Materiales regionales como recurso bioclimático para ... · En México, aunque el uso de ... poca...

vol. 4 núm.1 Naturaleza y Desarrollo enero-junio 2006

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Materiales regionales como recurso bioclimático paratechumbres en climas cálidos húmedos. Un caso de estudio en

Oaxaca, México

Rafael Alavez-Ramírez, José Luis Caballero-Montes y Pedro Montes-García

CIIDIR Unidad Oaxaca IPN, Hornos 1003. Sta. Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México, CP 71230 [email protected].

Resumen

El presente trabajo de investigación se realizó con la finalidad de conocer los valores de conductividady resistencia térmica de materiales vegetales e industrializados para ser utilizados en techumbres,que contribuyan a la reducción de la transmisión de calor en las edificaciones construidas en climascálidos húmedos de la costa de Oaxaca, México. Se presentan los resultados de conductividad yresistencia térmica de cuatro materiales; palma real, bagazo de coco, ferrocemento y mortero ligerohecho con agregado de origen volcánico (tepexil), los cuales se probaron bajo el método del estadotérmico estable. Se encontró que los materiales vegetales analizados presentan valores más bajos deconductividad que los materiales industrializados estudiados. Con los materiales mencionados, seconstruyeron componentes constructivos (CC) para techumbres como escudos térmicos, a loscuales se les determinó su coeficiente global de transferencia de calor. De los cinco componentesanalizados, se obtuvo que el componente de techumbre constituido con palma real, fibra de coco,ferrocemento y triplay, presentó un coeficiente global de transferencia de 0.94

Cm

W

��2 cuyo valor es

menor que el de una losa construida de concreto reforzado que es de 2.538 .

Palabras clave: componentes constructivos, conductividad térmica, ferrocemento, materialesvegetales, techumbre bioclimática.

Abstract

The present work was carried out to investigate the conductivity and thermal resistancevalues of vegetal and industrialized materials to be used as roofing insulation in humid-warm climates on the Coastal area of Oaxaca, Mexico. Results of conductivity and thermalresistance of palm tree, coconut fiber, ferrocement, and lightweight mortar made of tepexilaggregate (volcanic rock) are presented. The mentioned materials were tested under thet h e r m a l s t e a d y - s t a t e m e t h o d . I t w a s f o u n d t h a t t h e v e g e t a lm a t e r i a l s a n a l y z e d h a d l o w e r values of conductivity than the industrializedones. From the tested materials, composites elements for roofing (thermal shields) wereprepared to determine their global heat transfer coefficient. As a result of five componentstested, it was found that the roofing component made of palm tree, coconut fiber, ferrocementand plywood had a conductivity value of 0.94 , which is lower than a reinforced concreteroofing with 2.53.

Key words: constructive components, thermal conductivity, ferrocement, vegetal materials,bioclimatic roofing.

Introducción

La mayoría de edificaciones no consideran en su diseñolas propiedades termofísicas de los materiales para suconstrucción, generando una arquitectura pocofuncional, de tal manera que los usuarios se venobligados a vivir en condiciones extremas repercutiendoesto directamente en su calidad de vida que se manifiesta

en daños graves a su salud, productividad yconsecuentemente en su economía. Por tal motivo esnecesario buscar alternativas que provean al hombre deun confort térmico sin necesidad de utilizar energíaconvencional, usando medios pasivos para tal fin.

Kruger y Zannin (2004) establecen que cualquier esfuerzopara proteger el ambiente contribuirá a la preservación

Rafael Alavéz-Ramírez, José Luis Caballero-Montes y Pedro Montes-García

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de los recursos naturales y a la sustentabilidad. De ahí,que desde la etapa de planeación de un proyectoarquitectónico, los proyectistas deben tener en mente:la importancia de la orientación solar, el correctodimensionamiento de la ventilación, el escogeradecuadamente los materiales de acuerdo a la región yen particular el tipo de clima.

En climas cálidos se deben tomar acciones contra elcalentamiento solar para mejorar el confort en edificios,y para minimizar la necesidad de enfriamientoac t ivo , lo cua l o r ig ina un a l to consumo deelectricidad.

La acción de la radiación solar afecta los muros y techosde las edificaciones, pero particularmente son los techosquienes reciben la mayor parte de esta radiación. Por lotanto, si se desea reducir la contribución energética enestos elementos constructivos, existen varias solucionesposibles, una de ellas es el aislamiento térmico,(Miranville y col. 2003). En los últimos años se hanrealizado algunas investigaciones orientadas a evaluarel desempeño térmico de diversas edificaciones. En la granmayoría de el las se resal ta la importancia deemplear elementos que contribuyan a la disminuciónde las cargas térmicas, ya sea con el empleo de técnicaspasivas o bien con la utilización de nuevos materialesque por una parte contribuyan a aumentar la resistenciatérmica y al mismo tiempo sean económicamenteaccesibles (Flores y col. 2003).

Simonsen (1996) señala que una de las materias primasque existen en grandes cantidades comparable conmateriales hechos a base de madera son los desechosagrícolas y fibras naturales. Muchos de estos materialespueden obtenerse a menudo mediante el quemado, lacáscara de coco y hojas de palma son un ejemplo típico.El desarrollo de una tecnología para la manufactura deproductos de construcción que incorporen materialesnaturales como aislante térmico, aliviarían variosproblemas a la vez, por ejemplo: disposición de la cáscarade coco, carencia de materiales de construcción causadapor la reducción de abastecimiento de madera y falta demateriales amigables con el ambiente.

Wells (1995) señala que la adquisición de materiales deconstrucción a precios accesibles ha sido reconocidadesde hace mucho tiempo como prerrequisito paramejorar las condiciones de vivienda en paísesdesarrollados. En los países más pobres, materialesorgánicos sin procesar, tales como la madera, el bambú,hojas, pastos y desechos agrícolas, son la principal fuente

de materiales de construcción para familias de bajosingresos económicos. En México, aunque el uso demateriales naturales ha sido utilizado por muchos añosen la construcción de viviendas principalmente en zonasrurales, muy poco se conoce sobre su comportamientotérmico. Es importante señalar que la gran mayoría de laspropiedades de materiales naturales que se emplean enla construcción y que son reportadas en la bibliografía,corresponden a materiales utilizados en otros países, portanto, su comportamiento difiere con los disponibles enel país. De ahí la importancia de este trabajo, cuyo objetivoes la determinación de valores de conductividad yresistencia térmica de materiales vegetales eindustrializados empleando la técnica del estado establede flujo de calor. Con los valores obtenidos de losmateriales experimentados, se propone la construcciónde un prototipo de techumbre que contribuya a lareducción de la transmisión de calor en las viviendas yedificios construidos en climas cálidos húmedos de lacosta de Oaxaca.

Localización, clima y confort en el área de estudio

Las preferencias de confort son subjetivas, pero ciertosrangos de condiciones acomodan las sensacionesde confort de la mayoría de la gente sujeta a un ambientesimilar (Fanger, 1970). La costa de Oaxaca, México,presenta un tipo de clima cálido húmedo con temperaturapromedio de 28.5 ºC, registrándose temperaturas máximasen verano de 32.8 ºC. La población que se tomó comoreferencia en este estudio fue Puerto Ángel, Oaxaca,México, la cual está situada a una altitud de 20 m sobre elnivel del mar. Esta localidad se encuentra ubicada en laSierra Madre del Sur, dentro de la subprovincia de lascostas del sur del Estado de Oaxaca (figura 1) en unaestrecha llanura conformada por lomeríos. El área deestudio presenta dos formas características de relieve, laprimera corresponde a una zona de lomeríos donde seencuentran la mayoría de los asentamientos humanosy llega a tener una pendiente del 30 al 35%, lasegunda se encuentra dentro de la zona urbana en dondetambién se extienden zonas semiplanas y están formadascon pendientes del 5 al 10%.

Material y métodos

Materiales regionales

En esta investigación se emplearon materiales vegetalesproducto de desecho de la cáscara de coco, la palmareal, además de materiales industrializados fabricados con


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poca cantidad de agregados pétreos y cemento. Sedescriben los principales materiales empleados en laelaboración de los especímenes para determinar uncomponente constructivo con propiedades aislantes paraaplicarse en la construccion de una techumbre.

Palma real. Dentro de los materiales vegetales que seencuentran en abundancia en la región de la costa deOaxaca se encuentra la palma real, la cual es consideradacomo un buen estabilizador térmico, por lo que seaprovechan sus propiedades aislantes para combinarsecon materiales industrializados y de esta forma tenerun componente adecuado para construir techumbres enzonas cálidas.

Fibra de coco. Es un material que se extrae de la cáscarade coco y está compuesto por celulosa y leño con bajaconductividad al calor, alta resistencia al impacto, a lasbacterias y al agua. Su resistencia y durabilidad lo haceun material adecuado para usarlo como aislamientotérmico y acústico.

Ferrocemento. Es el término utilizado para describir unaforma de concreto reforzado que difiere del convencionalo del presforzado, primeramente por la manera en la cual

los elementos de refuerzo son dispuestos. El refuerzoconsiste de múltiples capas de mallas de alambre delgadocolocadas poco espaciadas o varillas delgadascompletamente impregnadas con mortero cemento-arena.

Tepexil. Es una roca de origen volcánico queresulta ideal en la fabricación de morteros ligeros. Suvalor bajo de densidad permite la elaboración de placasligeras que pueden ser usadas como aislantes en murosy techos. Con ello se logra reducir la transmisión de calorhacia el interior, además de resultar un buen aislanteacústico.

Programa experimental

La primera etapa de los experimentos consistió en lamedición de la conductividad térmica en muestraspequeñas de materiales vegetales e industrializados enun aparato de guarda. Esta etapa se realizó en el Centrode Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET)en Morelos, México. Posteriormente se realizó unacombinación de los materiales para conformarcomponentes constructivos con dimensiones de 100x100 mm, las cuales se probaron en un conductivímetroen el laboratorio de materiales de la Universidad

Figura 1. Mapa de localización del sitio.

Puerto Ángel


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Autónoma Metropolitana, Campus Azcapotzalco (UAM-A). Una vez obtenidos los coeficientes globales detransferencia de calor en las cuatro diferentes muestras,se seleccionó el más bajo y se comparó con aquel de unalosa de concreto armado con la finalidad de establecerlos posibles beneficios térmicos de la techumbrepropuesta.

Experimentación en muestras de dimensiones pequeñasPara la determinación de los coeficientes de transmisióntérmica de los materiales mencionados, se diseñó elexperimento con muestras de 150 mm de diámetroutilizando un conductivímetro (Dewitt e Incorpera, 1981),con un lado frío y uno caliente que utiliza la técnica delestado estable y sirve para medir la conductividad térmicaefectiva de los materiales. Los principios de operación yprocedimiento de prueba del conductivímetro usado sedesarrollan con base en la norma ASTM C-177-95. Laexactitud del instrumento es del 5% si las muestras tienenespesores menores de 50 mm y cubren completamente elárea de medición. Por lo tanto, las muestras de este estudiose diseñaron de acuerdo a este requisito.

Este aparato permite determinar la conductividad térmicapor medio de la relación:

Termopares

Adquisitor de datosFuente regulada de CD

Guarda Placa caliente Guarda

Placa fría

Guarda

Baño termostático

Muestra

TT

TT

T10 T11 T12

T1 T8

Termopares

Módulo de adquisición de datos

Fuente regulada de CD


Placa fría

Fuente regulable

Baño termostático

Muestra

TT

TT

T10 T11 T12

T1 T8

TermoparesTermopares




Placa fría

Guarda


Placa fría

Guarda

Baño termostático

Muestra

TT

TT

T10 T11 T12

T1 T8

Termopares

Baño termostático

Muestra

TT

TT

T10 T11 T12

T1 T8

Termopares

Módulo de adquisición de datos

Fuente regulada de CDFuente regulada de CD


Placa fría


Placa fría

Fuente regulable

Baño termostático

Muestra

TT

TT

T10 T11 T12

T1 T8

Figura 2. Instrumentación para determinar la conductividad térmica de los materiales.

TA

LQk

��

�� (1)

en donde:

k es la conductividad térmica de la muestra enQ es el flujo de calor a través de la muestra en W�T es la diferencia de temperaturas a través de la muestraen oCL es el espesor de la muestra en mA es el área de la sección transversal en m2

El material que forma la muestra es en general una mezclaque puede ser un compuesto laminar o contenerporosidades o celdas vacías en las que el calor se puedetransmitir por convección y radiación, así como porconducción. En este último caso el parámetro k de laecuación (1) es la conductividad térmica efectiva de lamuestra. La placa fría contiene un intercambiador decobre de 6.4 mm de diámetro por el cual circula un líquidorefrigerante. La temperatura se considera uniformedebido a la circulación de un fluido de un bañotermostático en forma paralela a través de la placa fría.La placa caliente consiste en un arreglo entre el área demedición y la placa de guarda, los cuales se mantienenunidos mediante pernos de acero inoxidable, laseparación entre el área de medición y la guarda secalienta con un elemento calefactor que se encuentra a93.8 mm del centro del área de medición. La medición detemperatura se realiza empleando termopares tipo Tcalibrados conforme a la norma ASTM-E-230-93. Lafigura 2 muestra el diagrama de conexión yfuncionamiento entre el aparato de guarda y los demásdispositivos.

Cm

W

��


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Figura 3. Muestras de palma real.

Figura 4. Muestras de cáscara de coco.

Figura 5. Muestras de ferrocemento.

Figura 6. Muestras de tepexil.

En el laboratorio del CENIDET se evaluaron cuatromuestras de materiales: dos vegetales (palma real ybagazo de coco) y dos de materiales industrializados(ferrocemento y mortero de tepexil). Para ello fuenecesario preparar las superficies de las muestras paraasegurar un buen contacto térmico con las placas delmedidor.

La muestra 1 corresponde a dos especímenes de palma,que se prepararon como placas circulares de 40 y 37 mmde espesor y 150 mm de diámetro (figura 3).

La muestra 2 consistió en dos especimenes de fibra decoco de forma circular de 25 mm de espesor y 150 mm dediámetro (figura 4). En las figuras 5 y 6 se observan lasmuestras de ferrocemento y mortero de tepexilrespectivamente, que se acondicionaron en placascirculares de 25 mm de espesor y 150 mm de diámetro,para que se ajustaran a las dimensiones del aparato deguarda.

Establecimiento del estado térmico estable

Una vez instaladas las muestras en el área de medicióncon el aislante necesario, se procedió a establecer elestado térmico estable. Las placas caliente y fría sepusieron en operación para alcanzar las condiciones detemperatura a las que se realizó la prueba (40º C). El tiempoque se requiere para alcanzar el estado donde latemperatura no varia, es decir, permanece constante, esde acuerdo a la muestra que se desea medir y a lascondiciones de la prueba. Sin embargo, el tiemporequerido para alcanzar dicho estado en una muestrahomogénea de 25.4 mm de espesor es deaproximadamente cinco horas y aumenta un poco alincrementarse éste.

Después que se alcanzó el estado estable se realizaroncinco corridas de adquisición de datos en intervalos de30 minutos como mínimo. Al finalizar las mediciones, sedesmontaron las diferentes muestras y los componentesdel sistema para examinar sus condiciones finales y


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analizar los resultados. Se verificó la apariencia de lasmuestras así como su espesor para observar si existíancambios significativos después de haber efectuado laprueba.

Experimentación en componentes constructivos (CC)

La segunda etapa del programa experimental, consistióen la determinación de las propiedades térmicas decomponentes constructivos. El dispositivo que seempleó para esta etapa fue un conductivímetroconstruido en la UAM Azcapotzalco (Alavez et al., 2004).Dicho aparato utiliza la técnica del estado estable para ladeterminación de los coeficientes de conductividadtérmica de los materiales (figura 7).

Figura 7. Instrumentación para determinar el coeficiente de transmisión térmica de componentes constructivos.

La preparación y acondicionamiento de los CC se llevó acabo de acuerdo a las dimensiones del conductivímetroconstruido. Fue necesario preparar las superficies de cadacomponente para asegurar un buen contacto térmico conlos termopares. Se construyeron cuatro tipos de CCcombinando materiales y variando sus espesores deacuerdo a la tabla 1.

Sobre la superficie de cada material que conformabanlos CC fue trazada una línea diagonal para colocar a unamisma distancia los termopares tipo K. Se colocaron untotal de 10 termopares por CC, dos en cada capa dematerial. Los sensores de temperatura se conectaron auna tarjeta multiplexora PCLD-789 que a su vez estaba

conecta a una tarjeta de adquisición de datos PCLD-812PG. Con el uso del sistema de adquisición de datos PCLS-920 GENIE, se controló el registro de datos monitoreandolas temperaturas de los termopares en distintos intervalosde tiempo.

Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor

El cálculo del coeficiente global de transferencia de caloren los componentes se realizó de acuerdo a la normaoficial mexicana NOM-08-ENE-2001 referida a la eficienciaenergética en edificaciones y envolventes de edificiosno residenciales, de acuerdo con la siguiente expresión:

tRU

1�

(2)

En donde U es el coeficiente global de transferencia decalor de una porción de la envolvente de un edificio, de

superficie a superficie, en

Cm

W2��

Rt, es el aislamiento térmico total de una porción de laenvolvente de un edificio, de superficie a superficie, en:

WCºm2

El cálculo de la resistencia se llevó a cabo mediante lasiguiente fórmula:

n

n

kL

kL

kL

hehitR .....2

2

1

111 ��

Sofware de análisis de datos

Temperatura ambiente

Termo parestipo K

Muestras

Reóstato

TriplayFibra de cocoFerrocementoPalma realResistencia

Aislante

Mód.5

Mód.6

Módulo deconversión

Módulos Adams


70

Figura 8. Sección transversal del componente constructivo ensayado (CP4).

Tabla 1. Constitución de componentes constructivos para la techumbre bioclimática.

en donde:

hi y he son los coeficientes superficiales interior y exteriordel material compuesto (valores propuestos por la NormaOficial Mexicana NOM-08-ENE-2001)L es el espesor de cada capa de material (m)k es la conductividad térmica de cada capa de material

en (

Cm

W

��)

En la figura 8 se tiene la sección del componenteconstructivo para techumbre (CP4) donde se observanlos materiales y espesores que conforman el componentediseñado. La disposición del espécimen se llevó a cabode tal forma que la palma real fuera el material queestuviera en contacto con la fuente de calor producido

por la resistencia del conductivímetro. Esto con lafinalidad de simular la acción directa de la radiación solarsobre la techumbre, en donde la palma real es el primermaterial que recibiría la acción de los rayos solares. Elproceso se repitió con todos los componentesconstructivos bajo las mismas condiciones detemperatura, voltaje, corriente, tiempo de duración de laprueba y horas de alcance del estado estable.

Resultados y discusión

Muestras evaluadas en el CENIDET

En la tabla 2 se presentan los parámetros necesarios parala determinación de la conductividad térmica de losmateriales analizados en el CENIDET. Como se observaen dicha tabla, el valor más bajo de conductividad de las

Palma real

Ferrocemento

Fibra de coco

Triplay

0.12 m

0.05 m

0.107 m

0.005 m

Palma real

Ferrocemento

Fibra de coco

Triplay

0.12 m

0.05 m

0.107 m

0.005 m

Componente Materiales

CP 1 Palma real (120 mm)+ ferrocemento (50 mm)+ cáscara de coco (86

mm) + tepetzil (25 mm)

CP 2 Palma real (120 mm)+ ferrocemento (50 mm) + fibras de coco no

compactadas (107 mm) +triplay (5 mm)

CP 3 Palma real (120 mm)+ ferrocemento (50 mm) + cartón contenedor de

huevos (107 mm) + triplay (5 mm)

CP 4 Palma real (120 mm) + ferrocemento (50 mm)+ fibras de coco

compactadas (107 mm) + triplay (5 mm)

CP 5 Palma real (200 mm) + ferrocemento (50 mm)+ fibras de coco

compactadas (103 mm) + triplay (9 mm)


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Tabla 2. Determinación de la conductividad y resistencia térmica de materiales.

cuatro muestras analizadas lo registró la fibra de coco,mientras que el valor de la palma real fue 48% mayor queésta. Por otra parte, el valor de conductividad del tepexilfue 63% mayor que el de la fibra de coco y 10% mayorque el de la palma. En cuanto a la muestra de ferrocementoel valor obtenido fue de 111% mayor que la fibra decoco, 42 % mayor que el de la palma y 29.5% mayor queel del tepexil. En la figura 9 se muestran los valorespromedio de los coeficientes de conductividadtérmica o b t e n i d o s de las muestras de 150 m md e d i á m e t r o y 4 0 mm de espesor en el aparato deguarda del CENIDET. Se observa que los materialesvegetales analizados presentaron un valor deconductividad térmica más bajo que los materialesindustrializados (ferrocemento y mortero de tepexil)demostrando su viabilidad para ser utilizados en laconstrucción de techumbres como recurso bioclimático.

Componentes constructivos evaluados en la UAM-A.

En la figura 10 se observa que los valores deconductividad térmica en los componentes CP3(palma+ferrocemento+cartón+triplay) y CP4(palma+ferrocemento+fibra de coco compactada+triplay)son muy cercanos en valor, mientras que el componenteCP2 (palma+ferrocemento+fibra coco nocompactada+triplay) registró un incremento del 8%respecto a los anteriores, y el componente CP1(palma+ferrocemento+cáscara de coco+tepexil) unincremento del 13%.

De los componentes constructivos estudiados en elconductivímetro de la UAM-A se seleccionó elcomponente CP4 (palma+ferrocemento+fibra de cococompactada+triplay), esto debido a su bajo valor deconductividad aunque también el componente CP3(palma+ferrocemento+cartón+triplay) presentó un valormuy similar al de CP4; sin embargo, se tomó la decisiónde seleccionar este componente ya que contiene fibra decoco que es un material que se encuentra en abundancia yse puede obtener sin costo en la zona de estudio.

Posteriormente se determinó el coeficiente global detransferencia de calor del componente constructivo CP4y se comparó con el de una losa de concreto de 10 cm deespesor (tabla 3).

Los resultados indican que el coeficiente global detransferencia de calor de la losa de concreto presenta unincremento de 114% respecto al componente constructivoseleccionado. Con los resultados obtenidos de lacomparación entre la muestra seleccionada y la losa deconcreto, se propuso un nuevo componente paratechumbre (CP5), con la finalidad de disminuir aún másel valor del coeficiente global de transferencia de calorobtenido para el componente constructivo CP4. Paraesto, se incrementó el espesor de la palma real de 0.12 a0.20 cm (figura 11).

Con esta modificación se realizaron nuevamente pruebasde conductividad a dicho componente para el posteriorcálculo de su coeficiente global de transferencia de calor

T1 T2 �T A L V I Q k kp R Material

ºC ºC ºC m2 m Volts Amp Watts W/mºC W/mºC m2ºC/W

COCO -1 50.9 16.2 34.7 0.0166 0.020 9.15 0.09 8.235 0.287 0.278 0.072

COCO -2 54.2 17.2 37.0 0.0166 0.020 9.15 0.09 8.235 0.269

PALMA REAL-1 63.7 17.7 46.0 0.0184 0.040 9.15 0.09 8.235 0.390 0.406

PALMA REAL-2 59.6 17.1 42.5 0.0184 0.040 9.15 0.09 8.235 0.422 0.099

FERROCEM-1 55.7 18.9 36.8 0.0163 0.026 12.00 1.19 14.28 0.619 0.577

FERROCEM-2 60.1 17.1 43.0 0.0167 0.027 12.00 1.19 14.28 0.535 0.047

Tepexil 1-3 44.5 16.1 28.4 0.0163 0.027 9.15 0.90 8.235 0.481

Tepexil 2-3 47.3 16.4 30.9 0.0163 0.024 9.15 0.90 8.235 0.389 0.441 0.054

Tepexil 3-3 41.5 16.9 24.6 0.0164 0.022 9.15 0.90 8.235 0.452


72

0.4056

0.5772

0.2777

0.4408

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

palma real ferrocemento fibra de coco tepexil

k (

W/m

o C)

0.5614

0.5397

0.4949 0.4947

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

CP 1 CP 2 CP 3 CP 4

k (

W/m

o C)

Figura 9. Valores de conductividad térmica promedio obtenidos en muestras pequeñas con el equipo del CENIDET.

Figura 10. Comparación de valores de conductividad térmica de componentes constructivos.


73

el cual tuvo una reducción del 20% con respecto al delcomponente CP4. En total, el coeficiente de la losa deconcreto registró un incremento del 168% con respectoa la nueva propuesta CP5 (figura 12).

Como resultado final de este trabajo de investigación seobtuvo el diseño de un componente constructivo paratechumbre con bajos valores de conductividad térmicacomparados con los de una losa de concreto tradicional.Este material compuesto, en conjunto con lascorrespondientes estrategias de diseño bioclimático quedeben considerarse en todo proyecto, contribuirán amejorar el confort de viviendas y edificios que seconstruyan en la zona de estudio.

Conclusiones

Con base en el análisis de los resultados del presenteestudio se puede concluir lo siguiente:

��Los valores de conductividad térmica de materialesvegetales son menores que los de materialesindustrializados estudiados, siendo ventajoso su usocomo materiales aislantes. El uso de material vegetal dedesecho, como la fibra de coco, tiene otras implicaciones,ya que además de su excelente resistencia térmica, al nousarla como material aislante en techumbres, secontinuará utilizando como combustible en hornosladrilleros contribuyendo con esto al deterioro del medioambiente.

Tabla 3. Coeficientes globales de transferencia de calor para la muestra CP4, losa de

concreto y propuesta de techumbre bioclimática (CP5).

Materiales

L M

K (W/mºC)

R (m2ºC/W)

U W/m2ºC

he (Sup. Ext.) 1/13 =0.077 U =1/Rt

Palma real 0.120 0.43 0.279 Ferrocemento 0.050 0.97 0.052 Fibras de coco 0.107 0.45 0.238

Triplay 0.005 0.10 0.050 hi (Sup. Int.) 1/6.6 = 0.150

MU

EST

RA

CP4

Rt = 0.845 1.183

he (Sup. Ext.) 0.077

Mortero de Cemento 0.040 0.63 0.063

Concreto pesado 0.100 1.750 0.057

Mortero Cem-arena 0.025 0.530 0.047

hi (Sup. Int.) 0.150

LO

SA D

E C

ON

CR

ET

O

Rt = 0.394 2.538

he (Sup. Ext.) 0.077

Palma real 0.200 0.43 0.465

Ferrocemento 0.050 0.97 0.051

Fibra de coco 0.103 0.45 0.228

Triplay 0.009 0.107 0.084

hi (Sup. Int.) 0.150 TE

CH

UM

BR

E

BIO

CL

IMA

TIC

A (

CP5

)

Rt = 1.055 0.947


74

0,947

2,538

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

cubierta propuesta losa de concreto

U (

W/m

2 o C

)

Figura 11. Sección transversal del componente constructivo propuesto, CP5.

Figura 12. Comparación de coeficientes de transferencia de calor global para la cubiertapropuesta y una de concreto convencional.

proyecto t i tulado��Anális is termofís ico decomponentes constructivos para techumbres, comorecurso bioclimático en la costa del estado deOaxaca,�� clave 20030839, del cual el resultado es estetrabajo.

Literatura citada

ACI 549R-93. State of the art report on ferrocement. USA.ACI, 1994.

Alavez, R., J. Dorantes y V. Freixanet, 2004. ��Diseño,construcción y pruebas operativas de unconductivímetro para la determinación de propiedades

��El coeficiente global de transferencia de calor de lamuestra CP4, que consiste de triplay, ferrocemento,cáscara de coco y palma real es significantemente menorque el de una losa de concreto. Al aumentar el espesorde la capa de palma (CP5) se obtuvo una reducción aúnmayor de dicho coeficiente debido a que opone mayorresistencia al flujo del calor.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Instituto PolitécnicoNacional el cual a través de la Coordinación Generalde Posgrado e Investigación (CGPI) financió el

Palma real

Ferrocemento

Fibra de coco

Triplay

0.20 m

0.05 m

0.103 m

0.009 m

Palma real

Ferrocemento

Fibra de coco

Triplay

0.20 m

0.05 m

0.103 m

0.009 m


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Materiales regionales como recurso bioclimático para ... · En México, aunque el uso de ... poca...

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