3 0.2 0.2
4° Medición 0.3 0.3 0.1
Promedio 0.3 0.3 0.2
Nota: Fuente Propia
Según las estimaciones que se dieron para la vivienda convencional para las estaciones
de otoño e invierno, los valores Outside utilizadas serán las mismas a considerar para
la vivienda ecosostenible modelada tal como se presentan en las Tablas 19 y 20.
Tabla 19.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Outside para otoño.
PARÁMETROS BIOCLIMÁTICOS – OTOÑO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
OUTSIDE
Temperatura (°C) 25.4 29.4 19.4
Humedad (%) 46.3 44.0 51.3
Viento (m/s) 0.4 0.4 0.3
Nota: Fuente Propia.
Tabla 20.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Outside para invierno.
PARÁMETROS BIOCLIMÁTICOS – INVIERNO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m
OUTSIDE
Temperatura (°C) 25.9 29.9 19.9
Humedad (%) 46.3 44.0 51.3
Viento (m/s) 0.4 0.4 0.3
Nota: Fuente Propia.
4.1.8. Técnicas de estimación de variables bioclimáticas inside
Los datos bioclimáticos interiores de la vivienda ecosostenible modelada serán tomados
de manera referencial según bibliografía dado que la vivienda aún no se encuentra
construida.
70
Según la estimación mencionada en acápites anteriores, el resultado de los valores
interiores de un día de primavera para la vivienda ecosostenible modelada será los
mostrados en la tabla 21, 22 y 23.
Tabla 21.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Temperatura para un día de
primavera.
TEMPERATURA (°C)
MODELADO 8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
1° Medición 26.5 21.0 24.0
2° Medición 26.4 20.9 23.9
3° Medición 26.7 20.7 23.7
4° Medición 26.0 20.8 23.8
Promedio 26.4 20.9 23.9
Nota: Fuente Propia.
Tabla 22.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Humedad para un día de primavera.
HUMEDAD (%)
MODELADO 8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
1° Medición 44.0 42.0 49.0
2° Medición 46.0 43.0 51.0
3° Medición 44.0 42.0 49.0
4° Medición 43.0 41.0 48.0
Promedio 44.3 42.0 49.3
Nota: Fuente Propia.
Tabla 23.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside de Viento para un día de primavera.
VIENTO (m/s)
MODELADO 8:00 a.m. 10:00 a.m. 12:00 p.m.
INSIDE
1° Medición 0.2 0.1 0.1
2° Medición 0.1 0.2 0.1
3° Medición 0.2 0.1 0.1
4° Medición 0.2 0.2 0.0
Promedio 0.2 0.2 0.1
Nota: Fuente Propia.
De igual manera, según lo estimado para las estaciones de otoño e invierno para las
viviendas convencionales, se pasará a estimar para la vivienda ecosostenible modelada
teniendo como resultado lo presentado en la tabla 24 y 25.
71
Tabla 24.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside para otoño.
PARÁMETROS BIOCLIMÁTICOS – OTOÑO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
Temperatura (°C) 25.4 26.4 26.4
Humedad (%) 45.3 43.0 50.3
Viento (m/s) 0.3 0.3 0.2
Nota: Fuente Propia.
Tabla 25.
Datos estimados de la vivienda ecosostenible modelada Inside para invierno.
PARÁMETROS BIOCLIMÁTICOS – INVIERNO
8:00 a.m. 12:00 p.m. 02:00 a.m.
INSIDE
Temperatura (°C) 25.9 26.9 26.9
Humedad (%) 45.3 43.0 50.3
Viento (m/s) 0.3 0.3 0.2
Nota: Fuente Propia.
4.1.9. Variables climáticas (temperatura, humedad, precipitación y viento)
{Valores máximos, mínimos y medios}
Con los datos recolectados de la base de datos del SENAMHI se pudo establecer los
valores mínimos, máximos y promedios por cada parámetro bioclimático como
temperatura, humedad, precipitación, dirección del viento y velocidad del viento
obteniendo un promedio por cada estación del año.
Tabla 26.
Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación.
Estación
Temperatura
mínima (°C)
Temperatura
promedio
(°C)
Temperatura
máxima (°C)
Primavera 13.0 13.3 13.9
Verano 11.3 12.6 14.1
Otoño 11.1 12.2 13.2
Invierno 12.2 12.7 13.1
Nota: Fuente Propia basado en la información otorgada por SENAMHI.
72
Tabla 27.
Valores máximos y mínimos de la Precipitación por estación.
Estación
Precipitación
mínima
(mm)
Precipitación
promedio
(mm)
Precipitación
máxima
(mm)
Primavera 0.4 2.5 4.6
Verano 12.1 51.1 106.2
Otoño 9.6 26.5 42.3
Invierno 0.0 0.3 1.5
Nota: Fuente Propia basado en la información otorgada por SENAMHI.
Tabla 28.
Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación.
Estación
Humedad
mínima (%)
Humedad
promedio
(%)
Humedad
máxima (%)
Primavera 47.1 52.5 59.4
Verano 67.2 77.9 89.8
Otoño 73.5 77.6 84.8
Invierno 37.7 41.7 47.3
Nota: Fuente Propia basado en la información otorgada por SENAMHI.
Tabla 29.
Valores máximos y mínimos de la Velocidad del viento por estación.
Estación
Velocidad
del viento
mínima (m/s)
Velocidad
del viento
promedio
(m/s)
Velocidad
del viento
máxima
(m/s)
Primavera 0.8 0.8 0.9
Verano 0.4 0.6 0.8
Otoño 0.6 0.8 0.9
Invierno 0.9 1.0 1.1
Nota: Fuente Propia basado en la información otorgada por SENAMHI.
De igual manera, según la información recolectada se tienen los valores mínimos,
promedio y máximo para la temperatura y humedad para cada estación del año para la
sección Outside, se puede corroborar que las diferencias que hay entre cada estación
son similares a las dadas por el SENAMHI por lo que la estimación fue realizada de
una manera óptima.
73
Tabla 30.
Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación.
Estación
Temperatura
mínima (°C)
Temperatura
promedio
(°C)
Temperatura
máxima (°C)
Primavera 18.9 27.0 33.0
Verano 17.2 25.3 33.2
Otoño 17.4 25.4 31.5
Invierno 17.9 26.0 31.5
Nota: Fuente Propia estimada en la información otorgada por SENAMHI.
Tabla 31.
Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación.
Estación
Humedad
mínima (%)
Humedad
promedio
(%)
Humedad
máxima (%)
Primavera 43.0 45.5 51.3
Verano 44.0 46.5 51.2
Otoño 46.3 44.0 51.3
Invierno 46.3 44.0 51.3
Nota: Fuente Propia estimada en la información otorgada por SENAMHI.
Por último, se mostrarán los valores máximos, mínimos y promedio por cada estación
para la vivienda convencional y la vivienda modelada en las Tablas 32, 33, 34 y 35.
Tabla 32.
Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación para una vivienda convencional.
Estación
Temperatura
mínima (°C)
Temperatura
promedio
(°C)
Temperatura
máxima (°C)
Primavera 16.5 22.9 26.5
Verano 21.2 25.9 31.2
Otoño 17.3 22.9 27.3
Invierno 17.8 23.4 27.8
Nota: Fuente Propia.
Tabla 33
Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación para una vivienda convencional.
Estación
Humedad
mínima (%)
Humedad
promedio
(%)
Humedad
máxima (%)
Primavera 43.5 46.9 51.3
Verano 42.5 49.3 55
Otoño 44.5 47.9 52.3
Invierno 44.5 47.9 52.3
Nota: Fuente Propia.
74
Tabla 34.
Valores máximos y mínimos de la Temperatura por estación para la vivienda ecosostenible modelada.
Estación
Temperatura
mínima (°C)
Temperatura
promedio
(°C)
Temperatura
máxima (°C)
Primavera 21.0 23.7 26.4
Verano 25.0 26.8 28.0
Otoño 25.4 26.4 26.4
Invierno 25.9 26.9 26.9
Nota: Fuente Propia.
Tabla 35.
Valores máximos y mínimos de la Humedad por estación para la vivienda ecosostenible modelada.
Estación
Humedad
mínima (%)
Humedad
promedio
(%)
Humedad
máxima (%)
Primavera 42.0 45.2 49.3
Verano 42.0 49.2 55.3
Otoño 45.3 43.0 50.3
Invierno 45.3 43.0 50.3
Nota: Fuente Propia.
4.1.10. Elaboración y estimación de los indicadores bioclimáticos mediante
ábacos
Se ingresarán los parámetros bioclimáticos del interior tanto de la vivienda
ecosostenible modelada como de la vivienda convencional al ábaco de Víctor Olgyay
a fin de comprobar en qué zona de confort se encuentran ambos modelos de
construcción en las diferentes estaciones. Es así como se usará el valor máximo y
mínimo para cada caso con el fin de generar una línea continua sobre el ábaco y
confirmar si a lo largo de todo el día por cada temporada, la vivienda convencional o
modelada se encuentra en la zona de confort térmico estimado.
Caso 1: Vivienda Convencional:
- Primavera: Las temperaturas consideradas son de 16.5°C y 26.5 °C y las humedades
son 43.5% y 51.3%.
75
Figura 49. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para primavera de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
- Verano: Las temperaturas consideradas son de 21.2°C y 31.2 °C y las humedades
son 42.5% y 55%.
Figura 50. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para verano de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
76
- Otoño: Las temperaturas consideradas son de 17.3°C y 27.3 °C y las humedades
son 44.5% y 52.3%.
Figura 51. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para otoño de una vivienda convencional
en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
- Invierno: Las temperaturas consideradas son de 17.8°C y 27.8 °C y las humedades
son 44.5% y 52.3%.
Figura 52. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para invierno de una vivienda
convencional en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
77
Caso 2: Vivienda Ecosostenible Modelada
- Primavera: Las temperaturas consideradas son de 21°C y 26.4 °C y las humedades
son 42% y 49.3%.
Figura 53. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para primavera de la vivienda
ecosostenible modelada en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
- Verano: Las temperaturas consideradas son de 25°C y 28 °C y las humedades son
42% y 55.3%.
Figura 54. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para verano de la vivienda ecosostenible
modelada en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
78
- Otoño: Las temperaturas consideradas son de 25.4°C y 26.4 °C y las humedades
son 45.3% y 50.3%.
Figura 55. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para otoño de la vivienda ecosostenible
modelada en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
- Invierno: Las temperaturas consideradas son de 25.9°C y 26.9 °C y las humedades
son 43% y 50.3%.
Figura 56. Línea establecida por los parámetros bioclimáticos para invierno de la vivienda
ecosostenible modelada en el ábaco de Olgyay. Fuente: Propia.
79
4.1.11. Índices de ganancia y pérdida de calor según los materiales
Los materiales por evaluar y calcular los índices de ganancia y pérdida de calor son los
principales según el proceso constructivo de la vivienda modelada, es decir, se
considerarán los muros a base de carrizo y barro con su revestimiento de cemento, y el
techo compuesto por los mismos materiales.
Según González (2002), las conductividades térmicas de los materiales de carrizo,
cemento, madera de construcción, tierra con paja, aire y vidrio plano son 0.123, 0.09,
0.13, 0.3, 0.026, 1.16 W/m∙K respectivamente. Con estos datos es posible calcular los
coeficientes de transmisión térmica presentados en la tabla 36.
Tabla 36.
Coeficiente de Transmisión Térmica para los materiales utilizados en la vivienda modelada.
Material Espesor (m)
λ
(W/m∙K)
R (m2∙K/W)
K
(W/m2∙K)
K(kcal/h∙m2∙C)
Muro
Carrizo 0.025 0.123 0.203
2.206 1.897 Cemento 0.015 0.09 0.167
Tierra con paja 0.025 0.3 0.083
Techo
Carrizo 0.025 0.123 0.203
1.613 1.387 Tierra con paja 0.025 0.3 0.083
Cemento 0.03 0.09 0.333
Puerta Madera 0.04 0.148 0.270 3.700 3.181
Nota: Fuente Propia.
Para hallar las pérdidas de carga por transmisión se ha considerado las áreas de tres
ambientes a analizar, los cuales son los muros de quincha, techo y puerta, así como la
diferencia de temperaturas de la zona exterior e interior de la vivienda modelada a
analizar para horas de la madrugada que es el horario más extremo en comparación a
las diferencias del mediodía.
En la tabla 37 se presenta las diferencias de temperatura para las cuatro estaciones a
evaluar, además en las tablas siguientes se presentan el resultado de las pérdidas de
carga por transmisión.
80
Tabla 37.
Diferencias de temperatura de la vivienda ecosostenible modelada para las 4 estaciones.
∆𝑇 (°C)
Primavera 5
Verano 5
Otoño 7
Invierno 7
Nota: Fuente propia.
Tabla 38.
Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en primavera.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Pt(kcal/h)
Muro de quincha 63.128 1.897 5 598.77
Techo 55.6 0.538 5 149.56
Puerta 16.38 3.181 5 260.52
Total 1,008.86
Nota: Fuente propia.
Tabla 39.
Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en verano.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Pt(kcal/h)
Muro de quincha 63.128 1.897 5 598.77
Techo 55.6 0.538 5 149.56
Puerta 16.38 3.181 5 260.52
Total 1,008.86
Nota: Fuente propia
Tabla 40.
Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en otoño.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Pt(kcal/h)
Muro de quincha 63.128 1.897 7 838.28
Techo 55.6 0.538 7 209.39
Puerta 16.38 3.181 7 364.73
Total 1,412.40
Nota: Fuente propia
Tabla 41.
Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada en invierno.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Pt(kcal/h)
Muro de quincha 63.128 19.707 7 838.28
Techo 55.6 20.587 7 209.39
Puerta 16.38 3.181 7 364.73
Total 1,412.40
Nota: Fuente propia
81
Luego se procede a hallar las pérdidas por infiltración (Pi), para calcular estas pérdidas
según Acero, la constante U tiene un valor de 0.29 y los cambios cada hora, para la
vivienda modelada que corresponde a “Ambiente con ventanas o puertas en dos
paredes” sería de un valor de 1.5. (2016).
Tabla 42.
Pérdidas de carga por infiltración de la vivienda ecosostenible modelada.
Ambiente
Volumen
(m3)
c/h U ∆𝑇 (°C)
Pi (kcal/h)
Primavera 161.24 1 0.29 5 233.798
Verano 161.24 1 0.29 5 233.798
Otoño 161.24 1 0.29 7 327.317
Invierno 161.24 1 0.29 7 327.317
Nota: Fuente propia.
Una vez obtenido los valores de pérdidas de carga por transmisión e infiltración, se
procede a calcular el total de pérdidas por cada estación, tal como lo mostrado en la
tabla 43.
Tabla 43.
Pérdidas de carga por transmisión de la vivienda ecosostenible modelada.
Perdidas Primavera Verano Otoño Invierno
Por Transmisión
(Pt)
1,008.86 1,008.86 1,412.40 1,412.40
Por Infiltración
(Pi)
233.798 233.798 327.317 327.317
Total 1,242.658 1,242.658 1,739.717 1,739.717
Nota: Fuente Propia.
Asimismo, se procederá a calcular las ganancias de calor considerados como aportes
directos o indirectos.
Para ambos casos se consideró una radiación solar de 5.5 kWh/m2, lo que equivale a
197.05 kcal/m2∙hora, esta información es la recolectada según Solargis en el Direct
Normal Irradiation tal como lo presentado en la figura 53 y será considerada para todas
las estaciones.
82
Figura 57. Mapa de Irradiación Normal Directa para el Perú. Fuente: https://solargis.com/es/maps-and-
gis-data/download/peru
Según Acero, el porcentaje de transmisividad tendrá un valor de 0.85 para todos los
casos, es así como se tiene como resultado para las ganancias de aporte directo lo
presentado en la tabla 44. (2016).
Tabla 44.
Ganancia de calor por aporte directo.
Área de ventanas (m2) Radiación solar (kcal/m2∙h)
%
Transmisividad
Ganancia de calor-
Aporte Directo
5.592 197.05 0.85 936.62
Nota: Fuente Propia.
Luego, se procederá a realizar las ganancias por aportes indirectos, los cuales serán los
aportes independientes y los aportes de calor por transmisión.
Para la ganancia de calor por aportes independientes se tendrá en consideración
aquellos artefactos eléctricos como radio y televisor, así como los 10 focos led de 7W
y los ocupantes estimados de 2 adultos y 2 niños. Los resultados calculados son los
presentados en la tabla 45.
83
Tabla 45.
Ganancia de calor por aporte independiente.
Cantidad Energía (W)
Ganancias
(kcal/h)
Radio y TV 2 134.4 231.168
Foco Led 7W 10 7 60.2
Dos adultos y dos
niños
4 72 247.68
Total 539.048
Nota: Fuente Propia.
Para los aportes por ganancias de calor por transmisión, se tendrán en cuenta los muros
y techo de quincha tal como lo mostrado en la tabla 46 y 47 para las estaciones de
primavera/verano y otoño/invierno.
Tabla 46.
Ganancia de calor por transmisión para primavera y verano.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Ganancia de calor
por transmisión
Muro de
quincha
63.128 1.897 5 598.769
Techo 55.6 1.387 5 385.586
Total 984.355
Nota: Fuente Propia.
Tabla 47.
Ganancia de calor por transmisión para otoño e invierno.
Ambiente Área en m2 K ∆𝑇 (°C)
Ganancia de calor
por transmisión
Muro de
quincha
63.128 1.897 7 838.277
Techo 55.6 1.387 7 539.820
Total 1,378.097
Nota: Fuente Propia.
Luego de tener todos los resultados de ganancias, se procederá a calcular el total de
ganancias por estación que para primavera/verano será de 2,460.02 kcal/h y para
otoño/invierno será de 2,853.76 kcal/h.
Seguidamente se procederá a calcular el total de calor que hay en la vivienda modelada
por cada hora del día para cada estación, ello se puede apreciar en la tabla 48.
84
Tabla 48.
Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h.
Primavera Verano Otoño Invierno
Ganancia 2460.02 2460.02 2853.76 2853.76
Pérdida 1242.658 1242.658 1739.72 1739.72
Total 1217.363 1217.363 1114.04 1114.04
Nota: Fuente propia.
Por último, será necesario calcular las ganancias correctas para cada estación, esto se
podrá calcular considerando las pérdidas y ganancias indirectas para todo el día, es
decir, 24 horas y las ganancias directas de calor considerando únicamente las horas sol
que están por cada día en cada estación, dicha información ha sido recolectada según
base de datos descargada del SENAMHI y se muestra en la tabla 49.
Tabla 49.
Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h.
Primavera Verano Otoño Invierno
Hora sol por día 1.62 4.7 3.2 1.26
Nota: Fuente propia.
Las ganancias finales totales por día se presentan en la tabla 50.
Tabla 50.
Calor total por hora diaria en las 4 estaciones en kcal/h.
Primavera Verano Otoño Invierno
Pérdidas por día
(kcal/día)
29823.8 29823.8 41753.3 41753.3
Ganancia
indirecta por día
(kcal/día)
36561.7 36561.7 46011.5 46011.5
Ganancia
directa
(kcal/día)
1517.3 4402.1 2997.2 1180.1
Ganancia total
(kcal/día)
38079.0 40963.8 49008.7 47191.6
Porcentaje de
calor (%)
127.7 137.4 117.4 113.0
Nota: Fuente propia.
85
4.2. Estimación del desempeño bioclimático de la vivienda ecosostenible modelada
La estimación del desempeño bioclimático de la vivienda modelada se dará construyendo
unos índices que mostrarán si efectivamente su desempeño es el óptimo según lo esperado.
Se analizará dos posibles situaciones correspondientes a los límites térmicos del ábaco de
Olgyay tales como son las temperaturas de 21°C y 28°C. En base a las temperaturas mínima
y máxima del ábaco, se pasará a evaluar las temperaturas consideradas para cada estación
de la vivienda modelada.
Según Fernández, el número índice es una medida del rubro estadístico que permite realizar
una comparación que existe entre dos magnitudes ya sean simples o complejas. (2015).
Dado que se analizará la variación entre dos magnitudes, donde una de ellas es fija, se
manejarán los números índice simples. El periodo base o de referencia serán los valores
mínimo y máximo de las temperaturas del ábaco con el valor asignado de 100, siendo cada
magnitud de temperatura denominado como mi0 y para las otras temperaturas de las
diferentes estaciones serán mit. La fórmula para calcular cada número índice simple será la
siguiente:
𝐼0
𝑡(𝑖) =
𝑚𝑖𝑡
𝑚𝑖0
∗ 100 (6)
Por consiguiente, se obtendrán los resultados de los números índices para cada caso
siendo presentadas en la tabla 51 y 52.
Tabla 51.
Índices simples de temperaturas mínimas para distintas estaciones.
Estación Temperaturas mínimas (°C) Índices Simples
Todas 21 100.00
Primavera 21 100.00
Verano 25 119.05
Otoño 25.4 120.95
Invierno 25.9 123.33
Nota: Fuente Propia
86
Tabla 52.
Índices simples de temperaturas máximas para distintas estaciones.
Estación Temperaturas máximas (°C) Índices Simples
Todas 28 100.00
Primavera 26.4 94.29
Verano 28 100.00
Otoño 26.4 94.29
Invierno 26.9 96.07
Nota: Fuente propia.
La interpretación de los índices para las temperaturas máxima y mínima se realizará
teniendo en consideración dos importantes diferencias. De este modo, en las temperaturas
mínimas los índices mayores o iguales a 100 indicarán que el desempeño bioclimático es
el adecuado, mientras que, para las temperaturas máximas, los índices menores o iguales a
100 serán los considerados como óptimos para un buen desempeño bioclimático.
4.3. Evaluación del desempeño ambiental de la vivienda ecosostenible modelada
La evaluación del desempeño ambiental de la vivienda modelada se analizará de la misma
manera que la presentada para el desempeño bioclimático, es decir, mediante los números
índice simples.
Para el desempeño ambiental se considerará las huellas de carbono calculadas para cada
tipo de material utilizado en la construcción de los muros y techos de la vivienda modelada,
sin embargo, sólo se considerará la huella de carbono sin tomar en cuenta el transporte que
incurrían algunos materiales hacia el poblado de Chillaco, ello con el fin de realizar la
comparación con los materiales tradicionales dados por bibliografía.
La tabla 53 muestra los kg de CO2 por m2 de muro de los materiales utilizados para la
vivienda ecosostenible modelada.
87
Tabla 53.
Huella de Carbono para los distintos materiales utilizados en la vivienda ecosostenible modelada sin
considerar transporte.
Material
Peso
(kg/m2)
Kg de
CO2 eq.
Kg de
CO2 eq.
Muro de quincha
Barro 36.25 0.409
6.07
Carrizo 1.98 0.162
Revestimiento interior 20.35 2.75
Revestimiento exterior 20.35 2.75
Techo de carrizo y madera
Viguetas de madera 95.25 8.78
23.80
Cubierta carrizo 1.98 0.162
Cubierta barro 36.25 0.409
Revestimiento interior 20.47 9.191
Revestimiento exterior 34.14 5.258
Nota: Fuente propia.
Para los materiales tradicionales utilizados en las viviendas convencionales, se tomará
datos según bibliografía para los muros como de bloques de adobe, ladrillo o de concreto;
de la misma manera, para los techos de losas de viguetas de concreto o losas de concreto
macizo de 10cm de espesor, ello está presentado en la tabla 54 y 55.
Tabla 54.
Huella de Carbono para distintos materiales convencionales.
Material Peso (kg/m2)
Kg de CO2
eq.
Muro de adobe 321.5 19.2
Muro de ladrillo 100.45 36.80
Muro de concreto de 10 cm espesor 254.08 139.67
Nota: Tomado de “Evaluación de la Huella de Carbono con enfoque de Análisis de ciclo de vida para 12
sistemas constructivos” de L. Güereca et al., 2016, p.60 y “Construcción con Tierra en el siglo XXI” de S.
Bestraten, et al., 2011, p. 18.
Tabla 55.
Huella de Carbono para distintos materiales convencionales.
Material Peso (kg/m2)
Kg de CO2
eq.
Losa de viguetas de concreto 205 89.38
Losa de concreto macizo 10 cm 254.08 139.67
Nota: Tomado de “Evaluación de la Huella de Carbono con enfoque de Análisis de ciclo de vida para 12
sistemas constructivos” de L. Güereca et al., 2016, p.60.
El periodo base o de referencia serán los menores valores de huella de carbono que tengan
los materiales convencionales para cada caso, ya sea de muro o techo. Las tablas 56 y 57
88
presentan los números índices para los materiales utilizados en la vivienda modelada
respecto a los materiales convencionales.
Tabla 56.
Índices simples de los materiales utilizados para los muros de una vivienda.
Material Kg de CO2 por m2 Índices Simples
Muro de Adobe 19.20 100.00
Muro de Quincha 6.07 31.61
Muro de Ladrillo 29.15 191.67
Muro de concreto de 10cm de espesor 139.67 727.45
Nota: Fuente propia.
Tabla 57.
Índices simples de los materiales utilizados para el techo de una vivienda.
Material Kg de CO2 por m2 Índices Simples
Losa de viguetas de concreto 89.38 100.00
Techo de carrizo y madera 23.8 26.63
Losa de concreto macizo 10cm 139.67 156.27
Nota: Fuente propia.
La interpretación de los índices para las huellas de carbono se realizará considerando que
mientras los índices sean mucho menores al base 100 se obtendrá el mejor desempeño
ambiental, mientras que, si son mayores, se tendrá como resultado un desempeño ambiental
elevado en comparación a los otros materiales.
4.4. Comparación, a nivel bioclimático y de huellas ambientales, de la vivienda
ecosostenible modelada con una convencional
A fin de realizar una comparación entre la vivienda ecosostenible modelada comparada con
una convencional, se pasará a analizar los resultados obtenidos en los índices para el
desempeño bioclimático y ambiental.
Desde el punto de vista del bioclimatismo, hemos obtenido los números índice para la
vivienda modelada mas no para la vivienda convencional, es así como se ve necesario el
encontrar los números índice para este tipo. Las tablas 58 y 59 muestra los números índice
obtenidos para las temperaturas de una vivienda convencional.
89
Tabla 58.
Índices simples de temperaturas mínimas para distintas estaciones para una vivienda convencional.
Estación Temperaturas mínimas (°C) Índices Simples
Todas 21 100.00
Primavera 16.5 78.57
Verano 21.2 100.95
Otoño 17.3 82.38
Invierno 17.8 84.76
Nota: Fuente Propia
Tabla 59.
Índices simples de temperaturas máximas para distintas estaciones para una vivienda convencional.
Estación Temperaturas máximas (°C) Índices Simples
Todas 28 100.00
Primavera 26.5 94.64
Verano 31.2 111.43
Otoño 27.3 97.50
Invierno 27.8 99.29
Nota: Fuente propia.
Una vez conocido todos los números índice para ambos tipos de vivienda, se puede
observar en las tablas de las temperaturas mínimas, que la vivienda modelada cuenta con
índices bastante superiores al esperado a excepción de la temporada de primavera en la que
coincide con el valor mínimo, en cambio, los índices de la vivienda convencional nos
brindan valores considerablemente por debajo del índice base a excepción de la temporada
de verano donde el valor es muy cercano a 100, ello nos estaría indicando un desempeño
bioclimático no tan adecuado para la zona, dado que se estarían obteniendo valores muy
menores a la temperatura mínima.
Adicionalmente, en las tablas observadas de temperaturas máximas, se puede observar que
en la vivienda modelada los valores se encuentran por debajo del índice base, indicando
que se está cumpliendo el desempeño bioclimático requerido a excepción de la estación de
verano que se encuentra en el límite. Sin embargo, para la vivienda convencional, a pesar
de que los valores se encuentren por debajo del índice base, se logra encontrar que hay
estaciones en las que la diferencia es muy corta, y además para la estación de verano sí se
logra superar el valor, por lo que no se estaría logrando el confort térmico que se requiere.
90
Por ende, en cuanto al desempeño bioclimático se puede indicar que la vivienda
ecosostenible modelada contempla un mejor desempeño, mientras que las viviendas
convencionales de la zona no satisfacen lo requerido para desempeñarse de manera
adecuada respecto al bioclimatismo puesto que no se logra obtener un adecuado confort
térmico.
Desde la perspectiva del desempeño ambiental, se puede observar de manera clara en las
tablas 56 y 57, que los muros de quincha considerados en la vivienda modelada se
desempeñan de una manera amigable con el ambiente, es así que su índice es como la
tercera parte del índice base, el cual considera un material comúnmente usado en el país en
zonas aisladas; además, considerando que la mayor parte de las viviendas en Chillaco son
construidas a base de adobe se puede notar que este obtiene un índice superior respecto al
de la vivienda modelada, por lo que la huella de carbono que deja al medio ambiente es
mayor que el de la quincha, pero sigue siendo mucho menor que el del concreto o de
ladrillo. De igual manera, los índices obtenidos para el tipo de techo utilizado de carrizo
con viguetas de madera en la vivienda modelada nos brindan casi la cuarta parte del índice
base, mientras las losetas de viguetas de concreto o concreto macizo dan valores mucho
mayores, por lo que, se puede contemplar un desempeño ambiental de la vivienda modelada
superior al encontrado en las viviendas convencionales como lo mostrado en la figura 58.
Figura 58. Comparación entre tipos de materiales de muro y techo.
6.1
19.2
36.8
139.7
23.8
89.4
139.7
0
50
100
150
Muro Techo
kg
d
e
C
O
2
p
o
r
m
2
d
e
su
p
er
fi
ci
e
Muro de Quincha (Modelo) Muro de adobe
Muro de Ladrillo Muro de concreto de 10cm de espesor
Techo de carrizo y madera (Modelo) Losa de viguetas de concreto
Losa de concreto macizo 10cm
91
Capítulo V: DISCUSIÓN DE RESULTADOS
5.1. Discusión de Resultados respecto al Desempeño Bioclimático
Según los resultados del primer acápite según el orden de la metodología, se puede apreciar
que las temperaturas en el poblado de Chillaco son muy similares en promedio a lo largo
de las estaciones, además, que las estaciones de primavera y verano son las que contemplan
mayores temperaturas, y en particular la estación de primavera es la que obtiene un mayor
grado térmico. Estos datos de temperatura son muy importantes debido a que se puede
indicar que el poblado de Chillaco no sufrirá de las heladas que ocurren en la zona
altoandina de nuestro país, por el contrario, el clima respecto a sensación de temperatura
en Chillaco es uno que se mantiene casi constante a lo largo del año, un punto resaltante al
momento de evaluar el confort térmico.
Además, se puede notar en el umbrograma que las humedades son lo inverso a la tendencia
de la temperatura, es así como al tener una menor temperatura se obtendrá un mayor
porcentaje de humedad y viceversa, obteniendo un valor mínimo de humedad de 42% y
como máximo casi 90%. Con respecto al climatograma, este nos brinda datos importantes
respecto a las precipitaciones donde se verifica que en temporada de verano hay mayores
precipitaciones comparadas en las otras estaciones, sin embargo, como se ha comentado,
ello no influye en lo que respecta a las temperaturas. Por último, en el BoxPlot se puede
identificar que tanto las temperaturas como las velocidades del viento contienen valores
cercanos entre sí, a diferencia de la humedad y la precipitación.
La orientación y distribución que tiene la vivienda modelada ecosostenible permite obtener
una incidencia solar que actúa de manera favorable en la vivienda, puesto que por las
mañanas recibe la radiación solar por el frente mientras que por las tardes en la parte
posterior. Las ventanas ubicadas según la incidencia solar obtenida por el ECOTECT, a su
92
vez permiten evitar corrientes de viento fuertes y logran una ventilación equilibrada en su
interior.
La medición de variables bioclimáticas tales como la temperatura y humedad en el poblado
de Chillaco tanto en la zona exterior como para el interior de una vivienda convencional,
permitió comparar y corroborar si el confort térmico se daba en dicha vivienda a lo largo
de las distintas estaciones. Es así, como en primer lugar se puede notar que, para la estación
de primavera, durante el día las diferencias de temperatura son pequeñas siendo únicamente
2.6 °C el interior más fresco que la temperatura sentida en el exterior, sin embargo, para
horas de la madrugada, esta diferencia sigue manteniéndose lo que conllevaría a que el
confort térmico no se establezca en este horario; de similar manera ocurre para las
estaciones de otoño e invierno.
Lo que se espera para una vivienda es que durante el día la temperatura a su interior sea
más fresca que el exterior, y que en la madrugada donde las temperaturas suelen disminuir
como en el caso de Chillaco que se tiende a disminuir alrededor de 10 °C, las temperaturas
al interior aumenten para lograr obtener un confort térmico a lo largo de todo el día.
Dado que las viviendas convencionales ubicadas en Chillaco no corresponden
favorablemente a un confort térmico, es conveniente analizar los materiales que son usados
para su construcción, es así como se puede indicar que sus muros son de adobe, el cual es
un material que tiene regular transmitancia térmica, y además que el techo es de calamina.
Este último material con el que se construye la mayoría de las viviendas, según Ramos et
al. (2013), contempla una transmitancia térmica de 7.14 W/m2∙K. Este valor es uno muy
elevado comparado a la transmitancia térmica del techo de la vivienda modelada la cual
tiene como valor 1.613 W/m2∙K; a menor transmitancia térmica nos indicará que las
pérdidas y ganancias de energía calorífica serán menores, es decir, el calor no se podrá
93
transmitir tan rápidamente del espacio interior al exterior y viceversa, por lo que se tendrá
una buena capacidad aislante.
De esta manera, en el caso de las viviendas convencionales al contar con un material de
elevada transmitancia térmica, se puede esclarecer la razón por la cual en horarios de
madrugada la vivienda sigue siendo igual o más fría que la zona exterior.
Asimismo, se pudo obtener como resultado de las tablas 38, 39, 40 y 41 sobre la vivienda
modelada, que hay mayor pérdida de calor por transmisión en los muros de las viviendas y
ello se puede corroborar comparando el coeficiente de transmisión térmica del muro con el
del techo; sin embargo, dado que la diferencia es mínima, ello indica que la vivienda
modelada seguirá comportándose de una manera más adecuada en comparación a las
viviendas convencionales del poblado de Chillaco.
Es así que, en el caso de la vivienda modelada, según la transmitancia térmica obtenida se
pudo estimar los resultados para las distintas horas principales a lo largo del día, obteniendo
un buen desempeño debido a que durante el día cuando se obtiene una mayor cantidad de
temperatura, en la zona interior se obtiene una sensación de frescura, y por el contrario en
la madrugada al disminuir la temperatura en la zona exterior, gracias a la baja transmitancia
térmica que se obtiene, permite liberar la energía recolectada a lo largo del día y obtener
una sensación de confort térmico para los habitantes.
Otro punto importante a considerar son la ubicación de las ventanas, que si bien cumplen
un rol fundamental al obtener un equilibrio del viento al interior, también tienen un gran
aporte en cuanto al confort térmico, dado que en la tabla 44 se muestra las ganancias de
calor obtenidas por las ventanas, las cuales son una cifra importante al momento de realizar
el balance térmico.
94
Entonces, para evaluar si se cumple o no el confort térmico en las distintas estaciones para
las viviendas convencionales y la vivienda ecosostenible modelada, los resultados del
acápite de la estimación de los indicadores bioclimáticos mediante ábacos nos muestran
que en el caso de la vivienda convencional no hay ni una sola estación en la que se logre
un confort térmico total a lo largo del día. Además, ello es demostrable en el acápite
comparativo donde se muestran las tablas de los índices simples basados en las
temperaturas, y podemos corroborar que los valores por cada estación interpolando las
tablas nunca coincidirán.
No obstante, en la vivienda ecosostenible modelada, se observa en los ábacos que en todas
las estaciones se encuentra dentro del régimen establecido por Víctor Olgyay, siendo en la
mayoría de los casos valores muy cercanos al intermedio superior del área establecida.
Es así como se puede fundamentar que la vivienda modelada está logrando el confort
térmico que se espera y no será necesario aplicar ningún tipo de artefacto de calefacción
adicional según lo mostrado en la tabla 50 en la que los porcentajes de calor son superiores
al 100%.
En el acápite de la estimación de la Bóveda Celeste mediante el programa ECOTEC 2011,
se pudo modelar los ambientes de la vivienda ecosostenible modelada junto a sus ventanas
y puertas a fin de obtener el recorrido solar que se obtendrá a lo largo del día en todos los
meses del año. Gracias a este resultado, se pudo verificar la correcta ubicación de ventanas
y puertas, debido a que la posición del sol y la entrada de iluminación natural en la mañana
se ubica en los dormitorios y la sala-comedor de la vivienda modelada, así como en la tarde,
la iluminación se dará en el otro extremo de la otra habitación y la cocina. Los resultados
de sombras generadas por el programa nos permiten verificar que existe un confort
lumínico en la vivienda modelada, parte también fundamental en la evaluación del
desempeño bioclimático.
95
Es así como la vivienda ecosostenible modelada obtendrá un buen desempeño bioclimático
respecto a una vivienda convencional de la zona que no logra cumplir con los requisitos
necesarios para obtener un buen confort térmico.
5.2. Discusión de Resultados respecto al Desempeño Ambiental
El desempeño ambiental por evaluar en la presente tesis fue considerado respecto a las
huellas de carbono generadas por los materiales utilizados en la vivienda modelada, así
como su respectivo proceso constructivo.
En los resultados obtenidos gracias al programa SimaPro, en primer lugar, se puede
observar las diferentes cantidades de CO2 encontrados para cada tipo de material utilizado
en la vivienda modelada, siendo resaltante la huella de carbono encontrada para el concreto
de cimentación en comparación a los valores ínfimos encontrados para el carrizo y la
madera, de igual manera, para el barro utilizado con el carrizo para conformar la quincha,
el valor también es muy pequeño considerando el del concreto.
Asimismo, se encontraron las cantidades por kg de CO2 por toda el área de la vivienda
modelada construida según sus diferentes etapas de su ciclo de vida, siendo la principal
etapa recolectora de mayor cantidad de CO2 la del Uso debido a que en dicha etapa es
considerada la utilización de energía por 30 años, por lo que la emisión de CO2 es superior.
En cuanto a la etapa de PreUso, la huella de carbono es menos de la mitad que la del Uso,
por último, la etapa de fin de vida útil nos muestra cierta cantidad de kg de CO2
concerniente a los escombros.
A fin de evaluar el desempeño ambiental de la vivienda modelada, fue necesario realizar
una comparación de los materiales utilizados respecto a los convencionales de las
viviendas. Es así, que se utilizó nuevamente el programa SimaPro con el fin de encontrar
las huellas de carbono para los materiales utilizados en la vivienda modelada sin considerar
96
el transporte de aquellos materiales que no se encontraban en el poblado tales como el
concreto, cemento, paja o yeso. Se realizó de esta manera debido a que la información
brindada por bibliografía no considera algún tipo de transporte, y para realizar la debida
comparación era necesario realizarlo de dicha manera.
Según los resultados obtenidos en el acápite de la evaluación del desempeño ambiental, se
puede afirmar que los muros de quincha considerados en la vivienda modelada generan casi
la tercera parte de kg de CO2 por m2 de área del material convencional utilizado en las
viviendas convencionales de Chillaco que cuenta con menor huella de carbono que es el
muro de adobe y casi la sexta parte de kg C02 por m2 de los muros de ladrillo. Lo
mencionado anteriormente se puede confirmar, observando los índices obtenidos de los
materiales según tipo de muros.
De igual manera ocurre para los diferentes tipos de techo, donde el muro de la vivienda
modelada a base de quincha y madera es sumamente menor a los otros tipos de techos
convencionales. Si bien es cierto, no se puede realizar una comparación directa con los
tipos de techo utilizados en el poblado de Chillaco, debido a que son de calamina y no se
pudo encontrar información bibliográfica detallada respecto a ello, se puede esperar que la
huella de carbono utilizada para la vivienda modelada sea menor.
Finalmente, se puede establecer que el desempeño ambiental encontrado para la vivienda
modelada es mucho mejor que el encontrado en las viviendas convencionales de Chillaco.
97
CONCLUSIONES
La vivienda ecosostenible modelada obtuvo un desempeño ambiental según lo estimado
mediante huellas de carbono, es así como el resultado de ello son valores muy bajos por kg
de CO2. Por lo que se establece que a menor cantidad de kg es menor huella de carbono y
mucho mejor será el desempeño ambiental.
La vivienda ecosostenible modelada obtuvo un desempeño bioclimático adecuado a la zona
según lo estimado, esto se refleja al cumplir con el confort lumínico requerido y el confort
térmico para la zona donde está ubicado Chillaco. Asimismo, para todas las estaciones del
año, la vivienda modelada se encuentra en la zona de confort según el ábaco de Víctor
Olgyay que vincula la temperatura interior con la humedad.
La vivienda ecosostenible modelada tiene un mejor desempeño bioclimático y ambiental
comparado a los desempeños para las viviendas convencionales de Chillaco. Las viviendas
convencionales de Chillaco no lograban mantener la zona de confort térmico a lo largo de
las estaciones según el ábaco de Víctor Olgyay mientras la vivienda modelada sí; además,
los materiales utilizados en las viviendas convencionales generaban altos valores de kg de
CO2 comparados con los ínfimos valores obtenidos para la vivienda modelada.
Se concluye que la vivienda ecosostenible modelada a base de quincha reforzada junto con
la disposición de sus ambientes generará una mejora en el impacto ambiental de la zona
debido a que posee buen desempeño bioclimático y ambiental comparado a los obtenidos
por las viviendas convencionales que se encuentran en el poblado de Chillaco ubicado en
la provincia de Huarochirí, departamento de Lima.
98
RECOMENDACIONES
Es recomendable tener la vivienda ecosostenible construida, a fin de poder evitar grandes
incertidumbres en la estimación de los parámetros bioclimáticos considerados a lo largo
del día y de las estaciones del año.
Se recomienda tomar mayor cantidad de mediciones en la zona a lo largo de todas las
estaciones del año, con el fin de obtener valores más certeros con respecto a los parámetros
ambientales tales como temperatura, humedad y velocidad del viento.
Se recomienda tomar la cantidad de luxes para el interior de las viviendas convencionales
y de la vivienda ecosostenible modelada con el fin de poder tener una mejor comparación
del desempeño bioclimático en términos de confort lumínico.
Es recomendable considerar el agua para la etapa de Uso de la vivienda ecosostenible
modelada para fin de considerar de una manera más plena el análisis de ciclo de vida de la
vivienda modelada a lo largo de su vida útil y obtener una huella de carbono más completa,
lo cual no ha sido considerado para la presente tesis.
99
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ANEXO 1
Figura 1. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 2. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 3. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 4. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 5. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 6. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 7. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 8. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 9. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 10. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 11. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 12. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 13. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 14. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 15. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 16. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 17. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 18. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 19. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.
Figura 20. Encuesta realizada a familia del poblado de Chillaco sobre su hogar. Fuente: Propia.