PONENCIAS PRESENTADAS DURANTE
EKOTECTURA 2014
Implicaciones de la sostenibilidad en la arquitectura del siglo XXI
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EKOTECTURA es una publicación anual de la Academia Colombiana de Arquitectura y Diseño que contiene las ponencias e investigaciones presentadas en el marco del evento que lleva el mismo nombre. En esta versión se encuentran las ponencias presentadas en el año 2014.
Las opiniones y planteamientos expresados por los autores son responsabilidad de los mismos y no comprometen a la Academia Colombiana de Arquitectura y Diseño.
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Director General: Arq. Gerson H. Duplat B. Dirección Ejecutiva: Dra. Lorena Landazabal Barriga
Universidades participantes: Universidad de Cuenca - Cuenca - Ecuador
Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca - Bogotá - Colombia Escuela de Construcción Civil - Valparaíso - Chile
Universidad Nacional - Sede Medellín - Medellín - Colombia
Universidad Nacional Experimental del Tachira - San Cristobal - Venezuela Corporaciòn Universitaria del Meta - Colombia
Politecnico de Milán - Italia
Universidad de San Buenaventura - Cali - Colombia Universidad Ricardo Palma - Lima - Perú
Universidad Aútonoma de Baja California – México
Diagramación: Daniel G. López F.
Corrección de Estilo: Hugo A. Duplat Prensa y Comunicaciones: Belén Galera
Impresión: Natural Graphic
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PRESIDENTE
Dra. Lorena Landazabal Barriga DIRECTOR
Arq. Gerson Hugo Duplat COORDINADOR ACADÉMICO
Dis. Laura Rodríguez COORDINADOR GENERAL
Juan Sebastian Vélez PRENSA Y COMUNICACIONES
Period. Belén Galera
La Academia Colombiana de Arquitectura y Diseño es una institución sin ánimo de lucro fundada en el año 2004 cuyo fin es el de promover las buenas prácticas de la arquitectura a nivel global
Saludo de EKOTECTURA 2014
Por cuarto año consecutivo la Academia Colombiana de Arquitectura y Diseño lleva a cabo EKOTECTURA, hoy
posicionado como el mayor encuentro de arquitectura y construcción sostenible de Latinoamérica. Investigadores y
profesionales de diversas latitudes nos acompañan en esta oportunidad para compartir sus experiencias y escritos
con respecto a un tema que requiere de toda la atención, la sostenibilidad.
La sostenibilidad desde el campo de la arquitectura y la construcción es hoy una tendencia que gana cada vez más
simpatizantes, pero como no se trata de simpatizar o no, la sostenibilidad la consideramos como un hecho
insepa-rable del diseño arquitectónico y la construcción de nuestras ciudades hoy día.
De allí lo valioso de cada una de las ponencias que hoy publicamos en el Libro Azul, un valioso documento que
anualmente nos pone al día en cuanto a los avances del sector y hacia dónde vamos.
Agradecemos a todos los investigadores, docentes, profesionales y estudiantes que están participando en esta
edición y su esfuerzo por acompañarnos año tras año.
Esperamos que este libro sea interés para toda la comunidad interesada en el tema.
Dra. LORENA LANDAZABAL
Presidente Academia Colombiana de Arquitectura y Diseño
Arq. GERSON HUGO DUPLAT
CONTENIDO
ECO ARQUITECTURA DE BAJO COSTO: VIVIENDAS ECOLOGICAS PARA LA PROVINCIA DEL AZUAY. ... 7
CAMPAMENTO MINAS DE SAN FRANCISCO ... 14
MATERIALES RECICLADOS Y SU EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ENVOLVENTES VERTICALES DE LA EDIFICACIÓN EN BOGOTÁ ... 19
LA VIVIENDA INDUSTRIALIZADA COMO ALTERNATIVA SOSTENIBLE EN COLOMBIA. ... 24
A G U A MANUAL PARA LA GESTIÓN SOSTENIBLE Y EFICIENTE EN LAS EDIFICACIONES RESIDENCIALES. ... 29
SISTEMAS ACTIVOS Y PASIVOS DE CLIMATIZACIÓN EN LA VIVIENDA. LA ExPERIENCIA EN EL PROYECTO SONNTLAN-MExICALI EN BAJA CALIFORNIA MÉxICO. ... 34
“ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS DEL CAUCHO PARA SU APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN” ... 39
UNA VISIÓN DE LA ADAPTACIÓN DENTRO DEL TERRITORIO: LA CIÉNAGA DEL BAJO SINú - CÓRDOBA Y SUS SISTEMAS HíDRICOS ... 44
WETLANDS ON THE EDGE. A STRATEGIC INTERVENTION FOR THE RECOVERY OF JABOQUE WETLAND IN BOGOTÁ – COLOMBIA ... 48
LA ARQUITECTURA EN TIERRA COMO MATERIAL DE INTERVENCIÓN BIOCLIMATICA Y ENERGÉTICA ... 52
LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE EN LA EDUCACIÓN SUPERIOR “DEL AULA AL TERRITORIO” ... 55
RECEPTORES DE IMPACTOS UNA MIRADA DESDE EL ExTRACTIVISMO HACIA LAS COMUNIDADES CERCANAS A LOS LUGARES DONDE SE ExTRAEN MATERIALES PÉTREOS PARA LA CONFECCIÓN DE CONCRETO ... 59
CONSTRUCCIÓN DE UNA VIVIENDA DE CARÁCTER SOSTENIBLE ... 62
FORMULACION DE CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO URBANO BASADOS EN EL ANALISIS DE LA RELACION ENTRE CONFIGURACION ESPACIAL Y SEGURIDAD EN EL ESPACIO PúBLICO DE LA CIUDAD DE VILLAVICENCIO, META. ...67
CONFORT TÉRMICO EN ESPACIOS PúBLICOS ExTERIORES EN PERIODO CÁLIDO ...72
COOPERACIÓN TÉCNICA PARA LA SUSTENTABILIDAD ...77
LOS SISTEMAS DE PROTECCION DEL SOL Y SU INFLUENCIA EN LA ILUMINACION Y VENTILACION NATURAL PARA AULAS ORIENTADAS E/O UBICADAS EN LIMA, PERU ... 81
PROTECTORES SOLARES ExTERIORES PARA MUROS CON MATERIALES DE BAJA RESISTIVIDAD TERMICA ... 88
MICROCLIMA URBANO EN TEJIDOS URBANOS MEDITERRANEOS COSTEROS: EL EFECTO DEL CAÑON URBANO EN VALPARAISO, CHILE. ... 94
PANEL EN TUBOS DE CARTÓN RECICLADO, UNA RESPUESTA TÉCNICA, ECONÓMICA Y AMBIENTAL PARA LA VIVIENDA SOSTENIBLE ... 98
ECOALDEAS AUTOSUFICIENTES DE ANTIOQUIA, UNA POSIBLE ALTERNATIVA AL CRECIMIENTO INHUMANO DE LAS CIUDADES LATINOAMERICANAS ...100
MONITOREO TÉRMICO DE MODULOS CONSTRUIDOS A BASE DE PALÉ DE MADERA EN CLIMA CALIDO SECO ...103
TECNOLOGíA Y PROYECTO. UN ESTUDIO DE CASO ... 107
PRODUCCION AGROPECUARIA ECO-EFICIENTE EN EL PARQUE METROPOLITANO MARIA LUCIA ...111
“SERIE BIO POÉTICA” OTRA APROxIMACIÓN AL RECONOCIMIENTO DEL POTENCIAL PATRIMONIAL DESDE LO LOCAL. IBAGUE- COLOMBIA. ...114
RETOS DE LA ARQUITECTURA Y EL URBANISMO SOSTENIBLES. SOLUCIONES DESDE UNA PERSPECTIVA ECONÓMICA... 118
ECO ARQUITECTURA DE BAJO COSTO: VIVIENDAS ECOLOGICAS PARA
LA PROVINCIA DEL AZUAY.
Pablo Esteban Ochoa. Antonio Barragán Escandón.
Proyecto de Investigación para la Universidad de Cuenca y Revista Científica MASKANA. ECUADOR
RESUMEN
Una serie de medidas están siendo propuestas tanto por el sector público y privado para reducir el impacto ambiental. El diseño arqui-tectónico, no ha escapado de esta tendencia, así se busca que las viviendas sean más amigables con el ambiente. El objetivo general de las viviendas ecológicas, es minimizar el impacto ambiental, con el uso adecuado de materiales y la reducción del consumo energético, tanto en su etapa constructiva como operativa. Este tipo de diseños actualmente es concebido bajo una noción holís-tica que compagina con la dimensión de sostenibilidad, integrando aspectos económicos, sociales y ambientales. Este documento presenta el diseño de una vivienda que aprovecha las condiciones ambientales, con bajos costos de inversión, y que permitiría ser una solución habitacional que garantice la calidad de vida de sus ocupantes. Como resultado, se tiene una vivienda modular de bajo costo, con un área de 74.82 m2, que puede ser construida bajo las condiciones climáticas de la ciudad de Cuenca. La metodología puede ser extendida a otras regiones, pues combina acciones que optimizan el confort, aprovechando las condiciones climáticas específicas, la exposición solar, la ventilación natural y la adopción de materiales locales para la construcción. Para validar las condi-ciones de confort y facilitar la presentación en 3D de la vivienda, se utilizó el software de simulación ECOTEC, el cual facilita la administración de los espacios, según el criterio del diseñador. Los resultados demuestran que es factible construir casas de carácter social, que reúnen requisitos bioclimáticos básicos, bajo las condi-ciones económicas y ambientales de la ciudad de Cuenca.
PALABRAS CLAvE
Impacto ambiental, eco diseño, viviendas de bajo costo.
ABSTRACT
A number of measures are being proposed by both the public and private sector to reduce environmental impact. The architec-tural design has not escaped this trend, and it is intended that the homes are more environmentally friendly. The overall objective of green homes is to minimize environmental impact, with the proper use of materials and reducing energy consumption both during construction and operational. This type of design is currently conceived under a holistic view, which combines with the dimension of sustainability, integrating economic, social and environmental. This paper presents the design of a home that takes advantage of environmental conditions, with low investment costs, and that would be a housing solution that guarantees the quality of life of its occupants. As a result, it has a low cost modular
housing, with an area of 74.82 m2, which can be built under the
climatic conditions of the city of Cuenca. The methodology can be extended to other regions, combining actions that maximize comfort, using specific weather conditions, sun exposure, natural ventilation and the adoption of local building materials. To validate the conditions of comfort and easy 3D presentation of the house, was used ECOTEC simulation software, which facilitates the management of space, at the discretion of the designer. The results show that it is feasible to build social homes that meet basic bioclimatic requirements under economic and environmental conditions of the city of Cuenca.
KEYwORDS
Environmental impact, eco design, low cost housing.
INTRODUCCIÓN
La calidad de vida de las personas está condicionada por múltiples factores, siendo el factor ambiental la base para mantener el bienestar emocional y la salud. Partiendo de esta premisa, y considerando a la vivienda como el espacio en donde el ser humano permanece entre el 85% al 90% de su tiempo (Malmqvist y Glaumann 2009), la calidad y durabilidad de las unidades habitacionales, son esenciales para garantizar la calidad de vida, la estabilidad social y económica de un país (Wekesa. B 2010). El “bajo costo” de una vivienda, suele ser sinónimo de mala calidad, es decir, de un producto que no reúne las características de habitabilidad adecuadas. Fusionar, el aspecto económico, con las nuevas exigencias establecidas por varias organizaciones que han desarrollado códigos y normas para que los gobiernos o profesionales promuevan el desarrollo de proyectos que reúnan criterios de diseño ecológico, es el reto futuro (GhaffarianHoseini, y otros 2013).
CARACTERÍSTICAS DE UN DISEÑO ECOLÓGICO PARA
vIvIENDAS
La concepción de una vivienda tradicionalmente ha sido ideada, sin tomar en cuenta, el entorno local; sin embargo la elección adecuada de materiales, el uso de energía, el ambiente interior y exterior son aspectos de importancia que valen la pena considerar (Assefa, y otros 2010). Se propone diseñar viviendas sociales, modulares y progresivas, con atributos diferentes a los usuales, que permitan la construcción prefabricada y montaje en seco, con materiales y sistemas constructivos apropiados para el entorno natural local, que a su vez admitan versatilidad, rapidez y posibilidades de autoconstrucción. Todo esto bajo el concepto de una vivienda de carácter social.
PROPUESTA PARA EL ECO-DISEÑO DE UNA vIvIENDA
DE CARáCTER SOCIAL
La concepción de la vivienda engloba la dimensión de soste-nibilidad: economía, ambiente, y sociedad. En este sentido se persigue integrar estas condiciones, con el fin de dar una solución óptima de diseño, es decir una vivienda social, que aproveche las condiciones ambientales para garantizar el confort ambiental interno. Las condiciones ambientales se examinan utilizando las siguientes herramientas bioclimáticas: el diagrama psicosométrico, el diagrama de variación de temperatura, la geometría solar, mapa estereográfico y ángulos solares. Para determinar las condiciones de una vivienda considerada como social, se realizó un análisis a varios planes de vivienda denominadas populares. Como parte del diseño se establecieron criterios que recogen elementos de la arquitectura bioclimática, como el reciclaje de aguas, elección de materiales, o espacios para un uso futuro de energías renovables, particularmente la solar térmica. El proyecto aborda el tema de la eficiencia energética, pues introduce en las viviendas elementos que posibilitan aminorar el consumo de energía y disminuir el impacto ambiental. El aprovechamiento de la luz solar, para evitar el uso de energía para iluminación artificial o calefacción, por
ejemplo, evita la emisión de CO2. De hecho se estima que el 40%
de energía usada en edificaciones en Europa contribuye al 40% de emisiones de gases de efecto invernadero (Abdel y Aboulgheit 2012), así como a la eutrofización y a la producción de desechos nucleares (Malmqvist y Glaumann 2009).
DIMENSIÓNES DE SOSTENIBILIDAD: AMBIENTE,
ECONOMÍA Y SOCIEDAD
ASPECTO AMBIENTAL
ENTORNO
ANáLISIS CLIMA DE LA ZONA DE ESTUDIO
En la Tabla 1, se anota los elementos y factores clima que pueden intervenir en el diseño. Está claro que el uso de un alto número de variables hará que el diseño se vuelva más complejo; en este sentido la experiencia del diseñador, será importante (Assefa, y otros 2010), para determinar la importancia de uno u otro dato.
ELEMENTOS CLIMA
Los elementos del clima son el producto de distintos fenómenos físicos y en función de estos se define el clima y el tiempo meteo-rológico en una zona determinada.
Temperatura [°C]: La provincia del Azuay, en donde se encuentra la ciudad de Cuenca, se encuentra ubicada en la zona montañosa sur de la cordillera de los Andes, y según la escala de Köppen tiene un clima Mesotérmico Semi-Húmedo. La temperatura media anual es similar a las de ciertas áreas de la zona templada (15°C - 16°C). En el análisis de temperatura promedio se identificó que una mejor temperatura (por estar más próximo a los niveles del confort) se encuentra entre octubre y febrero, mientras que los meses más fríos están entre junio y septiembre.
Humedad Relativa [%]: La humedad relativa es irregular, sin embargo, tiene mayor porcentaje entre el periodo de marzo y mayo su variación no es significativa (10%).
Precipitación [mm – días lluvia]: Las precipitaciones se distribuyen en una estación lluviosa de octubre a mayo y una estación seca de junio a septiembre. Los meses de mayores precipitaciones se dan entre marzo y abril siendo la temporada de mayores precipitaciones y entre en los meses de octubre y noviembre en menor medida. Los meses más secos se identifican entre julio y agosto. En cuanto a los valores de “días lluvia” se tienen, los picos más altos entre febrero y abril, llegando a bordear el 75% del mes con descargas.
Heliofanía [Horas Sol]: Los meses de mayor radiación solar directa dentro de la zona de estudio se encuentran en julio y agosto con valores de 186 Horas de Sol por mes, que representan un poco más del 50% de radiación directa.
Nubosidad [Octas]: Los meses de febrero hasta mayo, agosto, octubre y noviembre, presentan los mayores valores de nubosidad, 7/8.
FACTORES DEL CLIMA
Los factores del clima son aquellas condiciones distintas de los elementos ambientales y que habitualmente influyen sobre estos. (Soria 2004).
Latitud: Determina la incidencia solar y el movimiento de rotación de la tierra, lo cual dentro del diseño arquitectónico permite determinar la orientación de la edificación y sus elementos. Por Tabla 1. Elementos y factores del clima que intervienen en el diseño
Elementos y factores del clima Aplicación directa en el proyecto
Elementos
Temperatura Humedad
Información y determinantes del contexto que rigen en el diseño arquitectónico y en la validación de datos con el software.
Precipitación Cálculo de agua lluvia en las cubiertas.
Heliofanía
Nubosidad Determinante para dimensionamiento de paneles solares fotovoltaico y foto térmicos.
Vientos* Determinante en la selección de vanos para aplicación de ventilación cruzada.
Factores
Latitud y Longitud Ubicación específica para obtener la Carta Solar.
Altitud Ubicación específica para obtener Información Climática.
Relieve* Masas*
Continentalidad*
Factores condicionantes de microclimas y entorno.
otra parte también establece el régimen de vientos según su ubicación en el hemisferio. En el caso de la ciudad de Cuenca, esta se encuentra en una latitud de 2°53’12”Sur.
Longitud: La longitud proporciona la localización de un lugar en dirección este – oeste considerando el meridiano 0º (meridiano de Greenwich) establecido como referencia y expresadas en medidas angulares hasta 180ºE y 180ºW. En cuanto a la zona de estudio este presenta una longitud de 79º09’W.
Altitud: Su importancia se debe a que determina el clima de un lugar pues los valores de temperatura se reducen en medida que aumenta la altitud, y por tanto otros factores climáticos también pueden variar, para la zona de estudio el valor promedio es 2500msnm.
CONFORT MEDIOAMBIENTAL
El confort, se traduce en la satisfacción de los ocupantes de una vivienda, y tienen en cuenta aspectos térmicos, visuales, acústicos y de calidad de aire (Assefa, y otros 2010); (Abdel y Aboulgheit 2012). El proyecto, analiza, tanto el confort visual y confort climático, ya que el confort acústico es imposible de calcular si no se tiene una ubicación fija, y una fuente de sonido específica.
ASPECTOS ECONÓMICOS
Con el fin de marcar determinantes de diseño para la investi-gación se han analizado varios Planes de Vivienda recientes o que se encuentran en proceso de construcción que promueven entidades públicas o privadas con el fin de crear una “Matriz de Valoración” que permita precisar índices medibles de las condi-ciones espaciales, arquitectónicas y económicas.
ASPECTOS SOCIALES
Se ha limitado la zona de estudio al cantón Cuenca, que concentra 88,9% de población de la provincia del Azuay. En (Martinez 2010) se determina que los usos finales de la energía (electricidad y gas licuado de petróleo), en el cantón, representan entre el 12 % al 19% de iluminación y entre el 2% a 3% de calentamiento de agua. Además se indica que aunque el consumo de electricidad con fines de iluminación es más notorio entre las 18h00 a 24h00, en el día se presenta un uso de iluminación artificial, con picos entre las 6h00 a 8h00 y a las 14h00. Por otro lado, según datos estadísticos de la Empresa Municipal de Vivienda de la ciudad de Cuenca, en el 2011 el déficit habitacional fue de entre 35000 a 45000 soluciones habitacionales.
ESTRATEGIAS BIOCLIMáTICAS Y PROGRAMACIÓN
ARQUITECTÓNICA
Estrategias bioclimáticas:
En cuanto a la evaluación climática se analiza en forma individual: las cartas climáticas, confort medioambiental, diagrama psicomé-trico, diagrama de variación diaria de temperatura, geometría solar, mapa estereográfico y ángulos solares.
Diagrama Psicosométrico
El diagrama Psicosométrico es un ábaco en el que se manifiestan múltiples parámetros ambientales medibles en escala gráfica como temperatura, humedad absoluta, humedad relativa, punto de rocío, entalpia, entre otros. Este gráfico permite describir las estrategias arquitectónicas bioclimáticas y las necesidades de equilibrio térmico para los espacios interiores. Se determinó que el diseño de la vivienda debe considerar sistemas solares pasivos, es decir: ganancias térmicas por radiación solar directa. Esto debido a que las temperaturas ambiente están por debajo de los niveles de confort climático, y la radiación es el principal regulador del clima de los ambientes (Ver Figura 1).
Figura 1. Aplicación del Diagrama Psicosométrico para la zona de estudio
DIAGRAMA DE vARIACIÓN DIARIA DE TEMPERATURA
Con el método de la variación diaria de temperatura se puede determinar, con alto nivel de precisión los valores de temperatura a cada hora, para el día promedio de cada mes. Con los datos meteorológicos locales, se ubican las horas del día en donde no se dispone de temperaturas de confort. Luego se establecen estrategias de compensación térmica para regular el clima interior. Así, a las 6h00 se tiene la mínima temperatura y 14h00 la máxima, mientras que el resto del día la temperatura varía según la disposición de la curva descrita en la Figura 2.
GEOMETRÍA SOLAR
Este gráfico se ubica sobre el objeto en estudio y entrega datos específicos de ubicación y de incidencia de la radiación con el fin de diseñar las estrategias necesarias para el acondicionamiento climático natural. En la Figura 3, se muestra el Mapa
Estereográ-fico para la ubicación geográfica de la Ciudad de Cuenca1.
Figura 3. Mapa Estereográfico para la ubicación geográfica de la Ciudad de Cuenca
PROGRAMACIÓN ARQUITECTÓNICA
Considerando los datos obtenidos de la Matriz de Evaluación de análisis previo, se establecieron áreas y espacios para la planificación arquitectónica de la vivienda. La Tabla 3, muestra las áreas en función de las cuáles se desarrolla el proyecto.
Tabla 2. Áreas y planificación de la vivienda
1 Tabla 1. Elementos y factores del clima que intervienen en el diseño
FORMA Y ORIENTACIÓN DE LA vIvIENDA
La vivienda de 74,82m² (se ubica en un terreno rectangular de 11.25m x 7,2m), tiene un retiro frontal y posterior, mientras las fachadas están dispuestas de tal forma que se asegura la ilumi-nación y ventilación natural. Para conseguir esto, la vivienda se emplaza en su eje longitudinal en la dirección este – oeste, de tal forma que se logre la máxima radiación solar sobre sus fachadas. De esta manera al utilizar técnicas pasivas se espera disminuir el consumo energético (GhaffarianHoseini, y otros 2013). En la Figura 4, se distingue un bloque lateral que corresponde a las escaleras, y es el único espacio que recibe la radiación durante las 12 horas de soleamiento, por cuanto tiene captadores en sus fachadas y cubierta. De esta forma se logra una penetración solar total hacia la vivienda mejorando las condiciones de la ilumina-ción natural y las condiciones térmicas interiores. Dentro de las características de los espacios de la vivienda se encuentra, en la planta baja: áreas verdes exteriores y posteriores, un garaje cubierto para un auto, zona de sala, comedor y cocina en un solo ambiente, dos baños completos, un dormitorio y estudio. Se advierte que la disposición es hacia la fachada frontal, con lo cual se garantiza al menos el acceso de una persona con capacidades diferentes a todos los espacios vitales. La zona de escaleras, también permite distribuir las ganancias térmicas hacia el interior de la vivienda. En la cubierta se dispone de sistemas
de recolección de agua lluvia2 para reciclaje de este recurso y
las cubiertas con las inclinaciones necesarias para la instalación posterior de paneles térmicos y/o fotovoltaicos.
ANáLISIS DE SOLEAMIENTO
La disposición de los espacios y el diseño de la vivienda permiten orientarla ya sea en dirección este u oeste con los mismos beneficios, ya que solo se dispone de captadores, acumuladores en las fachadas frontal y posterior. En las fechas próximas a los equinoccios del 21 de marzo y 21 de septiembre el rendimiento bioclimático llega al 100%, mientras que para las fechas próximas a los solsticios del 21 de junio y 21 de diciembre el rendimiento
2 El sistema de almacenamiento está formado por seis tubos de 110mm de diámetro, que en total pueden almacenar 480 litros de agua. El consumo diario se supone de 176 litros (10 para riego, 22 limpieza 144 sanitarios). Considerando 73 ml/m2, de precipitación por mes, que permitiría una captación diaria promedio de 204 litros.
Nivel Ítem Espacio área (m²) % Etapa
Planta baja 1 Sala-comedor 10,02 10,97% I 2 Cocina 8,70 9,52% 3 Dormitorio 10,58 11,58% 4 Baño social 3,52 20,08% 5 Circulación 11,98 13,12% Total 44,80 49,05% Planta alta 6 Dormitorio master 10,58 11,58% 7 Dormitorio 3 8,40 9,20% 8 Baño 3,64 3,99% 9 Vestíbulo 7,40 8,10% Total 30,62
Total área neta 74,82 82% I
Área no computable 12 Área verde 4,6 44,62% I 13 Lavandería 4,25 14 Patio posterior 17,53 15 Garaje 9,76 Total 36,14 Área de terreno 81,00
baja al 90%, sin dejar de ser altamente eficiente. Como lo muestra la Figura 10, las fachadas se exponen a la radiación directa durante todos los meses y horas del año. (Ver Figura 5).
Figura 4. Esquema de distribución de la vivienda
Figura 5. Análisis de soleamiento
vIvIENDA PROGRESIvA
El proyecto, plantea una respuesta para el crecimiento del área de la vivienda. Puesto que, el número de miembros de cada núcleo familiar mayoritariamente maneja tendencias de crecimiento positivas, la planificación, prevé la ampliación de dos dormitorios adicionales en una segunda etapa de construcción, sin que esta reforma modifique la función o la estética prevista para el proyecto, tanto individual como en conjunto urbano. Se considera también que al ser una vivienda con acceso a personas con limitados recursos económicos, la inversión por el total de la
edificación no deberá ser de un solo pago, sino que el monto de inversión será igualmente progresivo con el crecimiento de la vivienda. La primera etapa de la vivienda considera el avance del 82% del total de la vivienda, y se establece un 18% restante para dos dormitorios adicionales.
REPETICIÓN SISTEMáTICA DE LA UNIDAD DE
vIvIENDA
La vivienda, está concebida para proyectarse en un crecimiento progresivo hacia sus fachadas laterales, es decir, un crecimiento en el eje norte sur, con lo cual ninguna de las viviendas pierde sus capacidades de captación y acumulación térmica. El diseño se lo planteó desde un inicio con esta posibilidad de organiza-ción urbana, así, mediante una adecuada orientaorganiza-ción se evita, que las zonas más importantes de las fachadas se encuentren en penumbra por tiempos prolongados. Las viviendas se organizan hacia los extremos este y oeste, con lo cual la distancia de los patios posteriores evita la proyección de sombras hacia las fachadas captadoras de los dormitorios y escaleras (Ver Figura 6 y Figura 7).
Figura 6. Crecimiento en el eje norte - sur
Figura 7. Crecimiento en el eje este - oeste
vALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
La validación de estos parámetros se los realiza el software
ECOTEC1. En el caso del balance higrotérmico se consideran
estrategias, que estarán enmarcadas en el diagrama psicomé-trico. El software, permite obtener datos de temperatura interior durante las diferentes horas del día para cada espacio de la vivienda, para luego comprobarlos con la temperatura ambiente. Este software registra a cada uno los espacios de la vivienda y los analiza térmicamente en base a la orientación, ubicación geográ-fica, forma y proporción, radiación directa, inercia térmica de los materiales, características de aislamiento, puentes térmicos, entre otros. Se considera como fechas para el análisis térmico los solsticios (21 de junio y 21 de diciembre) y equinoccios (21 de marzo y 21 de septiembre), debido a que son las fechas en donde el sol llega a sus ángulos máximos de inclinación, a más de que la vivienda puede auto provocarse sombra cuando esta se agrupe en un solo tramo de fachadas.
Como resultado, el rendimiento térmico de los espacios interiores en las fechas analizadas, equinoccios del 21 de marzo y 21 de septiembre, y solsticios 21 de junio y 21 de diciembre, fue eficiente. Todos los espacios analizados (social y reposo) mantiene una constante de temperatura durante las 24 horas del día con promedios de 19,86°C en marzo, 20.27°C en junio,
1 Autodesk® Ecotect® Analysis, software de análisis de diseño sustentable, es una de las posibilidades a elegir dentro de las herramientas de diseño para una construcción sustentable. Ofrece una amplia gama de simulaciones y análisis de funcionamiento energético que permite mejorar el rendimiento de los edificios existentes o en el diseño de otros nuevos. Permite integrar los análisis de energía, agua y emisiones de carbono, con herramientas que permiten visualizar y simular el comportamiento del edificio en el contexto de su medio ambiente.
19,92°C en septiembre y 20,59°C en diciembre, con un promedio anual de 20,16°C. Estos resultados garantizan que la casa siempre cuente en sus espacios interiores con temperaturas de confort térmico, sin verse afectadas por las variables de amplitud térmica exterior. En algunas zonas, en horas del mediodía especialmente, el ambiente de la cocina se eleva por encima de los 24°C, esto debido a la actividad que se realiza, pero con el sistema de venti-lación cruzada puede eliminarse el calor innecesario y equilibrar las condiciones de confort. Con el ECOTEC, además se valida los niveles de confort lumínico. Este programa calcula la incidencia solar directa en base a la posición del sol y tamaño y proporción de las ventanas, tomando en cuenta también la reflectividad de los materiales del interior. Se comprueba que todos los ambientes mantienen rangos de iluminación adecuados desde el panorama menos favorable que sucede cuando el cielo esta nublado (ilumi-nación exterior de 5000 lux aproximadamente). El método de medición aplicado se lo realiza tomando medidas en 4 puntos de cada ambiente a una altura de 70cm para dormitorios y sala y a 90cm para la cocina. En caso de valores por encima del máximo establecido, se puede utilizar persianas o quiebrasoles internos, los cuales además no afectarían a las condiciones térmicas que dispone la vivienda.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Todos los elementos con los cuales se realizó el diseño se los puede obtener con proveedores locales, con lo se dispone de materiales más eficientes al clima, así como se disminuye la huella ecológica al disminuir su transporte (Cerón, y otros 2013). Es decir, se genera una arquitectura con identidad de lugar, reactivando por tanto la economía local.
Las zonas centrales de mayor penumbra (pasillo y baño) disponen de iluminación cenital evitando así la necesidad de consumo para iluminación. El diseño del cielo raso de la planta alta elaborado con paneles de madera evita pérdidas de calor hacia la superficie fría de la cubierta. La orientación e inclinación de las cubiertas es adecuada para la instalación de paneles térmicos y fotovoltaicos, ya que éstos se encuentran ubicados en el eje este – oeste y no se provocan sombras entre sí. La losa central prevé su recubrimiento con capa vegetal, permitiendo así disponer de un elemento de excelente aislamiento térmico, y que a su vez permite recuperar capa vegetal al predio intervenido. Se dispone también de un sistema de reciclaje de aguas lluvias, permitiendo que el líquido se almacene en contenedores ubicados en el ducto lateral, para permitir su uso en aparatos sanitarios, riego y limpieza, tal como propone (GhaffarianHo-seini, y otros 2013). La abertura de los aleros y la inclinación de la pendiente hacia el interior de la vivienda permiten mayor cantidad de tiempo para captación radiación solar sobre las fachadas. La cubierta traslucida sobre las escaleras garantiza 12 horas de sol al interior del invernadero, permitiendo así total ganancia en iluminación natural y ganancia térmica.
CONCLUSIONES
Para el diseño del proyecto se han utilizado varios criterios, tanto para definir los factores externos (condiciones climáticas, geográficas), e internos (condiciones de confort). Mientras que para determinar las condiciones arquitectónicas y constructivas se han tomado criterios de proyectos de vivienda social que se han construido en la zona de estudio. Es importante anotar que las propuestas y objetivos que pueden reunir un diseño pueden ser extensos (Peuportier, Thiers y Guiavarch 2013), por lo que fue indispensable delimitar las condiciones de estudio. El estudio analiza el clima, el entorno y sus condiciones particulares de soleamiento con el fin de crear un diseño arquitectónico adecuado. Puesto que no se establece una ubicación concreta para la localización de una vivienda, algunos factores (vientos, relieve, masas, continentalidad, entre otros), que condicionan el diseño no se los considera, sin embargo, la propuesta y la metodología es válida para fomentar futuras experiencias.
La forma y materialidad de la fachada, sus llenos, vanos y retran-queos, la inclinación de los aleros, la conformación del conjunto urbano, son una respuesta geométrica a los ángulos determi-nados en el Mapa Estereográfico, con la finalidad de obtener los mayores porcentajes de radiación directa sobre las fachadas, utilizando exclusivamente métodos pasivos.
La vivienda, por la orientación de sus cubiertas, permite la colocación de energía solar, ya sea con paneles fotovoltaicos o fototérmicos. Así mismo considera la ubicación de acumuladores de agua lluvia para uso de sanitarios, riego u otras actividades de limpieza. El diseño modular, el sistema constructivo, materiales, cantidades y acabados, entre otros factores, determinan que el costo sea de $16019,87USD, con lo cual se está dentro de la categoría de Viviendas de Interés Social del Ecuador. Este presupuesto está dentro del Programa del Bono que ofrece el
Ministerio de Vivienda, ($20000,00USD)1.
Las técnicas de diseño descritas podrían integrar además materiales y conocimientos tradicionales (Seyfang 2010), así mismo un análisis más exhaustivo de las técnicas utilizadas en el medio, permitirá determinar cuáles son las más adecuadas para garantizar la calidad de vida de los usuarios (Wekesa. B 2010). Con el diseño del proyecto se contesta a la pregunta esencial de la investigación, es decir, es posible utilizar herramientas bioclimáticas, incluso para diseñar viviendas de carácter social. La exposición de estas herramientas permite que diseñadores y usuarios dispongan de nuevas alternativas para que la elección de una vivienda dentro del mercado inmobiliario sea más amplia (Peuportier, Thiers y Guiavarch 2013).
AGRADECIMIENTO
A la Dirección de Investigación de la DIUC de la Universidad de Cuenca, por la confianza entregada para realizar este trabajo.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Abdel, Aleya, y Iman Aboulgheit. «Assessing Housing Interior Sustainability in a New Egyptian City.» Editado por ELSEVIER. Procedia, Social and Behavioral, nº 65 (2012): 564-577.
[2] Assefa, G., M. Glaumann, T. Malmqvist, y O. Eriksson. «Quality versus impact: Comparing the environmental efficiency of building proper-ties using the EcoEffect tool.» Editado por ELSEVIER. Building and Environment, nº 45 (2010): 1095–1103.
[3] Bodach, Susane. «Energy in social housing: Opportunities and barriers from a case study in Brazil.» Editado por ELSEVIER. Energy Policy, nº 38 (2010): 7898-7910.
[4] Cabeza, Luisa, Camila Barreneche, Laia Miro, Fernández, Ines Martínez Mónica, y Diana Urge-Vorsatz. «Affordable construction towards sustainable buildings: review on embodied energy in building materials.» Editado por ELSEVIER. Currente Opinion in Environmental Sustainability, nº 5 (2013): 229–236.
[5] Celleri, Eva, Magaly Cordero, y Jaime Pesantez. «Ecodiseño.» Cuenca: Universidad de Cuenca, 1982.
[6] Cerón, Ilena, Esher Sanyé, Jordi Oliver, Nuan Motero, Carmén Ponce, y Joan Rieradevall. «Towards a green sustaninable strategy for social neighbourhoods in Latin America: Case from social housing in Merida, Yucatan, Mexico.» Editado por ELSEVIER. Habitat International, nº 38 (2013): 47-56.
[7] Cifuentes Gonzalez, Susana. La casa ECOnómica. Sinaloa: Ediciones del Lirio, 2011.
[8] Cordero, Esteban, y Ordoñez Jhonatan. «Tesis previa a la obtención del Título de Arquitecto.» Universidad de Cuenca, 2009.
[9] Edwards, Brian. Guía básica de la sostenibilidad. Barcelona: Gustavo Gili, 2008.
[10] GhaffarianHoseini, AmirHosein, Nur Dalilah, Umberto Berardi, Ali Ghaffarian Hoseini, y MahdiarGhaffarianHoseini NastaranMakaremi. «Sustainable energy performances of green buildings: A review of
current theories, implementations and challenges.» Editado por ELSEVIER. RenewableandSustainableEnergyReviews, 2013: 1-17. [11] Gonzalez, Javier Neila. Arquitectura Bioclimática. Madrid: Munilla -
Neira, 2004.
[12] Higueras, Ester. Urbanismo bioclimático. Barcelona: GG, 2006. [13] Jutglar, Luis. Energía Solar. Barcelona: CEAC, 2004.
[14] Larrea, Carlos. La Situación Habitacional en Pichincha y en el Ecuador: 2001-2010. Editado por Universidad Andina Simón Bolivar. Quito, 2010.
[15] Malmqvist, Tove, y Mauritz Glaumann. «Environmental efficiency in residential buildings – A simplified communication approach.» Building and Environment, nº 44 (2009): 937–947.
[16] Martinez, Paúl. «Usos finales de energía eléctrica y GLP en el cantón Cuenca. Escenarios al año 2015.» Tesis previa para obtener el Título de Master en Gestión Tecnológica. Cuenca: Universidad de Cuenca, 2010.
[17] MEER. Matriz energética del Ecuador. Quito: Ministerio de Electri-cidad y Energías Renovables, 2008.
[18] Murillo, Rountree. Arquitectura bioclimática. Guayaquil: Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, 2011.
[19] Neila, González. Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible. Madrid: Munillaleira, 2001.
[20] Pacheco-Torga, F, y Said Jalali. «Earth construction: Lessons from the past for future eco-efficient construction.» Editado por ELSEVIER. Construction and Building Materials, nº 29 (2012): 512–519. [21] Paz Jácome, J F, y F. V Ulloa López. «La vivienda de interés social.»
Revista Ingenius, 2006: 3, 8.
[22] Peuportier, Bruno, Stéphane Thiers, y Alain Guiavarch. «Eco-design of buildings using thermal simulation and life cycle assessment.» Editado por ELSEVIER. Journal of Cleaner Production, 2013: 73-78. [23] Serra, Rafael. Arquitectura y Clima. Barcelona: Gustavo Gili, 2002. [24] Seyfang, Gill. «Community action for sustainable housing: Building a
low-carbon future.» Editado por ELSEVIER. Energy Policy 38 (2010): 7624–7633.
[25] Soria, Francisco. Pautas de Diseño para una Construcción Soste-nible. Barcelona: Edicions UPC, 2004.
[26] Viqueira, Rodriguez. Introducción a la Arquitectura Bioclimática. Mexico DF: Limusa, 2002.
[27] Wekesa. B, Steyn. G, Otieno.F. «The response of common building construction technologies to the urban poor and their environment.» Building and Environment 45 (2010): 2327 - 2335.
[28] Zabalza, Ignacio, Antonio Valero, y Alfonso Aranda. «Life cycle assessment of building materials: Comparative analysis of energy and environmental impacts and evaluation of the eco-efficiency improvement potential.» Building and Environment, nº 46 (2011): 1133 - 1140.
[29] Zander, Jhon, y Rolf Sandström. «Materials selection with several sizing variables taking environmental impact into account.» Editado por ELSEVIER. Materials and Design, nº 37 (2012): 243–250. [30] Zhang Xiaoling, Shen Liyin, Wu Yuzhe. «Green strategy for gaining
competitive advantage in housing development: a China study.» Editado por ELSEVIER. Journal of Cleaner Production, 2011: 157-167.
CAMPAMENTO MINAS DE SAN FRANCISCO
ECO CIUDAD SOSTENIBLE PARA MINISTERIO DE ELECTRICIDAD Y
ENERGIAS RENOVABLES DE LA REPUBLICA DEL ECUADOR
Pablo Esteban Ochoa1.RESUMEN
El presente estudio describe el proceso de investigación arquitectónica y desarrollo de nuevas tecnologías constructivas para el proyecto del Campamento MINAS DE SAN FRANCISCO, una “ciudad satélite” que albergará a más de 350 personas entre funcionarios, técnicos y trabajadores de la nueva Planta Hidroeléctrica del mismo nombre, la cual está prevista sea concluida para el año 2016 bajo la administración de la Unidad de Negocio Enerjubones y con aval del Gobierno del Ecuador y del Ministerio de Electricidad y Energías Renovables. La nueva Central Hidroeléctrica MINAS DE SAN FRANCISCO, ubicada en el límite entre las provincias de Azuay y El Oro al Sur Este del país, forma parte de los proyectos estratégicos que lleva a cabo la República del Ecuador, con el fin de implementar la nueva Matriz Energética Nacional que se está poniendo en marcha en este momento, para de esta manera hacer uso exclusivo de Energías Limpias en todo el territorio nacional.
Para el diseño urbano arquitectónico de esta “ciudad satélite” se ha planteado una línea base de investigación en todos los ámbitos, desde la conectividad vial externa, el Plan Maestro Urbano de Implantación de edificaciones, proyecto de arquitec-tura del paisaje y el diseño de una tipología habitacional modular con criterios bioclimáticos, empleando materiales de bajo costo energético y sistemas constructivos innovadores adecuados, eficientes y eficaces en el análisis de ciclo de vida de los mismos. El eje principal de esta propuesta urbana y arquitectónica será el de dotar de condiciones espaciales sostenibles para tareas de gestión, administración y supervisión del proyecto HIDROELÉC-TRICO MINAS SAN FRANCISCO, para lo cual esta arquitectura debe ser apropiada a las condiciones culturales y ambientales de la zona, sin causar mayor impacto sobre el territorio y revalo-rizar las fortalezas de cuidado del medio ambiente que fomenta la institución gubernamental contratante. El resultado de esta investigación será un proyecto que pueda calificar a Certificación LEED (Leadership in Energy in Enviromental Design) validada por el US Green Building Counsil pues los 10.000m² propuestos en esta investigación se pretenden que califiquen en las 3 catego-rías que son aplicables para el caso: Nueva Edificación (BC+D), Desarrollo Urbano (ND) y Casas (Homes)
PALABRAS CLAvE
Viviendas sostenibles, desarrollo sostenible, arquitectura biocli-mática, LEED.
ABSTRACT
MINAS DE SAN FRANCISCO CAMP
ECO SUSTAINABLE CITY FOR THE MINISTRY OF ELECTRICITY AND RENEWABLE ENERGY OF THE REPUBLIC OF ECUADOR The following study describes the process of architectural research and new technologies development applied to the Project for the MINAS DE SAN FRANCISCO camp, a “satellite city” which is planned for about 350 people including officials, technicians and workers of the new Hydroelectric Plant with the same name. It will be concluded in 2016 under the administration of the Enerjubones Business Unit and counts with the endorse-ment of the Governendorse-ment of Ecuador and the Ministry of Electricity and Renewable Energy.
1 Arquitecto Consultor. Máster en Arquitectura y Sostenibilidad.
This new Hydroelectric Central MINAS DE SAN FRANCISCO, is located in the border between Azuay and El Oro provinces on the South East of the country and it is part of the strategic project of the Ecuadorian government which has the final objective of implement a new National Energy Matrix that is being launched at this time. In this manner all Ecuadorian territory is going to use only Clean Energy.
For the urban and architectural design of this “satellite city” we have been planned a base line of research in all the subjects involved, including external connectivity, Urban Master Plan for implementation of buildings, Landscape Architecture project and the architectural design of a typology of modular dwelling with bioclimatic criteria, use of low carbon emission materials and innovating construction systems, whose are efficient and effective in analyzing the life cycle of them.
The main axis of this urban and architectural proposal is giving sustainable spatial conditions for managing, administration and supervision tasks of MINAS DE SAN FRANCISCO HYDROELEC-TRIC project, so this architecture need to be coherent with the cultural and environmental conditions of the site, without causing a big impact over the landscape and enhance the strengths of environmental care that the contracting government institution encourages in its work.
The result of this research will be a project capable of getting a LEED Certification (Leadership in Energy in Environmental Design) valid by the US Green Building Council because all of the 10000 m2 proposed in this study are going to be able to qualify in the three categories in whose are applicable: New construction (BC+D), Urban Development (ND) and Dwelling (Homes).
KEYwORDS
Sustainable homes, sustainable, bioclimatic architecture, LEED.
INTRODUCCIÓN
Con el programa de cambio de Matriz Energética para la República del Ecuador, el Ministerio de Electricidad y Energías Renovables, a través de la Unidad de Negocio Enerjubones pone en marcha la construcción del Proyecto Hidroeléctrico MINAS DE SAN FRANCISCO, con una capacidad de 1.290 GWh/ año generando 270 MW de energía beneficiando a 106.955 habitantes correspondientes a los cantones de ubicación del
proyecto - Pucará en Azuay y Zaruma en El Oro2.
Toda la logística administrativa, habitacional y de servicios del personal que laborará en dicha hidroeléctrica debe disponer de una infraestructura urbana y arquitectónica que satisfaga todas las necesidades espaciales del personal y sus actividades, desde gestión institucional hasta albergue de los grupos de trabajo en turnos de estancia de hasta 9 días continuos.
Este conjunto arquitectónico del campamento basa su línea de investigación en lograr unas edificaciones que respondan a las condiciones de clima cálido – húmedo que encontramos en el sector, así como también a los elementos y factores de clima obtenidos de las cartas climáticas publicadas por el Instituto Nacional de y Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI). Cada una de la edificaciones a implantarse están orientadas Norte - Sur, y esto se determina en base a un estudio de geometría solar que define las horas y fechas en las cuales los
2 Ministerio de Electricidad y Energías Renovables. “Políticas y Estrategias para el Cambio de la Matriz Energética del Ecuador”. Quito, Ecuador, 2008.
espacios interiores, según sus horarios se mantienen en sombra, evitando el sobre calentamiento del ambiente interior, y a su vez favoreciendo la apertura de vanos para aprovechamiento de las visuales más importantes y mantener constante el efecto de ventilación cruzada.
Al estar ubicados a más de 85Km de las ciudades (Cuenca y Machala) de mayor provisión de materiales y recursos para la construcción se plantea en el proceso de diseño un sistema constructivo con materia prima local, que reutilice técnicas tradi-cionales de construcción, de bajo costo económico y energético, y que constituya un proceso de innovación y desarrollo soste-nible que potencie la calidad ambiental.
Es por ello que la propuesta para la construcción de los muros del Campamento se los realizará con “Suelo-Cemento”, que es el resultado de una mezcla de suelo pulverizado, arcilla, bajas cantidades de cemento y agua que se compactan y curan, para obtener densidades altas y endurecimientos más efectivos. Es decir, se construirán muros anchos compactados a manera de tapial, utilizando como material base la roca obtenida de las excavaciones y explosiones de la montaña donde se está constru-yendo la hidroeléctrica, de tal manera que el 85% del material para los muros de 60cm de ancho se lo extrae directamente del lugar de emplazamiento. De esta forma se obtiene un nuevo material resistente a los esfuerzos de compresión, prácticamente impermeable, termo aislante y estable en el tiempo, y que a su vez reduce el impacto visual, energético y climático del campamento.
MATERIALES Y MÉTODOS.
ANáLISIS DE CAMPAMENTOS EN EL PAÍS.
Con el objetivo de conocer y de valorar la operatividad y la logística requerida en los Campamentos, se analizó 5 ejemplos existentes de los cuales, en base a una matriz de análisis se obtuvo criterios a ser implementados y mejorados en la propuesta tanto en el ámbito urbano, de gestión y de arquitectura (Ilustración 1).
Ilustración 1. Matriz de Análisis y Evaluación de Funcionamiento y Logística de Campamentos
CARTAS CLIMáTICAS INHAMI, ANáLISIS E
INTERPRETACIÓN DEL CLIMA EN LA ZONA
La información climática para el estudio se ha obtenido del
(INAMHI1). El campamento se ubicará dentro de un clima cálido –
húmedo, con valores promedio de temperatura que varían entre los 21°C y 29°C, y con humedad promedio por encima del 80%. Es una zona con un promedio anual de 6 octas, pluviosidad de 710mm, siendo las épocas de más precipitación entre enero y abril. Los vientos son constantes durante todo el año en la direc-ción Sur – Sureste, y alcanzan velocidades máximas de 5.6m/s.
Para obtener valores precisos de los rangos de confort climático para los espacios interiores se elaboró los Climogramas de la zona (Ilustración 3), de los cuales se determina que las estrate-gias de diseño a aplicar serían disponer de una orientación que permita crear espacios en sombra, geometría de cañón para no romper la circulación de viento, abundante vegetación de hoja perenne, elementos de protección solar al este - oeste, y ventilación cruzada.
Ilustración 3. Climogramas y zonas de confort.
ANáLISIS DEL TERRENO DE IMPLANTACIÓN.
El terreno asignado para el proyecto es de forma rectangular,
con su eje mayor orientado norte sur, tiene 4.6Ha. de área útil, con una pendiente constante del 8% de Noroeste a Sureste. (Ilustración 4)
Ilustración 4. Planimetría y Altimetría del Terreno
GEOMETRÍA SOLAR
El estudio de la geometría solar permite calcular la posición del sol a cada hora del día en cualquier latitud y altitud del planeta. Con esta información se establecen criterios para definir
gias de protección. Con la carta solar (Ilustración 5), además se determinan las condiciones ambientales del lugar a diferentes horas del día, para luego enfrentarlas a datos de flujos y ocupa-ción, con el fin de proyectar, condiciones de iluminaocupa-ción, tempe-ratura y radiación en cada uno de los espacios de la estancia. Además que ayudará a definir la ubicación de ventanas, paredes
ciegas, paneles solares, áreas verdes, zonas de luz y sombra, según sean las necesidades de los usuarios (Neila 2001).
Ilustración 5. Cartas Solares de la zona de Estudio.
Como resultado del análisis de las cartas solares (Ilustración 6) se determina que la menor exposición solar se encuentra en el eje Norte – Sur. La línea de color amarillo indica la mejor orientación, en este caso es hacia el Norte. Las curvas más pronunciadas ubicadas en el Este y Oeste muestran la exposición solar que cada fachada recibiría. La línea de color rojo muestra la exposi-ción de los 3 meses más abrigados, mientras que la línea azul representa los 3 meses más frescos. La línea verde simboliza el promedio anual, el mismo que se incrementa hacia el Oeste con una ligera tendencia hacia el Sur.
Ilustración 6. Análisis de Radiación y orientaciones óptimas.
Ilustración 7. Visuales del sitio.
Ilustración 8. Lámina de análisis de elementos que conforman el paisaje.
ANáLISIS PAISAjÍSTICO DE LA ZONA DE ESTUDIO
El proceso de diseño y los principios básicos de actuación se
basa en el análisis y diagnóstico de la realidad, aspectos funda-mentados en el inventario general de elementos (Ilustración 7). El diagnóstico paisajístico toma como punto de partida el resultado de la descripción y análisis del área de estudio en relación con su expresión territorial y su vínculo con el paisaje del entorno.
INvENTARIO / LEvANTAMIENTO DE ASPECTOS EL
PAISAjE NATURAL Y CULTURAL
Se procedió al levantamiento de la situación / inventario de los principales aspectos del paisaje del espacio motivo de intervención y del entorno, relevantes para definir su posterior tratamiento (Ilustración 8). Se aborda algunos elementos impor-tantes del paisaje: los estructurantes, modeladores y singulares. A más del área a tratar, el estudio involucra su entorno, es decir el territorio con el que dicho espacio tiene interacción así sea exclusivamente visual. El inventario incluye a los componentes abiótico, biótico y antrópico del medio.
CERTIFICACIÓN LEED
La certificación LEED, por sus siglas en inglés (Leadership in Energy in Enviromental Design), LIDER EN EFICIENCIA ENERGE-TICA & DESARROLLO SOSTENIBLE es el estándar en construc-ción sostenible con mayor prestigio en todo el mundo. Se basa en un sistema de puntuación que mide el nivel de respeto medioam-biental y de salud de los edificios y califica a cualquier tipo de edificación en 5 categorías: emplazamiento, gestión del agua, energía y atmósfera, materiales y calidad ambiental interior. El proyecto integral del campamento, conjuntamente con cada una de las ingenierías involucradas en los estudios, han desarrollado sus productos dentro de los lineamientos técnicos y categorías de calificación (Ilustración 11) que exige esta certificación, convir-tiéndose de esta manera en uno de los primeros edificios con altos estándares ambientales y ecológicos en el Ecuador.
Ilustración 10. Excavación de túnel de Hidroeléctrica. Cantera de material para muros
SUELO CEMENTO. MATERIAL PARA MUROS
Tal como lo habíamos indicado, es el resultado de una mezcla de suelo pulverizado, arcilla, 12% de cemento y agua que se compactan y curan, para obtener materiales con capacidad portante suficiente para el uso en viviendas. De esta forma se obtiene un nuevo material resistente a los esfuerzos de compre-sión, prácticamente impermeable, termo aislante y estable en el tiempo. Se consideran suelos aptos para mezclas de
suelo-cemento aquellos cuyos consumos de cemento en peso se encuentren entre 5 y 12% con respecto al peso del suelo. Además, que la trabajabilidad sea tal que permita la producción de los elementos a fabricar. Los límites de plasticidad lo fijan el límite líquido y el límite plástico del suelo: Limite líquido < 45% y Limite plástico < 18%. Las pruebas realizadas al material de la rezaga de material excavado (Ilustración 10) y al material arcilloso son de Compactación, Resistencia, Tecnología Constructiva y Costos.
PROGRAMACIÓN ESPACIAL URBANA Y
ARQUITECTÓNICA
El campamento está compuesto por diferentes grupos de infraestructura ubicados según sus funciones y tipo de ocupa-ción o usuarios, así tenemos edificios administrativos para logís-tica y control, edificio de servicios de preparación de alimentos y restaurantes, servicios de lavandería, servicios recreativos con salones de juegos, salones de eventos, gimnasio y zonas deportivas. Dichas zonas deberán disponer de independencia funcional y controles de acceso que vayan desde los espacios más públicos a los privados. Adicionalmente se requiere módulos de habitación clasificados según el rango administrativo y la capacidad de cada uno, los cuales se distribuyen en módulos de habitaciones (132 unidades), y suites de 1 (45 unidades), 2 (10 unidades) y 3 dormitorios (4 unidades).
Ilustración 11. Fotografia 360° & Mapas Ambientales
RESULTADOS Y DISCUSIONES
PLAN MAESTRO URBANO
El terreno en donde se ha desarrollado el proyecto se localiza al pie de una ladera, en una zona aún sin urbanizar. Definido el lineamiento general del proyecto se sientan las bases para fija con detalle los parámetros cuantitativos de superficie sobre los cuales se norma el diseño del conjunto. Al acoger la alternativa de modelo de distribución dispersa se acogió implícitamente el concepto general de desarrollo urbano en el que priman las actividades de alojamiento, servicios y recreación. Los conceptos aplicados en esta zonificación responde netamente a las análisis de las condiciones medioambientales y climáticas del lugar, esto es temperatura, humedad, radiación, geometría solar, precipi-tación, vientos, topografía y vistas predominantes, logrando de esta manera una arquitectura y urbanismo adecuado y únicos para este sitio específico. (Ilustración 11)
Ilustración 12. Zonificación y Plan Maestro de Campamento
La estructura funcional del conjunto diferencia con claridad
las acciones de administración, servicios y alojamiento como zonas vinculadas directamente y consecuentemente requieren proximidad entre ellas. Los espacios destinados a recreación y servicios complementarios deben permitir una cercanía desde todos los puntos del campamento. (Ilustración 12)
Basados en la adaptación del concepto de distribución dispersa de bloques, se ha establecido la distribución, la misma que relaciona las actividades en torno a la compatibilidad funcional, separando las actividades de relación directa e indirecta. Se ha puesto énfasis en mantener un control visual y funcional sobre los equipamientos y servicios que puedan generar mayores inconvenientes e impactos al interior del campamento, como son las zonas de servicios de alimentación y recreación (intensidad de uso y ruido). La estructuración vial se mueve en torno a generar un anillo vial que permita amortiguar los impactos de inserción de los flujos provenientes del sistema vial principal, diferenciando dos zonas, la primera definida para el usos de vehículos exclusivamente relacionados con las actividades administrativas y de servicios en torno a la alimentación, y una segunda zona en la cual se implanta el sistema de movilidad que restringe el movimiento del vehículo en cuanto a su velocidad de circulación para dar un trato preferente al peatón. (Ilustración 13)
Ilustración 13. Imagen general de la implantación del campamento MINAS DE SAN FRANCISCO
La zonas de vivienda se plantean organizando barrios confor-mados por manzanas (organización de viviendas desde 4 unidades a 10 unidades). Los barrios se ubican hacia el norte y hacia la zona sur del terreno, que son ubicaciones estratégicas para reservar una franja central (este-oeste) que albergará los zonas administrativas, vías principales de circulación y conexión, y servicios generales. Las zona de vivienda se conecta por un sistema vial principal que permite acceso vehicular a los conjuntos y un sistema vial secundario que prioriza la movilidad peatonal, las medidas de las vías y calzadas de circulación que se proponen permitirán generar conexiones continuas y sin puntos muertos, por lo que se plantea un sistema vial y peatonal considerando dimensiones de vehículos sobre las medidas estándar y planteando sistemas de gradas y rampas en todo el sistema peatonal.
MÓDULOS HABITACIONALES
Las viviendas que se definen son: 40 Suites (1 dormitorio y zona social: cocina, comedor y sala), 4 viviendas 3D (3 dormitorios, 2 baños completos y zona social: cocina, comedor y sala), 10 viviendas 2D (2 dormitorios, 2 baños completos y zona social: cocina, comedor y sala), 132 viviendas 1D (1 dormitorio y 1 baño completo, todas las unidades de dormitorio tienen la capacidad de alojar 1 cama de 1 plaza y media, o 2 camas de 1 plaza), organi-zados en manzanas (entre 32 y 36 unidades por manzana).
Ilustración 16. Sistema Constructivo de Módulo de Vivienda. Losa + Muros portantes + Paneles Livianos Caña Guadua + Cubierta
El sistema constructivo del módulo de vivienda se compone de una losa de cimentación, dos muros laterales de 60cm de espesor construidos de suelo cemento y orientados E-O con el fin de que su masa absorba toda la carga térmica de la radiación solar y mantenga frescura en los interiores, ya que además todo el año se encuentran en sombra. Las fachadas Norte y Sur (paneles de caña guadua) se alinean a las vistas más favorables y la dirección de viento para potenciar las visuales y permitir la ventilación cruzada. (Ilustración 15 - 16)
Basados en el mismo sistema modular de la Unidad, se han plani-ficado los demás tipos de vivienda, con las mismas caracterís-ticas de orientación a las mejores visuales, vanos para favorecer la ventilación cruzada, muros al este y oeste y cubierta vegetal. Este sistema modular permite la distribución y agrupamiento de la unidad de vivienda en horizontal y vertical, conformando los grupos y manzanas habitacionales de la “ciudad satélite” según los rangos y tipos de usuarios. (Ilustración 19)
Ilustración 19. Crecimiento modular de la Unidad Habitacional.
CONCLUSIONES
El proyecto del Campamento Minas de San Francisco es resul-tado de un proceso de investigación integral e interdisciplinaria, que busca generar una composición urbana que revalorice el entorno cultural y paisajístico de la zona de implantación. En base al estudio detallado de las condiciones climáticas, topográficas, paisajísticas y medioambientales en general se ha planteado una propuesta que se destaca por su innovación constructiva, biocli-mática eficiente y vialidad urbana que prioriza el espacio público para el peatón. Los estudios de cálculo realizados en el software ecotect indican que el clima interior de los módulos habitacio-nales se encuentran siempre en confort puesto que mantienen en rangos de temperatura promedio de 21.5°C en todo el año, con lo cual se reduce la amplitud térmica y los valores de clima existentes en la zona.
Así mismo se ha evaluado con Análisis de Ciclo de Vida de los materiales cada uno de los elementos constructivos del proyecto, procurando mantener costos energéticos muy inferiores al sistema tradicional, selección de materiales no contaminantes y eficientes en bioclima, aislamientos, montaje y precio.
AGRADECIMIENTO
A la Unidad de Negocio Enerjubones – CELEC, al Ing, Pedro Cordero Administrador del Contrato, y a los Ingenieros Santiago Arce, Gerente General y Paúl Torres Gerente de infraestructura.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Celleri, Eva, Magaly Cordero, y Jaime Pesantez. «Climatización de la vivienda.» s.f. [2] Cifuentes Gonzalez, Susana. La casa ECOnómica. Sinaloa: Ediciones del Lirio, 2011. [3] Edwards, Brian. Guía básica de la sostenibilidad. Barcelona: Gustavo Gilo, 2008. [4] Gonzalez, Javier Neila. Arquitectura Bioclimática. Madrid: Munilla - Neira, 2004. [5] Higueras, Ester. Urbanismo bioclimático. Barcelona: GG, 2006.
[6] Murillo, Rountree. Arquitectura bioclimática. Guayaquil: Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, 2011.
[7] Neila, González. Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible. Madrid: Munilla-leira, 2001.
[8] Paz Jácome, J F, y F. V Ulloa López. «La vivienda de interés social.» Revista Ingenius, 2006: 3, 8.
[9] Serra, Rafael. Arquitectura y Clima. Barcelona: Gustavo Gili, 2002.
[10] SORIA, FRANCISCO. Pautas de Diseño para una Construcción Sostenible. Barce-lona: Edicions UPC, 2004.
[11] Viqueira, Rodriguez. Introducción a la Arquitectura Bioclimática. Mexico DF: Limusa, 2002.
Elementos Sistema Unidad Material Cantidad Entrada
Energía Incorporada Mj/kg Salida Capacidad Transporte m3 Distancia km Fachadas Muro suelo-cemento m3
piedra - medio natural 0,79 producto - -arcilla - medio natural 0,2 residuo - -cemento - tecnosfera 5,5 residuo -
-arena - medio natural 0,1 -
-yeso - tecnosfera 2,4 residuo - -Panel
Hormigón m2
panel - tecnosfera 0,86 reciclable - -caña guadua - medio natural 1,2 reciclable -
-Losa HormigónPanel m2
cemento - tecnosfera
0,86 residuo - -arena - medio natural residuo - -hierro - tecnosfera 32 reciclable - -cerámica - tecnosfera 2,5 residuo -
-Cubierta
Vegetal m2
cemento - tecnosfera 5,5 residuo - -arena - medio natural
0,07 residuo - -grava - medio natural residuo - -Gres m2 impermeabilizante - tecnosfera 53 residuo - -tierra vegetal - medio natural 0,4 reciclable - -Ilustración 15. Módulo Habitacional
Ilustración 17. Diagrama de orientación y protección en sombra de los espacios interiores en solsticio de junio y diciembre
MATERIALES RECICLADOS Y SU EFICIENCIA ENERGÉTICA EN
ENVOLVENTES VERTICALES DE LA EDIFICACIÓN EN BOGOTÁ
RECYCLED MATERIALS AND THEIR ENERGY EFFICENCY IN BOGOTÁ’S
BUILDING VERTICAL ENVELOPE
Angela Adriana Cubides Pérez, Sergio Alfonso Ballén Zamora,Nieves L. Hernández Castro, Luz Amparo Hinestrosa Ayala, Álvaro Timoteo Márquez Arreaza
Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca Calle 34 No. 5-45 Bogotá – Colombia
RESUMEN
El estudio se enmarca dentro de la línea de investigación “Construcción Sostenible”, de la Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca, Facultad de Ingeniería y Arquitectura.
Este trabajo se basa en la búsqueda e implementación de buenas prácticas sostenibles con el uso de los materiales reciclables para las envolventes verticales de la edificación, mediante el aprovechamiento y destino que se les puede dar a los residuos de obra; que son generados en grandes cantidades por la construcción de edificaciones nuevas, por demoliciones e intervenciones de rehabilitación o restauración entre otros, contaminando el medio ambiente.
El objetivo general de la investigación es establecer criterios para el empleo de materiales reciclados en las fachadas, especial-mente de vivienda en altura y alcanzar su óptimo desempeño y eficiencia energética en la edificación en Bogotá, Colombia; para ello se requiere identificar las zonas de acopio del material en la ciudad, la cantidad de materiales potenciales a reciclar para ser utilizados, su potencialidad de uso, su diseño de composición y las condiciones técnicas y térmicas acordes a las normativas y condiciones climáticas en la ciudad.
Para alcanzar la sostenibilidad energética en la edificación, es necesario tener en cuenta los factores que influyen sobre la misma, desde el diseño y durante su ejecución; el uso de materiales en las envolventes con características propias como son la inercia térmica, masa, calor específico, y conductividad entre otras; características que al ser sometidas a las condiciones ambientales y del entorno del edificio, y del diseño del espacio interior, determinan el confort y habitabilidad de la misma. Se analiza la conveniencia de usar materiales reciclados, que, a través de su procesamiento mejoren sus propiedades y propor-cionen las características energéticas requeridas; el ahorro de los recursos, permite reducir el impacto a los ecosistemas, minimizar la huella de carbono y contribuir a la conservación del planeta. Palabras claves: sostenibilidad, ambiente, energía, materiales, recursos, reciclaje, escombros, gestión, residuos, control, eficiencia, impacto.
ABSTRACT
The study is part of the research “Sustainable Building”, Univer-sidad Colegio Mayor de Cundinamarca, Faculty of Engineering and Architecture.
This work is based on the search and implementation of good sustainable practices with the use of recyclable materials to the envelopes of the vertical building, through the use and destination that can be given to the waste of labor; that are generated in large quantities by the construction of new buildings, house demolitions and interventions of rehabilitation or restoration among others, contaminating the environment. The overall objective of the research is to establish criteria for the use of recycled materials in walls, especially housing in height and reach their optimal performance and energy efficiency in building
in Bogota, Colombia; This requires identifying the areas of gathe-ring the material in the city, the amount of material potential to recycle to be used, its potential for use, its design of composition and the thermal and technical conditions in accordance with the regulations and weather conditions in the city.
To achieve sustainable energy in buildings, it is necessary to take into account the factors that influence on it, from the design and during their implementation; the use of materials in envelopes with features such as thermal inertia and mass, specific heat, conductivity among others; characteristics to be subjected to environmental conditions and environment of the building, and interior space design, determining comfort and habitability of the same.
Discusses the desirability of using recycled materials, which, through its processing to improve their properties and provide the required energy characteristics; saving resources, allows you to reduce the impact to ecosystems, to minimize the carbon footprint and contribute to the conservation of the planet.
KEYwORDS
Sustainability, environment, energy, materials, resources, recycling, rubbish, management, waste, control, efficiency, impact.
INTRODUCCIÓN
La industria de la construcción causa un gran impacto en el medio ambiente afectando ecosistemas, se requiere desarrollar estrategias para implementar el manejo y reducción de residuos de obra, la producción de materiales reciclados y actividades que contribuyan a la reducción de generación de gases de efecto invernadero durante los procesos de extracción, fabricación e instalación de materiales y elementos de la edificación.
En el diseño, la elección de materiales utilizados en la edifi-cación, los elementos arquitectónicos se unen para cubrir las necesidades de sus habitantes y aprovechar las condiciones del entorno y del clima local para lograr la comodidad sin necesidad de mecanismos complejos adicionales. La construc-ción bioclimática concibe la edificaconstruc-ción con base en una masa de almacenamiento térmico integral en el que se dispone que la envoltura, sea trasmisora y/o aislante, de tal manera que admita la energía térmica necesaria. Es decir, que permita conservar la temperatura, desprender y absorber calor dentro de la edifica-ción, según se requiera.
El confort de una edificación se define a partir de aspectos que van desde lo cultural, térmico, acústico, lumínico, ambiental, por lo que es necesario estudiar y definir diferentes estrategias de diseño y construcción que brinden protección y comodidad al usuario desde lo físico, funcional y emocional. Esto es percibido por el hombre a través de sus sentidos y en sentirse cómodo en un lugar con adecuada temperatura del ambiente, calidad de aire interior, control de ruidos, y colores adecuados. Esto es la suma de un diseño apropiado para el cual es recomendable hacer previamente un estudio del lugar con el cual se analizan los elementos y los factores climáticos y las condiciones del entorno; brindando las herramientas necesarias para la implantación más conveniente del proyecto en el lugar, con el aprovechamiento de la radiación solar y de los vientos.
Todos los materiales empleados en la edificación son deter-minantes en las condiciones que esta tendrá, cada elemento,
