Confort térmico y ahorro de energía en la vivienda económica en ...

Dra. Ramona Alicia Romero MorenoDra. Ramona Alicia Romero Moreno

Universidad AutUniversidad Autóónoma de Baja Californianoma de Baja California

Confort tConfort téérmico y ahorro de energrmico y ahorro de energíía en la a en la vivienda econvivienda econóómica en Mmica en Mééxico: regiones de xico: regiones de

clima calido, seco y hclima calido, seco y húúmedomedo

CONAFOVICONAFOVI--20042004--C01C01--2020

CONFORT TÉRMICO Y AHORRO DE ENERGIA EN LA VIVIENDA ECONÓMICA EN MÉXICO:

REGIONES DE CLIMA CÁLIDO SECO Y HÚMEDO.

MÉXICO, D.F. 2 DE FEBRERO DE 2010

PRIMER ENCUENTRO ACADPRIMER ENCUENTRO ACADÉÉMICOMICO

Dra. Ramona Alicia Romero MorenoDra. Ramona Alicia Romero Moreno

MEXICALI/

Universidad Autónoma de Baja California

HERMOSILLO/ Universidad de Sonora

Universidad de Veracruz

Universidad Autónoma de Yucatán

COLIMA / Universidad de Colima

CULIACAN / Universidad Autónoma de Sinaloa

LA PAZ / Universidad Autónoma de Baja California Sur

CONFORT TÉRMICO Y AHORRO DE ENERGÍA EN LA VIVIENDA ECONÓMICA EN MÉXICO: REGIONES DE CLIMA CÁLIDO SECO Y HÚMEDO.


•En la construcción de vivienda ha predominado el criterio de cantidad en detrimento de la calidad de la misma.

•En los climas cálidos secos y húmedos, se presentan graves problemas en el confort térmico de los usuarios.

•En la medida que se puedan ofertar viviendas dignas al menor costo posible se podrá incidir en mejorar la calidad de vida de los sectores de bajos ingresos.

PROGRAMA NACIONAL DE VIVIENDA ECONÓMICA. INFONAVIT

Vivienda para sectores de bajos ingresos (1 a 3.9 vsm). Vivienda digna con un valor que no exceda 117.0631 vsm.

PROBLEMÁTICA

Altos costos de urbanización

Espacios inadecuadosal clima y necesidades del usuario.

Demanda de mayor espaciopor ususario

Limitacioneseconómicas del usuario.

VIVIENDA ECONÓMICA

VIVIENDA ECONÓMICA EN HERMOSILLO•10 fraccionamientos de vivienda económica en Hermosillo (2006)•Área de construcción: 33.5 m2 a 39 m2

•Área de lote: 117 m2 a 122 m2

•Prevalece la orientación de fachadas Norte – Sur, seguida de Este - Oeste•Block de cemento y losa de vigueta y bovedilla sin aislamiento

P1: Generación de base de datos de la vivienda económica.P2: Estimación del impacto energético de climatización.P3: Monitoreo de condiciones de confort térmico.P4: Propuesta de prototipo de vivienda económica.P5: Criterios y recomendaciones de diseño bioclimático parala vivienda económica en climas cálidos secos y húmedos en México.

PRODUCTOS:

OBJETIVO:Estimar el impacto de las condiciones de la vivienda económica en el confort térmico del usuario y en el consumo energético por climatización artificial en ciudades representativas de zonas de clima cálido seco y húmedo, como base para la elaboración de propuestas de diseño arquitectónico de la vivienda y de su entorno inmediato para personas de menores recursos económicos de México; a través de estudios de campo y simulación térmica.


TALLERES DE TRABAJO:

UABC. Mexicali. 27-29 octubre 2005


TALLER 1: PRELIMINARES

Establecer el método de trabajo, los compromisos

interinstitucionales y el planteamiento del Producto 1


UCOL. Colima. 3-7 abril 2006


TALLER 2: AVANCES EN EL TRAB AJO DE CAMPO Y SIMULACION

TERMICA

Presentar las bases para el procesamiento de la información del Producto 1 y las bases para el

desarrollo del Producto 3


UV. Veracruz. 2-3 octubre 2006


TALLER 3:

RESULTADOS DEL PRODUCTO 1 Y AVANCES PRODUCTOS 2 Y 3


UABC. Mexicali Baja Cfa.. 2-4 mayo 2007


-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MAY JUN JUL AGO SEP OCT

EXTREMADAMENTE CALIENTE

TALLER 4:

RESULTADOS DEL PRODUCTO 2

Establecer las condiciones para la integración de resultados de la

evaluación térmica-energética de los prototipos de vivienda

Análisis de sitio

Análisis del usuario

Criterios,Estrategias y

Técnicas de diseño

DiagnósticoUrbano

Arquitectónico

Programa urbano/arquitectónico

Pre-anteproyecto Tormenta de ideas

COMITE Anteproyecto

Evaluación y optimización

Proyecto definitivo



TALLER 5:

DISENO DE PROTOTIPOS DE VIVIENDA

Establecer el método de trabajo para el desarrollo de los prototipos de vivienda

económica

UABC. Mexicali Baja Cfa. 16-17 octubre 2007

BECARIOS


Formación de Recursos Humanos

• -Licenciatura: 9 alumnos (1 UABC, 1 UADY, 2 UAS, 1 UCOL, 2 UNISON, 2 UV)

• -Maestría: 1 Alumno (1 UAS)

• -Doctorado: 2 Alumnos (1 UABC, 1 UABCS)

CONFORT TÉRMICO Y AHORRO DE ENERGIA EN LA VIVIENDA ECONÓMICA EN MÉXICO:REGIONES DE CLIMA CÁLIDO SECO Y HÚMEDO. CONAFOVI 2004-01-20


Temperatura Anual1

(ºC)

Clima Ciudad

Med max

Med min

Humedad relativa1

(%)

Precipitación1

(mm)

Mexicali 33.9 13.0 453 84

Hermosillo 32.3 16.4 43 320

Cálido -seco

La Paz 30.0 16.5 62 183

Mérida 28.0 23.0 72 957Cálido-húmedo Veracruz 28.2 21.5 79 1071

Colima 27.3 22.9 67 885Cálido Sub-húmedo Culiacán 29.7 19.0 68 615



Producto 1Producto 1GENERACIGENERACIÓÓN DE BASE DE DATOS N DE BASE DE DATOS

DE LA VIVIENDA ECONDE LA VIVIENDA ECONÓÓMICAMICA



Tabla 4: Áreas y sistemas constructivos en vivienda económica, México

Áreas Sistemas constructivos

CLIMAS: Ciudades

Viviendas (m2)

Lote

(m2) Muro Cubierta

CÁLIDO SECO: Mexicali 32.3 105

Bloque de concreto 0.12m

Vigueta y bovedilla 0.15m

Hermosillo 33.5 117 Bloque de

concreto 0.12m Vigueta y bovedilla

*0.15m

La Paz 24.0 140 Bloque de

concreto 0.15m Losa de concreto

0.10m

CÁLIDO HÚMEDO:

Mérida 42.9 160 Bloque de

concreto 0.15m Vigueta y bovedilla

0.15m

Veracruz 36.4 77 Bloque de

concreto 0.12m Losa de concreto

0.15m CÁLIDO SUB-HÚMEDO: Colima 30.0 90


Losa de concreto 0.10m

Culiacán 37.6 96


Vigueta y bovedilla 0.15m

Fuente: Proyecto CONAFOVI 2004-01-20, Encuesta: Confort térmico y ahorro de energía en la vivienda económica, 2006



Verano Invierno

Poc

oco

nfor

t

Com

forta

ble

Muy

con

fort

Poc

oco

nfor

t

Com

forta

ble

Muy

con

fort

CÁLIDO SECOMexicali 81.2 17.6 1.2 43.6 51.0 2.4Hermosillo 58.4 39.2 2.4 34.3 55.4 6.2La Paz 60.7 35.6 3.7 19.2 75.4 5.4

CÁLIDO HÚMEDOMérida 63.7 35.3 1.0 58.8 38.5 1.2Veracruz 49.3 47.4 2.2 23.2 68.2 8.6

CÁLIDO SUBHÚMEDOCuliacánn 82.8 16.8 0.4 27.1 69.5 3.4Colima 63.7 24.0 12.3 23.4 67.4 7.4



Producto 2Producto 2ESTIMACIESTIMACIÓÓN DEL IMPACTO N DEL IMPACTO

ENERGENERGÉÉTICO DE CLIMATIZACITICO DE CLIMATIZACIÓÓN N

CONFORT CULIACÁN< -3 Muy frío

-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío-1 a -0.5 Confortablemente frío-0.5 a 0.5 Confort

0.5 - 1 Confortablemente caliente1 a 2 Ligeramente caliente2 a 3 Caliente> 3 Muy caliente

ESCALA DE CONFORT ISO-7730

Capistrano (Muros de bloque, Techos de Vigueta con casetón de poliestireno)

Prados del Sur (Muros de bloque, Techos de Vigueta con casetón de poliestireno)

41 m2

30.5 m2

Villa Bonita (Muro de bloque, Techo de vigueta con casetón de poliestireno)

CONFORT CULIACÁN < -3 Muy frío-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío

-1 a -0.5 Confortablemente frío-0.5 a 0.5 Confort



Ángeles (Muro de bloque, Techo de concreto)

35.5 m2

42.5 m2

CONFORT VERACRUZ< -3 Muy frío

-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío-1 a -0.5 Confortablemente frío-0.5 a 0.5 Confort



Los Pinos (Muro de concreto, Techo concreto)

Lomas del Rio (Muro de Ladrillo de concreto, Techo de concreto)

35.5 m2

37.5 m2

CONFORT MEXICALI< -3 Muy frío

-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío




Valle del Pedregal (Muro de bloque , Techo de vigueta con casetón de poliestireno)

Valle del Puebla (Muro de bloque , Techo de vigueta con casetón de poliestireno)

32.5 m2

32.5 m2

CONFORT HERMOSILLO < -3 Muy frío-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío




Villa del sur (Muro de bloque , Techo de vigueta con casetón de poliestireno)

Agualurca (Muro de bloque , Techo de vigueta con casetón de poliestireno

36.0 m2

34.5m2

CONFORT LA PAZ< -3 Muy frío





32.5 m2

(Muro de bloque , Techo de concreto)

CONFORT COLIMA

24

m2

< -3 Muy frío-3 a - 2 Frío-2 a -1 Ligeramente frío




(Muro de ladrillo de concreto , Techo de concreto24 m2

CONFORT MÉRIDA< -3 Muy frío





0.98

A CB

5.995.08

6

3.35

3.40

8.00

4

2

1

1.10 1.10

1.537.806.23

3.98

20.02

GD F

7.80

7.2120.02

A B

5.005.08 1.835.23

GD F

7.807.80

B'

6

1.05

2.35

3.55

8.00

4

2

1

1.101.10

5

3

0.56

2.00

1.40

3.50

1.05

2.303.35Sala/Comedor

NPT+ 0.15Comedor

NPT+ 0.15

BañoNPT+ 0.15

RecamaraNPT+ 0.15

(Muro de ladrillo de concreto , Techo de vigueta con casetón de poliestireno)

42.5 m2



Se tiene mayor tiempo fuera de la zona de confort en las ciudades con altas humedades relativas.

Los costos de energía por climatización dependen de las condiciones climáticas del lugar, sin embargo, la cuota establecida por CFE representa un mayor impacto para ciertas ciudades.



Producto 3Producto 3MONITOREO DE CONDICIONES DE MONITOREO DE CONDICIONES DE

CONFORT TCONFORT TÉÉRMICORMICO EN LA VIVIENDA ECONÓOMICA

OBJETIVOS

• Determinar los valores de temperatura térmica neutral (Tn) y el rango de confort térmico experimentados por los habitantes de viviendas económicas en ciudades con clima cálido seco y cálido húmedo, para cada temporada climática.

CONFORT TÉRMICO

ESTRATEGIA RECOMENDADAEstudio de campo transversal

NORMATIVIDAD APLICABLEISO 10551:1995 y ANSI-ASHRAE 55:2004

Valor Descriptor o “voto de confort”

3 Muy caluroso2 Caluroso

1 Ligeramente cálido

0 Neutral, ni frío ni calor

-1 Ligeramente fresco

-2 Frío

-3 Muy frío

Tabla de valoración propuesta por ASHRAE, basada en la propuesta por Bedford

MÉTODO

Clima Ciudad Periodo Meses

Culiacán Cálido Seco Marzo

Cálido Seco Abril, Mayo

Cálido Húmedo Septiembre, Octubre

Cálido Sub-húmedo Colima

Templado Enero, Febrero

Cálido Húmedo Mayo, JulioCálido Húmedo Mérida

Templado Enero, Febrero

La Paz Templado Marzo, Abril

Transición Septiembre, Octubre

Cálido Seco Julio, AgostoMexicali

Frío Enero, Febrero

Cálido Seco Agosto, Septiembre

Cálido Seco

HermosilloTemplado Febrero-Abril

Monitor de estrés térmico QUESTempº 36 conforme a ISO 7726

SELECCIÓN DE EQUIPO Y PERIODOS DE ESTUDIO

MÉTODOLEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN

CapacitaciónDiseño de muestra y rutasOrganización de recursos humanosPrueba pilotoAplicación de encuestasCaptura de datosRevisitasObservaciones técnicas y sociales

Aplicación de encuesta en Hermosillo, Sonora

RESULTADOS

Ciudad Periodo Tn ºC Límite inferior de confort

Límite superior de confort

Culiacán Cálido Seco 28.1 25.2 31.0Cálido Seco 28.0 26.7 29.5

Cálido Húmedo 28.6 27.1 30.0Colima

Templado 27.1 25.9 28.3Cálido Húmedo 32.3 27.9 35.1

MéridaTemplado 27.4 25.4 29.3

La Paz Templado 26.7 22.9 30.4Transición 33.7 30.1 37.1Cálido Seco 35.2 32.2 37.8MexicaliFrío 24.3 20.9 27.6Cálido Seco 32.2 29.6 34.7

HermosilloTemplado 26.9 23.5 31.3

DISCUSIÓN

COMPARACIÓN CON RESULTADOS DE OTROS AUTORES

Climate City Season To Humpreys Auliciems Brager and Field Study Formula

Field Study Data

Culiacán Warm Dry 21.3 23.3 24.2 24.4 27.2 28.1Warm Dry 25.6 25.6 25.5 25.7 29.5 28.0Warm Humid 25.3 25.4 25.4 25.6 29.4 28.6

Warm Sub-humid Colima

Temperate 23.5 24.4 24.9 25.1 28.4 27.1Hot Humid 28.2 26.9 26.3 26.5 30.9 32.3Hot

Humid MéridaTemperate 24.3 24.9 25.1 25.3 28.8 27.4

La Paz Temperate 20.4 22.8 23.9 24.1 26.7 26.7Transition 32.8 29.4 27.8 28.0 33.5 33.7Hot Dry 33.7 29.9 28.0 28.2 33.9 35.2MexicaliFresh 13.8 19.3 21.9 22.1 23.1 24.3Hot Dry 31.1 28.5 27.2 27.4 32.5 32.2

Hot Dry

HermosilloTemperate 20.2 22.7 23.9 24.1 26.6 26.9

CONFORT TÉRMICO Y AHORRO DE ENERGIA EN LA VIVIENDA ECONÓMICA EN MÉXICO:

REGIONES DE CLIMA CÁLIDO SECO Y HÚMEDO. CONAFOVI 2004-01-20


Producto 4Producto 4PROPUESTAS DE PROTOTIPOS PROPUESTAS DE PROTOTIPOS

DE VIVIENDA ECONDE VIVIENDA ECONÓÓMICAMICA

OBJETIVOS DE DISEÑO

Obtener condiciones adecuadas de confort térmico con el menor consumo de energía eléctrica

•Determinar el programa arquitectónico adecuado al perfil del grupo de usuarios de vivienda económica

•Utilizar dispositivos arquitectónicos pasivos para controlar los factores climáticos y ambientales que inciden sobre las condiciones de confort térmico

•Proponer materiales y sistemas constructivos que contribuyan al mejor desempeño energético de la vivienda considerando aspectos económicos y regionales

CONCEPTUALIZACIÓNLO PROPUESTO

LO ACTUALEspacios Cálidos con alta demanda de energía eléctrica

Falta de técnicas de adecuación ambiental (solo cubierta)

Adecuado al clima

Espacios confortables con baja demanda de energía eléctrica

Dificultad para ampliaciones

Sistema constructivo facilitador de la autoconstrucción

Rigidez espacial

Espacios flexibles

Amplitud sensorial

Espacios estrechos

PROPUESTASE ADOPTÓ EL CONCEPTO DE FUNCIÓN CON LA PREMISA DE BUSCAR

EL MAYOR RENDIMIENTO ESPACIAL Y EL MEJOR DESEMPEÑO TÉRMICO; teniendo en cuenta el crecimiento natural y la posibilidad de hacer evolucionar la casa junto con sus habitantes,; orientando la evolución hacia un crecimiento sostenible

Conservar el esquema de etapa terminal a 2 recámaras. Facilidades técnicas para la futura ampliación con una 3er. recamara y crecimiento del área de usos múltiples. Crear espacios flexibles en 38 m2 a 40 m2, con las funciones de: estar, comer, cocinar, descansar y dormir.

Incrementar la vinculación sin descuidar la privacidad.

PROPUESTAPROPUESTAS EN ORIENTACION NORTE-SUR y ESTE-OESTE.

Incorporar técnicas de: sombreado, ventilación natural y reflexión, que contribuyan a reducir el calentamiento y promuevan el enfriamiento en verano, mientras que en invierno lo facilitan y evitan respectivamente.

Utilizar materiales y sistemas constructivos con propiedades térmicas adecuadas, factibles de ser aplicados en programas de construcción en serie.

VIVIENDA EN PLANTA ARQUITECTÓNICA

(1a y 2a etapa) MEXICALIMEXICALI


(1a y 2a etapa)MEXICALIMEXICALI


(1a y 2a etapa) HERMOSILLOHERMOSILLOOrientación Norte - Sur Orientación Norte – Sur (2 plantas)

HERMOSILLO

Orientación Este –Oeste (2 plantas)

Orientación Este -Oeste


(1a y 2a etapa) HERMOSILLOHERMOSILLO

LA PAZLA PAZ

VIVIENDA PLANTA COLIMA COLIMA ARQUITECTÓNICAEtapa de crecimiento 1

Etapa de crecimiento 2

Etapa de crecimiento 3

Análisis bioclimático COLIMACOLIMA

Herramientas:Túnel de viento bidimensionalSoftware grafisol

COLIMACOLIMA

CONCLUSIONESEl mejoramiento de calidad de la vivienda se logra con las mismas áreas, pero con espacios más flexibles, adecuados a las condiciones climáticas de la región y una técnica constructiva facilitadora del futuro crecimiento. Los criterios de adecuación aplicados en el diseño y construcción de la vivienda, permiten lograr temperaturas más uniformes en todas las superficies interiores y asimismo un ambiente térmico más homogéneo en el espacio interior.La adecuación integral de la vivienda se logra con la aplicación de técnicas que permiten controlar: la radiación solar, el paso del calor a través de la membrana arquitectónica, la ventilación natural y la humedad, mediante el uso de elementos de sombreado, masa térmica, aislamiento térmico y vegetación.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIADRA. RAMONA ALICIA ROMERO MORENOM. Arq. Gonzalo Bojórquez MoralesM. Arq. José Eduardo Vázquez TépoxDr. Arq. Aníbal Luna LeónM. Arq. Maria Corral MartínezDr. Ricardo Gallegos OrtegaMarina Dinora Véliz GalvánJosé Luis Tamai ArballoSilvia Quintero DíazJosé Alberto Sahagún PérezConcepción Becerra BuenrostroMariana Vázquez RechyRebeca MartínezUNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SURM.I. OSCAR RESÉNDIZ PACHECODr. Federico Poujul Galván Arq. Guillermo de la RosaIng. Elizabeth Chávez PérezUNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOAM. ARQ. JORGE ESTRADA ÁLVAREZArq. Armida Llamas EstradaGilberto Pérez LópezDioselina Gámez PérezAmelia Ipina CamargoUNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁNDRA. MARÍA MILAGROSA PÉREZ SÁNCHEZM. Arq. Carmen García GómezSergio Uriel Sánchez LugoEfraín Camacho Chan

UNIVERSIDAD DE COLIMADR. LUIS GABRIEL GÓMEZ AZPEITIADra. Reyna Valladares AnguianoDra. Martha Eugenia ChávezDr. Armando Alcántara LomelíDr. Adolfo Gómez AmadorArq. Humberto A. Cervantes GutiérrezArq. Raúl Pavel Ruiz TorresArq. Calderón MaffudHaydee Eréndira Pérez SosaXóchitl Jiménez MagdalenaM.D.B. Ricardo Moreno PeñaUNIVERSIDAD DE SONORADr. JOSÉ MANUEL OCHOA DE LA TORREM.C. Luisa María Gutiérrez SánchezDra. Irene Marincic LovhiraDra. María Guadalupe Alpuche CruzSofia Canseco CampoyIleana GonzálezNorman Leonardo de Jesús Navarro RodríguezUNIVERSIDAD VERACRUZANADR. ADALBERTO TEJEDA MARTÍNEZIng. José Manuel Macedo ParedesCristina Rodríguez EstradaGuillermo García GrijalvaRamos Herrera ZavaletaINVITACION:Universidad Cristóbal Colón (Veracruz)M. Arq. Enrique Sánchez PugliesseASESOR EXTERNO:DR. EDUARDO GONZÁLEZ CRUZ (UNIVERSIDAD DEL ZULIA, VENEZUELA)


A) RETROALIMENTACIÓN DE LAS PROPUESTAS, Realizacion de proyectos ejecutivos, costos

B) CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO DE VIVIENDA ECONÓMICA, marzo-junio 2009, en terrenos de los gobiernos de los estados o en terrenos de universidades. Monitoreo de condiciones ambientales en período de verano e invierno 2009-2010.

MEXICALIHERMOSILLOLA PAZCOLIMAMERIDA

C) ESTUDIO COMPARATIVO

GRACIAS …

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