APORTES AL DISEÑO DE ESPACIOS ENERGÉTICAMENTE …

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ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRÍA EN INVESTIGACIÓN DEL HABITAT Y LA VIVIENDA SUSTENTABLE APORTES AL DISEÑO DE ESPACIOS ENERGÉTICAMENTE EFICIENTES EN EDIFICIOS EXISTENTES. RECICLANDO EL EDIFICIO DE POSTGRADO DE LA UNIVERSIDAD AMERICANA CONFORME PARÁMETROS FÍSICOS BIOCLIMÁTICOS Ing. Sofía Fabiana Duré Ruiz Díaz Asunción, Paraguay Año: 2021

Transcript of APORTES AL DISEÑO DE ESPACIOS ENERGÉTICAMENTE …

ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRIacuteA EN INVESTIGACIOacuteN DEL HABITAT Y LA VIVIENDA SUSTENTABLE

APORTES AL DISENtildeO DE ESPACIOS ENERGEacuteTICAMENTE EFICIENTES EN

EDIFICIOS EXISTENTES RECICLANDO EL EDIFICIO DE POSTGRADO DE LA

UNIVERSIDAD AMERICANA CONFORME PARAacuteMETROS FIacuteSICOS

BIOCLIMAacuteTICOS

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Asuncioacuten Paraguay

Antildeo 2021

2

Ingeniero Industrial Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Tesis preparada a la Universidad Americana como

requisito parcial para la obtencioacuten del tiacutetulo de

Magiacutester en Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda

Sustentable

Tutora Dr Arq Silvio Riacuteos

Asuncioacuten Paraguay

Antildeo 2021

3

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Total de paacuteginas 133

Tutor Dr Arq Silvio Riacuteos

Tesis acadeacutemica de Maestriacutea en Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable

Universidad Americana Paraguay Antildeo 2021

Aacutereas temaacuteticas

Arquitectura Ingenieriacutea Economiacutea Agronomiacutea

Coacutedigo de biblioteca helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

4

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Esta tesis fue evaluada y aprobada en fecha 28042021 para la obtencioacuten del tiacutetulo de Maacutester en

Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable por la Universidad Americana

Miembros de la Mesa Examinadora

Nombre Firma

Prof Carlos Eduardo Dos Santos Leal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Gloria Aquino helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Julio Diarte helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

5

Dedico esta tesis a

Mi esposo Juan Manuel Garciacutea Rangel quien me

ha apoyado y acompantildeado en todo momento

y a mis padres por ensentildearme que siempre hay

que seguir adelante

6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

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2

Ingeniero Industrial Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Tesis preparada a la Universidad Americana como

requisito parcial para la obtencioacuten del tiacutetulo de

Magiacutester en Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda

Sustentable

Tutora Dr Arq Silvio Riacuteos

Asuncioacuten Paraguay

Antildeo 2021

3

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Total de paacuteginas 133

Tutor Dr Arq Silvio Riacuteos

Tesis acadeacutemica de Maestriacutea en Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable

Universidad Americana Paraguay Antildeo 2021

Aacutereas temaacuteticas

Arquitectura Ingenieriacutea Economiacutea Agronomiacutea

Coacutedigo de biblioteca helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

4

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Esta tesis fue evaluada y aprobada en fecha 28042021 para la obtencioacuten del tiacutetulo de Maacutester en

Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable por la Universidad Americana

Miembros de la Mesa Examinadora

Nombre Firma

Prof Carlos Eduardo Dos Santos Leal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Gloria Aquino helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Julio Diarte helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

5

Dedico esta tesis a

Mi esposo Juan Manuel Garciacutea Rangel quien me

ha apoyado y acompantildeado en todo momento

y a mis padres por ensentildearme que siempre hay

que seguir adelante

6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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130

Planas O Uacuteltima revisioacuten 2 de junio de 2020 Energiacutea solar pasiva Teacutecnicas ventajas y

ejemplos Ingeniero Teacutecnico Industrial especialidad en mecaacutenica Paacutegina Energiacutea Solar

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Roper L David 2009 World Photovoltaic Energy Swanson R MPhotovoltaics Power Up

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ldquoLa fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclearrdquo El perioacutedico de la energiacutea

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Loacutepez B Tara Trabajo final de grado jardines verticales departamento de construcciones

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fachadasad_source=searchampad_medium=search_result_all

Martiacutenez Pita I 25 mayo 2019 Ecosistemas verticales nueva forma de crear paredes verdes en

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Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 diciembre 2014 - Primera edicioacuten Construccioacuten

sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos Generales

Carbonell M 9 de noviembre de 2020 Radiacioacuten solar directa e indirecta - Hogar Sense

131

Loacutepez Valleacutes A Curso 2017-2018 ldquoEstudio y anaacutelisis de paraacutemetros Bioclimaacuteticos Caso

praacutectico las Fachadas del edificio c1 de la escuela Teacutecnica superior de ingenieriacutea de la

Edificacioacuten de la upvrdquo Departamento de construcciones arquitectoacutenicas

Ovacen ldquoForma de la arquitectura incentivada por la eficiencia energeacuteticardquo Paisajismo

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para generar y ahorrar energiacutea II Paacutegina

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moda Paacutegina httpswwwseiscuboscomblogvigencia-arquitectura-bioclimatica

Ediclima Bienestar teacutermico Instalacioacuten de Sistemas de Climatizacioacuten Paacutegina

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Arq Villalba Analiacutea 2021 Maestriacutea en Investigacioacuten del Haacutebitat y la vivienda sustentable

Universidad Americana Asuncioacuten Paraguay

132

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tropicales Madrid

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infografiahtml

Sempergreencom Beneficios de un jardiacuten vertical Paacutegina

httpswwwsempergreencomessolucionesfachadasbeneficios-de-un-jardin-

vertical~text=Un20jardC3ADn20vertical20ofrece20numerososparte20d

e20la20construcciC3B3n20bioclimC3A1tica

Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

Paacutegina httpswwwecoyaabcombeneficiosjardinesverticales

3

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Total de paacuteginas 133

Tutor Dr Arq Silvio Riacuteos

Tesis acadeacutemica de Maestriacutea en Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable

Universidad Americana Paraguay Antildeo 2021

Aacutereas temaacuteticas

Arquitectura Ingenieriacutea Economiacutea Agronomiacutea

Coacutedigo de biblioteca helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

4

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Esta tesis fue evaluada y aprobada en fecha 28042021 para la obtencioacuten del tiacutetulo de Maacutester en

Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable por la Universidad Americana

Miembros de la Mesa Examinadora

Nombre Firma

Prof Carlos Eduardo Dos Santos Leal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Gloria Aquino helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Julio Diarte helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

5

Dedico esta tesis a

Mi esposo Juan Manuel Garciacutea Rangel quien me

ha apoyado y acompantildeado en todo momento

y a mis padres por ensentildearme que siempre hay

que seguir adelante

6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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4

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros

Esta tesis fue evaluada y aprobada en fecha 28042021 para la obtencioacuten del tiacutetulo de Maacutester en

Investigacioacuten del Haacutebitat y la Vivienda Sustentable por la Universidad Americana

Miembros de la Mesa Examinadora

Nombre Firma

Prof Carlos Eduardo Dos Santos Leal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Gloria Aquino helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prof Julio Diarte helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

5

Dedico esta tesis a

Mi esposo Juan Manuel Garciacutea Rangel quien me

ha apoyado y acompantildeado en todo momento

y a mis padres por ensentildearme que siempre hay

que seguir adelante

6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

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venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

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Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

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24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

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contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

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GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

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GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

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es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

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salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

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primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

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GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

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El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

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vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

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mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

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5

Dedico esta tesis a

Mi esposo Juan Manuel Garciacutea Rangel quien me

ha apoyado y acompantildeado en todo momento

y a mis padres por ensentildearme que siempre hay

que seguir adelante

6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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6

Agradezco a Dios por sobre todas las cosas

Por darme salud en estos tiempos tan difiacuteciles

A mi esposo e hijo que me han apoyado

Aguantado y sostenido a lo largo de la maestriacutea

A mis compantildeeros de clase por estar ahiacute

siempre sobre todo a la Arq Analiacutea Villalva

quien me estuvo apoyando y ayudando en todo momento

A mi tutor de tesis el Dr Silvio Riacuteos

Por la paciencia y dedicacioacuten para la elaboracioacuten

Y culminacioacuten del trabajo de tesis

7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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7

ldquoSeacute el cambio que quieres ver en el mundordquo

M Gandhi

8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

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demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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8

Indice

Iacutendice de Graacuteficos 12

Resumen 16

Abstract 17

Objetivo General 18

Objetivos Especiacuteficos 19

Planteamiento del Problema 19

Justificacioacuten 20

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica 21

11 Anaacutelisis etimoloacutegico 21

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica 23

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica 24

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica 25

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten 25

22 Clima 26

221 Concepto 26

222 El clima en Asuncioacuten 27

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar 30

225 Trayectoria del Sol 32

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten 32

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur 34

2253 Solsticio 35

2254 Equinoccio 36

23 Ventilacioacuten 38

231 Movimiento del aire 38

9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

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9

232 Renovacioacuten natural 39

233 Refrigeracioacuten natural 40

234 Aberturas 40

24 Vegetacioacuten 42

241 Beneficios 42

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios 44

243 Los vientos dominantes 44

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima 45

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales 46

246 Ventajas de las paredes y techos verdes 46

2461 Beneficios medioambientales 46

2462 Beneficios econoacutemicos 47

2463 Beneficios teacutecnicos 47

2463 Beneficios humanos 47

25 Asoleamiento 48

251 Soleamiento del Edificio 48

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio 49

253 Tabla de Sombras 50

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo 51

255 Envolvente o cobertura 53

256 Materiales 53

257 Aislamiento 55

258 Generacioacuten de Energiacutea 56

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables 57

2582 Energiacutea solar fotovoltaica 59

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica 59

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica 60

26 Confort en el edificio 61

261 Bienestar higroteacutermico 61

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort 63

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten 66

10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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10

264 Humedad Relativa 67

265 Refrigeracioacuten 68

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado 69

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter 71

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados 72

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales 74

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas 74

312 Conductividad teacutermica de los materiales 74

313 Tabla de Datos y nomenclaturas 74

316 Cantidad de Calor transmitida por el material 76

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA 77

33 Anaacutelisis de confort 81

34 Balance teacutermico 82

341 3 Balance energeacutetico 82

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados 84

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos 86

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros 87

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos 88

353 Calculo para paneles solares en planta techo 88

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad 89

41 Ciclo de vida de los edificios 89

42 El valor vs el costo de un edificio 90

43 Criterios ambientales en las edificaciones 91

44 El disentildeo sustentable en arquitectura 94

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno 95

46 Normativas y certificaciones 95

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible 95

462 Certificacioacuten LEED 96

Capiacutetulo V - Propuestas 98

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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Koenigsberger lngersoll Mayhew Szokolay 2015 Vivienda y edificios en zonas caacutelidas y

tropicales Madrid

Arnabat I 25 de abril de 2016 iquestCoacutemo funciona el aire acondicionado Infografiacutea Paacutegina

caloryfriocom

httpswwwcaloryfriocomaire-acondicionadocomo-funciona-el-aire-acondicionado-

infografiahtml

Sempergreencom Beneficios de un jardiacuten vertical Paacutegina

httpswwwsempergreencomessolucionesfachadasbeneficios-de-un-jardin-

vertical~text=Un20jardC3ADn20vertical20ofrece20numerososparte20d

e20la20construcciC3B3n20bioclimC3A1tica

Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

Paacutegina httpswwwecoyaabcombeneficiosjardinesverticales

11

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio 98

511 Anaacutelisis de la incidencia solar 99

52 Envolvente o proteccioacuten 100

53 Paredes verdes 105

531 Sistema de Siembra 108

532 Estructuras de soporte para paredes verdes 109

54 Vegetacioacuten 111

55 Ventilacioacuten 113

56 Climatizacioacuten 115

561 Sistemas de climatizacioacuten 115

57 Paneles solares fotovoltaicos 117

Unidad VI ndash Resultados 121

61 Anaacutelisis o Discusioacuten 121

62 Conclusiones 122

Bibliografiacutea 125

12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

26

Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

27

De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

28

Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

29

de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

30

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

31

calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

32

225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

33

Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

34

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

35

Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

36

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

37

podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

38

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

39

venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

40

Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

41

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

42

24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

43

contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

44

242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

45

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

46

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

47

es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

48

salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

49

primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

50

Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

51

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

122

La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

123

Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

124

Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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Beneficios de la instalacioacuten de los jardines verticales y ecosistemas verticales en las ciudades

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12

Iacutendice de Graacuteficos

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica 25

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica 27

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten 28

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay 29

GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo 30

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste 31

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones 32

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano 33

GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno 34

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre) 35

GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio) 36

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo) 37

GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre 38

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural 39

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva 40

GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural 41

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten 42

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten 43

GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor 45

GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima 46

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar 49

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio 50

GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana 51

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo 51

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten 52

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio 54

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado 55

13

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico 56

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad 61

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay 62

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten 63

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten 64

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1 65

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2 65

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten 66

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo 67

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro 70

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter 72

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana 82

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana 83

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la arquitectura

(Cubierta o plano 86

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura 94

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED 97

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte 99

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste 99

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado 100

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste 102

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado 102

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten 103

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana 103

14

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste 104

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte 104

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano 106

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

106

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste 107

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol 108

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes 109

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales 109

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo 110

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten 111

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana 112

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos 113

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana 114

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz 114

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter 116

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio 118

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana 118

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

119

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios 120

15

Iacutendice de Tablas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones 74

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso 75

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso 75

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten 76

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales 77

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona 78

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso 79

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana 86

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas 86

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos 87

16

Aportes al disentildeo de espacios energeacuteticamente eficientes en edificios existentes

Reciclando el edificio de postgrado de la Universidad Americana conforme paraacutemetros fiacutesicos

bioclimaacuteticos

Ing Sofiacutea Fabiana Dureacute Ruiz Diacuteaz

Universidad Americana

Sofiacutea F Dureacute Docente de la Carrera de Ingenieriacutea Industrial Caacutetedras de Ingenieriacutea

Ambiental y Materiales de la Industria Universidad Americana de Asuncioacuten

E-mail personal sofiadurehotmailcom

E-mail institucional sofiadureuaedupy

Resumen

En la actualidad de acuerdo con las necesidades del medio y debido a los numerosos

cambios que se han venido dando en el clima la arquitectura se ha inclinado nuevamente a

17

adquirir y utilizar teacutecnicas antiguas en cuanto a las estrategias y meacutetodos de construccioacuten esto

debido a la creciente problemaacutetica en cuanto al uso de energiacutea con el fin de reducir las altas

temperaturas que se generan dentro de los recintos Los sistemas pasivos han sido desde tiempos

muy antiguos la solucioacuten a diferentes problemas dentro de la construccioacuten como la ventilacioacuten

la radiacioacuten solar la humedad del ambiente y el uso adecuado de materiales entre otros En esta

tesis nos enfocaremos especiacuteficamente en teacutecnicas y estrategias para crear edificios bioclimaacuteticos

adaptados a la realidad de nuestros tiempos utilizando sistemas estrategias y combinando

criterios de disentildeo del clima con aquellos de optimizacioacuten en el uso de equipos de AA

Se trata de un anaacutelisis teacutecnico-conceptual con una recopilacioacuten de materiales ya

estudiados y unos caacutelculos con base en edificios existentes como el caso del ldquoAla de Post grado

de la Universidad Americanardquo con lo cual hemos buscado una posible solucioacuten a un problema de

climatizacioacuten de acuerdo con la radiacioacuten solar y a los elementos actuales con los que cuenta el

edificio ademaacutes de generar un material mucho maacutes compacto de tal manera a tener una guiacutea para

adaptar las construcciones existentes y para los nuevos disentildeos en los que hoy en diacutea se estaacuten

trabajando

Palabras Clave Arquitectura Bioclimaacutetica Confort Eficiencia Energeacutetica Clima y Aire

Acondicionado

Abstract

According to the needs of the environment and numerous weather changes architecture

has again bended down to use ancient construction techniques strategies and methods to reduce

18

the growing problem of high temperatures generated inside the enclosures Passive systems have

been the solution in different construction situations since ancient times such as ventilation

solar radiation environment humidity and proper use of materials among others On this thesis I

will focus specifically on techniques and strategies to create bioclimatic buildings adapted to our

current life by using systems and strategies of AA optimization

The purpose is to have a technical-conceptual analysis using a compilation of materials

already studied and some calculations from existing buildings such as Postgraduate Wing of

Universidad Americana in which we have defined a possible solution to air conditioning

problem considering solar radiation and building technical characteristics as well as having a

technical guidance for the new designs in the future

Key Words Bioclimatic Architecture Comfort Energy Efficiency Climate and Air

Conditioning

Objetivo General

Analizar los conceptos baacutesicos de arquitectura bioclimaacutetica pasiva y establecer una discusioacuten

comparativa con un edificio objeto de estudio considerando los factores de climatizacioacuten

confort y disentildeo utilizando estrategias bioclimaacuteticas a las que se suman criterios de

acondicionamiento artificial de edificios conforme a los paraacutemetros fiacutesicos

19

Objetivos Especiacuteficos

Realizar un estudio bibliograacutefico referente a lo que estudia la arquitectura bioclimaacutetica y

los principales paraacutemetros fiacutesicos de la misma

Analizar los factores de climatizacioacuten en cuanto a la temperatura humedad y ventilacioacuten

para lograr un confort dentro de un ambiente

Realizar anaacutelisis de incidencia de la radiacioacuten solar en el edificio

Identificar las zonas de mayor incidencia solar conforme la orientacioacuten

Definir las estrategias bioclimaacuteticas posibles a ser utilizadas en un edificio existente

Proponer alternativas de solucioacuten tanto pasivas como teacutecnicas para convertir un edificio

convencional en un edificio bioclimaacutetico

Planteamiento del Problema

Es bien sabido que actualmente estamos atravesando una problemaacutetica a nivel mundial

La del ldquocambio climaacuteticordquo y los diferentes efectos que conlleva el mismo El factor comuacuten de

este cambio es el uso desmedido de los recursos naturales y la manera en la que afecta el

consumo inadecuado de energiacutea a los elementos del clima

Es por ello por lo que nos vemos en la necesidad de cambiar ciertos paradigmas en la

arquitectura paraguaya y volcarnos a la ejecucioacuten de disentildeos maacutes eficientes iquestPero queacute pasa con

las construcciones ya establecidas Es aquiacute donde entramos a proponer alternativas de solucioacuten

pasivas apuntando a un mejor uso de los recursos bioclimaacuteticos en nuestro paiacutes Como sabemos

tenemos un clima muy caacutelido lo que hace pensar en cuales podriacutean ser las estrategias que se

pudieran utilizar en la arquitectura actual para obtener mejores beneficios una eficiencia

energeacutetica adecuada para las necesidades de la eacutepoca

20

Justificacioacuten

Se presenta una situacioacuten en la cual se toma un edificio como objeto de estudio en este

caso el ala de post Grado de la Universidad Americana Con el fin de establecer aacutereas de

oportunidad en cuanto al disentildeo y equipamiento especiacuteficamente de los sistemas de climatizacioacuten

del recinto con el fin de proponer estrategias bioclimaacuteticas que se adapten a las necesidades de

este Todo esto considerando elementos como disentildeo orientacioacuten aparatos climatizadores

radiacioacuten solar para asiacute determinar cuaacuteles son las estrategias que maacutes se adapten a un edificio en

particular

21

Capiacutetulo I - Arquitectura Bioclimaacutetica y Eficiencia Energeacutetica

11 Anaacutelisis etimoloacutegico

Para realizar un anaacutelisis es necesario conocer el origen conceptual de las palabras decir

cuaacutel es su etimologiacutea Para este caso desglosaremos el teacutermino Eficiencia Energeacutetica y

ldquoArquitectura Bioclimaacuteticardquo que seraacuten la base de nuestro objeto de estudio

Al hacer una revisioacuten en la Real Academia Espantildeola encontramos lo siguiente

Primeramente la palabra eficiencia que proviene del latiacuten ldquoEfficicientiardquo cuyo

significado es capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado

Seguidamente complementando la primera palabra tenemos Energeacuteticoa para entender mejor

de que trata este concepto es necesario indagar maacutes a fondo e ir a la palabra energiacutea que

proviene del latiacuten tardiacuteo energīa y este del griego ἐνέργεια eneacutergeia Esto significa eficacia

poder virtud para obrar y en teacuterminos fiacutesicos Capacidad para realizar un trabajo Se mide en

julios (Siacutemb E) Por lo tanto energeacuteticoca como adjetivo responde a la definicioacuten de

perteneciente o relativo a la energiacutea o que produce energiacutea y en teacuterminos fiacutesicos Estudio y

aplicaciones de la energiacutea (RAE)

Siguiendo con nuestro anaacutelisis desglosaremos el termino arquitectura bioclimaacutetica en

donde arquitectura proviene del del latiacuten ldquoarchitectūrardquo y tienen los siguientes significados f

Arte de proyectar y construir edificios f Disentildeo de una construccioacuten f Conjunto de

construcciones y edificios Y bioclimaacutetico ca de bio- y climaacutetico que significa adj Biol

Relacionado con el clima y los organismos vivos adj Dicho de un edificio o de su disposicioacuten

en el espacio Que trata de aprovechar las condiciones medioambientales en beneficio de los

usuarios (RAE)

22

A partir de esta base podemos empezar a analizar los conceptos como tales de tal forma a

comprender que trata cada uno y poder realizar un anaacutelisis comparativo

Una vez que hayamos comprendido el origen etimoloacutegico existen varias definiciones que

explican el significado de cada conjunto de palabras Tomaremos dos de ellas que explican de

manera mucho maacutes sencilla lo que comprende cada una la primera es la que menciona Matesanz

(2008) en su artiacuteculo sobre eficiencia energeacutetica lo cual lo define de la siguiente manera ldquoLa

eficiencia energeacutetica es la obtencioacuten de los mismos bienes y servicios energeacuteticos pero con

mucha menos energiacutea con la misma o mayor calidad de vida con menos contaminacioacuten a un

precio inferior al actual alargando la vida de los recursos y con menos conflictordquo

Y la Arquitectura Bioclimaacutetica seguacuten (Javier Neila ndash 2000) Se trata de un concepto claro

en su origen relacioacuten entre clima la arquitectura y los seres vivosrdquo ldquoLa arquitectura

bioclimaacutetica representa el empleo y uso de materiales y sustancias con criterios de

sostenibilidadrdquordquo Representa el concepto de gestioacuten de energiacutea oacuteptima de los edificios de alta

tecnologiacutea mediante la captacioacuten acumulacioacuten y distribucioacuten de energiacuteas renovables pasivas o

activamente y la integracioacuten paisajista y empleo de materiales autoacutectonos y sanosrdquo

En ambos casos se discute la optimizacioacuten de los recursos naturales el uso eficiente de los

mismos de tal manera a crear un desarrollo sustentable sin afectar al medio ambiente Podemos

decir entonces que tanto la Eficiencia energeacutetica como la Arquitectura bioclimaacutetica buscan

optimizar recursos y disminuir los impactos ambientales

Entre otras posibles definiciones seleccionamos la siguiente por el eacutenfasis que pone en el

tema de la eficiencia energeacutetica La arquitectura bioclimaacutetica consiste en el disentildeo de edificios

teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos disponibles (sol

23

vegetacioacuten lluvia vientos) para disminuir los impactos ambientales intentando reducir los

consumos de energiacutea(B Saacutenchez - Ecohabitar)

El tema energeacutetico no solo es una cuestioacuten de tecnologiacuteas de usar uno u otro aparato Es

maacutes bien una ciencia que engloba una serie de factores tanto internos como externos en funcioacuten

de las diferentes edificaciones sea cual fuere el uso o fin de esta Es por ello por lo que a lo

largo de este anaacutelisis propondremos recurrir a criterios propios de la arquitectura bioclimaacutetica

complementada con Ingenieriacutea Industrial de tal forma a para generar beneficios en el consumo

eficiente de energiacutea

En resumen la arquitectura bioclimaacutetica es el conjunto de varios factores y elementos

como el clima la temperatura del ambiente o la zona los recursos disponibles en un determinado

lugar la necesidad del ser humano en cuanto a los niveles de confort el disentildeo adecuado y la

eficiencia energeacutetica de las tecnologiacuteas aplicadas para el uso Ademaacutes del entorno natural y

social en cual se pretende desarrollar el proyecto Sin dejar de lado el valor econoacutemico asignado

a corto mediano y largo plazo Todo esto con el fin de crear un disentildeo y estructura eficiente

rentable y sustentable

12 Objetivos de la arquitectura bioclimaacutetica

La arquitectura bioclimaacutetica tiene como objetivo reducir el impacto que podriacutean llegar a

producir las edificaciones en el medio ambiente es decir buscar alternativas sustentables que

pudieran llegar a sustituir a la arquitectura convencional y convertirla en modelos amigables con

el medio y que puedan satisfacer las necesidades humanas

Si estudiamos las teacutecnicas bioclimaacuteticas y buscamos aplicarlas a nuevos proyectos estos

a su vez daraacuten pie a otros proyectos logrando edificios energeacuteticamente eficientes conservando

en lo posible los recursos naturales

24

Los edificios bioclimaacuteticos son aquellos que se planean disentildean y ejecutan de tal forma a

que el resultado no genere impactos negativos contra el medio ambiente Un edificio

bioclimaacutetico utiliza teacutecnicas que aprovechen los recursos naturales del medio

Promueve una conciencia de seguir construyendo pero con miras a nuevos paradigmas que

favorezcan la creacioacuten de ciudades limpias y verdes pero con desarrollo urbano

13 Caracteriacutesticas en las que se basa la arquitectura bioclimaacutetica

En la arquitectura bioclimaacutetica se consideran varios factores propios de cualquier tipo de

edificacioacuten Para el caso de esta investigacioacuten aun cuando la misma se enmarca en el campo de

la arquitectura bioclimaacutetica se toman en cuenta para la misma solamente los aspectos maacutes

ligados al control natural de la energiacutea incidente y dado que se ha elegido como objeto de

anaacutelisis un edificio ya construido se buscaraacute poner los eacutenfasis en todo aquello que permita

aproximar el modelo a formas de control de la incidencia solar para luego complementar el

confort teacutermico por medio de equipos de aire acondicionado

A continuacioacuten hablaremos de los paraacutemetros fiacutesicos para llegar al resultado deseado

que en para nuestro caso es convertir un edificio convencional en un edificio sustentable Este

camino que iniciamos a continuacioacuten estaraacute cargado de una serie de factores que iremos

analizando y de paso identificando las posibles estrategias que favoreceraacuten el objeto de anaacutelisis

25

Capitulo II ndash Paraacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacutetica

21 Mapa mental Paraacutemetros fiacutesicos teniendo en cuenta el clima de asuncioacuten

Mapa mental elaborado durante el moacutedulo de vivienda bioclimaacutetica de la maestriacutea en

Investigacioacuten del haacutebitat Graacuteficos extraiacutedos de los diversos materiales que se detallan en la

bibliografiacutea

Mapa mental ldquoParaacutemetros fiacutesicos en la arquitectura bioclimaacuteticardquo

Disentildeo de edificios teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas aprovechando los recursos

disponibles (Sol vegetacioacuten Ventilacioacuten clima) de tal forma a generar un confort disminuir los

impactos ambientales y reducir el consumo de energiacutea

GRAacuteFICO 1 Mapa mental Paraacutemetros Fiacutesicos en Arquitectura Bioclimaacutetica

Fuente Mapa mental Elaboracioacuten propia Graacuteficos que componen el mapa mental Orientacioacuten

graacutefico central Arq O Morel Figuras (1) Clima Software climate consultant - 2020 (2)

Ventilacioacuten Seiscuboscom ndash 2019 (3) Vegetacioacuten Ovacencom (4) Asoleamiento E

Fernaacutendez 2015 (5) Confort Ediclima

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Este mapa mental expone una serie de ideas relacionadas especiacuteficamente a los

paraacutemetros bioclimaacuteticos estos tratan de las teacutecnicas y factores para llegar a un estado de confort

ideal Lo que muestra en la imagen es la interrelacioacuten de estos factores y como cada uno de ellos

cumple un papel fundamental en el logro del estado de confort

Ponemos como punto central al sol y su trayectoria porque de ahiacute partimos para los diferentes

tipos de anaacutelisis

Para un disentildeo eficiente siempre debemos colocarnos en un punto central o base de

investigacioacuten de donde partiremos para que todos los demaacutes elementos se puedan de alguna

manera interrelacionar entre siacute Ademaacutes este anaacutelisis se trata de eso justamente la interrelacioacuten

de las diversas disciplinas con el fin de llegar auacuten maacutes allaacute que solo el disentildeo o solo la

arquitectura o solo tecnologiacuteas como partes diferentes y separadas sino que buscamos crear un

sistemas con un estado de sinergia para que cada parte dependa y actuacutee en funcioacuten de la otra y a

su vez crear un estado de holismo donde el resultado final engloba el ldquotodordquo es decir la

combinacioacuten eficiente de caacutelculos disentildeos teacutecnicas y estrategias en sus diferentes ramas

A continuacioacuten se exponen cada uno de los paraacutemetros citados en el mapa mental

primeramente por separado para entender y conocer de queacute trata cada uno para luego crear base

ya que esto es necesario para realizar el anaacutelisis del caso del estudio ldquoAla de post grado de la

Universidad americanardquo Se inicia en el orden seguacuten se detalla en el mapa mental

22 Clima

221 Concepto

Se entiende por el teacutermino clima que es el conjunto de una serie de condiciones meteoroloacutegicas

que determinan o diferencian un lugar de otro como ser por ejemplo caacutelido friacuteo tropical seco

huacutemedo temperatura media y los derivados de estos

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De manera a comenzar el anaacutelisis de nuestro caso de estudio empezaremos hablando del

clima de la ciudad de Asuncioacuten Es importante tener bien claro el tipo de clima de un

determinado lugar ya que de ello dependen los caacutelculos teacutecnicos que deberaacuten realizarse Por

ejemplo en teacuterminos de aire acondicionado es preciso saber cuaacutel es la temperatura maacutexima del

entorno el nivel de humedad los meses de calor y friacuteo etc Para determinar queacute tipo de aparatos

climatizadores o queacute tipo de tecnologiacutea es la maacutes adecuada para el lugar

222 El clima en Asuncioacuten

Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica seguacuten el sistema Koumlppen-Geiger

GRAacuteFICO 2 Mapa Climaacutetico de Sudameacuterica

Fuente del graacutefico Wikipedia

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Seguacuten el mapa climaacutetico de Koppen-Geiger el clima de Paraguay es generalmente caacutelido

Con un clima Semiaacuterido caacutelido al noroeste en la regioacuten del chaco y tropical de sabana tambieacuten el

chaco o regioacuten occidental En la regioacuten oriental en su gran mayoriacutea el clima es subtropical

huacutemedo y tropical sabana en donde se encuentra la capital de paiacutes y cuyo caso estamos

analizando

Entonces de acuerdo con esta premisa tenemos que el clima de asuncioacuten es mayormente

caacutelido tropical con inviernos cortos y veranos calurosos cuyas temperaturas promedias variacutean

entre 13 deg y 33deg C durante todo el antildeo

223 Temperatura maacutexima y miacutenima promedio de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 3 Temperatura maacutexima y miacutenima de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El clima de Asuncioacuten durante los meses de verano seraacute nuestro foco de estudio y es por

ello por lo que los caacutelculos graacuteficos y tablas que veremos a continuacioacuten nos mostraran una serie

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de valores que explicaran mejor las razones de las estrategias que se propone al final de este

material

Seguacuten datos extraiacutedos de la paacutegina Weather Spark tenemos los siguientes valores

GRAacuteFICO 4 Resumen Anual del del clima en Paraguay

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como vemos en esta tabla la mayor parte del antildeo el clima es caacutelido y huacutemedo por lo

que ocupamos mayor proteccioacuten ya sea en techos o paredes envolventes con caracteriacutesticas

aislantes que puedan disminuir las altas temperaturas Estas condiciones exteriores sirven

principalmente para determinar tipos de disentildeos y tipos de tecnologiacuteas a ser utilizadas Por

ejemplo el hecho de ser una ciudad caacutelida tropical nos dice que tal vez seraacuten necesarios

parasoles voladizos paredes dobles materiales aislantes aparatos reguladores de temperatura

etc de tal manera a que la edificacioacuten cuente con lo necesario para un confort ideal en funcioacuten de

las condiciones del ambiente exterior

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GRAacuteFICO 5 Horas de luz en Paraguay durante todo el antildeo

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

Como se menciona en la paacutegina Weather Spark La duracioacuten del diacutea en Asuncioacuten variacutea

durante el antildeo Por ejemplo este antildeo 2021 el diacutea maacutes corto seraacute el 20 de junio con 10 horas y

34 minutos de luz natural el diacutea maacutes largo es el 21 de diciembre con 13 horas y 43 minutos de

luz

Lo importante aquiacute son los meses de mayor tiempo de luz de lo que podemos resaltar lo

siguiente ya sabemos que tenemos un clima bastante caacutelido caluroso con un verano que dura

casi 4 meses en teacuterminos de temperatura y un periodo de luz solar de maacutes de 10 hs por diacutea en

promedio durante todo el antildeo entonces teniendo en cuenta estas caracteriacutesticas se puede

aprovechar la incidencia solar por periodos prolongados de tiempo para la captacioacuten de radiacioacuten

a traveacutes de paneles solares fotovoltaicos y aprovechar el potencial energeacutetico del mismo

224 Iacutendice de radiacioacuten solar seguacuten la orientacioacuten solar

La orientacioacuten tanto en la construccioacuten como en refrigeracioacuten es clave para optimizar el

recurso natural que nos ofrece el sol por un lado las horas de luz y por otra parte la cantidad de

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calor que reciben las diferentes caras de una edificacioacuten Es asiacute como de acuerdo con la

orientacioacuten de un edificio con respecto a la trayectoria del sol se trata de aprovechar el calor en

invierno y las sombras en verano ahora bien los beneficios dependeraacuten del tipo de clima

preponderante en la zona

En el hemisferio sur las caras que reciben la mayor parte de incidencia solar en cuanto a

calor y tiempo son el norte y oeste por lo que se propone de ser posible que tanto la fachada

como el mayor nuacutemero posible de ventanas yo aberturas se orientaraacuten al sur (sur-suroeste y sur-

sureste)

GRAacuteFICO 6 Movimiento aparente del sol en la esfera celeste

Fuente Disentildeo realizado por el Arq Osvaldo Morel Moreira con el programa ArchiCAD

Si observamos la imagen vemos que el sol va de Este a Oeste pasando por el Norte he

ahiacute la necesidad de estudiar principalmente estas tres caras ya que son las que recibiraacuten toda la

radiacioacuten solar Pero principalmente las caras Norte y Oeste que seraacuten el foco del anaacutelisis

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225 Trayectoria del Sol

2251 Representacioacuten Graacutefica del trayecto del sol en Asuncioacuten

En las siguientes imaacutegenes podemos visualizar el trayecto del sol de acuerdo con las

estaciones del antildeo aquiacute podemos ver como en los meses del invierno el sol tiende a posicionarse

mucho maacutes hacia norte con un grado notorio de inclinacioacuten sin embargo en los meses de

verano podemos ver que el sol estaacute mucho maacutes arriba pasando casi en la vertical de nuestra

edificacioacuten

GRAacuteFICO 7 Tabla de recorridos aparentes del sol a lo largo del antildeo con las diferentes

incidencias del sol seguacuten las estaciones

Fuente de la esfera Koenigsberger OH Ingersoll TG Mayhew Aszokolay SV 1977

Fuente del graacutefico elaboracioacuten propia

El Movimiento del sol a lo largo del antildeo permite calcular a partir de las tablas que sintetizan el

movimiento ldquoaparenterdquo del sol en la boacuteveda celeste cual seraacute la posicioacuten del sol un diacutea dado del

antildeo a una hora determinada

Lo de aparente es porque sabemos que el sol esta como fijo y es la tierra la que recorre A traveacutes

de movimiento de rotacioacuten

Ubicamos el Norte hacia arriba y observamos las posiciones del sol saliendo al Este (derecha)y

ocultaacutendose al Oeste (a la izquierda)

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Con base a lo anunciado podemos determinar a traveacutes de esta tabla las proyecciones de sombras

de un edificio y tambieacuten la incidencia del sol en una abertura asiacute como tambieacuten el periacuteodo de

tiempo que el sol incide en la misma

Como se puede observar en el graacutefico se marca una liacutenea desde el punto de la elipse hasta el

centro que es la tierra Eso nos marca lo que se conoce como azimut Que equivale a la direccioacuten

de los rayos del sol a esa hora y que indica si el sol entrariacutea o no por esa ventana

Continuando con las diferentes representaciones de la trayectoria del sol y siguiendo con el

anaacutelisis del objeto de estudio en las siguientes imaacutegenes podemos observar el movimiento del

sol en un punto especiacutefico utilizando el edificio de la universidad americana como centro focal

GRAacuteFICO 8 Recorrido del sol en sitio determinado - Verano

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GRAacuteFICO 9 Recorrido del sol en sitio determinado - Invierno

Fuente Aplicacioacuten en celular El Camino del Sol

Este anaacutelisis se realizoacute a traveacutes de una aplicacioacuten llamada el camino sol y se tomoacute como

punto central la vista de la Universidad Americana especiacuteficamente sobre el edificio de post

grado el cual es nuestro objeto de estudio

2252 Solsticio y Equinoccio en el hemisferio Sur

Para entender mejor el movimiento del sol se vio necesario agregar esta informacioacuten

referente al comportamiento de este en relacioacuten con su posicioacuten y movimiento en funcioacuten al

movimiento de la tierra durante todo el antildeo dando origen a las estaciones del antildeo

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Para ello explicaremos los fenoacutemenos de solsticios y equinoccios que se dan durante el antildeo

de tal forma a entender del porqueacute de la importancia del anaacutelisis tanto de orientacioacuten solar como

de soleamiento

2253 Solsticio

El solsticio marca el punto en el que el sol estaacute maacutes distante de la liacutenea del ecuador Durante

este periodo los diacuteas son maacutes largos en verano y maacutes cortos durante el invierno En el caso del

hemisferio sur el solsticio de verano es la eacutepoca en la que recibe mayor cantidad de luz solar

(Aquaeorg)

GRAacuteFICO 10 Recorrido del sol durante el solsticio de Verano (21 de diciembre)

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GRAacuteFICO 11 Recorrido del sol durante el solsticio de Invierno (21 de junio)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

2254 Equinoccio

Para el caso del equinoccio durante este tiempo el sol estaacute en el punto maacutes cercano a la

liacutenea del ecuador Los rayos solares alcanzan la zona intertropical con mayor intensidad lo cual

hace que la luz del sol y por sobre todo el calor lleguen con maacutes intensidad en ambos

hemisferios Durante los equinoccios los diacuteas y las noches tienen la misma duracioacuten esto lo

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podemos comprobar calculando el tiempo de luz solar en los meses de septiembre equinoccio de

primavera y marzo equinoccio de otontildeo en el hemisferio sur (Aquaeorg)

GRAacuteFICO 12 Recorrido del sol durante el equinoccio de Otontildeo (21 de marzo)

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

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GRAacuteFICO 13 Recorrido del sol durante el equinoccio de primavera 21 de septiembre

Fuente de Graacutefico App ldquoEL Camino del Solrdquo Descargado en el celular

23 Ventilacioacuten

231 Movimiento del aire

El aire natural es uno de principales factores que ayudan a conservar las temperaturas

agradables dentro de los recintos tanto en invierno como en verano Una buena renovacioacuten de

aire ya sea natural o artificial es la clave para lograr un estado de confort en espacios cerrados

ademaacutes de regular la temperatura evitando o disminuyendo las peacuterdidas

Con el fin de lograr unas condiciones de bienestar la ventilacioacuten natural que forma parte

importante del acondicionamiento pasivo es una de las mejores estrategias o teacutecnicas que se han

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venido desarrollando desde tiempos muy remotos Antiguamente cuando no existiacutean los aparatos

acondicionadores de aire las teacutecnicas que se utilizaban para generar confort en el ambiente eran

Disentildeo del edificio como ser por ejemplo los patios internos o bien la altura de techos

Para el caso de la ventilacioacuten natural lo que se busca es una entrada de aire limpio que

pueda generar una barrida de aire sacando el aire caliente o contaminado que se suspende dentro

de la habitacioacuten A continuacioacuten veremos una lista de pautas de disentildeo residencial aplicados

especiacuteficamente al clima de Asuncioacuten Es una guiacutea de disentildeos obtenida a traveacutes de la herramienta

ldquoClimate consultantrdquo donde por medio de imaacutegenes de distintos tipos de edificaciones podemos

ver coacutemo podemos disentildear en funcioacuten a los espacios asiacute como los disentildeos maacutes efectivos en

cuanto al deseo de obtener una ventilacioacuten natural

232 Renovacioacuten natural

GRAacuteFICO 14 Ventilacioacuten Cruzada - Renovacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

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Para lograr una ventilacioacuten cruzada se deben colocar las aberturas en lados opuestos por

ejemplo puertas como entrada de aire y ventanas como salida de aire Se recomienda en lo

posible que las aberturas maacutes grandes entes siempre del lado del viento (Climate Consultant

2021)

233 Refrigeracioacuten natural

GRAacuteFICO 15 Ventilacioacuten Natural - Refrigeracioacuten pasiva

Fuente Software Climate Consultant

La ventilacioacuten natural en ocasiones es una buena opcioacuten para reducir el aire

acondicionado en climas caacutelidos siempre y cuando la orientacioacuten de las ventanas esteacute del lado de

entrada de las brisas y a su vez estas esteacuten bien sombreadas aunque por lo general es difiacutecil

alcanzar el resultado oacuteptimo de confort en este sentido y se debe recurrir a aparatos

climatizadores para legar a una temperatura ideal (Climate Consultant)

234 Aberturas

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GRAacuteFICO 16 Sistema de aberturas para ventilacioacuten natural

Fuente Software Climate Consultant

Conforme a la propuesta del software climate consultant en funcioacuten a los datos de la

ciudad de Asuncioacuten se puede recurrir a zonas de planta abierta para mejorar la ventilacioacuten

cruzada una manera de graficar esta situacioacuten podriacutea ser en las galeriacuteas o aires y luz que dejan

entrar el aire enfriar el recinto con una brisa fresca y salir por otra abertura que se encentra o por

encima del edificio o por el lado opuesto (Climate Consultant)

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24 Vegetacioacuten

241 Beneficios

GRAacuteFICO 17 Sombras generadas por una fila de aacuterboles frente a una edificacioacuten

Fotografiacutea fuente Paacutegina BIU - 2012

De acuerdo con el artiacuteculo publicado en la paacutegina BIU arquitectura y paisaje ndash 2012

donde hablan sobre la vegetacioacuten y coacutemo esta reduce la temperatura junto a los edificios

Los aacuterboles y en general la vegetacioacuten son de gran ayuda para reducir la isla de calor en

la ciudad ademaacutes de mejorar la calidad visual tambieacuten ayudan a modificar el clima de la zona

sobre todo en los lugares donde existe una gran cantidad de edificaciones

Ademaacutes de ser generadores de oxiacutegeno los aacuterboles juegan un papel importante como

filtros de radiacioacuten solar de tal manera a reducir la temperatura del ambiente por accioacuten de las

sombras que genera y por funcionar como serpentina natural del aire caliente que circulan en los

alrededores de los edificios enfriando las paredes por accioacuten de la sombra que producen sin

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contar que naturalmente producen el fenoacutemeno de evotranspiracioacuten que ayuda a aumentar la

humedad del ambiente que lo rodea

Como mencionaba al principio la vegetacioacuten ayuda a combatir el fenoacutemeno de isla de

calor producido en las ciudades esto se debe a que gracias a sus hojas y a su capacidad de

enfriamiento podriacutea llegar a reducir la temperatura a su alrededor entre 3 y 6degC en relacioacuten con la

temperatura ambiente

Sirven como direccionares de aire protectores solares impidiendo que los rayos incidan

directamente en las paredes ventanas o aberturas en general

ldquoEn el anaacutelisis de casos reales se ha observado que las superficies a pleno sol tienen una

temperatura entre 30 a 40ordmC superior a aquellas que estaacuten sombreadas por la vegetacioacutenrdquo (BiU

arquitectura y paisaje ndash 2012)

GRAacuteFICO 18 Efecto teacutermico causado por la vegetacioacuten aledantildea a la edificacioacuten

Fuente M Urbano ndash J M Ciurana - 2012

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242 Proximidad de aacuterboles respecto a los edificios

En teacuterminos de arquitectura sustentable la recomendacioacuten es no sacrificar los aacuterboles que

ya se encuentran en la zona por una cuestioacuten de construccioacuten o crecimiento estructural Por

ejemplo la universidad cuenta con un aacuterbol en su interior que gracias al disentildeo original no debioacute

ser sacrificado Este aacuterbol sirve de sombra para los estudiantes ademaacutes de dar oxiacutegeno al lugar

Pero por otra parte en los alrededores de la universidad se deberiacutean plantar varios aacuterboles y crear

espacios verdes que favorezcan la disminucioacuten de calor ya que estaacute rodeado de asfalto y calles

que aumentan notablemente la temperatura del lugar

243 Los vientos dominantes

El estudio de los vientos dominantes para el mismo caso es un elemento muy importante

e interesante porque te ayuda a realizar los caacutelculos en funcioacuten a la orientacioacuten que uno quiere o

debe darle al edificio Si el mismo estaacute en construccioacuten se pueden orientar de tal forma a tener

entradas y salidas de aire natural constantemente aprovechando un recurso natural para la

renovacioacuten natural de los recintos Si el edificio ya fue construido y lo queremos estudiar coacutemo

es mi caso se pueden realizar anaacutelisis de tal manera a encontrar aacutereas de oportunidad y buscar

soluciones a problemas de aireacioacuten o cerramientos innecesarios de espacios que tal vez

necesitan mayor caudal o traspaso de aire natural

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GRAacuteFICO 19 Aacuterboles en las rutas estudiantiles para reducir las islas de calor

Fuente Fotografiacutea - Dallas abril 2020

244 Tipos de Arboles seguacuten el clima

De acuerdo con el tipo de clima y suelo existen diferentes tipos de aacuterboles que se podriacutean

utilizar seguacuten la necesidad Este podriacutea ser un buen tema de investigacioacuten dando continuidad o

abriendo una brecha de este trabajo ya que seriacutea importante determinar queacute tipo de especies en

teacuterminos de flora se podriacutean utilizar en las ciudades con el fin de reducir las islas de calor

Como sabemos es muy difiacutecil muchas veces tratar de modificar una estructura ya

establecida pero con alternativas bioclimaacuteticas y los caacutelculos precisos se podriacutean mejorar las

condiciones del entorno de tal forma de adaptar lo convencional a un modelo maacutes sustentable en

teacuterminos medio ambientales

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GRAacuteFICO 20 Ejemplos de Arboles seguacuten los espacios y el clima

Fuente Ingeniero Agroacutenomo Sergio Carrieri

245 Paredes verdes - Ecosistemas Verticales

Los muros verdes son una tendencia que han jugado un papel fundamental en la ardua

tarea de adaptar ciertas zonas o ciudades a necesidades ambientales maacutes sustentables Estas

innovaciones aplican la necesidad de disminuir los efectos de las islas de calor en las ciudades y

fomentar el desarrollo forestal y ecoloacutegico con el fin de crear estrategias que mejoren la calidad

externa de las edificaciones y por consiguiente el medio en el que habitamos

246 Ventajas de las paredes y techos verdes

2461 Beneficios medioambientales

Reducen el efecto invernadero en las ciudades si la mayoriacutea de los techos y paredes de

los edificios de Asuncioacuten fueran verdes se lograriacutea capturar una buena cantidad de emisiones de

material emitido por los vehiacuteculos tanto particulares como colectivos

Las cubiertas verdes sirven de medio de absorcioacuten de agua de lluvia evitando que estas

vayan al alcantarillado ademaacutes mantienen frescas las plantas y por ende las paredes o el techo

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es decir funciona como una especie de esponja temporal aliviando la humedad del ambiente

interior (Twenergy ndash 2019)

2462 Beneficios econoacutemicos

Beneficios energeacuteticos ya sea con este sistema se puede reducir hasta un 20 de la

energiacutea del edificio en caso de tener aire acondicionado Por ende el valor de los proyectos

inmobiliarios aumentariacutea en un 10 en relacioacuten con proyectos de construccioacuten tradicional ya

que a largo plazo el consumo y gasto general del edificio se veriacutea reducido (Twenergy ndash 2019)

Como se menciona en la paacutegina sempergreencom ldquoEl aspecto natural y sostenible

combinado con una reduccioacuten en los costes de energiacutea se traduce en un aumento del valor de la

propiedadrdquo En varias paacuteginas podemos encontrar que el utilizar ecosistemas verticales le da un

aumento al nivel econoacutemico del lugar ya que los beneficios a largo plazo tanto en ahorro

energeacutetico como en mantenimientos hacen que las edificaciones a la larga sean mucho maacutes

econoacutemicas que las convencionales sin proteccioacuten extra (verdeceresmscom - ecosistemas-

verticales)

2463 Beneficios teacutecnicos

El avance tecnoloacutegico en nuevos sistemas de riego e impermeabilizacioacuten favorecen a que

este tipo de proyectos sea mucho maacutes duradero que los sistemas convencionales asiacute como la

reduccioacuten en costos de mantenimientos al miacutenimo lo que tambieacuten permite un ahorro a largo

plazo (Twenergy ndash 2019)

2463 Beneficios humanos

Cada persona necesita aproximadamente 10 metros cuadrados de verde por habitante

Con techos y paredes verdes se pueden aumentar las aacutereas verdes por habitante mejorando la

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salud de las personas en la ciudad Disminucioacuten de ruido en hasta 50 decibelios (Twenergy ndash

2019)

25 Asoleamiento

251 Soleamiento del Edificio

Se trata de la incidencia del sol en espacios interiores o exteriores de un edificio para

alcanzar un bienestar teacutermico en arquitectura bioclimaacutetica el anaacutelisis de asoleamiento permite

determinar la cantidad de radiacioacuten que entra dentro de un determinado ambiente a fin de

controlar secciones en donde la incidencia solar pudiera estar afectando el bienestar dentro de la

edificacioacuten y tomar las medidas necesarias a modo de controlar dichas incidencias

Existen tres maneras de Soleamiento del edificio el directo difusa y reflejada

El directo es cuando la radiacioacuten solar incide en forma directa sobre la masa del edificio

le aporta energiacutea y no se tienen previstas las medidas para mitigar este efecto Se suma ademaacutes el

efecto denominado invernadero que generan los vidrios (puertas de acceso ventanas y otros

donde el vidrio recibe la incidencia directa del sol) y donde este material tiene la capacidad de

permitir el ingreso de la radiacioacuten solar directa con energiacutea de onda corta y luego impide que la

misma vuelva a salir porque la energiacutea infrarroja no es capaz de atravesar los vidrios Como

ejemplo hay que recordar el impacto teacutermico de quien ingresa a un vehiacuteculo estacionado en el

sol donde la energiacutea se ha acumulado alcanzando temperaturas interiores muy altas La difusa

es aquella que primero pasa ya sea por las partiacuteculas gas o polvo suspendidas en el cielo para

luego llegar a la superficie terrestre es decir no tiene una incidencia directa es aquella que

coloquialmente nuestros abuelos le llamaban resolana muchas veces nos han dicho que

tengamos maacutes cuidado con este tipo de radiacioacuten porque los rayos del sol nos llegan igual

aunque no lo veamos y la reflejado o indirecta asiacute como su nombre lo dice es aquella que

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primero choca contra otro tipo de superficie y por la capacidad de esta de reflexioacuten es desviada

hacia otro cuerpo por ejemplo el espejo del agua el hielo algunas plantas tambieacuten presentan esa

propiedad de reflexioacuten y en el caso de la arquitectura hay muchos materiales que presentan esa

caracteriacutestica por lo tanto en este caso nos obliga a observar nuestro entorno para ver si existe

alguna construccioacuten a nuestro alrededor que podriacutea llegar a producir este fenoacutemeno (Marcos

Carbonell ndash 2020)

GRAacuteFICO 21 Tipos de radiacioacuten solar

Fuente Extraiacutedo de la paacutegina quienes los copyaulafacilcom ndash M Carbonell - 2020

252 Energiacutea solar de Onda Corta Incidente diaria promedio

Esta seccioacuten trata sobre la energiacutea solar de onda corta incidente diario total que llega a la

superficie de la tierra en un aacuterea amplia tomando en cuenta las variaciones estacionales de la

duracioacuten del diacutea la elevacioacuten del sol sobre el horizonte y la absorcioacuten de las nubes y otros

elementos atmosfeacutericos La radiacioacuten de onda corta incluye luz visible y radiacioacuten ultravioleta

La energiacutea solar de onda corta es aquella que llega diariamente a la superficie de la tierra

variacutea seguacuten la posicioacuten del sol por lo que a lo largo del antildeo tienen diferentes niveles de

incidencia Se puede decir que existe una cantidad de incidencia solar de acuerdo con las

estaciones del antildeo Siendo verano la eacutepoca de mayor cantidad de luz resplandeciente

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Observando la tabla extraiacuteda de la paacutegina Weather Spark obtenemos que

El periacuteodo maacutes resplandeciente del antildeo dura 38 meses del 29 de octubre al 22 de

febrero con una energiacutea de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado superior a

64 kWh El diacutea maacutes resplandeciente del antildeo es el 28 de diciembre con un promedio de 72 kWh

El periodo maacutes obscuro del antildeo dura 29 meses del 12 de mayo al 7 de agosto con una energiacutea

de onda corta incidente diario promedio por metro cuadrado de menos de 42 kWh El diacutea maacutes

obscuro del antildeo es el 24 de junio con un promedio de 34 kWh

GRAacuteFICO 22 Energiacutea de onda corta incidente diario promedio

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

253 Tabla de Sombras

Para realizar este anaacutelisis primeramente es necesario el estudio del movimiento del sol

las sombras que se generan con respecto a su posicioacuten lo cual seraacute determinado por la

orientacioacuten

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GRAacuteFICO 23 Mejores disposiciones de una proteccioacuten solar para una ventana

Fuente Wikipedia

254 Anaacutelisis de Sombras durante todo el antildeo

GRAacuteFICO 24 Tabla de sombras para la ciudad de Asuncioacuten durante el periodo de un antildeo

Fuente Software Climate consultant

A continuacioacuten tenemos una resentildea de la necesidad de sombra o sol a lo largo del antildeo

52

Para realizar un analizar de sombra utilizaremos esta graacutefica ciliacutendrica de temperaturas

por horas en relacioacuten con la radiacioacuten solar teniendo en cuenta unos rangos de confort en donde

de acuerdo con los valores y a las curvaturas de la tabla se puede obtener recomendaciones de

cuando utilizar sombras y cuando no necesitamos sombras pero si necesitamos sol

Cada anillo representa un mes desde diciembre a junio Si observamos el anillo inferior

que corresponde al mes de junio podemos denotar que es el mes en donde maacutes necesitamos luz

solar por ser uno de los mese maacutes friacuteos del antildeo pero en contrapartida vemos que el ultimo anillo

el superior que corresponde al mes de diciembre lo que necesita es sombra debido a la gran

incidencia del sol

Tambieacuten podemos ver las horas del diacutea a lo largo de la curvatura en donde por ejemplo en

la curva de diciembre se puede observar que es necesaria la sombra durante praacutecticamente todo

el diacutea En la tabla de leyenda se puede observar como el rojo nos indica la necesidad de sombra

el amarillo parcialmente sombra y el azul la necesidad de sol

GRAacuteFICO 25 Radiacioacuten solar directa normal en Asuncioacuten

Fuente Software Climate consultant

53

Esto quiere decir que hay maacutes radiacioacuten directa en verano que en invierno

255 Envolvente o cobertura

Los envolventes son los diferentes materiales que protegen a la construccioacuten de agentes

externos Para determinar cuaacuteles son los maacutes convenientes se deben analizar la orientacioacuten de la

edificacioacuten con respecto al sol la vegetacioacuten que la rodeaba el tipo de terreno etc Estos

paraacutemetros serviacutean para determinar la mejor estrategia con el fin de obtener una edificacioacuten

eficiente Hoy diacutea estos mismos factores son los que debemos tener en cuenta si queremos

construir en post de una arquitectura bioclimaacutetica

La Arquitectura Bioclimaacutetica ha adquirido gran relevancia en el disentildeo de los edificios

buscando el confort teacutermico interior mediante la adecuacioacuten del disentildeo la geometriacutea la

orientacioacuten y la construccioacuten del edificio a las condiciones climaacuteticas que le rodean De esta

forma se obtiene gran calidad espacial y funcional ademaacutes de reducir los efectos negativos sobre

el entorno

Para conseguir esta eficiencia energeacutetica uno de los aspectos fundamentales es la

proteccioacuten solar que evita el sobrecalentamiento en el interior de los edificios Mediante un

adecuado control de la luz solar se consigue reflejar y disipar la energiacutea fuera del espacio

habitable reduciendo de esta forma la demanda energeacutetica (M Aacutevila 2014)

256 Materiales

La utilizacioacuten de materiales adecuados en edificaciones son una forma maacutes de

aprovechar los recursos la madera el hierro concreto son claros ejemplos de materiales

comuacutenmente utilizados en las diferentes construcciones

54

El tipo de material con el que se decide construir una edificacioacuten determinaraacute la cantidad

de calor que podriacutea llegar a ingresar dentro del recinto a traveacutes del propio material Todo esto

dependiendo del nivel de conductividad teacutermica del material

En siguiente fotografiacutea vemos al edificio World Trade Center de Asuncioacuten cuyas

paredes son de concreto casi en un 80 con unas zonas vidriadas pero la cantidad de concreto

con la que cuenta el edificio la que impide que el calor penetre directamente a su interior

disminuyendo la necesidad de aumentar la capacidad de aparatos climatizadores

GRAacuteFICO 26 Fotografiacutea WTC Asuncioacuten Edificio de Concreto y vidrio

Fuente Arquitectoscompy 2011

Contrario a lo anterior en la siguiente imagen vemos al edificio Blue Tower junto al

centro comercial paseo la galeriacutea Este par de torres estaacute construido con una cobertura total de

55

vidrio el cual ademaacutes de funcionar como un espejo de luz y calor para su entorno es un

excelente captador de calor a su interior aumentando necesariamente la cantidad de BTUs por

ambiente lo que lleva a un gasto mayor en aires acondicionados y por ende en consumo

energeacutetico

GRAacuteFICO 27 Fotografiacutea Edificio Blue Tower junto al paseo la Galeriacutea Asuncioacuten Edificio

completamente vidriado

Fuente Infocasas 11 abril 2017

257 Aislamiento

Por otra parte un buen aislamiento favorece la diminucioacuten de calor dentro de los espacios

tal es asiacute que como vemos a continuacioacuten este edificio que con una buena proteccioacuten en su

fachada la cual estaacute orientada directamente al oeste siendo esta la cara con mayor incidencia

solar se encuentra protegida contra los fuertes rayos de sol de la tarde contribuyendo asiacute a la

disminucioacuten de aparatos climatizadores y por ende lograr la maacutexima eficiencia en el

56

mantenimiento de la temperatura y consumo energeacutetico Esto ayudaraacute a evitar los cambios

bruscos de temperatura ademaacutes de ser una estrategia sustentable

GRAacuteFICO 28 Fotografiacutea Edificio Banco Central de Paraguay Proteccioacuten solar en fachada

Aislante teacutermico

Fuente The Society Paraguay 6 agosto 2017 Plataforma para el Arte y Arquitectura Paraguaya

258 Generacioacuten de Energiacutea

Previamente a este proyecto de investigacioacuten en conjunto con la universidad siglo XXI

de Coacuterdoba me tocoacute participar en el desarrollo de una materia sobre Innovacioacuten tecnoloacutegica en

doacutende desarrollamos todos los temas sobre generacioacuten de energiacuteas alternativas En esta materia

se investigoacute todo lo relacionado a las fuentes de energiacuteas el modo de obtencioacuten caracteriacutesticas

ventajas desventajas y tipos de tecnologiacuteas o medios para su uso y distribucioacuten Una de ellas es la

captacioacuten de energiacutea solar a traveacutes de paneles fotovoltaicos que creo seraacute buen complemento a

este anaacutelisis ya que podemos aprovechar el techo de nuestro edificio objeto de estudio como

zona posible para montaje de paneles solares de y que estos sirvan como medio de alimentacioacuten

para los aparatos climatizadores ya que como vimos en el cuadro de anaacutelisis de carga por sector

57

el mayor consumo se encuentra en los AA Entonces como no se puede prescindir de ellos ya

que es una edificacioacuten ya establecida lo que podemos hacer es conseguir una eficiencia con

respecto al consumo de energiacutea de una fuente renovable convirtiendo un edificio convencional

en sustentable

2581 Energiacutea alternativa de fuentes renovables

La energiacutea solar y eoacutelica forman parte del conjunto de energiacuteas ldquoverdesrdquo amigables con el

medio ambiente Sin embargo su potencial no solo estaacute en el hecho de que sean energiacuteas

limpias sino en la cantidad de recursos renovables para su generacioacuten Como sabemos tanto el

sol como el viento son fuentes inagotables disponibles praacutecticamente en cualquier zona por

periodos prolongados de tiempo A diferencia de las energiacuteas convencionales que requieren de

un punto especiacutefico para la extraccioacuten y posterior trasformacioacuten de energiacutea ya sea esta eleacutectrica o

caloriacutefica entonces iquestpor queacute no hemos optado auacuten por este tipo de energiacutea

Dentro de las principales desventajas de ambos tipos de energiacutea el costo inicial es uno de

los principales factores que aun impiden en muchos lugares el poder montar estos sistemas Por

otra parte tanto para generacioacuten como para el almacenamiento se requieren grandes cantidades

de espacios para poder generar la energiacutea necesaria como para cubrir la demanda actual

Ahora bien si hablamos de una inversioacuten a largo plazo realizando una buena planificacioacuten este

tipo de energiacuteas podriacutea ser beneficioso ya que comparado con los combustibles foacutesiles cuyo

costo depende de la disponibilidad tanto la energiacutea eoacutelica como la solar no tendriacutean esa

variacioacuten ademaacutes de no generar ninguacuten tipo de dantildeo al medio ambiente

58

Hoy en diacutea gracias a los avances tecnoloacutegicos y la mejora en los procesos de produccioacuten

la posibilidad de utilizar energiacutea limpia es cada vez maacutes viable y podriacutea resultar mucho maacutes

econoacutemica que el uso de los combustibles foacutesiles

Como bien sabemos el solo hecho de no generar contaminantes ya es una gran ganancia

ya que seguacuten estudios se afirma que gran parte de los agentes contaminantes provienen de la

utilizacioacuten de combustibles Entonces iquestcuaacuteles son las ventajas de estas fuentes de energiacutea frente

a las convencionales

En ambos casos tanto para la energiacutea solar como eoacutelica las ventajas son praacutecticamente las

mismas Son renovables limpias abundantes y pueden ser extraiacutedas en cualquier parte ademaacutes

de poder adaptarse a diferentes escalas Es decir en el caso de se quiera instalar en una sola casa

este tipo de sistemas nos da la posibilidad de utilizarlo tanto en un solo hogar como en una

cuidad completa Ademaacutes de otorgar flexibilidad en su instalacioacuten los costos de mantenimientos

son muy bajos tanto para hogares o pequentildeos negocios y grandes negocios En teacuterminos de

espacios pueden coexistir en cualquier medio es decir en plazas campos serraniacuteas pendientes

sin necesidad de alterar del ecosistema que se encuentra a su alrededor lo cual es de suma

importancia ya que si lo comparamos con las represas en donde se requiere una gran

infraestructura que puede llegar a generar la peacuterdida o destruccioacuten se zonas aledantildeas Con esto

no decimos que sustituir totalmente las energiacuteas convencionales sea una solucioacuten si no que maacutes

bien explorar las posibilidades abre un abanico de oportunidades que con tiempo e ingenio

podriacutean llegar a conseguir grandes resultados

El uso de energiacuteas renovables pues aprovechan los recursos naturales para suministrar

energiacutea La energiacutea solar (tanto la teacutermica como la fotovoltaica permite climatizar las

59

edificaciones de forma directa o a traveacutes de paneles o cubiertas solares No obstante conviene

buscar la combinacioacuten idoacutenea en funcioacuten de cada caso

2582 Energiacutea solar fotovoltaica

La energiacutea solar es la energiacutea que hemos aprendido a aprovechar gracias a la luz (energiacutea

fotovoltaica) o el calor del sol (teacutermica) para la generacioacuten de electricidad o la produccioacuten de

calor Es una fuente de energiacutea inagotable y renovable porque viene directamente del sol Este

tipo de energiacuteas se puede obtener a traveacutes de paneles solares muy similares a los espejos Estos

paneles estaacuten conformados por ceacutelulas fotovoltaicas que debido a la radiacioacuten solar que llegan

directamente a ellas convierten el calor de los rayos de sol en energiacutea eleacutectrica limpia y lista

para ser utilizada en diferentes aparatos eleacutectricos como ser el caso de los equipos de aire

acondicionado que como sabemos tienen un alto consumo energeacutetico tanto por la masa de aire

que mueven como por el tiempo que deben estar en funcionamiento

2583 Aplicaciones de la energiacutea solar fotovoltaica

La principal aplicacioacuten de una instalacioacuten de energiacutea solar fotovoltaica es la produccioacuten

de energiacutea eleacutectrica a partir de la radiacioacuten solar La produccioacuten de energiacutea puede ser a gran

escala para el consumo en general o a pequentildea escala para consumo en pequentildeas viviendas

refugios de montantildea o sitios aislados Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones

fotovoltaicas

1 Instalaciones fotovoltaicas de conexioacuten a red donde la energiacutea que se produce se utiliza

iacutentegramente para la venta a la red eleacutectrica de distribucioacuten

60

2 Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red que se utilizan para autoconsumo ya sea una

vivienda asilada una estacioacuten repetidora de telecomunicacioacuten bombeo de agua para

riego etc

Dentro de las aplicaciones de la energiacutea fotovoltaica no conectada a la red encontramos

en muchos aacutembitos de la vida cuotidiana La energiacutea fotovoltaica se utiliza en pequentildeos aparatos

como calculadoras como para el alumbrado puacuteblico en determinadas zonas para eliminar

motores eleacutectricos e incluso se han desarrollado automoacuteviles y aviones que funcionan

exclusivamente aprovechando la radiacioacuten solar como fuente de energiacutea

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energiacutea

solar fotovoltaica Una planta de energiacutea fotovoltaica tambieacuten un parque solar es una gran

planta de generacioacuten de energiacutea disentildeada para la venta de su produccioacuten a la red eleacutectrica

Tambieacuten se le conoce como una granja solar especialmente si estaacute ubicada en aacutereas agriacutecolas

(Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

2584 Eficiencia energeacutetica de los paneles fotovoltaica

Dependiendo de la construccioacuten y del tamantildeo del espacio disponible los moacutedulos

fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una cierta cantidad de radiacioacuten solar a

partir de una gama concreta de frecuencias de la luz pero esta depende del tipo de luz que llega

hasta los paneles solares

Por tanto existe una gran gama de radiacioacuten que auacuten no puede ser aprovechada no

obstante con los avances tecnoloacutegicos cada vez estamos maacutes cerca de lograr el

aprovechamiento total de las diferentes gamas de luz que ingresan a nuestra atmosfera Por lo

pronto el porcentaje que llega y que es captado por los paneles solares es suficiente para generar

61

una buena cantidad de energiacutea con la capacidad de cubrir una buena cantidad de aparatos

eleacutectricos dentro de un determinado ambiente (Energiacutea Solar ndash Feb 2019)

GRAacuteFICO 29 Moacutedulo fotovoltaico para generar electricidad

Fuente Quiles Pedro V Aguilar FC 2013

26 Confort en el edificio

261 Bienestar higroteacutermico

El bienestar de una persona de un edificio viene dado por tres factores principales

temperatura humedad y movimiento del aire Estos determinan que tan agradable es el ambiente

62

GRAacuteFICO 30 Diagrama bioclimaacutetico de Olgyay

Fuente Pedro J Hernaacutendez Diagrama Bioclimaacutetico de Olgyay - Arquitectura Confort Disentildeo

bioclimaacutetico - 3 marzo 2014

Para realizar un anaacutelisis de confort ideal para una persona sentada en estado de reposo se

consideran unos valores de temperatura entre 20 y 26 degC por ejemplo para el clima de Asuncioacuten

con una humedad relativa entre 30 y 80 aproximadamente Si no fijamos en el diagrama de

Olgyay podemos ver una relacioacuten entre la temperatura y humedad relativa y los diferentes

valores dentro del plano cartesiano que determina ciertos niveles para un estado de confort ideal

Entonces tenemos que si nos encontramos a niveles por encima de la zona de confort

estariacuteamos a una temperatura de calor excesivo y por lo tanto se requeriraacute de aparatos

climatizadores para lograr bajar la temperatura del ambiente sin embargo si nos encontramos

63

por debajo de la zona de confort quiere decir que la temperatura es muy baja y por lo tanto se

necesitaraacute agregar calor ambiente

Teniendo en cuenta estos valores y conociendo los estaacutendares ideales de temperatura y

humedad para un estado de confort ideal entonces tambieacuten debemos analizar la psicometriacutea de la

construccioacuten y su entorno ademaacutes de los datos factores citados anteriormente de temperatura

humedad y movimiento del aire Para lograrlo se tendraacuten que estudiar las caracteriacutesticas

termodinaacutemicas del aire que analizaremos a continuacioacuten

262 Temperatura adecuada del Aire para un estado de confort

GRAacuteFICO 31 Tabla de referencia de valores adecuados para un estado de confort ideal seguacuten

los paraacutemetros de la ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

64

La temperatura ideal promedio para un estado de confort ideal oscila entre 20 y 23 grados

seguacuten el caacutelculo realizado por la herramienta climate concultant para la localidad de Asuncioacuten

Este caacutelculo esta realizado en funcioacuten a lo que determina el manual de ASHRAE en

cuanto a los niveles ideales o adecuados en relacioacuten con las teacutecnicas de la calefaccioacuten

ventilacioacuten aire acondicionado y refrigeracioacuten

GRAacuteFICO 32Temperatura Promedio de confort ideal Rangos maacuteximos y miacutenimos registrados

en Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

65

GRAacuteFICO 33 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 1

Fuente Software Climate Consultant

GRAacuteFICO 34 Temperaturas a lo largo del antildeo Vista 2

Fuente Software Climate Consultant

66

Si nos fijamos en la tabla de referencias podemos ver por ejemplo como en enero

tenemos altas temperaturas casi todo el diacutea como se puede observar en la zona roja que seguacuten

nuestra tabla de referencias nos marca valores de 27 a 38 grados

Esta herramienta se puede utilizar para determinar las temperaturas maacuteximas y miacutenimas

durante todo el antildeo y asiacute poder realizar disentildeos de acuerdo con la necesidad del clima de la zona

de estudio

263 Cuadro psicomeacutetrico de la Ciudad de Asuncioacuten

GRAacuteFICO 35 Cuadro Psicomeacutetrico de las estrategias planteadas para un estado de confort ideal

en la Ciudad de Asuncioacuten

Fuente Software Climate Consultant

67

Cuadro psicomeacutetrico de las estrategias propuestas de acuerdo con los niveles de comfort

deseados utilizando tanto teacutecnicas pasivas como refuerzos tecnoloacutegicos como ser el caso de los

AA

La herramienta ldquoClimate consultantrdquo nos da una serie de datos que nos ayudaran a

realizar disentildeos maacutes eficientes en funcioacuten de las condiciones actuales de cada zona seguacuten su

clima orientacioacuten con respecto al sol estaciones del antildeo etc Es por ello por lo que es esta tabla

puede considerarse de las maacutes importantes dentro de la herramienta ya que en ella se pueden

detallar una serie de estrategias que nos ayudaran a la realizacioacuten de disentildeos mucho maacutes

efectivos en teacuterminos bioclimaacuteticos automaacuteticamente nos muestra que estrategias de disentildeos

podemos utilizar para aumentar nuestra zona de confort De tal manera a simplificar el edificio

Si tenemos en cuenta todas las opciones planteadas podemos obtener el 100 de confort

aceptable

264 Humedad Relativa

GRAacuteFICO 36 Porcentaje de tiempo pasado en varios niveles de comodidad de humedad

categorizado por el punto de rociacuteo

68

Fuente Paacutegina weathersparkcom ndash Clima promedio en Asuncioacuten ndash Paraguay durante todo el

antildeo

El nivel de humedad para un estado de confort se encuentra en el punto de rociacuteo en

donde el sudor se evapora y el cuerpo sigue enfriaacutendose Cuando el punto de rociacuteo baja el

ambiente se siente maacutes seco asiacute como podemos visualizar en el graacutefico en contrapartida cuando

el punto de rociacuteo aumenta el ambiente se siente maacutes huacutemedo

Para el clima de Asuncioacuten los niveles de humedad son bastante variables tal es asiacute que podemos

tener eacutepocas muy huacutemedas como enero febrero y diciembre y eacutepocas con un nivel de humedad

muy bajo como agosto por ejemplo En la tabla podemos observar que en febrero la humedad

aumenta a un 85 y en agosto apenas llega a los 6 Siendo estos los picos maacutes extremos en

teacuterminos de niveles de humedad

Un rango que oscile entre el 30 y el 60 nos situacutea en la zona de confort Si la humedad

aumentara seraacute necesario aumentar la temperatura ya que a mayor temperatura el ambiente se

vuelve maacutes seco y por el contrario si la humedad es muy baja conviene disminuir la

temperatura

Es por esa razoacuten que lo ideal es buscar regular la humedad del ambiente de forma pasiva

con estrategias de ventilacioacuten natural o bien con el material evolvente adecuado proteccioacuten

adecuada de las caras de la edificacioacuten que esteacuten propensas a recibir calor De otra forma habriacutea

que recurrir a tecnologiacuteas como deshumidificadores o aparatos climatizadores de bajo consumo o

tecnologiacutea tipo inverter de consumo variable

265 Refrigeracioacuten

Desde eacutepoca muy remotas el hombre ha buscado la manera de refrigerar objetos

alimentos y espacios tal es asiacute que se cuenta que el antiguo Egipto las paredes que estaban

69

construidas en bloques eran extraiacutedas por miles de esclavos para llevarlos al desierto durante la

noche esto con el fin de enfriar los pedazos de piedras y devolverlos a su lugar antes de que

despierte el Faraoacuten

Como sabemos el clima en el desierto tiene picos muy extremos diacutea es calor es casi

insoportable mientras que en la noche las temperaturas bajan notablemente Por ello estos

bloques eran extraiacutedos y colocados en la arena de manera tal que las rocas pudiesen enfriarse a

una temperatura muy baja Cuando eran devueltas al lugar y colocados de vuelta en las paredes

debido al calor que habiacutean perdido y quedado en un estado de friacuteo la temperatura interior bajaba

a 26degC aproximadamente mientras que en el exterior la temperatura era del doble que el interior

(Trejo G P Reyes H 2009)

Hoy gracias a la tecnologiacutea el ser humano ha perfeccionado esta teacutecnica con los

modernos aparatos climatizadores que conforme pasa el tiempo los encontramos mucho maacutes

modernos y efectivos tanto en esteacutetica consumo energeacutetico y funcionamiento

Por lo cual durante este apartado hablaremos de queacute son baacutesicamente los aires acondicionados

como funcionan y como han ido cambiando

2651 iquestComo funciona un aire acondicionado

Un aire acondicionado no genera aire frio por siacute solo un aparato climatizador lo que hace

es enfriar el aire contenido en un determinado ambiente a traveacutes de la recirculacioacuten del aire por

las serpentinas del evaporador

El sistema maacutes conocido es el llamado convencional o por compresioacuten directa en donde

existe un intercambio directo entre el gas refrigerante y el aire a acondicionar es decir el aire del

70

recinto se enfriacutea por expansioacuten directa del refrigerante Funciona a traveacutes de dos unidades una

unidad evaporadora y una unidad condensadora

El condensador se encarga de realizar el intercambio de fase del gas para que a traveacutes de

tuberiacuteas de cobre pueda enfriar la serpentina del evaporador y este a su vez enfriar el aire que

pasa a traveacutes de el para devolverlos al medio de origen

En el siguiente graacutefico podemos notar el evaporador enviacutea el refrigerante en forma de

gas al condensador en donde se comprime hasta cambiar a un estado liacutequido por accioacuten del

compresor luego este retorna al evaporador en forma liacutequida pasando por la vaacutelvula de

expansioacuten la cual debido a la presioacuten que ejerce sobre el gas refrigerante en estado liacutequido lo

convierte nuevamente en estado gaseoso para su ingreso nuevamente al evaporador en donde

pasa a traveacutes de las serpentinas para luego volver al condensador y completar el circuito que se

repite una y otra vez hasta llegar a la temperatura deseada

GRAacuteFICO 37 Ciclo de Refrigeracioacuten Transportar energiacutea en forma de calor de un ambiente a

otro

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

71

El evaporador absorbe por medio de una rejilla de retorno el aire del ambiente el cual

pasa a traveacutes de la serpentina previamente enfriadas por el intercambio de fase del gas

refrigerante y lo devuelve al medio este proceso se repite cuantas veces sea necesario hasta que

el aire llegue a la temperatura deseada Aproximadamente dependiendo del tipo de aire

acondicionado tamantildeo o capacidad el aire en cada recirculacioacuten baja en promedio entre 7 y 8

grados Celsius de temperatura Lo que determina el tiempo es el volumen de aire que se deberaacute

enfriar y la temperatura inicial en la cual se encuentra el ambiente Por ejemplo un Equipo mini

Split de 12000 btu tiene la capacidad de mover 1 Tn de calor por hora

2652 Aire Acondicionado tecnologia Inverter

Si hablamos en teacuterminos de sustentabilidad lo que se busca lograr es una eficiencia

energeacutetica en todos o la gran mayoriacutea de aparatos de uso cotidiano o uso comuacuten de tal forma a

optimizar los recursos energeacuteticos En aire acondicionado una de las tecnologiacuteas que maacutes se

adaptan a un modelo de sustentabilidad es el equipo del tipo inverter

Los aires acondicionados tipo inverter son aquellos que funcionan seguacuten la necesidad de

friacuteo del recinto a ser climatizado Este tipo de sistema regula la velocidad del compresor de tal

forma a que pueda mantener la temperatura deseada sin que el compresor trabaje al maacuteximo de

su capacidad en un solo arranque es decir trabaja de forma constante sin tener que llegar a picos

de consumo energeacuteticos bruscos durante la parada o arranque del equipo

72

GRAacuteFICO 38 Funcionamiento de un sistema inverter

Fuente Arnabat I 2016 ndash Caloryfriocom

A diferencia de los equipos convencionales en los equipos inverter la temperatura se

mantiene agradable durante todo el tiempo como el arranque del equipo es suave a medida que

se requiere enfriar el recinto el consumo y por ende el nivel de frio va aumentando o

disminuyendo de acuerdo con lo que va marcando el termoacutemetro o termostato de ambiente

Dentro de las principales ventajas de este tipo de tecnologiacuteas se encuentra el ahorro

energeacutetico por lo expuesto anteriormente que consume seguacuten la necesidad y no tiene picos de

arranque para encendido o apagado del equipo lo que a su vez lo hace maacutes silencioso Otra de

sus ventajas es el estado de confort constante debido a que la temperatura siempre se mantiene

constante seguacuten la necesidad de frio del ambiente Con este tipo de equipos el ambiente siempre

esta agradable no se siente un friacuteo excesivo ni calor inmediatamente cuando para el compresor

como lo es el caso de los equipos convencionales

2653 Edificios Pasivos y Aires Acondicionados

Los edificios pasivos buscan la eficiencia energeacutetica a traveacutes de un disentildeo sustentable

utilizando teacutecnicas y estrategias de construccioacuten que permitan un estado de confort de acuerdo

con el uso de materiales envolventes orientacioacuten del sol aberturas y cerramientos de alta

calidad Pero hoy diacutea es muy difiacutecil construir en funcioacuten de estas teacutecnicas o estrategias sin tener

en cuenta las demaacutes tecnologiacuteas como por ejemplo la iluminacioacuten calefaccioacuten y refrigeracioacuten

73

A pesar de que se pueden tener aire y luz ventanales tragaluces entrada de luz natural en

diferentes puntos siempre seraacute necesario agregar luces ya sean estos de tipos Led de bajo

consumo o no De la misma manera en ciudades calurosas como Asuncioacuten el hecho de

complementar con aparatos climatizadores para llegar a un estado de confort ideal no seraacute una

opcioacuten sino maacutes bien una necesidad y es por eso que maacutes que eliminar este tipo de sistemas o

tecnologiacuteas lo que debemos hacer es buscar aquellas que se adapten a los deseos de minimizar el

consumo energeacutetico a traveacutes de sistemas mucho maacutes sustentables

Como esta maestriacutea es multidisciplinaria nos da la oportunidad de combinar los

conocimientos de ingenieriacutea en el aacuterea de climatizacioacuten y arquitectura sustentable de tal forma a

encontrar una solucioacuten a la problemaacutetica de consumo energeacutetico y generacioacuten de islas de calor en

ciudades como Asuncioacuten

Los sistemas de aire acondicionado del tipo inverter se adaptan perfectamente a esta

situacioacuten Por un lado tenemos edificios existentes con sistemas de climatizacioacuten viejos y hasta

en algunos casos obsoletos y por otro lado nuevos disentildeos y construcciones en puerta que

deberiacutean basarse en las nuevas tendencias de construccioacuten bioclimaacuteticas aplicando teacutecnicas

sostenibles en todo el proceso de construccioacuten desde la estructura en siacute asiacute como en las

tecnologiacuteas como ser el caso de los aires acondicionados que deberaacuten ser incorporado en sus

edificaciones

Para ambos casos el estudio de disentildeo pasivo y nuevas tecnologiacuteas seraacute una tarea que

deberaacuten realizar por lo que en esta investigacioacuten se trabajoacute con el edificio de post grado de la

universidad americana en donde se cuenta un sistema de climatizacioacuten del tipo convencional

OnOff en donde lo que buscamos es reciclar el edificio y las instalaciones de tal forma a

74

adaptarlo a un modelo energeacuteticamente eficientes Con propuestas tanto de disentildeo como de

tecnologiacuteas

Capitulo III ndash Caacutelculos Generales

31 Transferencia de calor a traveacutes de los materiales paredes y ventanas

312 Conductividad teacutermica de los materiales

La ventana tiene 15m de largo y 1 m de ancho el vidrio tiene una constante de conductividad

teacutermica de 084 La temperatura maacutexima en promedio en los meses maacutes caacutelidos del verano esta

alrededor de 38degc y la temperatura dentro del recinto se calcula alrededor de 27 degC (Valor

extraiacutedo del termostato de ambiente)

313 Tabla de Datos y nomenclaturas

Tabla 1 Datos y Nomenclaturas con sus definiciones

Fuente Elaboracioacuten propia

314 Caacutelculos de Metros cuadrados

Nomenclatura Definicioacuten Valores Unidad

ΔQ Calor Transferido en el intervalo de tiempo Δt JSeg = W

Δt Intervalo de tiempo Seg

Tc Temperatura del Foco Caliente 38 degC

Tf Temperatura del foco Frio 27 degC

A Area trasversal m2

El Espesor del ladrillo 015 m

Ev Espesor del vidrio 002 m

Eh Espesor del hormigon 015 m

kl Constante de conductividad teacutermica del ladrillo 08 (WmsdotdegK)

Kh Constante de conductividad teacutermica del hormigon 14 (WmsdotK)

Kv Constante de conductividad teacutermica del vidrio 1 (WmsdotK)

75

Se tomoacute como muestra un aula del 5to piso del edificio de post grado de la Universidad

Americana Del cual una de sus paredes da al norte y la otra al oeste Las medidas fueron

extraiacutedas del plano PCI de la Universidad

Tabla 2 Medidas de las caras Norte y Oeste aula esquina 5to piso

Fuente Elaboracioacuten propia

Asiacute como el caso anterior de la tabla 2 Para este caacutelculo se tomaron datos de la misma aula De

donde se midieron la cantidad de ventanas que dan a las caras norte y oeste

Tabla 3 Medidas y cantidad de Ventanas Aula 5to piso

315 Aplicacioacuten de foacutermulas

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total m2

Norte 646 3 1938

Oeste 787 3 2361

Area m2 51

Paredes

Orientacioacuten Largo (m) Altura (m) Total Cant Ventanas Total m 2

Norte 15 1 15 2 3

Oeste 15 1 15 3 45

Ventanas

ΔQ = KA (Tc-Tf)

Δt E

Foacutermula

J = w m2 = degC -degC = W

Seg mk m

Foacutermula

76

Tabla 4 Tabla Auxiliar de conversioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

316 Cantidad de Calor transmitida por el material

Resultados preliminares

K A Tc Tf

ΔQ = 08 1938 ( 38 - 28 ) = 969 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte

016

E

K A kl Kh

ΔQ = 08 2361 ( 38 - 28 ) = 1181 w

Δt

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste

016

E

K A Kv 0

ΔQ = 1 3 ( 38 - 28 ) = 1500 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Norte

E

002

K A Kv 0

ΔQ = 1 45 ( 38 - 28 ) = 2250 w

Δt

Ventanas de Vidrio cara Oeste

002

E

W BTU

1 341

Kcal BTU

0252 1

W Kcal

1 086

77

Tabla 5 Resultados de caacutelculos de conductividad teacutermica de los materiales

32 Caacutelculo de cargas especiacuteficamente en AA

Como en este documento vamos a analizar solamente el aacuterea de post grado de la

Universidad Americana a continuacioacuten se detalla una serie de datos recopilados del lugar en

donde explicaremos el estado actual del edificio en cuanto a cantidad de aparatos climatizadores

y por ende a cantidad de BTUs En las siguientes tablas podemos observar los siguientes datos

Primeramente tenemos un cuadro de aacuterea en metros cuadrados aquiacute se calculoacute solo el

aacuterea climatizada actualmente es decir no se tuvieron en cuenta pasillos ascensores escaleras ni

bantildeos porque estos espacios ademaacutes de no estar climatizados estaacuten abiertos con suficiente

circulacioacuten de aire y por ende no necesita tecnologiacutea de refrigeracioacuten

En el segundo cuadro podemos ver la capacidad de personas por piso esto se obtuvo de

la sumatoria de capacidad maacutexima de alumnos y funcionarios por ambiente de acuerdo con lo

que expresa el plano PCI actualizado al 2019 cabe aclarar que estos espacios no han sufrido

modificaciones considerables desde entonces hasta la fecha

Para el caacutelculo de BTU por persona se realizoacute el siguiente anaacutelisis

De la norma UNE-EN ISO 7730 podemos sacar las siguientes tasas metaboacutelicas (energiacutea

emitida en forma de calor) de una persona realizando diversas actividades (Carlos - Nergiza -

2012)

Reposo tendido (08met 46Wm2) 83W

Reposo sentado (1met 58Wm2) 104W

Resultados W Kcal BTU

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Norte 969 1127 3304

Pared de Ladrillo Comuacuten cara Oeste 1181 1373 4026

Ventanas de Vidrio cara Norte 1500 1744 5115

Ventanas de Vidrio cara Oeste 2250 2616 7673

78

Actividad sedentaria (oficinahellip) (12met70Wm2) 126W

Considerando estos datos se procedioacute a convertirlos a BTU de la siguiente manera

Tabla 6Promedio de BTU que genera una persona

Fuente Elaboracioacuten Propia

Por lo tanto se utilizoacute el valor de 350 en promedio por persona teniendo en cuenta que la mayor

parte del tiempo las personas estaraacuten sentadas

321 Planillas de relevamiento de datos seguacuten datos fiacutesicos in situ y plano PCI de la

Universidad Americana de aires acondicionados y cantidad de ocupantes por piso

Watts BTU

1 3414135

83 283373205

104 35507004

126 43018101

Promedio 356208085

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU

Total

Persona

Q AA Capac AA QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Recepcioacuten 61 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 984 56650 3350

Cafeteria 37 20 350 7000 1 60000 60000 53 53 1622 40300 19700

Oficinas Varias 85 7 350 2450 2 60000 120000 53 106 1412 78950 41050

Aula 60 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1000 66250 6250-

Oficina 1 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 2 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total PB 337 77 350 26950 7 60000 420000 53 371 1291 330250 89750

Planta Baja

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 11 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 12 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 13 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 14 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 15 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 16 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 17 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 18 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Primer Piso

79

Tabla 7 Planillas de relevamiento de datos y caacutelculos de AA por piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 21 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 22 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 23 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 24 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 25 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 26 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 27 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 28 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Segundo Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 31 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 32 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 33 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 34 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 35 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 36 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 37 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 38 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Tercer Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 41 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 42 38 40 350 14000 1 60000 60000 53 53 1579 48200 11800

Aula 43 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 44 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 45 83 70 350 24500 2 60000 120000 53 106 1446 99200 20800

Aula 46 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Aula 47 59 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1017 65350 5350-

Aula 48 35 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1714 43750 16250

Total 399 320 350 112000 10 60000 600000 53 53 1529 471100 128900

Cuarto Piso

Planta

Area

Climatizada

m2

Capacidad

personas

BTU

Persona

BTU Total

Persona Q AA Capac AA

QT de BTU

Ambiente

Consumo

Kwh x AA

Consumo

Total kwh

BTUm2

QT de BTU

Ambiente

(ideal)

Diferencia

BTU

Aula 51 36 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1667 44650 15350

Aula 52 74 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1622 80600 39400

Aula 53 51 35 350 12250 1 60000 60000 53 53 1176 58150 1850

Aula 54 83 40 350 14000 2 60000 120000 53 106 1446 88700 31300

Aula 55 61 35 350 12250 2 60000 120000 53 106 1967 67150 52850

Oficina 56 59 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1017 54850 5150

Oficina 57 35 5 350 1750 1 60000 60000 53 53 1714 33250 26750

Total 399 195 350 68250 10 60000 600000 53 53 1516 467250 132750

Quinto Piso

80

Fuente Elaboracioacuten propia

Tanto la cantidad como la capacidad de los AA por ambiente se obtuvo de un

relevamiento del lugar Por otra parte el consumo que figura en la tabla corresponde a la

potencia de arranque de estos estos equipos climatizadores en donde cada equipo necesita de 53

kw para arrancar el compresor pero como son equipos convencionales OnOff los mismos tienen

un golpe de arranque cada que el compresor acciona yendo de 0 a 53 en cada arranque Cabe

aclara ademaacutes que estos equipos no son del tipo inverter y por ende el consumo es constante es

decir que mientras funcione esa seraacute la potencia que requeriraacute por hora para su funcionamiento

El caacutelculo de los BTU por metro cuadrado actual se realizoacute dividiendo la cantidad total de

BTU actual por los metros cuadrados habitados

Como se puede observar las capacidades de todos los aires acondicionados son de 60000 BTU

en algunas salas tenemos hasta dos equipos acondicionadores de aire duplicando asiacute la cantidad

de BTU

El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera cantidad de BTU dividido metros cuadrados

arrojaacutendonos los datos que vemos en la tabla

A modo de comparativa se realizoacute otro calculo en paralelo donde se consideroacute la cantidad

de personas y los metros cuadrados por ambiente El caacutelculo se realizoacute de la siguiente manera

cantidad de metros cuadrados por 900 btu maacutes cantidad de personas por 350 btu Entonces

tenemos (Qm2 x 900 btu) + (Qp x 350 btu) en donde

Qm2 Cantidad de metros cuadrados

Qp Cantidad de personas

Resultando asiacute la cantidad ideal de BTU por ambiente

81

Para el caacutelculo de BTU se consideroacute 900 btum2 ya que Asuncioacuten es una ciudad con un clima

caacutelido gran parte del antildeo en donde normalmente las empresas de climatizacioacuten recomiendan

utilizar entre 900 y 1000 btu por cada metro cuadrado en ambientes residenciales y del tipo

comercial de poca concurrencia Como resultado este anaacutelisis nos arrojoacute un valor de btu total que

lo comparamos con el actual De ahiacute podemos notar que la cantidad actual estaacute muy por encima

del caacutelculo realizado lo cual refleja que los equipos estaacuten sobredimensionados Esto se debe en

gran medida por la incidencia del sol en dos de las caras del edificio la cara que da al norte y la

que da al oeste en donde la incidencia del sol es mucho mayor en horas de la tarde

33 Anaacutelisis de confort

A modo de informacioacuten teniendo en cuenta el libro del modelo ASHRAE (2009) en

donde menciona que la zona de confort teacutermico para las personas que utilizan vestimenta normal

y se encuentran en estado de reposo o realizando un trabajo ligero se encuentra de 20 degC a 26 degC

(68 degF a 80 degF) y entre porcentajes de humedad relativa del 30 al 70 siendo el porcentaje

maacutes deseable un 50 se procede a realizar un caacutelculo estimativo de la cantidad de BTU por

metro cuadrado que se requiere para llegar a la temperatura deseada Como estamos hablando de

un espacio en donde el movimiento de las personas seraacute miacutenimo y la estructura estaacute construida

con concreto mamposteriacutea y ventanas de vidrios blindex este valor nos daraacute un resultado

bastante real seguacuten las condiciones del ambiente

Cuando se realizar un caacutelculo de carga teacutermica para determinar el tipo y la capacidad de

aparatos climatizadores lo que debe tener en cuenta en liacuteneas generales son los siguientes

factores Tamantildeo del lugar cantidad de ventanas tipo de envolvente o tipo de paredes altura

tipo de techo temperatura maacutexima en verano orientacioacuten que caras estaacuten maacutes expuestas a la

82

radiacioacuten solar color de paredes y techo ubicacioacuten del edificio uso que se le daraacute cuaacuteles son las

necesidades que debe cumplir

34 Balance teacutermico

341 3 Balance energeacutetico

El anaacutelisis para determinar la cantidad de carga sensible y latente dentro de una

edificacioacuten se realiza mediante un balance energeacutetico En la arquitectura pasiva lo primordial es

el control de las variables climaacuteticas considerando todos los factores internos como materiales

utilizados en la construccioacuten artefactos luces y agentes externos como el clima que puedan

influir en la variacioacuten de los niveles de confort El control de este se logra con la utilizacioacuten de

materiales adecuados que favorezcan la disminucioacuten teacutermica por radiacioacuten solar como el tipo de

vidrio aislaciones o protecciones naturales que disminuyan o impidan la entrada de calor

otorgando un ambiente de confort agradable (Celis DrsquoAmico 2000)

GRAacuteFICO 39 Plano del 5 piso del Edificio de post grado de la Universidad Americana

83

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

GRAacuteFICO 40 Plano del aula objeto de anaacutelisis Quinto piso Edificio de post grado de la

Universidad Americana

Fuente Plano PCI Actualizada al 2019 de la Universidad Americana

Las medidas del aacuterea son extraiacutedas del plano del plano arquitectoacutenico se realizoacute un

balance teacutermico considerando las caras que van al norte y oeste ya que las caras que dan al sur y

al este no reciben radiacioacuten directa por estar dentro del recinto La cara sur colinda con la

escalera de emergencia y la cara este colinda con otra aula

En este caacutelculo se consideroacute la capacidad de conduccioacuten de los materiales tanto paredes

como ventanas de vidrios la cantidad de personas seguacuten el maacuteximo propuesto en el plano

arquitectoacutenico y el porcentaje de radiacioacuten solar a traveacutes de las cubiertas de vidrios que en este

caso seriacutean las ventanas

Los valores que podemos observar en la tabla en cuanto a los coeficientes de

conductividad y radiacioacuten son datos ya estudiados que el apartado de anexos seraacute detallado las

84

tablas de donde se obtuvieron Los demaacutes caacutelculos son aplicacioacuten directa de foacutermula de

conductividad teacutermica convirtieacutendolos a valores en BTUh para determinar la capacidad de

aparato climatizador se requiere para este tipo de ambiente con las condiciones actuales De este

caacutelculo tambieacuten podemos obtener el valor de calor que incide a traveacutes de las caras norte y oeste

siendo estas las de mayor incidencia solar

342 Caacutelculo de Carga teacutermica en para en anaacutelisis de Aires Acondicionados

A modo de muestra se procede a realizar el anaacutelisis de carga teacutermica de una de las aulas

del edificio objeto de estudio para determinar la cantidad de calor en BTU que recibe el recinto

tanto calor exterior como interior Con este caacutelculo determinamos la capacidad de aparatos

climatizadores que debe ir por ambiente Aunque en este caso como es un edificio ya en uso lo

que haremos es comparar con la capacidad existente en ese lugar

85

Metros Cuadrados del Ambiente 51

Conduccioacuten por Paredes

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Espesor Calor Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) m (Btuh) (Ws)

Norte Ladrillo comuacuten 15 cm 1938 15 08 317 015 615238 923

Ventana con vidrio simple 45 15 100 397 002 1339286 268

Oeste Ladrillo comuacuten 15 cm 2361 15 08 317 015 749524 1124

Ventana con vidrio simple 3 15 100 397 002 892857 179

Total 35969 1571

Conduccioacuten por Techo

Orientacioacuten Material Superf Te-Ti Cond Term Cond Term Calor

(m2) (degC) (Kcalm2 h degC) (Btum2 h degC) (Btuh)

5084 15 14 556 4237

Total 4237

Radiacioacuten por Vidrios

Orientacioacuten Superf Coef Int Rad Sol Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m2) (Kcalm2 h) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Norte Vidrio Vlindex 3 1 130 390 1548

Oeste Vidrio Vlindex 45 1 403 1814 7196

Total - 8744

Personas

Cant Calor Sensible Calor Latente Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Sentado en reposo 35 55 10 1925 350 9028

Sentado y trabajo liviano 55 25 - - -

Trabajo oficina con cierta actividad 55 50 - - -

Trabajo liviano 60 70 - - -

Trabajo pesado 80 80 - - -

Trabajo muy pesado 120 120 - - -

Total 1925 350 9028

Artefactos Eleacutectricos

Pot Elec Cant Pot Elec Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(W) Artef (W) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

NotebookComputadora 200 1 200 172 683

Total 172 683

Renovacioacuten de Aire

Caudal Te-Ti Hee-Hei Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(m3h) (degC) (gKg) (Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

Caudal libre 0 15 - - -

Total - - -

Otras Cargas

Calor SensibleCalor Latente Calor Total

(Kcalh) (Kcalh) (Btuh)

-

Total - - -

Total General 58660

CAPACIDAD DE EQUIPOS A INSTALAR 58660

CAUDAL CFM 0

BTU POR METRO CUADRADO 1150

Consideraciones

- Condiciones externas

Temperatura BS degC 38

Humedad relativa 60

- Condiciones internas

Temperatura BS degC 23

Humedad relativa 60

UbicacioacutenNombre Sala de Clases 5to Piso Caras al Norte y Oeste

Techo interior de losa

Estado

Artefactos

86

Tabla 8 Planilla Balance teacutermico de un aula del quinto piso del edificio de postgrado de la

Universidad Americana

35 Caacutelculos de paneles solares fotovoltaicos

Con el fin de determinar el hecho de que es necesario la colocacioacuten de paneles solares

fotovoltaicos revisaremos unos datos que nos indican el nivel de incidencia solar en las

diferentes caras de un edificio

GRAacuteFICO 41 Cantidad de energiacutea que incide en cada uno de los cinco planos de la

arquitectura (Cubierta o plano

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

Tablas 9Cantidad de energiacutea en cada una de las fachadas

Fuente Riacuteos Silvio y Gill Emma 2020

87

Como podemos observar tanto en el graacutefico como en la tabla en ciudades como

Asuncioacuten en donde aproximadamente tenemos 8 meses de calor y por ende una fuerte radiacioacuten

solar La cantidad de energiacutea solar que incide en la planta techo praacutecticamente duplica a las

demaacutes caras Con esto podemos demostrar de que el hecho de colocar paneles solares en la

planta azotea seriacutea no solo una opcioacuten para la captacioacuten de energiacutea solar para uso energeacutetico

sino que tambieacuten serviriacutea de cobertura y proteccioacuten teacutermica siendo un sistema de aislacioacuten para

todo el techo (Riacuteos S y Gill E 2020)

Por ende se presenta el siguiente anaacutelisis de cantidad de paneles solares necesarios para

cubrir la demanda energeacutetica especiacuteficamente en aires acondicionados

351 Medidas existentes de los paneles solares fotovoltaicos detallados en miliacutemetros

Tablas 10 Capacidad y medidas de paneles fotovoltaicos

Capacidad vatios Ancho mm Largo mm Espesor mm

320 992 1950 40

275 992 1640 40

270 992 1640 40

265 992 1640 40

240 992 1475 40

200 992 1240 40

160 670 1475 35

130 670 1205 35

120 670 1115 35

100 670 945 35

80 670 770 30

60 505 770 30

50 505 650 25

40 505 550 25

30 345 605 25

20 345 470 25

10 185 415 18

88

Fuente Paacutegina Eco inventos

352 Especificaciones Teacutecnicas de paneles solares fotovoltaicos

Potencia maacutexima 330 Watts

Voltaje 3787 V

Amperaje 871 A

Voltaje a circuito abierto (Voc) 4679 V

Corriente a corto circuito (Isc) 918A

Dimensiones 1956 x 992 x 40 mm

Peso 228 kg

Temperatura ambiente 45 ordmC plusmn2 ordmC

Nota Las especificaciones eleacutectricas se indican bajo una irradiancia de 1000 W m2 y

temperatura de 25 ordmC

Fuente Datos reales de un panel solar ofrecido al mercado a traveacutes de Wireless Shop

353 Calculo para paneles solares en planta techo

Esto lo tomamos con el fin de poder hacer el siguiente anaacutelisis De tal manera que

cualquiera que revise esta investigacioacuten tenga la certeza de que estas medidas existen y que los

valores son reales en el mercado Los paneles solares en general no son muy grandes y

dependiendo del aacuterea total y de la inclinacioacuten sobre el techo es que podemos determinar la

cantidad de vatios que puede llegar a generar

A continuacioacuten veremos una serie de caacutelculos para determinar cuaacutento se necesitariacutea para

un aacuterea como la planta azote de la universidad en funcioacuten a la cantidad de consumo que se

89

requiere para cubrir la demanda energeacutetica de los aparatos climatizadores en donde

anteriormente ya determinamos cuanto es el consumo por hora

Un diacutea soleado seriacutea considerando el tamantildeo maacuteximo de la tabla mostrada anteriormente y

tomando un valor aproximado de espacio ocupado podemos tener lo siguiente

Un panel solar de medidas 992 x 1950 cm 1934 m2 redondeando 2 metros cuadrados

En un periodo de tiempo de 10 hs en promedio lo cual habiacuteamos visto anteriormente en el

apartado de cantidad de luz solar por diacutea Se obtendriacutea

320 w x 10 hs = 3200 w por diacutea

Esto en un panel solar de 2 metros cuadrados Ahora en 177 m2 y 76 m2 tendremos

320 w ----- 2 m2

X w ------- 253 m2

X= (253 x 320) 2 = 40480 w por hora

40480 w x 10 Hs = 404800 w

Siendo esto 4048 KW Dia

Capiacutetulo IV ndash Sustentabilidad

41 Ciclo de vida de los edificios

En todo el mundo tanto ingenieros como arquitectos realizan investigaciones de tal

manera a reinventar herramientas meacutetodos y teacutecnicas para lograr buenos disentildeos con el fin de

logran una buena planeacioacuten de edificios y por ende ciudades al igual que los anaacutelisis

econoacutemicos ya que al final el objetivo es generar un desarrollo social y econoacutemico De la misma

manera se hacen los estudios de impacto de ambiental ya que como habiacuteamos mencionado

anteriormente las edificaciones de manera directa o indirecta generar un tipo de contaminacioacuten

90

este uacuteltimo con mayor anaacutelisis ya que el ciclo de vida de una edificacioacuten es mucho maacutes

prolongado de cualquier otro artiacuteculo tecnologiacutea o aparato Una edificacioacuten tiene un ciclo de

vida que va desde su concepcioacuten disentildeo produccioacuten uso mantenimiento fin de vida uacutetil y en

consecuencia la proteccioacuten del medio ambiente se debe dar durante todas estas etapas de manera

preventiva y no correctiva con el fin de evitar un impacto ambiental negativo que no pueda

llegar a remediarse

Ahora bien iquestcoacutemo lo haciacutean en el pasado teniendo en cuenta que no existiacutean tecnologiacuteas

que pudieran contribuir a crear un ambiente confortable Aun siendo el periodo de vida uacutetil

mucho maacutes prolongado que los edificios de hoy en diacutea Desde mi punto de vista arquitectura

bioclimaacutetica utilizando la energiacutea de los recursos naturales en su estado puro Se disentildeaba de tal

forma a utilizar aberturas materiales entorno de tal forma a crear un sistema de confort natural

en donde todas las partes interactuaban entre siacute para crear un ldquotodordquo Autoabastecieacutendose de los

recursos disponibles y aprovechando al maacuteximo la energiacutea natural de sus fuentes Con esto no

quiero decir que volvamos al pasado y que construyamos con paredes de 30 o 60 cm ni que los

techos tengan 6 o 7 metros de altura si no que maacutes bien utilicemos los conceptos originales y

adaptemos a las necesidades de hoy (Hernaacutendez Moreno 2008)

42 El valor vs el costo de un edificio

Muchas veces creemos que el valor de un edificio estaacute en su tamantildeo el costo de los

materiales o el disentildeo esteacutetico en siacute pero este va mucho maacutes allaacute del costo monetario de

construccioacuten Existen otros factores que se deben tener en cuenta como ser el disentildeo eficiente en

teacuterminos de sustentabilidad el consumo energeacutetico el mantenimiento durante toda su vida uacutetil

el tipo de usos que se le daraacute su entorno y lo que implica el edificio para el entorno es decir que

91

valor que puede dar una edificacioacuten a una zona como ser los beneficios medios ambientales en

teacuterminos de isla de calor por ejemplo son algunos de ellos que se deben considerar Pareciera

ser tan simple y sencillo pero sigue siendo una utopiacutea en nuestro paiacutes Auacuten no hemos entendido

que la eficiencia energeacutetica a traveacutes de la arquitectura bioclimaacutetica es el camino para el

crecimiento inmobiliario durante los proacuteximos antildeos (A Varios ndash 2011)

Hoy con miras a un futuro maacutes sustentable y con la necesidad de cambiar paradigmas de

teacuterminos de construccioacuten y eficiencia energeacutetica como profesionales debemos pensar en pos de

un futuro en donde las ciudades sigan teniendo aacuterboles donde nuestros techos y nuestras paredes

no reflejen calor o un color gris opaco de concreto puro sino maacutes bien generar valor en teacuterminos

de calidad de vida medio ambiente disminucioacuten de contaminacioacuten visual creando muros verdes

y no paredes muertas techos de luz pero de luz solar a traveacutes de paneles que puedan captar esa

energiacutea limpia y abundante

43 Criterios ambientales en las edificaciones

Para que un edificio sea sustentable es necesario optimizar la demanda energeacutetica esto se

logra haciendo una evaluacioacuten de todas las partes baacutesicas que componen una edificacioacuten y buscar

alternativas menos invasivas utilizando recursos renovables o con un periodo de recuperacioacuten

mucho maacutes acelerado que los utilizados actualmente

A continuacioacuten veremos un listado recopilado de un artiacuteculo escrito por Guerra Menjiacutevar

(2012) de algunos aspectos para tener en cuenta para la lograr una mayor eficiencia energeacutetica y

optimizacioacuten y usos de recursos naturales

Mecanismo de agua El agua es un elemento fundamental para la vida por lo que

debemos cuidarla en todas sus presentaciones Uno de los desafiacuteos que tiene la

92

arquitectura y la Ingenieriacutea es buscar la manera de aprovechar el agua de lluvia de tal

forma a poder reutilizarla evitando asiacute los desperdicios y las inundaciones Por lo que se

propone el uso de insumos ahorradores de agua y sistemas de captacioacuten de agua de lluvia

como una fuente alternativa ya sea para el consumo o para el sistema de riego

Sistemas de energiacuteas Como ya hemos mencionado en varios apartados el

aprovechamiento de energiacutea limpia como el caso de la energiacutea solar es de las mejores

opciones para reducir el consumo energeacutetico ademaacutes de minimizar los cortes de luz en

eacutepocas de tormentas o diacuteas de extremos calor en donde las cargas eleacutectricas de los

aparatos superar las de las estaciones eleacutectricas disponibles para la sociedad

Aprovechamiento de la luz natural Antiguamente la arquitectura utilizaba los recursos

que le ofreciacutea la naturaleza como ser luz natural Hoy nos hemos perdido en los focos

cientos de luces a tal punto de desperdiciar la luz que mejor alumbra El Sol Los nuevos

paradigmas de arquitectura bioclimaacutetica nos invitan a utilizar nuevamente estas

estrategias con el fin de aprovechar el potencial del sol no solo como fuente de energiacutea

sino que tambieacuten como fuente de luz

Sistemas constructivos Los edificios grises de concreto puro ya no son tendencia en el

mundo de las construcciones hoy la necesidad de recuperar el medio ambiente natural es

el nuevo desafiacuteo tanto para la arquitectura como para ingenieros de diferentes

especialidades como lo es el caso de los forestales que se ven en la tarea de poder crear

estructuras o formas de recubrimiento vegetal con el fin de crear paredes frescas y

agradables a la vista del ser humano

Urbanismo Mejorar los espacios puacuteblicos agregando corredores verdes orientando los

edificios de tal forma a no generar islas de calor o favorecer la sombra con respecto a las

93

demaacutes edificaciones ocupar solo el espacio necesario dejando el resto como espacio

puacuteblico mantenido la naturalidad de la zona incorporacioacuten de elementos de importancia

ambiental

Quivera 2010 dijo ldquoUna buena orientacioacuten y ubicacioacuten facilita una buena relacioacuten del edificio

con el clima del lugarrdquo

Tanto la ubicacioacuten como la orientacioacuten de un edificio favorecen en gran medida al ahorro

energeacutetico y reducir el impacto ambiental negativo ademaacutes de obtener una serie de beneficios

bioclimaacuteticos Una buena ubicacioacuten puede traer varios beneficios como el uso del sol para

calentar agua o bien para la produccioacuten de electricidad con lo que se puede lograr la

disminucioacuten del consumo energeacutetico convencional sin afectar al entorno

Otros de los beneficios de la buena ubicacioacuten y la orientacioacuten son el aprovechamiento de

la luz solar como iluminacioacuten natural durante todo el antildeo y las corrientes de aire o viento para

ventilar los recintos Por otra parte la orientacioacuten con respecto al sol favorece a controlar los

picos de temperatura elevada de tal manera a prever con alguna alternativa natural como plantas

o caacutemaras de aire o con tecnologiacutea como acondicionadores de aire las zonas donde el calor

aumenta por incidencia directa del sol

Todo esto debe venir desde la concepcioacuten de la idea desde el estudio para la seleccioacuten de

sitio planeacioacuten disentildeo y calculo de tal manera que cuando se ejecute no genere ninguacuten tipo de

problemas o bien que al entregarse la obra se empiecen a notar las falencias en la edificacioacuten

Hernaacutendez ndash Delgado (2018)

94

44 El disentildeo sustentable en arquitectura

A modo de resumen de acuerdo con lo que vimos durante este trabajo de investigacioacuten

bibliograacutefica podemos listar una serie factores y puntos para tener en cuenta a la hora de crear

un disentildeo sustentable (Hernaacutendez Moreno 2008)

Propone una serie de puntos a que aglomera todas las medidas para tener en cuenta y nos

da un panorama bastante claro de que base podemos tomar si queremos empezar a trabajar con

disentildeos eficientes y sustentables a sabiendas de que siempre es mejor hacerlo desde la

planeacioacuten del proyecto

GRAacuteFICO 42 Paraacutemetros a tener en cuenta para un disentildeo Sustentable en Arquitectura

Fuente Elaboracioacuten Propia

Baacutesicamente se resume en todos los puntos que habiacuteamos tocado anteriormente

simplemente describiendo algunos con otros ejemplos o bien con otra perspectiva que no estaacute

muy alejada de lo que veniacuteamos estudiando y analizando

95

La necesidad de que la arquitectura adopte criterios de disentildeo y construccioacuten maacutes

sensibles cada diacutea va aumentando mucho maacutes y esta debe estar directamente ligada a la

proteccioacuten del medio ambiente que nos rodea respetando todas las normas y pautas creadas

especiacuteficamente para la proteccioacuten y conservacioacuten de este pero si impedir el crecimiento y

desarrollo econoacutemico y por ende inmobiliario (Domiacutenguez ndash Soria 2004

45 Disentildear edificios en funcioacuten de las condiciones del entorno

ldquoEl ser humano debe aspirar a que sus edificios se reconecten con el ecosistema asiacute sus

habitantes podraacuten reconectarse con la vidardquo (Ken Yeang - Arquitecto de origen malasio maacutes

importante del mundo en disentildeo ecoloacutegico)

Disentildear edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climaacuteticas de su ubicacioacuten y

aprovechando los recursos disponibles (sol vegetacioacuten lluvia vientos) Todo ello para

disminuir el impacto medioambiental e intentando reducir el consumo de energiacutea

46 Normativas y certificaciones

461 Normas Paraguayas de Construccioacuten Sostenible

De acuerdo con lo que hemos visto hasta el momento es imposible negar la necesidad de

actuar en funcioacuten de cambiar los paradigmas de la construccioacuten en funcioacuten a un sistema mucho

maacutes sustentable Si nos basamos en las normas de construccioacuten sostenible podemos ver como

esta detalla una serie de indicadores para considerar con el fin de cumplir con reglamentaciones

de sustentabilidad Para este trabajo de investigacioacuten se revisoacute y estudioacute el apartado 6 de islas de

calor de la norma INTN sobre construccioacuten sostenible en donde en eacutel inciso 71 ndash 712 donde se

detalla lo siguiente como requisito a cumplir con el fin de paliar los efectos de islas de calor en

las ciudades Efecto isla de calor a nivel del suelo y elementos de sombra - Efecto isla de calor a

nivel de la cubierta

96

Requisitos ldquoRealizar la cobertura de espacios cerrados con techos verdes o materiales de alta

reflectancia ante la incidencia solar directa como miacutenimo el 75 para el nivel 1 o 90 para

el nivel 2 de la superficie de cubierta calculada descontando las superficies ocupadas por las

instalaciones equipos y las sombreadas por los paneles solares en caso de que hubierardquo

Como podemos ver las propuestas presentadas no solo forman parte de una innovacioacuten o

una nueva tendencia esteacutetica sino que hoy en diacutea son regulaciones que poco a poco seraacuten

exigencia para todas las ciudades con el fin de reducir los efectos de islas de calor

Como se menciona en el material elaborado por la Direccioacuten General del INTN todos

estos criterios deberaacuten tenerse en cuenta a lo largo de todo el proyecto es decir desde la

concepcioacuten de la idea a la hora de disentildear durante la ejecucioacuten hasta el momento de la entrega

final con el fin de minimizar los efectos dantildeinos que producen las construcciones ineficientes

Fuente Comiteacute teacutecnico de Normalizacioacuten Ctn 55 ldquoconstruccioacuten Sosteniblerdquo ndash 2015

Norma paraguaya INTN NP 55 001 14 Construccioacuten sostenible Sitio y Arquitectura Requisitos

Generales - Diciembre2014 - Primera edicioacuten

462 Certificacioacuten LEED

La certificacioacuten LEED (Leadership in Energy amp Environmental Design) en espantildeol

significa Liacuteder en Eficiencia Energeacutetica y Disentildeo Sostenible es una norma creada para certificar

a aquellas edificaciones nuevas o recicladas que cumplan con ciertos estaacutendares de proteccioacuten

ambiental con el fin de disminuir la contaminacioacuten ambiental y otros fenoacutemenos como ser el de

islas de calor en las ciudades (Wenninger G Carolina 2017)

Como ya se mencionoacute este tipo de certificaciones no solo aplica para nuevas

construcciones sino para todos aquellos edificios que se quieran cambiar y mejorar en teacuterminos

97

ambientales como ser nuestro caso de estudio en donde proponemos reciclar el edificio de Post

grado de la universidad americana y adaptarlo a un modelo bioclimaacutetico eficientemente

energeacutetico

A continuacioacuten veremos un grafico donde podemos observar alguna de las areas a

considerar para la certificacioacuten LEED que podriacutean incluirse dentro de nuestro caso de anaacutelisis

GRAacuteFICO 43 Areas Consideradas para la certificacioacuten LEED

Fuente Luis Martiacuten Martiacutenez 2020 Construccioacuten sostenible Certificado LEED y el agua

Tanto el sitio de anaacutelisis como energiacuteas y atmoacutesferas son las aacutereas en donde nuestro edificio

podriacutea certificar si se adapta seguacuten las propuestas que compartiremos a continuacioacuten

98

Capiacutetulo V - Propuestas

51 Propuesta de Disentildeo eficiente del edificio

Para que una edificacioacuten sea sustentable bioclimaacutetica y que se logre optimizar los

recursos promoviendo una cultura de uso eficiente de la energiacutea la clave estaacute en el correcto

disentildeo del proyecto

Es muy importante que desde la concepcioacuten de la idea se tengan en cuentas todos los

factores que hacen que un proyecto sea sustentable y que pueda reunir las caracteriacutesticas o

requerimientos que tiene una edificacioacuten bioclimaacutetica Un buen disentildeo necesita un buen caacutelculo

y por ende un buen anaacutelisis de lo que realmente se quiere obtener

Primeramente se debe tener bien claro cuaacutel es el fin del proyecto que es lo que se quiere

hacer coacutemo se quiere lograr y los medios disponibles para llegar al objetivo Cuando hablamos

de edificios bioclimaacuteticos estos reuacutenen una serie de requisitos que se debe cumplir para que un

proyecto califique correctamente Y se debe trabajar desde la ejecucioacuten de este Ahora bien si lo

que se quiere hacer es convertir un edificio convencional en bioclimaacutetico lo primero es analizar

la situacioacuten o estado actual del edificio objeto de estudio para determinar las acciones estrategias

que se podriacutean llevar a cabo para cumplir con el objetivo de transformarlo en un edificio

bioclimaacutetico o parcialmente bioclimaacutetico Continuando con el anaacutelisis del edificio de post grado

para convertirlo en un edificio bioclimaacutetico debemos detallar el estado actual del mismo

Ya contamos con el anaacutelisis en cuanto a equipos climatizadores ahora bien trabajaremos con

las propuestas de tal forma a convertir un edificio convencional en uno bioclimaacutetico sustentable

99

511 Anaacutelisis de la incidencia solar

Por medio del plano con localizacioacuten de acuerdo con la orientacioacuten Norte ndash Sur del edificio

como se observa en la imagen se denota los siguientes detalles

GRAacuteFICO 44 Orientacioacuten del Edificio de la Universidad Americana con respecto al Norte

Fuente Mapa ndash Google maps Direccioacuten de puntos cardinales ndash Elaboracioacuten propia

GRAacuteFICO 45 anaacutelisis de la incidencia solar cara Oeste

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

100

La cara principal da al oeste el costado o lateral del edificio da al norte y la cara posterior

o parte trasera da al este Esta uacuteltima si bien el sol de la mantildeana es el menos fuerte esta seccioacuten

de la edificacioacuten estaacute cubierta por una vivienda y unos aacuterboles ademaacutes de que la misma

arquitectura del edificio sirve de proteccioacuten por parte del lado norte por la tanto la incidencia

solar es miacutenima Asiacute como vemos en la fotografiacutea la cara este es la requiere menor atencioacuten

GRAacuteFICO 46 Fotografiacutea Vista Posterior Este y Norte del edificio de Post Grado

Fuente Fotografiacutea toma propia

52 Envolvente o proteccioacuten

Ahora bien para el caso de cara oeste tenemos una superficie totalmente expuesta al sol

de la tarde siendo este el maacutes caliente Por esa razoacuten es que se recomienda la cobertura o

proteccioacuten de esta Para ello se podriacutean optar por dos teacutecnicas por un lado la utilizacioacuten de

voladizo en la parte superior de tal manera a que pueda cubrir la vertical del sol en los meses de

101

verano en donde este tiene una trayectoria totalmente vertical con respecto al edificio generando

cierta sombra

La cara oeste fachada de la universidad es la que mayor radiacioacuten recibe durante el diacutea y

sobre todo en verano es por ello por lo que para este caso se propone una proteccioacuten solar del

tipo parasol horizontal que sirve de sombra y no impide la visualizacioacuten de adentro para afuera

ya no tapa completamente la visibilidad por la posicioacuten de las laacuteminas Con esto logramos

funcionalidad esteacutetica ademaacutes de disminuir notablemente la incidencia solar a traveacutes de la

radiacioacuten directa y por ende la disminucioacuten de la temperatura ambiente del recinto

A continuacioacuten vemos un ejemplo de parasoles horizontales del edificio del banco

Sudameris que con una elegancia y estilo cubren la fachada norte y oeste de este edificio que al

igual que nuestro objeto de estudio requiere cuidar la esteacutetica de su fachada

Como podemos observar en el ejemplo a continuacioacuten

102

GRAacuteFICO 47 Aleros al norte y una proteccioacuten horizontal al oeste

Fuente Silvio Riacuteos 2018 Isla de calor

Fachada cubierta por una serie de lamas horizontales metaacutelicas que protegen la piel interior

La siguiente opcioacuten es la de proteger completamente la fachada con parasoles como

podemos observar en la imagen

GRAacuteFICO 48 Disentildeo Fachada Oeste vista aeacuterea del Edificio de Post Grado

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

103

GRAacuteFICO 49 Disentildeo de Cara Oeste Parasoles verticales como proteccioacuten contra radiacioacuten

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp

GRAacuteFICO 50 Fotografiacutea de la fachada principal de la Universidad Americana

Fuente Google maps - Street View - Fotografiado por Viacutector Cerda mayo 2016

Otras teacutecnicas aplicables a este tipo de caso son los cerramientos de alta inercia teacutermica

Como se puede observar en la imagen la fachada se encuentra totalmente descubierta esto

genera que una gran masa de calor este constantemente entrando por este sector generando

mayor uso de aparatos climatizadores para paliar la necesidad de confort dentro del ambiente

Por ello los cerramientos de alta inercia teacutermica son una opcioacuten factible en donde la utilizacioacuten

de muros de ladrillo macizo permiten acumular la energiacutea recibida gracias a la inercia teacutermica

durante el diacutea acumular una cierta cantidad calor y cederla hacia el interior durante la noche

104

GRAacuteFICO 51 Fachada Esquina Noroeste

Fuente Fotografiacutea toma propia

GRAacuteFICO 52 anaacutelisis de incidencia solar cara norte

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

105

La fachada lateral que da al norte se expone solamente en invierno donde el sol tiende a

bajar como se ve en el siguiente graacutefico por lo tanto a diferencia de la cara frontal esta recibe la

radiacioacuten solar en invierno en donde resulta auacuten maacutes beneficioso ya que sirve como colector de

calor y por ende mantener el recinto a una temperatura agradable durante los diacuteas de friacuteo Como

esta uacuteltima estaacute cubierta por arboles cara anaacutelisis del disentildeo actual de acuerdo con las

definiciones de sistemas pasivos para este tipo de edificaciones No obstante para esta cara se

propone trabajarla de otra manera

Hemos hablado mucho de la tendencia en alta hacia la sustentabilidad y a la necesidad de

convertir edificios convencionales en bioclimaacuteticos con el fin de buscar una mayor eficiencia

energeacutetica Es por ello por lo que para la cara norte la mejor opcioacuten en cuanto a coberturas o

proteccioacuten teacutermicas es la de los muros verdes

A continuacioacuten se expone una serie de ideas que podriacutean ser factibles para cubrir las paredes de

una vegetacioacuten adecuada para este tipo de clima y zonas

53 Paredes verdes

106

GRAacuteFICO 53 Pared verde en el edificio Santalaia de Bogotaacute Foto Paisajismo Urbano

Fuente Isabel Martinez - 2019

En su artiacuteculo Isabel Martiacutenez menciona lo siguiente ldquoLos jardines verticales se han

convertido en espacios verdes integrados en las ciudades en muros y paredes de edificios no

solo como elementos decorativos sino tambieacuten dispensadores de oxiacutegeno y hogares para

pequentildeos animales desprotegidos por las inclemencias de las urbes contaminadasrdquo

Siguiendo con esa premisa iquestporque no podriacuteamos nosotros adaptar nuestros edificios a estos

sistemas tan funcionales y agradables a la vista Seriacutea una excelente opcioacuten para paliar las altas

incidencias solares en nuestros muros mantener un nivel de humedad agradable refrescar el

ambiente y hermosear el paisaje

GRAacuteFICO 54 Disentildeo Vista Norte ndash Pared cubierta de vegetacioacuten Con voladizo sobre ventanas

Fotografiacutea Esquina Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa SketchUp ndash Fotografiacutea toma propia

107

GRAacuteFICO 55 Vista Noroeste

Fuente Elaboracioacuten Propia en el programa Sketchup ndash Fotografiacutea toma propia

Cada vez maacutes ciudades optan por esta tendencia y seriacutea muy bonito que edificios

educativos como el de la universidad americana promovieran esta cultura sustentable en sus

edificaciones

Siguiendo con el objeto de anaacutelisis la estructura y disposicioacuten de la universidad reuacutene las

condiciones para montar este tipo de paredes sobre en su fachada lateral Y como mencionaba

anteriormente es un excelente tema de investigacioacuten y anaacutelisis para especialistas o estudiantes de

las disciplinas de agronomiacutea y afines con el fin de reducir los niveles de calor ademaacutes de crear un

paisaje agradable a la vista

108

GRAacuteFICO 56 El jardiacuten vertical interior de Ignacio Solano ndash Hotel Gaia B3 Bogotaacute

colaboracioacuten con Groncol

Fuente Alicante 17 junio 1977

Aquiacute vemos un ejemplo de coacutemo podriacutea quedar la fachada norte del edificio de post

grado El edificio que vemos tiene las mismas caracteriacutesticas de paredes lisas con varias

ventanas Con lo cual se puede determinar que nuestro edificio quedariacutea agradable a la vista y

funcionalmente cumpliendo con el cometido que es disminuir el calor y por ende el consumo en

cuanto a aires acondicionados

531 Sistema de Siembra

Como es una edificacioacuten ya existente es decir debemos adaptarnos al modelo actual y a

la estructura actual los recursos que disponemos son el mismo edificio y su entorno A fin de no

modificar la estructura original una de las opciones es utilizar un pequentildeo espacio lineal al

constado entre pared y vereda ya que existen ciertos tipos de platas que no requieren un aacuterea

109

considerable para ser sembrados pero si cierta profundidad por lo que la propuesta es como se

muestra en la imagen

GRAacuteFICO 57 Disentildeo cantera para vegetacioacuten de paredes verdes

Fuente Elaboracioacuten propia en el programa Sketchup

Crear una cantera en donde sembrar con abonos especiales de tal manera a que no corran

por el lado de la vereda y que pueda ser contenido en el mismo Como el tipo de vegetacioacuten debe

ser enramada estaacute por naturaleza subiraacute por las paredes hasta cubrir la totalidad de esta

532 Estructuras de soporte para paredes verdes

GRAacuteFICO 58 Estructuras metaacutelicas soportes para jardines verticales

110

Fuente Fotografiacutea de Joseacute Saacuteez ndash Creativecommonsorg

Otra de las opciones es la de montar unas estructuras que contengan soporten y

mantengan la vegetacioacuten por los muros del edificio Es importante estudiar bien el tipo de

plantas que se iraacuten a colocar por las paredes ya que hay muros que no tienen proteccioacuten contra

humedad por lo que un muro verde podriacutea ser contraproducente Es por ello por lo que

primeramente debemos analizar las condiciones del recinto Si tiene aislacioacuten contra la humedad

si soportaraacute la carga externa ya sea de la estructura o de la misma vegetacioacuten

Las estructuras tienden a ser un poco maacutes costosas que el caso anterior pero los

beneficios tambieacuten son mucho mayores ya que el grosor de esta y el hecho de que naturalmente

genera una caacutemara de aire entre pared plantas y estructuras hace que sea mucho mejor aislante

teacutermico

Otro dato para tener en cuenta es el sistema de riego En el caso anterior de la cantera

externa con una canilla exterior al edificio y con la misma lluvia ya podriacuteamos contar con el

agua necesaria para que la vegetacioacuten crezca y se expanda En el caso de una estructura con

niveles el sistema de riego debe ser uniforme y con un sistema adaptado al tipo de vegetacioacuten y

estructura Por ejemplo sistema de riego por goteo

GRAacuteFICO 59 Estructura para muros verdes Esquena ejemplo

Fuente Archdaily Meacutexico

111

54 Vegetacioacuten

Se propone una mayor cantidad de vegetacioacuten alrededor del edificio sobre todo en las

caras norte y oeste las cuales estariacutea recibiendo radiacioacuten solar durante gran parte del diacutea

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y

la fatigardquo(Arquitectura y empresa)

GRAacuteFICO 60 Coacutemo bloquear el sol y el calor con vegetacioacuten

Fuente Paacutegina Ovacen La forma de la arquitectura ante el sol y el efecto del viento

Se puede mejorar el clima interior con ciertas especies de plantas dependiendo la intensidad de

la radicacioacuten solar y el entorno

Propuesta

Mitigacioacuten del calor debido al efecto de ldquoislasrdquo (pavimento o edificios) en zonas

urbanas mediante el manejo de vegetacioacuten (Hernaacutendez Moreno - Delgado Hernaacutendez 2010)

Como se puede observar en el mapa la avenida Brasilia que pasa frente a la universidad es una

muy concurrida tanto por automoacuteviles autobuses y transeuacutentes La vegetacioacuten alrededor de la

universidad no solo evitariacutea el paso del calor hacia el recinto si no que disminuiriacutea la isla de

112

calor generada en los alrededores por el traacutensito vehicular diario y serviriacutea de caminero verde

para los transeuacutentes que se movilizan a pie

GRAacuteFICO 61 Vista aeacuterea de la universidad Americana

Fuente Google Earth

Una interesante propuesta es crear camineros verdes o plantar una especie de aacuterboles

como se observa en la imagen a continuacioacuten de tal forma a no obstruir la visibilidad y crear una

barrera de calor a las entradas principales del edificio

Asiacute como se observa en la imagen a continuacioacuten este tipo de aacuterboles en el jardiacuten frontal

podriacutea ser una buena opcioacuten por su forma Estas especies son de la familia de las coniacuteferas que

son los aacuterboles altos esbeltos similares a los pinos pero con un follaje tupidos normalmente de

un tallo principal y pequentildeas ramitas a lo largo de todo el aacuterbol Con este tipo de vegetacioacuten se

podriacutean disminuir la temperatura limpiar el aire y hermosear el paisaje

113

GRAacuteFICO 62 Arboles de la familia de las coniacuteferas Adecuados para espacios estrechos

Fuente Paacutegina Arquitectura y Empresa - Urbanismo Coacutemo elegir queacute aacuterbol plantar - Aacuterboles

adecuados para cada espacio -

ldquoLa OMS le atribuye a la vegetacioacuten efectos terapeacuteuticos como la reduccioacuten de tensioacuten y la

fatigardquo Fuente Arquitectura y empresa

55 Ventilacioacuten

El edificio cuenta con un patio central que permite la entrada de aire natural al edificio

desde la parte trasera hacia arriba como se visualiza en la foto los pasillos de las aulas se

encuentran abiertos al patio central lo cual hace que corra una brisa constantemente en todo el

interior del edificio

El patio central forma parte de una de las estrategias bioclimaacuteticas en donde gracias la

entrada y salida del aire se logra Enfriar Ventilar Iluminar Humedecer Purificar el aire

ademaacutes de ser una forma Confort visual para los que usuarios del recinto

114

GRAacuteFICO 63 Fotografiacutea de uno de los patios centrales del ala de post grado de la Universidad

Americana

Fuente Blog del estudiante Universidad Americana

GRAacuteFICO 64 Plano del Ala de Post grado de la Universidad Americana En ciacuterculo rojo se

visualizan los patios centrales aire y luz

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana

115

56 Climatizacioacuten

561 Sistemas de climatizacioacuten

Como hemos explicado anteriormente el edificio cuenta con un sistema de climatizacioacuten

convencional del tipo OnOff lo cual genera un alto consumo energeacutetico de la misma manera

hemos hablado de un sistema mucho maacutes sustentable como lo es el inverter como el sistema de

instalacioacuten para ambos tipos de equipos es el mismo no habiacutea ninguacuten problema estructural para

hacer el cambio de un sistema a otro

Ambos tipos utilizan las mismas cantildeeriacuteas espacios soportes y sistemas de drenajes El

uacutenico cambio seriacutea el de las unidades evaporadoras y condensadores Ademaacutes los equipos que se

encuentran actualmente ya tienen un periodo de uso de varios antildeos lo cual facilita el hecho de

realizar un cambio puesto que la vida uacutetil estaacute llegando a su liacutemite y por ende en cualquier

momento deberiacutea de pensarse en la posibilidad de hacer esta migracioacuten a otro sistema maacutes

sustentable como lo son los equipos inverter

La diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter radica especialmente

en el consumo energeacutetico y en el nivel de temperatura agradable constante

Como podemos observar en el graacutefico el sistema inverter no necesita encenderse y

apagarse cada que llega a la temperatura deseada sino mantiene un nivel de consumo y por ende

no genera peacuterdidas de temperatura en cada parada del compresor

116

GRAacuteFICO 65 Diferencia entre un sistema convencional y un sistema inverter

Fuente Mantenimientoszaragozacom

Si queremos llegar a un nivel de eficiencia energeacutetica en teacuterminos de aparatos

climatizadores y no tener que cambiar la estructura del edificio la mejor opcioacuten son los sistemas

inverter

562 Refrigerantes

Por otra parte continuando con el tema de los aires acondicionados otro de los elementos

relacionados a un estado de sustentabilidad son el uso de refrigerantes ecoloacutegicos los cuales no

podemos dejar de mencionar en esta investigacioacuten Si bien no estaacute del todo comprobado que un

equipo puede consumir menos o maacutes energiacutea si utiliza refrigerantes ecoloacutegicos o no uno de los

objetivos de este estudio es el de elaborar propuestas sustentables Una de ellas es la de ayudar a

proteger el medio ambiente y esto tambieacuten se puede lograr a traveacutes de la disminucioacuten o

eliminacioacuten de gases de efecto invernadero como lo son los refrigerantes R-22

A medida que vamos avanzando se descubren nuevas combinaciones de gases maacutes

amigables con el medio ambiente Actualmente existen los gases del tipo 410A que estas

catalogados como refrigerantes ecoloacutegicos libre de agentes contaminantes Con el uso de estos

117

refrigerantes podemos cumplir con otro de los requisitos de la certificacioacuten LEED que propone

la construccioacuten o reciclado de edificios ecoloacutegicamente sustentables

57 Paneles solares fotovoltaicos

De acuerdo con el caacutelculo de consumo energeacutetico en cuanto a la utilizacioacuten de aparatos

climatizadores pudimos ver que el mismo es muy elevado generando un excesivo gasto y un

uso desmedido de energiacutea eleacutectrica Si bien la fuente de energiacutea en asuncioacuten proviene de una

fuente de energiacutea renovable como lo es la hidraacuteulica lo que se propone es instalar unos paneles

solares fotovoltaicos exclusivamente para los aires acondicionados porque si bien proponemos

estrategias que mejoren los niveles de temperatura no podremos eliminar por completo el uso de

aparatos climatizadores Por ende seriacutea bueno contar con un sistema de captacioacuten de energiacutea

solar ya que se acuerdo a la ubicacioacuten y al uso como aacuterea teacutecnica de la planta azotea del edifico

contamos con las condiciones necesarias para la instalacioacuten de dicho sistema de reserva de

energiacutea Por otra parte como hemos visto en caacutelculos anteriores en la tabla 00 la cara que

recibe mayor radiacioacuten es la cobertura o tapa del edificio que seriacutea nuestra planta techo lo cual

nos da doble ventaja Por un lado un espacio para la instalacioacuten de paneles solares y por otra

parte los mismos paneles serviraacuten como cobertura para esta cara sirviendo de proteccioacuten

teacutermica y evitando el ingreso excesivo de calor a traveacutes de esta superficie

118

GRAacuteFICO 66 anaacutelisis de incidencia solar en la cubierta del edificio

Fuente Arq Analiacutea Villalba 2021 Asuncioacuten ndash Software Rinnho

GRAacuteFICO 67 Propuesta de paneles solares en planta azotea del edificio de Post Grado de la

Universidad Americana

119

Fuente Plano PCI de la Universidad Americana ndash Propuesta elaboracioacuten propia

En funcioacuten a los caacutelculos realizados previamente se propone utilizar un sector de la planta

azotea destinado a la colocacioacuten de paneles solares fotovoltaicos de tal forma a cubrir una parte

de la demanda energeacutetica generada especiacuteficamente por los aparatos climatizadores en donde de

acuerdo con los caacutelculos obtuvimos en el anaacutelisis de carga cantidad de aparatos climatizadores

por piso se encontro que el consumo aproximado total en aires acondicionados es de 3286 kwh

con esto podemos decir que con la utilizacioacuten de paneles solar lograriacuteamos cubrir la totalidad o

por lo menos una gran parte del consumo energeacutetico de los citados aparatos de tal manera a

reducir el consumo energeacutetico y potenciar el uso de energiacuteas limpias Ademaacutes de ser una fuente

inagotable que no depende de las liacuteneas de transmisioacuten eleacutectrica de la ciudad

Para el anaacutelisis de factibilidad econoacutemica seriacutea bueno realizar el caacutelculo costo beneficio a

largo plazo considerando la vida uacutetil tanto del edificio como de los aparatos climatizadores y los

paneles solares

Ejemplo de paneles solares en edificios similares

GRAacuteFICO 68 Expo Knews - Colectores Solares sobre el techo de la empresa Bimbo ndash Meacutexico

120

Sobre el edificio se colocaron 33 sistemas que generaraacuten 37 MW lo que hace factible

este sistema como medio de generacioacuten de energiacutea para equipos como los aires acondicionados

GRAacuteFICO 69 Montaje de paneles solares en techos de edificios

Fuente Eco inventos

121

Unidad VI ndash Resultados

61 Anaacutelisis o Discusioacuten

Esta investigacioacuten nos lleva a un aacuterea de estudio que abarca varias disciplinas es por ello

por lo que seriacutea ideal una serie de anaacutelisis partiendo de las bases estudiadas Como esta es una

maestriacutea multidisciplinaria lo que se propone es dejar aacutereas de oportunidad para posteriores

investigaciones como ser los siguientes casos

Para analizar el disentildeo la estructura y el envolvente seraacute necesario un arquitecto que

realice los caacutelculos en funcioacuten a los paraacutemetros estudiados de la misma manera para el anaacutelisis

del tipo de vegetacioacuten tanto para aacuterboles como para muros o techos verdes se propone trabajar en

conjunto con el sector agroacutenomo forestal para los caacutelculos de cargas paneles solares cargas

eleacutectricas y teacutermicas con ingeniero y como todo proyecto debe ser econoacutemicamente rentable y

viable es necesario un especialista en la parte econoacutemica que pueda realizar los anaacutelisis de

factibilidad econoacutemica como ser el VAN Y TIR del proyecto en siacute

Para hacer un anaacutelisis econoacutemico sea cual sea el tipo de inversioacuten se requieren analizar

tres aspectos VAN TIR y Pay Back Period Ademaacutes de considerar datos como variacioacuten

econoacutemica intereacutes y demaacutes En el caso del TIR por ejemplo el consumo de luz o energiacutea

eleacutectrica por aparatos de aire acondicionado se debe calcular cuaacutento seriacutea el ahorro o gasto de

acuerdo con lo que decida o no invertir Y por uacuteltimo el Pay Back Period para saber en cuanto

tiempo se recupera la inversioacuten

En cuanto al TIR y Pay Back Period de acuerdo con el tipo de proyecto revisar el tipo de

financiamiento para saber de doacutende obtener los recursos y que conviene maacutes si pagarlo con

deuda o capital propio

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La investigacioacuten ademaacutes podriacutea dar pie a estudios econoacutemicos maacutes completos con varias

brechas de estudios lo que se podriacutea seguir investigando de acuerdo con las zonas tipo de

edificaciones y tipo de inversioacuten

62 Conclusiones

A lo largo de esta maestriacutea tuve la oportunidad en adentrarme mucho maacutes en aacutembitos que

no son propios de mi carrera profesional o de mi aacuterea de estudio y gracias a ello pude enriquecer

mis conocimientos con respecto a temas de intereacutes como la arquitectura bioclimaacutetica Como

docente y como ingeniera especializada en el aacuterea de climatizacioacuten este proyecto fue beneficioso

ya que me ayudo a completar los conocimientos a traveacutes del conjunto de disciplinas que abarca

la maestriacutea El formar equipo con otros profesionales de distintas aacutereas fue una experiencia

fantaacutestica que ya logreacute abrir mi mente a maacutes aacutereas de oportunidades que anteriormente no creiacutea

poder desarrollar Por otra parte el hecho de trabajar daacutendole eacutenfasis a lo sustentable hizo que

pudiera abrirme a nuevos conceptos estrategias y teacutecnicas que antes no conociacutea o no trabajaba

Profesionalmente creo que este proyecto no solo me favorece como participante de

maestriacutea sino tambieacuten a desarrollarme como persona puesto que el tema de la sustentabilidad en

un problema que nos atantildee a todos Es por ello por lo que creo que este trabajo no solo me

beneficia para obtener el tiacutetulo sino que tambieacuten a cualquier que lo lea o lo use para futuros

proyectos de investigacioacuten

Es por ello por lo que puedo concluir que gracias a este proyecto en los trabajos que me

toquen emprender a futuro podreacute beneficiar a quienes me toque asesorar o dar respuestas

profesionales ya que con los resultados alcanzados he podido visualizar un panorama maacutes

general de la situacioacuten actual en teacuterminos de desarrollo urbano social y medio ambiental

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Podemos decir entonces que para que un paiacutes pueda desarrollarse tanto social como

econoacutemicamente es necesario cambiar los paradigmas que se tienen en cuanto al uso eficiente de

los recursos Asiacute como se menciona (BAJCINOVCI 2016) ldquoIt is crucial to study adopt adapt

and implement bioclimatic architectural design principles which will enrich efficiency and

reduce overall energy consumption The main reason is the energy efficiency indoor air quality

and thermal comfort dilemmardquo Traducido al espantildeol ldquoEs crucial estudiar adoptar adaptar e

implementar principios de disentildeo arquitectoacutenico bioclimaacutetico lo que enriqueceraacute la eficiencia y

reduciraacute el consumo general de energiacutea La razoacuten principal es la eficiencia energeacutetica calidad del

aire interior y dilema del confort teacutermico

Un edificio acadeacutemico con miras a un futuro sustentable deberiacutea repensar el disentildeo de sus

recintos y consecuentemente en el impacto que produce en el entorno de tal forma a dar un

ejemplo a sus estudiantes y promover una cultura de sostenibilidad Las propuestas que se

presentaron estaacuten basadas en las estrategias estudiadas a lo largo del moacutedulo Si bien existen

varios factores que se pueden tener en cuenta para hacer un anaacutelisis mucho maacutes exhaustivo lo

que pudimos ver es como a simple vista uno puede identificar aacutereas de oportunidad para

proponer estrategias o sistemas ya estudiados ya que esta maestriacutea se inscribe en el marco de la

denominada ldquoeducacioacuten continuardquo que ha pasado a ser una forma de mantener actualizados los

conocimientos y repensar en coacutemo hacer que el planeta sea a su vez mas sostenible

ldquoEsta es una tendencia que viene muy fuerte Ya se estaacute convirtiendo en la meta de

muchos desarrollos inmobiliarios en el mundo pero requiere un cambio de paradigma y

soluciones que sean restaurativas y regenerativasrdquo

El proceso para involucrarse en la bioconstruccioacuten inicia con un disentildeo oacuteptimo con

apostar por la arquitectura bioclimaacutetica y tener una seleccioacuten maacutes consciente de materiales

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Posteriormente se puede ir maacutes allaacute y equipar con sistemas de alta eficiencia y de generacioacuten de

energiacutea renovable (Ulises Trevintildeo director de bioconstruccioacuten y energiacutea alternativa) Se

describen de acuerdo a los objetivos del trabajo

125

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