UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL ESTADO DE MORELOS …

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL ESTADO DE MORELOS

INGENIERÍA EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL

TÍTULO

DISEÑO DE VIVIENDAS TÉRMICAMENTE CONFORTABLES CON USO DE

SISTEMAS PASIVOS DE CLIMATIZACIÓN EN LA ZONA DE TEMIXCO: GUÍA PARA

CONSTRUCTORES

TESINA

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL

PRESENTA

BAHENA CASTELAR PABLO ISRAEL

TUTOR RECEPTOR: DR. GUADALUPE HUELSZ LESBROS

TUTOR INTERNO: ING. CARLOS DÍAZ GÓMEZ

JIUTEPEC MORELOS MARZO 2013

Diseño de viviendas térmicamente confortables con uso de sistemas pasivos de climatización en la zona de Temixco: guía para constructores

1 Bahena Castelar Pablo Israel

ÍNDICE DE CONTENIDO

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 7

CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 8

2.1. DISEÑO BIOCLIMÁTICO ................................................................................................................................ 8

2.2. SISTEMAS DE CONTROL CLIMÁTICO ............................................................................................................ 9

2.3. CONFORT HIGROTÉRMICO ......................................................................................................................... 10

2.4. CLIMA ......................................................................................................................................................... 12

2.4.1. Radiación solar ............................................................................................................................... 12

2.4.2. Temperatura del aire ...................................................................................................................... 24

2.4.3. Humedad relativa del aire .............................................................................................................. 26

2.4.4. Viento ................................................................................................................................................ 27

2.4.5. Precipitación pluvial ........................................................................................................................ 29

2.4.6. Radiación terrestre al cielo ............................................................................................................ 32

2.5. PROTECCIONES SOLARES ......................................................................................................................... 33

CAPÍTULO 3. ANTECEDENTES ............................................................................................ 35

CAPÍTULO 4. PROBLEMÁTICA ............................................................................................. 36

CAPÍTULO 5. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 37

CAPÍTULO 6. OBJETIVOS ..................................................................................................... 37

6.1. OBJETIVO GENERAL................................................................................................................................... 37

6.2. OBJETIVO PARTICULAR .............................................................................................................................. 37

CAPÍTULO 7. METODOLOGÍA ............................................................................................... 38

CAPÍTULO 8. DESARROLLO DE LA GUÍA ......................................................................... 38

8.1. INFORMACIÓN DEL MUNICIPIO DE TEMIXCO .............................................................................................. 39

8.1.1. Ubicación geográfica ...................................................................................................................... 39

8.1.2. Fisiografía ........................................................................................................................................ 40

8.1.3. Geología ........................................................................................................................................... 40

8.1.4. Hidrografía ....................................................................................................................................... 40

8.1.5. Uso del suelo y vegetación ............................................................................................................ 40

8.1.6. Uso potencial de la Tierra .............................................................................................................. 41

8.1.7. Zona urbana ................................................................................................................................... 41

8.2. ANÁLISIS DEL CLIMA DE LA ZONA TEMIXCO Y ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS ........................................... 41

8.2.1. Clima de Temixco y alrededores .................................................................................................. 42

8.2.2. Radiación solar ............................................................................................................................... 43

8.2.3. Temperatura .................................................................................................................................... 44

8.2.4. Humedad relativa ............................................................................................................................ 45

8.2.5. Vientos .............................................................................................................................................. 46

Recomendaciones para ventilación en las cuatro subzonas analizadas .......................................... 57

8.2.6. Precipitación pluvial ........................................................................................................................ 59

8.2.7. Clasificación del clima de Temixco .............................................................................................. 60

8.3 CÁLCULO DE PROTECCIONES SOLARES .................................................................................................... 61

8.3.1 Cálculo de protecciones solares para Temixco ........................................................................... 68



8.3.5 Cálculo de protecciones solares para una ventana tipo para Temixco ................................... 71

8.4 ANÁLISIS DEL CÓDIGO DE EDIFICACIÓN DE VIVIENDA DE CONAVI ......................................................... 74

CAPÍTULO 9 CONCLUSIONES .............................................................................................. 74

CAPÍTULO 10 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 75

GUÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS TÉRMICAMENTE CONFORTABLES

EN LA ZONA DE TEMIXCO SIN USO DE AIRE ACONDICIONADO ................................... 80

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 80

OBJETIVO ................................................................................................................................ 80

ESPECIFICACIONES BIOCLIMÁTICAS PARA EL DISEÑO URBANO ........................................................................ 82

ESPECIFICACIONES PARA EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO DE VIVIENDA ....................................................... 84

ANEXOS ................................................................................................................................... 88

ANEXO 1. ESPECIES ARBÓREAS ............................................................................................................. 88

ANEXO 2. ESPECIFICACIONES DE TECHO VENTILADO DE ACUERDO A LA ZONA .................... 98

ANEXO 3. ESPECIFICACIONES DE VENTANAS OBTURABLES ........................................................ 99

ANEXO 4. ESPECIFICACIONES DE VENTILAS EXTERIORES .......................................................... 100

ANEXO 5 CÁLCULO DE PROTECCIONES SOLARES ......................................................................... 101

5.1 Cálculo de protecciones solares para Temixco ........................................................................... 108

8.3.5 Cálculo de protecciones solares para una ventana tipo para Temixco ................................. 111

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Rangos de confort higrotérmico ................................................................................................... 11

Figura 2.2 Espectro electromagnético solar afuera de la atmósfera y radiación de cuerpo negro a T=

5,785K. Radiación solar en Wm-2

µm -1

y longitud de onda en 7µm (Iqbal 1983 ....................................... 14

Figura 2.3 Espectro de radiación solar ........................................................................................................... 15

Figura 2.4 Esfera celeste descrita por el movimiento aparente del sol alrededor de la Tierra respecto

al hemisferio norte (Reyes 2002) ..................................................................................................................... 17 Figura 2.5 Variación del ángulo de declinación solar, δ, a lo largo del año, mostrando los equinoccios

de primavera y otoño (δ = 0) y los solsticios de verano (δ = + 23.5°) e invierno (δ = - 23.5°) para el

hemisferio norte (Reyes 2002) ......................................................................................................................... 18 Figura 2.6 Movimiento de translación de la Tierra alrededor del sol. El sol se encuentra en uno de los

focos de la órbita elíptica de la Tierra (Iqbal 1983) ....................................................................................... 19 Figura 2.7 Gráfica de la ecuación del tiempo, según las ecuaciones anteriores (Plasencia et al 2007)

............................................................................................................................................................................... 21

Figura 2.8 . Gráfica solar estereográfica, para la latitud 18.5 N .................................................................. 22

Figura 2.9 Irradiación solar anual promedio por día en México SENER - lIE 2010 ............................... 23

Figura 2.10 Carta psicrométrica para presión de una atmósfera (Moran y Shapiro 2000) .................... 27

Figura 2.11 Patrones globales de viento........................................................................................................ 29

Figura 2.12 . Proceso de crecimiento de una gota al interior de la nube (Rodríguez et al 2005) ........ 30

Figura 2.13 Equilibrio de fuerzas sobre una gota en el interior de la nube (Rodríguez et al 2005) ..... 30

Figura 2.14 Distribución de la precipitación anual en México 1971 – 2000 (CONAGUA 2000) ............ 32

Figura 2.15 Alero en ventana .......................................................................................................................... 33

Figura 2.16 Quiebrasol en ventana................................................................................................................. 34

Figura 2.17 Remetimiento en ventana ........................................................................................................... 34



Figura 8.1 Mapa de localización de la zona urbana de Temixco ............................................................. 39

Figura.8.2 Representación del clima de Temixco (INEGI 2005) ................................................................. 42

Figura 8.3 Ubicación de las estaciones meteorológicas ............................................................................. 47 Figura 8.4 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica del IER-

UNAM en Temixco ............................................................................................................................................. 48 Figura 8.5 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica

del IER-UNAM en Temixco ............................................................................................................................... 49 Figura 8.6 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación

meteorológica del IER-UNAM en Temixco ..................................................................................................... 49 Figura 8.7 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica automática

de Emiliano Zapata ............................................................................................................................................. 50

Figura 8.8 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica

automática de Emiliano Zapata ........................................................................................................................ 51 Figura 8.10 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica del IMTA

en Jiutepec. ......................................................................................................................................................... 53

Figura 8.11 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica

del IMTA en Jiutepec ......................................................................................................................................... 54 Figura 8.12 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación

meteorológica del IMTA en Jiutepec ............................................................................................................... 54

Figura 8.13 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica de

Mazatepec ........................................................................................................................................................... 55 Figura 8.14 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica

de Mazatepec durante el día ........................................................................................................................... 56 Figura 8.15 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación

meteorológica de Mazatepec durante la noche ............................................................................................ 57

Figura 8.16 Precipitación pluvial mensual media para Temixco en el periodo de 1951-2010 Servicio

Meteorológico Nacional ..................................................................................................................................... 59

Figura 8.17 Precipitación pluvial media anual de la República Mexicana de 1941-2005....................... 60

Figura 8.18 Clasificación de climas para la República Mexicana .............................................................. 61

Figura 8.19 Gráfica solar estereográfica para Temixco 18.5° N. .............................................................. 62

Figura 8.20 Transportador auxiliar de ángulos de sombras (Mascarilla de sombras) ............................ 63

Figura 8.21 Alzado lateral, planta y alzado de frente de un alero. ............................................................. 64

Figura 8.22 Alzado lateral, planta y alzado frente de un quiebrasol .......................................................... 65

Figura 8.23 Alzado lateral, planta y alzado frente de una ventana con remetimiento ............................ 67

Figura 8.24 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el alero en la ventana con orientación sur. ..... 70

Figura 8.25 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el quiebrasol en la ventana con orientación sur

............................................................................................................................................................................... 70 Figura 8.26 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el remetimiento en la ventana con orientación

sur ......................................................................................................................................................................... 71

Figura 8.27 Ventana tipo para el dimensionamiento de protecciones solares ........................................ 71

Figura 5.1 Gráfica solar estereográfica para Temixco 18.5° N ................................................................... 102

Figura 5.2 Transportador auxiliar de ángulos de sombras (Mascarilla de sombras) .............................. 102

Figura 5.3 Alzado lateral, planta y alzado de frente de un alero ................................................................ 104

Figura 5.4 Alzado lateral, planta y alzado frente de un quiebrasol ........................................................... 105

Figura 5.5 Alzado lateral, planta y alzado frente de una ventana con remetimiento .............................. 107

Figura 5.6 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el alero en la ventana con orientación sur. ..... 110

Figura 5.7 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el quiebrasol en la ventana con orientación sur

............................................................................................................................................................................. 110



Figura 5.8 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el remetimiento en la ventana con orientación

sur ....................................................................................................................................................................... 111

Figura 5.9 Ventana tipo para el dimensionamiento de protecciones solares .......................................... 111

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2. 1 Amplitud de la zona de confort para diferentes amplitudes de oscilación promedio de la

temperatura (Modificada de Morillón el al., 2004). ........................................................................................ 12

Tabla 8.1 Promedio horario de la radiación solar [MJ/h] en Temixco para los doce meses del año ..................... 44

Tabla 8.2 Temperatura horaria promedio mensual en Temixco ........................................................................... 45

Tabla 8.3 Humedad relativa horaria promedio mensual de Temixco ................................................................... 46

Tabla 8.4 Características de los vientos en las cuatro subzonas ................................................................. 58

Tabla 8.5 Especificaciones de ángulos para aleros ...................................................................................... 68

Tabla 8.6 Especificaciones de ángulos para quiebrasol. .............................................................................. 69

Tabla 8. 7 Especificaciones de ángulos para remetimiento de ventana ...................................................... 69

Tabla 8. 8 Especificaciones de aleros para la ventana tipo .......................................................................... 72

Tabla 8.9 Especificaciones de medidas para quiebrasol .............................................................................. 72

Tabla 8.10 Especificaciones de medidas para remetimiento de ventana .................................................... 73

Tabla A Árboles de hoja perenne ...................................................................................................................... 88

Tabla B Árboles de raíz pivotante .................................................................................................................... 90

Tabla C. Arbustos Cubresuelos ......................................................................................................................... 92

Tabla D. Arbustos ................................................................................................................................................ 94

Tabla E. Árboles de hoja caducifolia ................................................................................................................ 96

Tabla 5.1 Especificaciones de ángulos para aleros .................................................................................... 108

Tabla 5.2 Especificaciones de ángulos para quiebrasol. ............................................................................ 109

Tabla 5.3 Especificaciones de ángulos para remetimiento de ventana .................................................... 109

Tabla 5.4 Especificaciones de aleros para la ventana tipo ......................................................................... 112

Tabla 5.5 Especificaciones de medidas para quiebrasol ............................................................................ 112

Tabla 5.6 Especificaciones de medidas para remetimiento de ventana .................................................... 113



Dedicatoria a:

Dios, por darme la oportunidad de vivir y estar conmigo durante el proceso del

desarrollo de mi tesina, por haber puesto en mi camino a aquellas personas que han

sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de mis estudios.

Mi mamá Madai Castelar y mi papá Leopoldo Bahena, por darme la vida, amarme,

creer en mí, por ser el ejemplo más grande de vida, por el apoyo brindado desde mi

infancia hasta este último periodo de la carrera profesional porque siempre me han

apoyado incondicionalmente en todas y cada una de las decisiones que he tomado.

Muchas gracias papás por haber fomentado en mí el deseo de superación y el

anhelo de triunfar en la vida, todo esto se lo debo a ustedes dos.

Mis hermanos Miguel Ángel, Marco Polo, Johnny y Dani, por estar conmigo y

apoyarme siempre los quiero mucho. Mi cuñada Sandy y mi sobrinita Zury que

también quiero mucho.

I. Jonathan Jarillo, por todo el apoyo incondicional que me has brindado para

continuar con mi camino, por estar en los momentos que más lo he necesitado y

durante el todo el proceso compartir alegrías y emociones.

A mis tías y tíos, primas y primos, que son muchos para nombrar a cada uno de

ustedes, pero a quienes quiero mucho.

Flor por ser mi amiga y hermana del alma. Gaby por ser mi amiga incondicional.

David por ser mi amigo y confidente. Tania por ser mi amiga desde el inicio de la

carrera. Dani, Eli y Lexie niñas por su valiosa amistad. Valle, Patsy por su gran

amistad y tiempo compartido. Leo, Lulu, Yadi, Gladys, Icxiuh y Karen, por las risas y

alegrías compartidas. Thania, Beto, Cesar y Furber por su gran amistad. Lili, Perla e

Ivan por su amistad y compartir el último periodo de trabajo y dedicación. Cristina,

Adilene Alondra, Vero, Karla Gibran, Kary, Erick, Anuar, Adri, Beni. A todos ustedes

muchas gracias por su amistad, y pasar los momentos más felices de mi vida los

quiero mucho y siempre los llevaré en mi corazón.



Agradecimientos a:

La institución que me dio abrigo para la realización de mi tesina el Instituto de

Energías Renovables (IER). Antes Centro de Investigación en Energía (CIE) de la

Universidad Nacional Autónoma de México.

Debo agradecer de manera especial y sincera a la doctora Guadalupe Huelsz

Lesbros, por aceptarme para realizar esta tesina bajo su dirección. Su apoyo y

confianza en mi trabajo y su capacidad de guiar mis ideas, no sólo en el desarrollo

de esta tesina, sino también en mi formación como ingeniero. Las ideas que siempre

emanaban bajo su orientación han sido la clave del buen trabajo que hemos

realizado juntos. Le agradezco también el haberme facilitado siempre los medios

suficientes para llevar a cabo todas las actividades propuestas en mi trabajo.

Muchas gracias Doctora, espero poder verla de nuevo.

Quiero agradecer sinceramente al Maestro J. Antonio Castillo T. por su importante

apoyo en el desarrollo y fundamento de mi trabajo, sin su guía y apoyo este trabajo

no se hubiese hecho realidad. Debo destacar su disponibilidad y paciencia, sin duda

alguna su participación enriqueció el trabajo realizado, también espero poder verte

pronto.

Quiero agradecer al doctor Guillermo Barrios por haber tenido el tiempo y dedicación

para revisar el progreso en la realización de mi trabajo y haber apoyado de forma

precisa y atenta. Enriqueciendo también el trabajo realizado.

Agradecer a mi profesor Carlos Díaz Gómez quien desde el aula me cultivó el gusto

y aprecio por las tecnologías alternas, fomentado en mí no sólo a un ingeniero sino

también un ser humano con ética, profesionalismo, liderazgo y responsabilidad

social.

Agradecer al profesor Adrián Gómez de Jesús por tener el tiempo y disponibilidad de

tomar parte en la revisión de este trabajo.



Capítulo 1. Introducción

El crecimiento poblacional y el avance tecnológico propios de una sociedad en

constante desarrollo han propiciado la búsqueda de equipos y herramientas que

brinden el confort que los seres humanos necesitan, esto deriva en una demanda

cada vez mayor de instalaciones, productos y equipos de alto consumo energético

(Sosa 2004).

Tanto en la Cumbre de Río en junio de 1992, como en el Protocolo de Kyoto en

diciembre de 1997 y la Cumbre de Johannesburgo en 2002 se identificó la

necesidad de reorganizar y reestructurar el consumo de energía a nivel mundial, con

el fin de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al ambiente. En

particular las edificaciones, responsables del consumo de alrededor de 40% de

energía en las ciudades.

Es entonces cuando surge la necesidad de un mayor equilibrio entre las

edificaciones y el ambiente, pues esto conlleva una disminución real del consumo de

energía eléctrica.

Las construcciones con uso de sistemas pasivos bioclimáticos aún no tienen el auge

que pudiesen tener debido al potencial que representa este campo. Es de carácter

fundamental la adopción de estrategias que brinden un equilibrio entre el confort y el

consumo de energía que propicie la preservación del ambiente y beneficie a los

habitantes de las edificaciones

Para que exista una adecuada integración entre las edificaciones y el ambiente se

deben tomar en cuenta tanto las condiciones climáticas propias de la zona, así como

el aprovechamiento adecuado y racional de los recursos naturales, todo con la

finalidad principal de un consumo racional de energía y por ende un ahorro en el

mismo.

Los criterios de diseño bioclimático deben enfocarse en la creación de edificaciones

con un uso eficiente de los sistemas pasivos, tales como orientación, ventilación

cruzada, etc., sin el detrimento del confort y la calidad de vida.



El presente trabajo titulado “Diseño de viviendas térmicamente confortables con uso

de sistemas pasivos de climatización en la zona de Temixco: Guía para

constructores” es un estudio del marco teórico para el diseño bioclimático, con el fin

de elaborar una guía de diseño para viviendas en la zona de Temixco, dirigida a

arquitectos, ingenieros, diseñadores y constructores.

La guía contendrá recomendaciones para el diseño arquitectónico basado en

criterios bioclimáticos, con el fin particular de brindar una alternativa real para

promover el confort higrotérmico y mejorar la calidad de vida de los habitantes así

como conservar el ambiente y los recursos que éste nos brinda.

Es muy poco conocido el diseño bioclimático para las viviendas; sin embargo, es

ésta una estrategia que está tomando impulso tanto en la investigación científica y

como en algunos programas gubernamentales.

En todo edificio existe diferencia y transferencia de calor, a través de las ventanas,

muros, techos y pisos. La radiación solar que incide sobre cualquier superficie de la

construcción expuesta al ambiente es un factor importante para el comportamiento

térmico del edificio. La temperatura en la vivienda puede sufrir una variación debido

al aire que entra y sale por medio de sus ventanas.

Capítulo 2. Marco teórico

El marco teórico de esta tesina cubre los aspectos de diseño bioclimático, sistemas

de control climático, confort higrotérmico y clima.

2.1. Diseño bioclimático

Diseño bioclimático, también conocido como diseño pasivo, es el conjunto de

procedimientos de diseño urbano y arquitectónico orientado a crear entre las

edificaciones y el clima una interacción energética natural que dé como resultado

espacios térmicamente confortables de nula o mínima necesidad de sistemas de

climatización (Rosales 2011).



La transferencia de energía se lleva a cabo entre los espacios propios de las

edificaciones y el ambiente exterior a través de la envolvente y entre los espacios de

la misma edificación. Se entiende como envolvente al conjunto de componentes y

sub-componentes que están en contacto entre el interior y el exterior de la

edificación, como son muros, techos y ventanas exteriores. El fin del diseño

bioclimático es operar sobre dichas transferencias para obtener un confort térmico al

interior de las edificaciones (Rosales 2011).

En climas calurosos el diseño bioclimático consiste en minimizar el ingreso de

energía térmica y expulsarla cuando sea necesario. En climas fríos, al contrario, la

meta consiste en captar controladamente dicha energía y conservarla. En climas

templados el diseño bioclimático deberá combinar, tanto el bloqueo y/o expulsión de

energía térmica con su preservación y/o eventual captación (Rosales 2011).

2.2. Sistemas de control climático

Los sistemas de control climático son los sistemas que permiten modificar la

temperatura o humedad de un espacio para llevarlo al confort higrotérmico y se

dividen, de acuerdo a la cantidad de energía externa que requieren en, sistemas

pasivos, activos y de bajo consumo de energía (Huelsz 2012).

Un sistema pasivo o sistema bioclimático de climatización es un sistema

arquitectónico que permite modificar la temperatura o humedad de un espacio

promoviendo o evitando la transferencia de calor o de humedad hacia ese espacio

sin usar equipo electromecánico. Estos pueden ser orientación, forma geométrica,

protecciones solares, techos ventilados, ventanas y ventilas, domo ventilado, color

exterior de techo y muros de la envolvente, fuentes, etc.

Un sistema activo de climatización: es un sistema que utiliza equipos

electromecánicos para modificar la temperatura o humedad de un espacio, utilizando

grandes cantidades de energía externa.



Un sistema de climatización de bajo consumo de energía es un sistema

arquitectónico que permite modificar la temperatura o humedad de un espacio

promoviendo o evitando la transferencia de calor o de humedad hacia ese espacio,

que se complementa con el uso de algún equipo electromecánico que requiere poca

cantidad de energía externa.

2.3. Confort higrotérmico

El confort higrotérmico es el parámetro más importante a lograr dentro del diseño

bioclimático, pues mantener el confort es el objetivo primordial al momento de

diseñar y construir cualquier espacio para uso habitacional. El confort higrotérmico

expresa tanto el bienestar físico y psicológico del individuo cuando las condiciones

de temperatura, humedad y corrientes de viento son favorables de acuerdo a la

actividad que éste realiza (Huelsz 2012).

Para una mejor compresión de los requerimientos térmicos de las edificaciones debe

estudiarse el balance térmico del cuerpo humano y de las edificaciones, así como las

variables ambientales que participan en este proceso (Sosa y Siem 2004).

Definir los rangos de temperatura y humedad en que las personas se encuentran en

confort higrotérmico no es sencillo, ya que depende de muchos factores. La

Asociación Americana de Ingenieros en Calentamiento, Refrigeración y Aire

Acondicionado (ASHRAE 2005), actualmente reconoce que el rango de confort

higrotérmico cambia entre el verano y el invierno, como se muestra en la Figura 2.1.

El rango de confort térmico para el verano es de 23 a 27oC, mientras que para el

invierno es de 21 a 24.5oC.



Figura 2.1 Rangos de confort higrotérmico

El confort higrotérmico no solo cambia entre las épocas del año, sino también con la

aclimatación de las personas al clima del lugar donde viven. A los rangos de confort

que toman en cuenta esto se les denomina confort térmico adaptativo, uno de ellos

es el propuesto por Humphrey y Nicols (2000), para climas de Australia, semejantes

de los de México. La temperatura de neutralidad Tn está dada por la siguiente

ecuación,

Tn= 13.5 + 0.54 Tma (2.1)

Tma es la temperatura ambiente media mensual del lugar dada en °C.

La amplitud de la zona de confort térmico depende de la amplitud de la oscilación de

la temperatura ambiente. Se utiliza una modificación a la propuesta de Morillón y

coautores, tal como se muestra en la Tabla 2.1.



Tabla 2.1 Amplitud de la zona de confort para diferentes amplitudes de oscilación promedio de la temperatura (Modificada de Morillón el al., 2004).

2.4. Clima

El clima abarca los valores estadísticos recopilados de forma sistemática y

homogénea sobre los elementos del tiempo atmosférico de una región durante un

periodo representativo, de 30 años o más: temperatura, humedad, presión, vientos y

precipitación (Monkhouse 1978). Los elementos del clima más importantes para el

análisis en el proceso de diseño con uso de sistemas pasivos son: radiación solar,

temperatura del aire, humedad relativa del aire, viento, precipitación y emisión

radiativa al cielo o radiación terrestre (Givoni 1985). El clima depende de la latitud,

de la altitud, del relieve geográfico y de la cercanía a cuerpos de agua.

2.4.1. Radiación solar

La radiación solar es la energía que proviene del sol, la cantidad de radiación solar

que recibe un lugar depende de su latitud y de la nubosidad.



La principal fuente de calor que recibe la atmósfera proviene del sol, el cual está

continuamente radiando energía en forma de ondas electromagnéticas. Éstas se

caracterizan por la frecuencia, f, y por la longitud de onda λ, que a su vez están

relacionadas f=c/ λ, donde c es la velocidad de propagación (Givoni 1985).

La temperatura en la fotosfera del sol, TS, es de aproximadamente 5,785 K; por lo

que si se considera al sol como un cuerpo negro, éste emitirá radiación

electromagnética de acuerdo a la ley de Stefan-Boltzmann, la cual establece que la

radiación total emitida por un cuerpo, E, es proporcional a la temperatura, T, elevada

a la cuarta potencia:

E =εσT4 (2.2)

Donde σ = 5.669x10-8Wm-2K-4 es la constante de Stefan-Boltzmann y ε es la

emisividad (para un cuerpo negro, ε = 1, pero en general ε<1); entonces, dada la

temperatura de la fotosfera solar, E será 6.35x107Wm-2. Esta radiación es emitida

perpendicularmente a la superficie del sol. Ya que el radio medio del sol, RS, es de

6.959x108m, con un área total (AS = 4πRS2) de 6.1x1018m2; entonces se tendrá que

el sol emite aproximadamente una cantidad total de radiación (ES = EAS) de

3.873x1026W, de la cual la Tierra sólo recibe 4.5x10-10 veces pero está no llega con

este valor a la Tierra pues existen pérdidas durante su trayecto. Aunque el valor de

ES da el total de energía radiativa emitida por el sol, es interesante y necesario

conocer la distribución espectral de esta radiación en función de la longitud de onda,

λ, para lo cual se utiliza la Ley de Planck, (Figura 2.2.) que establece que el poder

emisivo espectral, Eλ, de un cuerpo negro a cualquier longitud de onda y

temperatura, está dado por la relación

(2.3)

Donde Eλ está dada en unidades de Wm-2μm-1; C1 que es una constante con un

valor de 3.7427x108Wμm4m-2; C2 es otra constante con un valor de 1.4388x104μmK;

λ está dada en (μm) y T es la temperatura del cuerpo negro (K).



Figura 2.2 Espectro electromagnético solar afuera de la atmósfera y radiación de cuerpo negro a T= 5,785K. Radiación solar en Wm

-2µm

-1 y longitud de onda en 7µm (Iqbal 1983

El rango de longitudes de onda del espectro de la radiación solar en la superficie

terrestre es de alrededor de 0.28 a 3.00 micras. El espectro solar está dividido en

tres regiones: la ultra violeta (UV), la visible y la infrarroja (Figura 2.2.). Sólo una

pequeña sección del espectro de radiación solar pertenece al rango de luz visible al

ojo humano y se encuentra entre 0.40 y 0.76 micras, sin embargo, en este rango la

radiación solar presenta su máximo, como se observa en la Figura 2.3. Las ondas

más largas que 0.76 micras pertenecen al espectro de infrarrojo. Las ondas más

pequeñas que 0.40 micras pertenecen al espectro ultravioleta (Givoni 1985).

La radiación es absorbida selectivamente en la atmósfera de acuerdo a su longitud

de onda, la mayoría de los rayos UV y de la radiación con una longitud de onda

menor a 0.288 micras son absorbidas por el ozono y una parte apreciable de los

rayos infrarrojo son absorbidos por el vapor de agua así como por el dióxido de

carbono (Givoni 1985).



Figura 2.3 Espectro de radiación solar

Al atravesar la atmósfera se reduce la intensidad de la radiación solar y se altera su

composición espectral (Figura 2.3.). La mayor parte de la atenuación se produce en

la región del infrarrojo cercano (0.7µm – 4.0µ), y un poco menos en la región

ultravioleta (0.3µm – 0.4µm).

Los gases atmosféricos absorben radiación solar. La atmósfera tomada como un

sistema, usa esta energía en diversos procesos que se dan en forma continua,

como la disociación de oxígeno (O2) para la formación de ozono (O3). Del estudio del

espectro solar que llega efectivamente a la superficie terrestre se desprende que las

longitudes de onda menores a 0.29µm son totalmente absorbidas en la atmósfera

(por el ozono y el oxígeno).

La dispersión de la radiación es provocada por moléculas de aire y partículas sólidas

suspendidas. Se produce por la presencia de partículas que actúan como difusoras

(gases, vapor de agua, aerosoles). La dispersión que provocan las partículas de

tamaño pequeño (moléculas gaseosas) es mayor en longitudes de onda más cortas

(dentro del rango del azul) y menor en las longitudes más largas. Debido a ello el

cielo - luz dispersada - se ve de color azul y a medida que se asciende en la

atmósfera pasa a negro.



La reflexión, al igual que la absorción, depende del tipo de la sustancia sobre la que

incide la energía. Parte de la energía incidente al tope de la atmósfera es reflejada al

espacio e igualmente parte de la que llega a la superficie de la Tierra se refleja. El

coeficiente de reflectividad expresa la fracción de energía reflejada. El mismo se

denomina albedo para el sistema Tierra-atmósfera, y resulta de la combinación de

todos los elementos reflectantes en la superficie terrestre, incluyendo las nubes. La

dispersión y la reflexión producen una desviación de los rayos solares, dando lugar a

la radiación difusa. A diferencia de ésta, la radiación directa no sufre tales

alteraciones. En días totalmente nublados sólo existe radiación difusa y en esta

situación no se producen sombras como sí ocurre con la radiación directa. La suma

de ambas –directa y difusa- sobre una superficie horizontal se denomina radiación

global (Rodríguez et al 2004).

La magnitud de la radiación solar en un lugar a lo largo del movimiento de traslación

de la Tierra depende principalmente del ángulo de inclinación del eje terrestre con

respecto al plano de translación de la Tierra alrededor del sol y en menor medida de

la excentricidad de la órbita terrestre (Huelsz 2012). El ángulo de declinación solar,

δ, también conocido como ángulo de inclinación solar (Reyes 2002), es el ángulo

entre el plano ecuatorial de la Tierra y la línea que une el centro del sol con el de la

Tierra, es muy importante, pues sus variaciones estacionales permiten que haya

regiones, tales como los polos, que pueden recibir mayor cantidad de radiación

solar en ciertas épocas (verano) o prácticamente nada en otras (invierno) o los

trópicos que pueden recibir una gran cantidad de radiación solar prácticamente

durante todo el año. Como se sabe, la Tierra gira sobre su propio eje terrestre, el

cual forma el ángulo δT, con la normal al plano eclíptico, cuyo valor es constante, de

23°26'59".

Una forma de definir el ángulo de inclinación del eje terrestre es fijando la Tierra,

suponiendo que es el sol el que da vueltas alrededor de la Tierra; de tal manera que

el sol describirá una esfera celeste (Figura 2.4.) (Iqbal 1983).



Figura 2.4 Esfera celeste descrita por el movimiento aparente del sol alrededor de la Tierra respecto al hemisferio norte (Reyes 2002)

Los polos de esta esfera celeste coinciden con la extensión del eje polar terrestre, de

forma similar, el ecuador celeste también coincide con la extensión del plano

ecuatorial terrestre. La intersección del plano ecuatorial con el plano de revolución

del sol alrededor de la Tierra es decir, el plano eclíptico produce un ángulo de 23°

26’ 59”. Mientras que el movimiento de rotación terrestre da lugar a los cambios

diurnos en la recepción de radiación solar; por otra parte, el movimiento de traslación

terrestre, da lugar a los cambios estacionales en la recepción de radiación. Durante

el movimiento diurno, se puede considerar constante el ángulo de declinación solar;

sin embargo, conforme la Tierra se traslada alrededor del sol, el ángulo de

declinación solar irá variando, tal como se muestra en la Figura 2.5



Figura 2.5 Variación del ángulo de declinación solar, δ, a lo largo del año, mostrando los equinoccios de primavera y otoño (δ = 0) y los solsticios de verano (δ = + 23.5°) e invierno (δ =

- 23.5°) para el hemisferio norte (Reyes 2002)

La luz del día es el resultado de la radiación solar que ha viajado una distancia

promedio de 1 Unidad Astronómica (1 UA = 1.496x108km) del sol a la Tierra. Debido

a que la Tierra gira alrededor del sol en una órbita elíptica, con el sol en uno de sus

focos, entonces la distancia al sol varía continuamente, por lo que el flujo de

radiación solar que incide sobre la Tierra también varía a lo largo de la órbita de

traslación de la Tierra. La excentricidad de la órbita de traslación de la Tierra

alrededor del sol, e, se define como la desviación de la órbita de un circulo.

Entonces, un círculo tendrá una excentricidad igual a cero, en este caso, si un

planeta tuviese una e=0 recibiría siempre la misma cantidad de radiación solar

durante todo el año; mientras que un planeta, como la Tierra, que gira alrededor del

sol en una órbita elíptica, con una excentricidad de e=0.0164, recibe una cantidad

variable de radiación a lo largo de un año. Durante el verano del hemisferio norte, la

Tierra se encuentra en su posición más alejada del sol (afelio), a una distancia

aproximada de 1.017UA, por lo que recibe menos energía; por el contrario durante el

invierno del hemisferio norte, la Tierra estará en su posición más cercana al sol

(perihelio), a una distancia aproximada de 0.983UA, por lo que la Tierra recibirá una

mayor cantidad de radiación solar, ver Figura 2.6. Como resultado de la

Án

gu

lo d

e d

ec

lin

ac

ión

s

ola

r

so

lar



excentricidad de la órbita, la Tierra recibe aproximadamente un 6% más de energía

solar cuando se encuentra en el perihelio (noviembre, diciembre y enero) que

cuando se localiza en el afelio (mayo, junio y julio) (Reyes 2002).

Figura 2.6 Movimiento de translación de la Tierra alrededor del sol. El sol se encuentra en uno de los focos de la órbita elíptica de la Tierra (Iqbal 1983)

La radiación solar que se recibe sobre un plano horizontal se denomina radiación

solar global, es la suma de la radiación solar directa y la radiación solar difusa. La

radiación directa es aquella que se recibe directamente del sol, sin sufrir ninguna

dispersión atmosférica. La radiación extraterrestre es entonces radiación directa.

Normalmente se usa el subíndice "b" para indicar el tipo de radiación directa, debido

a que el término en inglés es: beam (haz de luz, rayo). La radiación difusa es

aquella que se recibe del sol, después de haber sido desviada por dispersión

atmosférica. La radiación difusa se recibe a través de las nubes, así como la que

proviene del cielo azul. Si no existiera la radiación difusa, el cielo se vería negro,

incluso de día, como sucede en la luna. El subíndice "d" es el que usualmente se

utiliza para la radiación difusa.

Para expresar la potencia solar -y de cualquier radiación- se utiliza el término

irradiancia. La irradiancia, Wm-2, es la rapidez de incidencia de energía radiante

sobre una superficie, por unidad de área. Generalmente se usa el símbolo G para la



irradiancia, junto con los subíndices adecuados: Go, Gb, Gd, para la irradiancia

extraterrestre, directa, difusa, etc. Nótese que la irradiancia tiene la virtud de indicar

muy claramente que la radiación es un fenómeno que transcurre en el tiempo. Es

energía que incide instantáneamente sobre una superficie.

Cuando incide la radiación sobre un plano, durante un tiempo determinado, puede

hablarse entonces de que incidió una cierta cantidad de energía. La cantidad de

energía, por unidad de área, que incide durante un período de tiempo dado, recibe el

nombre de irradiación o insolación, H, cuyas unidades están dadas por Jm-2, y no es

otra cosa que la integral de la irradiancia durante el período en cuestión.

Generalmente se usa el símbolo "I" para la insolación por hora, mientras que "H" se

usa para la insolación en el período de un día. Se aplican los mismos subíndices,

por ejemplo: Ho simboliza la irradiación extraterrestre en un día; Id simboliza la

irradiación difusa en una hora, etc. (Duffie 1991).

El tiempo solar verdadero se basa en la velocidad rotacional aparente de la Tierra

con respecto al sol. Un reloj solar adecuadamente orientado serviría para marcar el

paso de esta escala de tiempo. Se define un día solar como dos pasos sucesivos del

sol por encima del meridiano en donde se hace la medición. Este es un tiempo de

naturaleza local, ya que solamente es válido en aquellos puntos que se encuentren

sobre el mismo meridiano. El tiempo solar verdadero presenta importantes

inconvenientes ya que no es una escala de tiempo uniforme. Debido a que la

duración del día solar verdadero no es constante pues varía a lo largo del año. Las

diferencias en duración pueden llegar a ser de hasta 16 minutos (Duffie 1991 y

Salazar 2008). Esta variación es debida principalmente a dos razones, que se

combinan entre sí, la excentricidad de la órbita terrestre y la inclinación entre el

ecuador terrestre y la eclíptica. Esto da lugar a una corrección que se conoce como

la ecuación del tiempo, que está dada por la expresión:

E = 9.87sen2B - 7.53cosB - 1.5senB (2.4).



Donde n es el número de día del año. La ecuación para convertir de hora civil dada

por el huso horario y la hora solar verdadera dada por el meridiano local es:

Hora solar verdadera = Hora civil + 4 (Lst - Lloc) + E (2.5)

Donde Lst corresponde a la longitud geográfica del meridiano de referencia del huso

horario, mientras que Lloc es la longitud geográfica del meridiano local. La hora civil

en la ecuación anterior corresponde al horario normal, si la hora oficial es horario de

verano, deberá considerarse el cambio a horario normal. Figura 2.7.

Figura 2.7 Gráfica de la ecuación del tiempo, según las ecuaciones anteriores (Plasencia et al 2007)

Para efectos de diseño bioclimático normalmente no se toma en cuenta el tiempo

solar verdadero, sino que se utiliza el tiempo solar o tiempo solar medio, en el que se

considera la modificación entre la hora civil, dada por el huso horario y la hora solar

media dada por el meridiano local. La diferencia en minutos entre la hora solar y la

hora civil está dada por la siguiente ecuación

Hora solar = Hora civil + 4 (Lst - Lloc). (2.5)



Para tomar en cuenta la radiación solar en el diseño bioclimático es importante

conocer el movimiento aparente del sol a lo largo del año en un lugar determinado.

La posición aparente del sol se define con dos ángulos, la altura solar αs (o su

complemento el ángulo cenital θz) y el ángulo azimutal solar γs. La altura solar es el

ángulo entre los rayos solares y el plano tangente a la superficie terrestre, el ángulo

azimutal solar es la desviación de la proyección sobre el plano horizontal de la

radiación directa con respecto al meridiano local, S(0) E(-) W(+) . La gráfica solar es

una representación de la trayectoria del movimiento aparente del sol para una latitud

dada. Existen varios tipos de gráficas solares, una de las más usadas es la gráfica

solar estereográfica. En la Figura 2.8. se muestra la gráfica estereográfica para la

latitud 18.5º N, correspondiente a Temixco Morelos.

Figura 2.8 . Gráfica solar estereográfica, para la latitud 18.5 N

Esta gráfica nos da la herramienta para conocer la trayectoria del movimiento

aparente del sol para una latitud y ver la incidencia de radiación solar a lo largo del

año, ya que está no es siempre la misma, de esta forma calcular el tipo de

protección adecuada para la zona. En ella se observan dos variables la altura solar



y el ángulo azimutal. Las cartas solares son útiles en cuanto que aportan la

información necesaria acerca de la cantidad de radiación según la latitud y la

longitud a la que se encuentra el área de estudio. Si además se combinan con las

tablas de temperatura y humedad relativa del lugar se obtendrá una información muy

detallada, que permite conocer las necesidades de acondicionamiento y permite

diseñar la edificación de acuerdo al clima.

La SENER en colaboración con el lIE en el año 2010 determinaron la irradiación

solar anual promedio por día en México (Figura 2.9.).

Figura 2.9 Irradiación solar anual promedio por día en México SENER - lIE 2010



2.4.2. Temperatura del aire

Otro elemento del clima es la temperatura del aire. La temperatura de cualquier

cuerpo es la medida de la energía cinética de las moléculas. La escala Kelvin (K) se

emplea para establecer la temperatura absoluta, en meteorología es de uso más

común los grados Celsius (°C) o en países de habla inglesa los grados Fahrenheit

(oF). La temperatura del aire, también se denomina temperatura de bulbo seco, para

diferenciarla de la temperatura de bulbo húmedo que se utiliza para calcular la

humedad relativa del aire.

Probablemente la temperatura sea el factor ambiental más importante, debido a la

enorme influencia en la sensación de confort que proporciona al ser humano.

Existen reportes de datos sobre temperaturas mensuales y anuales, para distintas

localidades, las cuales para ser aceptadas como válidas deben tener un mínimo de

20 años de estudio. Dentro de los elementos del clima se encuentran los términos

de temperatura media, temperatura máxima y mínima, y temperatura máxima y

mínima extrema.

La temperatura media es el promedio de las temperaturas en un periodo

determinado de tiempo ya sea diario, mensual o anual. Las temperaturas máxima y

mínima son el promedio de las temperaturas más altas y de las más bajas,

respectivamente, registradas en un periodo de tiempo, dichos parámetros

proporcionan la oscilación térmica la cual permite conocer la variación de la

temperatura en un día, mes, estación o año y con ello prevenir efectos adversos y

potencializar los efectos positivos de la masa térmica y la ventilación que puedan

ocurrir dentro de las edificaciones. Las temperaturas máxima y mínima extrema son

los registros obtenidos de los valores máximos y mínimos absolutos de la

temperatura, están asociados generalmente con la fecha de registro, es decir, en

qué fecha ocurrieron tanto el valor máximo como mínimo absoluto de temperatura

registrado. Este dato no debe ser tomado como un parámetro decisivo al momento

de diseñar tanto los sistemas de ventilación como de calefacción natural y/o artificial

pues al ser situaciones extremas estos no prevalecen todo el año ya que suceden

con mucha irregularidad (Rodríguez et al 2004).



En la parte baja de la atmósfera la temperatura desciende respecto a la altura. Esto

se debe a que por un lado mayor cantidad de radiación solar se absorbe en la

superficie de la Tierra, en los océanos y mares que en el aire ocasionando que

tengan mayor temperatura que el aire y por otro lado a que una masa de aire,

cuando gana altitud, se expande como consecuencia de la disminución de la

presión, perdiendo a su vez, su temperatura como resultado de esta expansión. En

la capa más baja de la atmósfera, es decir, en la troposfera, la temperatura

disminuye una media de 0.65ºC cada 100m (6.5ºC por cada kilómetro), de manera

que a 12 km la temperatura alcanza los -60ºC. Sin embargo la temperatura cambiará

según las condiciones de humedad del aire. Si el aire se encuentra saturado, la

temperatura descenderá con la altura 0.5ºC cada 100m, en cambio, en un volumen

de aire seco, la temperatura variará 1ºC cada 100m. Esta diferencia es debida a la

mayor emisión de calor latente de un volumen de aire seco, o lo que es lo mismo, el

enfriamiento del aire húmedo será menor (Reyes 2002).

En ocasiones, la temperatura aumenta con la altura. Este fenómeno se denomina

inversión térmica y se da como consecuencia del enfriamiento nocturno de la

superficie terrestre y del aire cercano, especialmente con cielos despejados y vientos

nulos. Este aire frío, más denso y pesado, acostumbra a ocupar los valles y las

vertientes más bajas de las montañas y de los llanos, dejando por encima una masa

de aire más cálida. Si el anticiclón es muy potente y se prolonga durante muchos

días, como el sol invernal no es lo bastante fuerte para calentar esa capa fría, ésta

se hace más espesa y en caso de producirse nieblas, éstas se pueden espesar y

mantenerse en los valles durante días. Los montañeros saben muy bien que con

inversión térmica el ambiente será más gélido por la noche en el fondo del valle

mientras que unos cientos de metros por encima éste será más suave o menos frío

(Rodríguez et al 2004).



2.4.3. Humedad relativa del aire

La humedad específica del aire es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire.

Esa cantidad no es constante, sino que depende de diversos factores, tales como

precipitación pluvial (si ha llovido recientemente), cercanía a cuerpos de agua y

concentración de masas boscosas.

La humedad relativa, es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad

en una muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de humedad que el

aire tendría, estando totalmente saturado (máxima cantidad de humedad dada una

presión y temperatura de bulbo seco) y a la misma presión y temperatura de la

muestra. La humedad relativa se expresa en porciento, la diferencia al 100% indica

el potencial de evaporación (Valycontrol 2009).

El termómetro de bulbo húmedo es el aparato más utilizado para medir la

temperatura de bulbo húmedo, es muy similar al de bulbo seco, a excepción que el

de bulbo húmedo se expone al aire con el bulbo de mercurio saturado mediante un

lienzo húmedo. Este termómetro sirve para medir la temperatura de saturación del

aire, es decir, la temperatura que se alcanza al punto de rocío o punto en el que se

empieza a condensar la humedad dentro de él (Rodríguez et al 2005). La diferencia

entre la temperatura de bulbo seco y la temperatura de bulbo húmedo es una

indicación del potencial de evaporación, cuando la humedad relativa es inferior al

100%, la temperatura de bulbo húmedo siempre es menor a la temperatura de bulbo

seco.

Una de las herramientas a tomar en consideración es la carta psicrométrica (Figura

2.10.) la cual es una representación gráfica donde se relacionan las variables

termodinámicas del aire húmedo dada una presión, la más usada es para la presión

atmosférica estándar. Las variables termodinámicas son la temperatura de bulbo

seco, la temperatura de bulbo húmedo, la humedad específica o razón de humedad

(kg de agua /kg de aire seco). La carta psicrométrica permite, conociendo los valores

de dos variables termodinámicas (más la presión), determinar de manera

aproximada las demás variables termodinámicas.



Figura 2.10 Carta psicrométrica para presión de una atmósfera (Moran y Shapiro 2000)

2.4.4. Viento

El viento es el movimiento del aire que es generado por las diferencias de presión y

de temperatura atmosféricas, que a su vez son causadas por un calentamiento no

uniforme de la superficie terrestre, pues mientras la radiación solar calienta el aire, el

agua y la Tierra de un lado del planeta, del otro lado existe una pérdida de calor

debido a la ausencia de radiación del sol y la radiación terrestre al cielo. El viento se

caracteriza por su velocidad, por lo que tiene magnitud y dirección.



La magnitud de la velocidad del viento es aquella distancia recorrida por un flujo de

viento en una unidad de tiempo, generalmente las unidades que se utilizan para su

medición son km/h o bien m/s. En meteorología se acostumbra definir la dirección

del viento como la orientación de la que proveniente. La dirección dominante es

aquella de donde proviene con mayor frecuencia el viento. Se le llama frecuencia al

porcentaje en que el viento se presenta en cada una de las orientaciones, al sumar

el porcentaje de frecuencia del total de direcciones se debe obtener el 100% de

frecuencia (Rodríguez et al 2005).

Los vientos globales son aquellos que se dan a gran escala y muestran mayor

regularidad. Aunque representan un fenómeno bastante complejo, en términos

generales los vientos globales se pueden describir como grandes circuitos que

combinan los movimientos verticales y horizontales de las masas de aire (Figura

2.11). Los movimientos verticales se producen por celdas de convección natural,

mientras que los movimientos horizontales se relacionan estrechamente con los

gradientes de presión y con el efecto de Coriolis. Este efecto se deriva del hecho de

que la superficie de la Tierra gira constantemente por debajo de las masas de aire

en movimiento. El efecto de Coriolis actúa en forma perpendicular a la dirección del

movimiento del aire, desviándolo hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la

izquierda en el hemisferio sur. Esto tiende a generar, a gran escala, circuitos

horizontales que giran en el sentido de las manecillas del reloj en el hemisferio norte

y en el sentido inverso en el hemisferio sur (Rodríguez et al 2005).



Figura 2.11 Patrones globales de viento

Los vientos locales suelen ser mucho más variables que los globales, cambiando

constantemente su magnitud y su dirección. Los vientos locales son el resultado de

la interacción de los vientos globales con el relieve del terreno y condiciones como la

proximidad de dos medios con temperaturas distintas, como son el mar y la Tierra.

El viento local es un parámetro de gran relevancia para el diseño de edificaciones,

pues en climas cálidos y húmedos es prácticamente la principal forma de

climatización, su uso correcto puede propiciar a una sensación de confort en las

personas (Rodríguez et al 2005).

2.4.5. Precipitación pluvial

La precipitación es una parte importante dentro del ciclo hidrológico ya que es

responsable de depositar agua en los continentes e islas. Para que se dé la

precipitación, el vapor existente en una masa de aire que alcanza la saturación debe

condensarse en forma de gotas (Figura 2.12.), es preciso que se cumplan dos

condiciones: que la masa de aire se haya enfriado lo suficiente, y que existan en el

aire núcleos de condensación (denominados núcleos higroscópicos) sobre los que

puedan formarse gotas de agua.



Figura 2.12 . Proceso de crecimiento de una gota al interior de la nube (Rodríguez et al 2005)

Sobre cada gota de agua actúan fundamentalmente dos fuerzas: la debida al

arrastre que la corriente de aire ascendente ejerce sobre ella y el peso de la gota

(Figura 2.13.) cuando éste es suficientemente grande como para vencer la fuerza de

arrastre, la gota caerá hacia el suelo, produciendo la lluvia. Las gotas alcanzarán

mayor tamaño cuanto más tiempo pasen dentro de la nube ascendiendo y

descendiendo, y cuanto mayor sea el contenido de agua líquida de la misma.

Dependiendo del tamaño de las gotas que lleguen al suelo y de cómo caigan

tendremos distintos tipos de precipitación líquida: llovizna (gotas pequeñas que caen

uniformemente), chubasco (gotas de mayor tamaño y que caen de forma violenta e

intensa) (Rodríguez et al 2005).

Figura 2.13 Equilibrio de fuerzas sobre una gota en el interior de la nube (Rodríguez et al 2005)



Las formas más habituales de precipitación son la de tipo frontal, la de tipo

orográfico y la de tipo ‘convectivo’ o tormentoso. La precipitación frontal: ocurre

cuando dos masas de aire de distintas temperaturas, tales como la fría (más pesada)

y la cálida (más liviana) chocan una con la otra. La precipitación convectiva: se

produce, generalmente, en regiones cálidas y húmedas cuando masas de aire

cálidas, al ascender en altura se enfrían, generándose de esta manera la

precipitación. La precipitación orográfica o Efecto Foëhn: sucede cuando una masa

de aire húmedo circula hacia una masa montañosa, se eleva hasta llegar a la cima

de la montaña. Al ascender se enfría y el agua que contiene se condensa, por lo que

se producen las precipitaciones y la masa de aire pierde humedad. Al pasar a la otra

ladera de la montaña, el aire seco desciende y se calienta; se genera un viento seco

y cálido que puede producir deshielo.

La precipitación se puede dar también en forma sólida. El origen de la misma está en

la formación de cristales de hielo en las nubes a grandes alturas y bajas

temperaturas (-40ºC). Estos cristales pueden crecer a expensas de gotitas de agua a

muy baja temperatura que se congelan sobre ellos (siendo el inicio de la formación

del granizo) o bien uniéndose a otros cristales para formar los copos de nieve.

Cuando alcanzan un tamaño adecuado y debido a la acción de la gravedad, pueden

salir de la nube dando lugar a la precipitación sólida en superficie, si las condiciones

ambientales son las apropiadas (Rodríguez et al 2004).

La precipitación en México no es homogénea en todo el territorio ya que en el sur y

sureste del país es mayor que en la zona centro, mientras que la zona norte y

noroeste tiene muy baja precipitación pluvial (Figura 2.14.).



Figura 2.14 Distribución de la precipitación anual en México 1971 – 2000 (CONAGUA 2000)

2.4.6. Radiación terrestre al cielo

La radiación de onda larga es emitida por la superficie de la Tierra hacia la atmósfera

y hacia el espacio exterior, de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, la intensidad

de radiación emitida es proporcional a la diferencia entre la cuarta potencia de la

temperatura absoluta K del punto de absorción y emisión. Esto depende de la

diferencia de temperaturas de la superficie terrestre entre la absorción de la

radiación (en la atmósfera o fuera de ella). La radiación de onda larga es también

emitida en todas las direcciones por los gases en la atmósfera (Givoni 1985).

La diferencia entre el porcentaje de radiación recibida en la superficie terrestre y

emitida por ella hacia la atmósfera es la pérdida neta de calor radiativo, cuando el

cielo está nublado existe una reducción significativa de dicha pérdida. Esto se debe

a que las partículas de agua en las nubes absorben y emiten el espectro de

radiación de onda larga emitida por la Tierra (Givoni 1985).



La pérdida neta de calor radiativo para una superficie está dada por la siguiente

expresión:

R= 8.26x10-11 5.760-11X T4(0.23+0.28x10-0.074P)

Donde R es la radiación horizontal de la superficie en cal/cm2/min W/m2, P es la

presión de vapor de agua en mmHg, medida cercana al suelo, y T es la temperatura

absoluta expresada en grados K.

2.5. Protecciones solares

El alero es un elemento arquitectónico horizontal de sombreado, el cual brinda

protección de la radiación solar principalmente durante el mediodía (Figura 2.15).

Figura 15 2.15 Alero en ventana



El quiebrasol es un elemento arquitectónico vertical de sombreado, el cual brinda

protección de la radiación solar principalmente durante la mañana y la tarde del día

solar (Figura 2.16).

Figura 16 2.16 Quiebrasol en ventana

El remetimiento es un elemento arquitectónico vertical y horizontal de sombreado, el

cual brinda protección de la radiación solar a cualquier hora del día solar (Figura

2.17).

Figura 17 2.17 Remetimiento en ventana



Capítulo 3. Antecedentes

Desde tiempos inmemoriales ha existido la arquitectura vernácula, una arquitectura

sin arquitectos, que se adapta al clima, la zona y que aprovecha las estrategias de

radiación, ventilación y humectación entre otras (Fuentes, 2002). Sin embargo con la

revolución industrial y la era del petróleo esto se perdió. A mediados del siglo

pasado, se retoma el interés por la construcción de acuerdo al clima.

Los hermanos Víctor y Aladar Olgyay a principios de los años cincuenta se

planteaban ya una arquitectura completamente diferente, ésta fue plasmada en sus

trabajos. El primer artículo publicado fue "The temperate house" (1951), seguido de

otros trabajos sobre "Bioclimatic Approach to Architecture" y "Solar control and

orientation to meet bioclimatical requirements" (1954), una edición más completa

trataba sobre "Application of climate data house design" (1954). Mas adelante

surgen "Sol-Air orientation", "Environment and building shape" (1954) y finalmente

"Solar control and shaiding device" (1957) (Salasar S.).

Sus libros y publicaciones anteriores alcanzaron la cúspide en el año 1963 cuando

proponen el término “Diseño Bioclimático” el cual trata de enfatizar los vínculos y

múltiples interrelaciones entre la vida y los factores climáticos específicos de una

zona en relación con el diseño estructural, se expone un método mediante el cual el

diseño arquitectónico se desarrolla respondiendo a los requerimientos climáticos

específicos de un área determinada (Salasar S.)

Un método similar es propuesto poco después por el arquitecto israelí Baruch Givoni

(1969), basado en la carta Psicrométrica. Más adelante surgen otros términos como

diseño ambiental, eco-diseño, heliodiseño o arquitectura solar, diseño natural,

biodiseño, etc. en general todos tienen un principio rector, establecer la relevancia

del diseño fundamentado en la relación y armonía Hombre-Naturaleza (Fuentes,

2002). Sin embargo Víctor Olgyay es considerado como el precursor de la

investigación de la relación entre arquitectura y energía. Ya que con su libro

Arquitectura y Clima formó a la mayoría de los arquitectos bioclimáticos de la época.



La arquitectura bioclimática contribuye de manera significativa al bienestar,

eficiencia, salud, economía y ambiente (Fuentes, 2002). Para dar una solución a los

problemas de inadaptación que surgen entre las edificaciones respecto al ambiente

natural, ésta debe realizarse desde su origen, tomando en cuenta los fundamentos

de la arquitectura:

1. Crear espacios aptos que cumplan con la finalidad funcional y precisa, que sean

física y psicológicamente saludables y confortables para propiciar el óptimo

desarrollo del ser humano, así como las actividades que realicen los mismos.

2. Mantener un uso eficiente y racional tanto de la energía como de los recursos

naturales, procurando una autosuficiencia en las edificaciones.

3. Preservar, cuidar y mejorar el ambiente, integrando las edificaciones y actividades

propias del hombre a un ecosistema equilibrado con respecto al espacio.

Se busca diseñar espacios arquitectónicos los cuales estén construidos de forma

sostenible, tanto en sus materiales como en su vida útil. Así responderán de forma

integral y armónica a la acción de los factores ambientales naturales de la zona.

La envolvente del edificio debe ser diseñada como un agente dinámico el cual

interactúe favorablemente entre el exterior e interior y viceversa, es decir, que actúe

como un filtro selectivo biotérmico, lumínico y acústico, capaz de modificar

favorablemente la acción de los elementos naturales, admitiéndolos, rechazándolos

y/o transformándolos cuando así se requiera (Fuentes, 2002).

Capítulo 4. Problemática

Cuernavaca, Temixco y Jiutepec forman parte de la zona metropolitana de la capital

del Estado de Morelos. En la última década Temixco presentó un crecimiento

poblacional sostenido, pues pasó de 94,600 habitantes en 2000 a 108,126

habitantes en 2010, es decir, un aumento poblacional de 1.14%, esto significa que

un número cada vez mayor de población ha necesitado un lugar para vivir, por lo

que en el mismo lapso de tiempo, en esta zona han sido construidas un número

considerable de viviendas. En general éstas no han sido diseñadas de acuerdo al



clima cálido-subhúmedo de la región, su orientación no responde a criterios

bioclimáticos, sino a maximizar el número de viviendas en el predio del conjunto

habitacional, esto deriva en el detrimento del confort higrotérmico en las viviendas y

por ende un menoscabo en la calidad de vida de los habitantes de las mismas.

Capítulo 5. Justificación

El clima de Temixco permite que, con un adecuado diseño bioclimático de las

viviendas, éstas no requieran o se minimice el uso de sistemas de aire

acondicionado de enfriamiento para lograr el confort térmico durante todo el año. Por

lo que proporcionar a los constructores y desarrolladores una guía de diseño

bioclimático para la zona puede contribuir a mejorar los diseños de las viviendas que

ofertarán en un futuro. En esta zona la ganancia térmica más importante en las

viviendas es por radiación solar, por lo que con este proyecto se busca que éstas se

orienten adecuadamente para evitar dicha incidencia de radiación solar sobre muros

y la entrada de radiación directa a través de las ventana, también es importante

orientar adecuadamente las viviendas con respecto a la dirección del viento, para

favorecer la ventilación cruzada al interior de las mismas.

Capítulo 6. Objetivos

6.1. Objetivo general

Generar una guía para los constructores y desarrolladores de viviendas en la zona

de Temixco que les proporcione el conocimiento y las herramientas para el diseño

bioclimático de las viviendas, que permita construir casas térmicamente confortables,

sin la necesidad de uso de sistemas de aire acondicionado de enfriamiento.

6.2. Objetivo particular

Interpretar y analizar los datos climáticos en la zona de Temixco: radiación solar,

temperatura, humedad relativa, vientos y precipitación pluvial.



Realizar una investigación en base a bibliografía ya existente sobre el diseño

bioclimático, en particular para climas cálidos-subhúmedos.

Analizar los sistemas pasivos de diseño bioclimático para el clima de Temixco.

Proponer de acuerdo a las características climáticas de la zona las alternativas de

uso de sistemas pasivos bioclimáticos que brinden el confort en las viviendas y

disminuyan la necesidad de uso de sistemas de aire acondicionado de enfriamiento.

Redactar una guía que sea útil para los constructores de viviendas en la zona de

Temixco.

Capítulo 7. Metodología

Realizar una investigación bibliográfica en libros, publicaciones, revistas

científicas e internet con la finalidad de fundamentar la guía.

Realizar un análisis de las variables climáticas de la zona de Temixco, es decir,

radiación solar, temperatura, humedad relativa, vientos y precipitación 18 pluvial.

Analizar estrategias de diseño bioclimático adecuadas a la zona.

Elaborar una guía para constructores con un análisis detallado de las variables

que brinden el mejor diseño de casa habitación

Capítulo 8. Desarrollo de la guía

Para el desarrollo de la guía se recopiló información general del municipio de

Temixco. Se realizó un análisis de las variables climáticas y de las estrategias

bioclimáticas correspondientes.



8.1. Información del municipio de Temixco

El municipio de Temixco está localizado en la parte noroeste del Estado de Morelos,

forma parte de la Zona Metropolitana de Cuernavaca, esto le brinda una importante

oportunidad de desarrollo urbano y de viviendas con uso de sistemas pasivos de

climatización.

8.1.1. Ubicación geográfica

Temixco se encuentra en las coordenadas entre los paralelos 18°46’ y 18°55’ de

latitud norte; los meridianos 99°12’ y 99°21’ de longitud oeste; con una altitud entre

1,000 y 1,700msnm y una altitud promedio de 1280msnm (Figura 8.1.). Colinda al

norte con el municipio de Cuernavaca; al este con el municipio de Emiliano Zapata;

al sur con los municipios de Xochitepec y Miacatlán; al oeste con los municipios de

Miacatlán y Cuernavaca. Ocupa el 2.11% de la superficie del estado. Cuenta con 35

localidades y una población total de 108,126 habitantes (INEGI 2010).

Figura 8.1 Mapa de localización de la zona urbana de Temixco



8.1.2. Fisiografía

Temixco está ubicado principalmente entre la Provincia Sierra Madre del Sur que

representa un 99.35% del territorio y el Eje Neovolcánico con apenas el 0.65%. En

el sistema de topoformas está el Lomerío con cañadas que representa el 70.32%,

Sierra de laderas escarpadas con 14.68%, Llanura aluvial con lomerío con 14.35% y

Lomerío de basalto con apenas 0.65% (INEGI 2005).

8.1.3. Geología

El suelo de Temixco pertenece al Periodo Neógeno en 50.92%, al Cretácico con

21.23%, Cuaternario 3.62% y Terciario 0.87%. El tipo de suelo es Roca

Sedimentaria: arenisca-conglomerado con 50.92% y caliza 21.23%. Ígnea extrusiva:

basalto 1.34%. Ígnea intrusiva: pórfido riolítico 0.87% y Suelo: aluvial 2.28%,

(INEGI 2005).

8.1.4. Hidrografía

Temixco pertenece en 100% a la Región Hidrológica del Balsas, a la Cuenca del rio

Grande de Amacuzac con 100%, así como a la subcuenca del rio Apatlaco con

76.88% y del rio Coatlán con 23.12%.

Las Corrientes de agua perennes son: Amacuzac, Cocotzina, El Sabino, Los

Sabinos, Tejaltepec y Tembembe. Las corrientes de agua intermitentes son:

Amacuzac, Cocotzina, El Alguacil, El Cerro, El Mango, Fría, La Fundición, La

Tilapeña, El Panocheras, El Pollo, La Salada, El Salado y San Antón (INEGI 2005).

8.1.5. Uso del suelo y vegetación

El uso del suelo perteneciente a la agricultura representa 40.17% y el perteneciente

a la zona urbana abarca 23.36%. La vegetación predominante en Temixco es selva

baja caducifolia 19.66% y pastizal 16.81% (INEGI 2005).



8.1.6. Uso potencial de la Tierra

Para la agricultura manual estacional 62.42%, para la agricultura mecanizada

estacional 5.83% y para la agricultura manual continua 4.73% (INEGI 2005).

8.1.7. Zona urbana

La zona urbana está creciendo sobre suelos, rocas ígneas extrusivas del

Cuaternario y rocas sedimentarias del Neógeno, en llanuras y lomeríos; sobre áreas

donde originalmente había suelos denominados Phaeozem y Vertisol; tienen clima

cálido subhúmedo con lluvias en verano, de menor humedad y semicálido

subhúmedo con lluvias en verano, de humedad media, y está creciendo sobre

terrenos ocupados por agricultura (INEGI 2005).

8.2. Análisis del clima de la zona Temixco y estrategias bioclimáticas

El rango promedio de temperatura oscila entre los 18 y 24°C durante todo el año. El

rango de precipitación pluvial media anual está entre 800 y 1,200mm. El clima

predominante es cálido subhúmedo con lluvias en verano. Se divide en dos

subzonas, una al norte y noreste de humedad media (humedad promedio 57.04%) y

otra al centro y sur de menor humedad (42.96%), ver Figura 8.2. (INEGI 2005).



Figura.19 8.12 Representación del clima de Temixco (INEGI 2005)

8.2.1. Clima de Temixco y alrededores

Temixco y sus alrededores presentan clima cálido subhúmedo, con dos temporadas

marcadas: lluvias de mayo a octubre (precipitación mensual promedio de 58.9mm,

199.4mm, 160.3mm, 181.3mm, 184.7mm y 74.9mm), y estiaje de noviembre a abril

(con precipitación mensual promedio de 15.6mm, 5.3mm, 9.1mm, 2.7mm, 6.7mm y

9.4 mm). La época más caliente se presenta en primavera (marzo a mayo) con



temperatura máxima promedio de 36.8°C y mínima promedio de 14.9°C y humedad

relativa promedio de 44% en mayo. El verano (junio a septiembre) es cálido y

húmedo con temperatura máxima promedio de 32.0°C y mínima promedio de 15.0°C

y humedad relativa promedio de 66% en agosto. La época más fría corresponde a

los meses de diciembre y enero con temperatura máxima promedio de 30.4°C y

mínima promedio de 11.3°C y humedad relativa promedio de 46% en enero (Huelsz

et al, 2011).

Las altas temperaturas que se tienen durante el día, principalmente en primavera y

verano, junto con la radiación solar producen fuertes ganancias térmicas, en las

edificaciones, que deben ser reducidas con un buen diseño bioclimático. Las bajas

temperaturas por las noches en la época de calor se pueden aprovechar para

refrescar las viviendas, por lo que se recomienda la ventilación nocturna.

8.2.2. Radiación solar

Se realizó el análisis de radiación solar, con datos de radiación recabados en la

estación ubicada en el IER-UNAM en Temixco. Los datos analizados comprenden

desde el 1º de julio de 2011 hasta el 30 de junio de 2012. El intervalo de tiempo

entre datos es de 1 hora y el número de datos fue de 52,703.

En la tabla 8.1. se muestran los resultados obtenidos del promedio horario para

cada mes de la radiación solar, para los meses de enero a diciembre durante las 24

horas del día. Se observa que para la zona de Temixco la mayor cantidad de

radiación recibida se ubica de las 11am a las 2pm y durante los meses de marzo a

diciembre se alcanzan valores mayores a 2.5MJ/h.



Tabla 8.1 Promedio horario de la radiación solar [MJ/h] en Temixco para los doce meses del año

8.2.3. Temperatura

Se realizó el análisis de temperatura para Temixco en colaboración con el M. en I. J.

Antonio Castillo, con datos recabados en la estación ubicada en el IER-UNAM en

Temixco. Los datos analizados comprenden desde el mes de enero de 2011 hasta

el 31 de diciembre del 2012.

En la Tabla 8.2. se muestra la temperatura horaria promedio para los 12 meses del

año, se utiliza un código de colores para identificar las horas con condición de frío,

confort y cálido. Para cada mes se utilizó el criterio de confort térmico adaptativo de

Humphrey para la obtención de la temperatura de neutralidad y para la amplitud de

la zona de confort se utilizó el criterio de Morillón (Ver sección 2.3). En la tabla se

observa como las temperaturas cálidas se ubican principalmente entre la 1pm y las

5pm para los meses de febrero a junio.

.



Tabla 8.2 Temperatura horaria promedio mensual en Temixco

De acuerdo a la Comisión Nacional del Agua y el Servicio Meteorológico Nacional

con datos de temperatura promedio anual en el periodo de 1980 a 2004 en la zona

de Temixco las temperaturas oscilan entre los 20 y 25°C.

8.2.4. Humedad relativa

Se realizó el análisis de humedad relativa para Temixco en colaboración con el M.

en I. J. Antonio Castillo, con datos recabados en la estación ubicada en el IER-

UNAM en Temixco. Los datos analizados comprenden desde el mes de enero de

2011 hasta el 31 de diciembre del 2012.

En la Tabla 8.3. se muestra la humedad relativa horaria promedio mensual de

Temixco para los 12 meses del año, se utiliza un código de colores para identificar

las horas con condición de húmedo, confort y seco. El criterio de humedad que se

utilizó fue si la humedad es ≤30% se considera seco, si es ≥70% se considera

húmedo y los rangos intermedios entre seco y húmedo (≥30% y ≤70%) se

consideran en confort. Se observa que la humedad reportada como seca se ubica

principalmente de la 12pm a las 8pm para los meses de febrero a abril, la humedad

reportada como húmeda se ubica principalmente de las 6pm a las 9am durante los



meses de julio a octubre y la humedad reportada en confort tiene un rango mayor

pues se encuentra ubicada casi en la totalidad de las horas del día para los meses

de enero, mayo, junio noviembre y diciembre y de las 11am a las 5pm en los meses

de julio a octubre.

Tabla 8.3 Humedad relativa horaria promedio mensual de Temixco

8.2.5. Vientos

No se encontraron reportes de las características de viento de la zona. Como las

características de viento pueden diferir entre lugares cercanos dependiendo de la

orografía del lugar, se buscaron estaciones meteorológicas en el municipio de

Temixco y alrededores, para tener un panorama de toda la zona. Se utilizó

información de cuatro estaciones.

Las estaciones están ubicadas en el IER-UNAM dentro del municipio de Temixco, el

IMTA al noreste de Temixco en el municipio de Jiutepec, así como dos estaciones

EMAS, una al este de Temixco en el municipio de Emiliano Zapata y otra al suroeste

de Temixco en el municipio de Mazatepec. Su ubicación en el mapa puede verse en

la Figura 8.3. Las variables que se registraron son: dirección del viento, velocidad

del viento, hora, día, mes y año. Cabe señalar que como es usual en meteorología,

la dirección del viento se da como la dirección de donde provienen los vientos.



Figura 20 8.3 Ubicación de las estaciones meteorológicas

Los datos analizados de la estación meteorológica del IER-UNAM en Temixco, la

cual está ubicada a 2m de altura, comprenden desde el 1º de julio de 2011 hasta el

30 de junio de 2012. El intervalo de tiempo entre datos es de 10 minutos y el

número de datos fue de 52,704.

En la Figura 8.4. se muestra el histograma de la velocidad del viento registrado en la

estación meteorológica del IER-UNAM, con velocidades de 0 m/s hasta la máxima

registrada de 11m/s durante el periodo de lectura. Se observa que los vientos en la

zona se encuentran en su mayoría en el intervalo de 0<V≤2m/s representando el

77% de los vientos en el día y el 67% de los vientos por la noche. El promedio anual

de la velocidad de viento obtenida fue de 1.12m/s.



Figura 21 8.4 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica del IER-UNAM en Temixco

Las Figuras 8.5. y 8.6. muestran la frecuencia anual durante el día y durante la

noche, respectivamente, de los vientos por dirección en la estación meteorológica

del IER-UNAM. Se observa que los vientos en la zona provienen en su mayoría del

SSE durante el día, mientras en que la noche las direcciones predominantes son

NNO y N.



Figura 22 8.5 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica del IER-UNAM en Temixco

Figura 23 8.6 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación meteorológica del IER-UNAM en Temixco



Los datos analizados de la estación meteorológica automática de Emiliano Zapata,

comprenden desde el 1º de enero de 2011 hasta el 31 de diciembre de 2011. El

intervalo de tiempo entre datos es de 15 minutos y el número de datos fue de

35,040.

En la Figura 8.7. se muestra el histograma de la velocidad del viento registrado en la

estación meteorológica automática de Emiliano Zapata, con velocidades de 0m/s

hasta la máxima registrada de 30m/s durante el periodo de lectura. Se observa que

la mayoría del día (44%) y de la noche (90%) no existe viento (V=0m/s). En menor

cantidad son las lecturas obtenidas en el rango de 0<V≤2m/s, en el día representan

el 36% mientras que en la noche alcanzan el 6%. El promedio anual de la velocidad

de viento obtenida fue de 1.18m/s.

Figura 24 8.7 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica automática de Emiliano Zapata



En las Figuras 8.8. y 8.9. se muestra la frecuencia anual durante el día y durante la

noche, respectivamente, de los vientos por dirección en la estación meteorológica

automática de Emiliano Zapata. Se observa que los vientos en la zona se

encuentran en su mayoría con dirección SSE durante el día, mientras que en la

noche las direcciones predominantes son NNE y NE, aunque presentan menor

frecuencia.

Figura 25 8.8 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica automática de Emiliano Zapata



Figura 26 8.9 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación meteorológica automática de Emiliano Zapata

+

Los datos analizados de la estación meteorológica del IMTA en Jiutepec



35,040.

En la Figura 8.10. se muestra el histograma de la velocidad del viento registrado en

la estación meteorológica del IMTA en Jiutepec, con velocidades de 0m/s hasta la

máxima registrada de 11m/s. Se observa que la mayoría del día (75%) y de la noche

(55%) no existe viento (V=0m/s). No hubo registro de lecturas en el intervalo de

0<V≤1 m/s. Esto indica que posiblemente el sensor de velocidad tiene un umbral de

medición mayor a 1m/s. Con menor frecuencia se tienen valores en el intervalo de

1<V≤4m/s, en el día representan el 16% mientras que en la noche alcanzan el 15%.

Se observan también registros considerables en el intervalo de 4<V≤11m/s, con 9%

de las lecturas en el día y 30% durante la noche. El promedio anual de la velocidad

de viento obtenida fue de 1.97m/s.



Figura 27 8.10 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica del IMTA en Jiutepec.

En las Figuras 8.11. y 8.12. se muestran la frecuencia anual durante el día y durante

la noche, respectivamente, de los vientos por dirección en la estación meteorológica

del IMTA en Jiutepec, se observa que los vientos en la zona se encuentran

predominantemente con dirección SSO durante el día, mientras que en la noche la

dirección está muy marcada por la orientación NNE.



Figura 28 8.11 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica del IMTA en Jiutepec

Figura 29 8.12 Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación meteorológica del IMTA en Jiutepec



Los datos analizados de la estación meteorológica automática de Mazatepec,



35,040.

En la Figura 8.13. se muestra el histograma de la velocidad del viento registrado en

la estación meteorológica automática de Mazatepec, con velocidades de 0m/s hasta

la máxima registrada de 11m/s. Se observa que el 30% del día y el 39% de la noche

no existe viento (V=0m/s). El intervalo de 0<V≤1m/s es el segundo más importante

ya que representan el 24% de los vientos en el día y el 9% de los vientos por la

noche. Las lecturas obtenidas en el intervalo de 1<V≤4m/s representan el 27% en el

día y el 15% en la noche. En el intervalo de 4<V≤11m/s se tiene el 19% de las

lecturas en el día y 10% durante la noche. El promedio anual de la velocidad de

viento obtenida fue de 2.14 m/s.

Figura 30 8.13 Histograma de la velocidad del viento registrado en la estación meteorológica de Mazatepec



En las Figuras 8.14. y 8.15. se muestran la frecuencia anual durante el día y durante

la noche, respectivamente, de los vientos por dirección en la estación meteorológica

automática de Mazatepec, se observa que los vientos en la zona se encuentran con

dirección relativamente dispersa pues estos van desde la dirección OSO hasta la

ESE durante el día, mientras que en la noche la dirección está muy marcada por la

orientación N y ONO.

Figura 31 8.14 Frecuencia anual durante el día de los vientos por dirección en la estación meteorológica de Mazatepec durante el día



Figura 32 8.15Frecuencia anual durante la noche de los vientos por dirección en la estación meteorológica de Mazatepec durante la noche

Recomendaciones para ventilación en las cuatro subzonas analizadas

Como la época de mayor calor en la zona corresponde al periodo de secas, se

recomienda usar la ventilación nocturna como estrategia de enfriamiento. La

ventilación diurna deberá sólo usarse para aumentar la calidad de aire cuando esto

sea necesario.

De acuerdo a los datos estudiados en las estaciones meteorológicas, se agrupan

cuatro subzonas para las cuales se dan las siguientes recomendaciones de

ventilación en vivienda.

Temixco presenta velocidades de viento medias durante el día y la noche, la

dirección el viento proviene del S, SSE en el día y del N, NNO durante la noche.

Para la ventilación nocturna se deben colocar ventilas en la parte baja de los muros

con orientación N, NNO y ventilas en la parte alta de muros opuestos o en el techo,

para también aprovechar el efecto térmico.



Las ventilas deben estar protegidas de insectos y ladrones. Para la ventilación

diurna se deben colocar ventanas, en la parte media y baja del muro orientado hacia

el S, SSE. Si se usa el techo con doble cubierta, inclinado y con ventilación entre

ambas cubiertas, la parte baja deberá estar al S o SSE, ya que en la zona el viento

proviene de dicha dirección durante el día.

Se presenta un resumen de las características de los vientos en las cuatro subzonas

(Tabla 8.4.).

Tabla 8. 4 Características de los vientos en las cuatro subzonas

Zona Velocidad

en el

día

Velocidad

en la noche

Dirección

en el

día

Dirección

en la

noche

Ventilación

nocturna

Inclinación

techo doble

Temixco

Media

Media

S, SSE

N, NNO

Viento +

térmica

S,SSE

Zapata

Baja

Nula

S, SSE

N, NNE

Térmica

S, SSE

IMTA

Baja

Baja

S, SSO

N, NNE

Térmica +

viento

S,SSO

Maza-

tepec

Baja

Media

OSO,

ESE

N, ONO

Viento +

térmica

OSO,

ESE

Temixco presenta velocidades de viento mayores tanto en el día como en la noche

comparado con los alrededores, esto brinda una mayor oportunidad de

aprovechamiento de este recurso para la ventilación natural en las viviendas de esta

zona.



8.2.6. Precipitación pluvial

Se reporta la precipitación pluvial mensual media para Temixco durante el periodo

de 1951 al 2010 en la Figura 8.16. Los datos fueron obtenidos del Servicio

Meteorológico Nacional. Se observa que los meses con mayor precipitación son de

mayo a octubre (época de lluvias) y los meses con menor precipitación son de

noviembre a abril (época de estiaje), la precipitación pluvial anual media para

Temixco es de 933.2mm.

Figura 33 8.16 Precipitación pluvial mensual media para Temixco en el periodo de 1951-2010 Servicio Meteorológico Nacional

Se muestran los valores de precipitación pluvial anual media de la República

Mexicana (Figura 8.17.), se observa que la zona de Temixco presenta precipitación

pluvial anual promedio entre 750mm y 1000mm.

0

50

100

150

200

250

PRECIPITACIÓN PLUVIAL EN

mm



Figura 34 8.17 Precipitación pluvial media anual de la República Mexicana de 1941-2005

8.2.7. Clasificación del clima de Temixco

De acuerdo a la clasificación de climas del INEGI (2005), el clima de Temixco es

cálido-subhúmedo. En la figura 8.18. se presentan los climas de la República

Mexicana, donde se observa que Temixco presenta un clima cálido-subhúmedo.



Figura 35 8.18 Clasificación de climas para la República Mexicana

8.3 Cálculo de protecciones solares

Para evitar las ganancias de calor por radiación directa en las edificaciones a través

de las ventanas en climas cálidos es importante el uso de protecciones solares. Las

analizadas en este apartado para la zona de Temixco son alero, quiebrasol y

remetimiento de ventana. Las protecciones solares son elementos arquitectónicos de

sombreado, los cuales brindan protección de la radiación solar directa. El alero es

un elemento horizontal que brinda protección principalmente durante el mediodía

solar, el quiebrasol es un elemento vertical que brinda protección principalmente

durante la mañana y la tarde, mientras que el remetimiento de ventana es un

elemento tanto vertical como horizontal y la protección que brinda es a cualquier

hora del día solar.

Para el cálculo de las protecciones solares se utilizó la gráfica solar de proyección

estereográfica y el transportador auxiliar de ángulos de sombras. En la gráfica solar

de proyección estereográfica, los círculos concéntricos representan el ángulo de



altura solar o su completo, el ángulo cenital solar. En la gráfica de la Figura 8.19. se

muestran los ángulos cada 10º, el circulo exterior corresponde a la altura solar 0o

(cenital 90º) y el centro corresponde al ángulo de altura solar de 90º (cenital 0o) . En

esta gráfica los radios corresponden al ángulo azimutal solar, medido cada 10º. En

el transportador auxiliar de ángulos de sombras (Figura 8.20.), los arcos de

circunferencia denotan el ángulo de la altura o su complemento, el ángulo cenital de

la protección solar. El más exterior corresponde a ángulo de altura 0o (cenital 90º) y

el centro corresponde al ángulo de altura de 90º (cenital 0o). Los radios representan

el ángulo azimutal de la protección, medido a partir del plano de la ventana, por lo

que los radios colineales, representan el ángulo 0o, respectivo al lado

correspondiente, y el radio normal, representa el ángulo de 90º.

Figura 36 8.19 Gráfica solar estereográfica para Temixco 18.5° N

12 11 10 09 08 07

01 02 03 04 05



Figura37 8.20 Transportador auxiliar de ángulos de sombras (Mascarilla de sombras)

La gráfica solar de proyección estereográfica o polar no equidistante es una

proyección sobre el plano horizontal visto desde el observador en el nadir (opuesto

al cenit). Las trayectorias del sol para cada día son arcos de circunferencias en un

sistema de coordenadas donde el radio (no equidistante) es el ángulo de altura solar

y el ángulo es el ángulo azimutal solar. Las ventajas que presenta para su uso son:

se utiliza a todas horas, es fácil de utilizar con la mascarilla para el análisis de

sombras, y es recomendada para la zona intertropical. Las desventajas que presenta

son: menor resolución a horas cercanas al mediodía solar.

La mascarilla de sombras es un diagrama que se utiliza para determinar el área de

sombra producida por dispositivos de control solar. Sobrepuesta a la gráfica solar

estereográfica permite determinar de manera aproximada las horas para cualquier

día del año en que se cuenta con radiación solar incidente sobre la fachada

expuesta y diseñar dispositivos de protección solar.



Para el cálculo de los ángulos de un alero (protección solar horizontal) se muestra la

vista en alzado lateral, planta y alzado de frente de una ventana (Figura 8.21.) y las

fórmulas necesarias.

Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para el alero (para los ángulos

izquierdos las fórmulas son similares)

Donde, a es la longitud del alero perpendicular a la ventana, h es la altura de la

ventana, l es el ancho de la ventana, si y sd son las distancias que sobresale el alero

a la ventana con respecto al lado izquierdo y al derecho, respectivamente, θ es el

ángulo cenital del alero en el plano perpendicular a la ventana, βi y βdi son los

h

a

θ

Alzado lateral

a

l

βd β

i

sd s

i

Alzado Planta

δd δ

i h

Alzado frente

h

aang tan

d

dsl

aang

tan

h

slang d

d

tan

Figura38 8.21 Alzado lateral, planta y alzado de frente de un alero.



ángulos azimutales del alero, izquierdo y derecho, respectivamente, medidos desde

el plano de la ventana, δi y δd son los ángulos de altura del alero sobre el plano de la

ventana, del lado izquierdo y del derecho, respectivamente.

Para el cálculo de los ángulos de un quiebrasol (protección solar vertical) se muestra

la vista en planta, alzado lateral y alzado de frente de una ventana (Figura 8.22.) y

las formulas necesarias.

h

Alzado lateral

Hd

qd

θ

l

qd

βd

sd

Alzado Planta

Alzado frente

δd

h

Hd

sd l

Figura 39 8.22 Alzado lateral, planta y alzado frente de un quiebrasol



Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para el quiebrasol derecho (las

fórmulas para un quiebrasol izquierdo son similares).

Donde, qd es la longitud del quiebrasol perpendicular a la ventana, h es la altura de la

ventana, l es el ancho de la ventana, si y sd son las distancias que existen entre el

quiebrasol y la ventana con respecto al lado izquierdo y al derecho,

respectivamente, Hd es la distancia vertical que sobresale del quiebrasol respecto a

la ventana, θ es el ángulo cenital del quiebrasol en el plano perpendicular a la

ventana, βi y βdi son los ángulos azimutales del quiebrasol, izquierdo y derecho,

respectivamente, medidos desde el plano de la ventana, δi y δd son los ángulos de

altura del quiebrasol sobre el plano de la ventana, del lado izquierdo y del derecho,

respectivamente.

Para el cálculo de los ángulos de un remetimiento de ventana (protección solar

vertical y horizontal) se muestra la vista en planta, alzado lateral y alzado de frente

de una ventana con remetimiento (Figura 8.23.) y las fórmulas necesarias.

d

d

dsl

qang

tan

d

d

dsl

qang

tan

d

dd

Hh

slang

tan



Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para la obtención de los

ángulos para el remetimiento de ventana

Donde, r es la longitud del remetimiento perpendicular a la ventana, h es la altura de

la ventana, l es el ancho de la ventana, θ es el ángulo cenital del remetimiento en el

plano perpendicular a la ventana, βi y βdi son los ángulos azimutales del

remetimiento, izquierdo y derecho, respectivamente, medidos desde el plano de la

ventana, δi y δd son los ángulos de altura del remetimiento sobre el plano de la

ventana, del lado izquierdo y del derecho, respectivamente. Estas fórmulas son

iguales para una ventana con una protección horizontal y vertical en forma de marco

justo al borde de la ventana, que sobresalga igual al valor “r” del remetimiento.

h

r

θ

Alzado lateral

h δ

d

Alzado frente

l

r β

d

Alzado Planta

Figura 40 8.23 Alzado lateral, planta y alzado frente de una ventana con remetimiento

h

rang tan

l

rang tan

h

lang tan



8.3.1 Cálculo de protecciones solares para Temixco

El cálculo de protecciones solares se realiza para los muros con orientación norte,

sur, este y oeste. El criterio de horas de protección solar está dividido de acuerdo al

tipo de protección, en todos los casos es durante todo el año.

Para los aleros en ventanas norte y sur el criterio es la protección solar total en el

intervalo de 9am a 3pm. Para aleros en ventanas este, el criterio es la protección

solar total de 10am a 12pm (mediodía solar). Para aleros en ventanas oeste el

criterio es la protección solar total de 12pm a 2pm.

El uso de quiebrasoles solo es útil en ventanas norte y sur, donde se deberán poner

quiebrasoles a ambos lados de la ventana. El criterio de protección en quiebrasoles

es de 6 a 9am para la orientación este y de 3 a 6pm en la orientación oeste.

Para uso de remetimiento en las ventanas norte y sur el criterio es la protección solar

total en el intervalo de 6am a 6 pm. Para el remetimiento en ventanas este, el

criterio es la protección solar total de 9am a 12pm (mediodía solar). Para

remetimiento en ventanas oeste, es de 12pm a 3pm.

Para el cálculo de los ángulos de cada alero, quiebrasol y remetimiento se utilizó la

gráfica solar estereográfica de Temixco y se superpuso la mascarilla de sombras,

para identificar de manera gráfica los ángulos correspondientes.

Las especificaciones de ángulos para aleros, quiebrasoles y remetimientos de

acuerdo a la orientación de la ventana se muestran en la Tabla 8.5, Tabla 8.6 y

Tabla 8.7 respectivamente.

Tabla 8. 5 Especificaciones de ángulos para aleros

Ángulos Θ βd βi ∂d ∂i

Norte ≥15° ≥10° ≥10° ≥57° ≥57°

Sur ≥30° ≥20° ≥20° ≥58° ≥58°

Este ≥30° ≥70° ≥20° ≥12° ≥58°

Oeste ≥30° ≥20° ≥70° ≥58° ≥12°



Tabla 8. 6 Especificaciones de ángulos para quiebrasol.

Ángulo θd θi βd βi ∂d ∂i

Norte ≥20° ≥20° ≥17° ≥17° ≥44° ≥44°

Sur ≥25° ≥25° ≥22° ≥22° ≥44° ≥44°

Tabla 8. 7 Especificaciones de ángulos para remetimiento de ventana

Ángulo θ βd βi ∂d ∂i

Norte ≥15° ≥19 ≥19 ≥39° ≥39°

Sur ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Este ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Oeste ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Como ejemplo, se muestra el uso de la mascarilla de sombras y la gráfica solar para

la sombra proyectada por el alero, quiebrasol y remetimiento con los ángulos θ, β,

∂ correspondientes al alero, quiebrasol y remetimiento para ventana con orientación

sur (Figura 8.24., Figura 8.25. y Figura 8.26.).



Bd=0

º

Sur

θ=30o

βd=20

o

βi=20

o

∂d= 56

o

∂i= 56

o

Bi=0

º

Bi=0

º

Sur

θd= 25

o

θi= 25

o

βd= 22

o

βi= 22

o

∂d= 39

o

∂d= 39

o

Bd=0

º

Figura 41 8.24 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el alero en la ventana con orientación sur.

Figura 42 8.25 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el quiebrasol en la ventana con orientación sur



Figura 44 8.27 Ventana tipo para el dimensionamiento de protecciones solares

r

8.3.5 Cálculo de protecciones solares para una ventana tipo para Temixco

Para ejemplificar el dimensionamiento de las protecciones solares en una vivienda

se muestra un esquema de una ventana tipo (Figura 8.27.) con las siguientes

dimensiones: una altura h=1.00m y una longitud l=0.80m. Las variables Sd y Si

representan la longitud de la protección solar que sobresale del espacio de la

ventana por el extremo derecho e izquierdo respectivamente.

Bi=0

º

Sur

θ= 25o

β= 36o

∂= 39o

Bd=0

º

h=1.00m

l=0.80m

Sd Si

Figura 43 8.26 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el remetimiento en la ventana con orientación sur



Las medidas de un alero como protección solar, para las cuatro orientaciones se

obtuvieron con las fórmulas correspondientes, tomando como base los ángulos

calculados previamente mediante la gráfica solar estereográfica y la mascarilla de

sombras, para cada caso. En la Tabla 8.8 se muestran las medidas obtenidas.

Tabla 8.8 Especificaciones de aleros para la ventana tipo

El valor negativo en sd o en si, significa que el alero no se extiende más allá de la

ventana, sino que termina en algún lugar arriba de la ventana. Los aleros en

ventanas este y oeste deben proteger más del lado sur que del norte, esto implica

una protección con prolongación muy larga en la orientación al sur y una protección

con prolongación muy pequeña en orientación al norte.

Las medidas de un quiebrasol como protección solar, para las cuatro orientaciones

se obtuvieron con las fórmulas correspondientes, tomando como base los ángulos


sombras, para cada caso. En la tabla 8.9 se muestran las medidas obtenidas.

Tabla 8.9 Especificaciones de medidas para quiebrasol

Medidas q sd si

Norte 0.36m 0.00m 0.00m

Sur 0.47m 0.00m 0.00m

Medidas a sd si

Norte 0.27m 0.73m 0.73m

Sur 0.58m 0.79m 0.79m

Este 0.58m 0.79m -0.58m

Oeste 0.58m -0.58m 0.79m



Las medidas de un remetimiento como protección solar, para las cuatro

orientaciones se obtuvieron con las fórmulas correspondientes, tomando como base

los ángulos calculados previamente mediante la gráfica solar estereográfica y la

mascarilla de sombras, para cada caso. En la tabla 8.10 se muestran las medidas

obtenidas.

Tabla 8.10 Especificaciones de medidas para remetimiento de ventana

Medidas r

Norte 0.27m

Sur 0.58m

Este 0.58m

Oeste 0.58m

Del análisis del clima y las estrategias de climatización para la zona de Temixco se

puede concluir que, se observan dos estaciones bien marcadas en la zona de

Temixco la época de estiaje y la época de lluvias, por lo que es importante

seleccionar el tipo de estrategia a considerar para ambas estaciones. Para la época

de estiaje se considera el enfriamiento evaporativo y la ventilación nocturna. Para la

época de lluvias se considera necesaria la ventilación durante todo el día. Para

evitar la ganancia de temperatura por radiación solar se consideran la utilización de

colores claros tanto en techos como en muros. Así mismo se consideran

protecciones solares en ventanas. La recomendación principal para las ventanas con

orientaciones norte y sur son el uso de aleros que brindan protección solar total en

las horas de 9am a 3pm durante los meses de febrero a octubre (Tablas 8.5 y 8.8).

También es recomendable para las ventanas norte y sur el uso de quiebrasoles que

brindan protección solar total en las horas de 6am a 9am y de 3pm a 6pm, durante

los meses de enero a noviembre (Tablas 8.6 y 8.9). Se puede optar por sustituir las

dos anteriores, por el remetimiento de la ventana, que brinda protección solar total

de 6am a 6pm de febrero a octubre (Tablas 8.7 y 8.10). Para las ventanas con

orientaciones este y oeste, se recomienda el uso de aleros que brindan protección

solar total de 10am a 2pm durante todos los meses del año (Tabla 8.5 y 8.8).



8.4 Análisis del Código De Edificación de Vivienda de CONAVI

Se analizaron las especificaciones de diseño para el Bioclima cálido semihúmedo del

Código Nacional de Vivienda (CONAVI 2010). Se tomaron en cuenta las

especificaciones que se consideraron para la zona de Temixco.

La guía se estructuró por conceptos y a cada concepto se le asocio una estrategia y

las recomendaciones para seguirla.

Capítulo 9 Conclusiones

El crecimiento poblacional estimado para el siglo XXI para la zona de Temixco

conlleva retos para la edificación de viviendas sustentables que brinden el confort

necesario a los habitantes y sin el detrimento del medio ambiente.

El desarrollo de viviendas que utilicen sistemas pasivos de climatización representa

una alternativa de uso eficiente de energía y recursos naturales para la zona de

Temixco debido a las características climáticas. En las viviendas de la zona de

Temixco el uso de energía eléctrica para aire acondicionado representa hoy en día

una necesidad en aquéllas que se encuentran diseñadas de forma no apropiada al

clima característico de la zona. Sin embargo, es factible la realización de un

proyecto arquitectónico de vivienda con el diseño correcto de acuerdo a las

características climáticas de la zona, que permitan no requerir sistemas de aire

acondicionado que utilicen energía externa.

En esta tesina se desarrolló una guía para el diseño de viviendas térmicamente

confortables en la zona de Temixco sin uso de aire acondicionado, para ser utilizada

por arquitectos y desarrolladores de vivienda. Para el desarrollo de la guía se

tomaron en cuenta características tales como la radiación solar, la temperatura, la

humedad relativa, los vientos dominantes, la precipitación pluvial y en general el

clima cálido–subhúmedo de la región de Temixco.



Con base al análisis de las variables climáticas, se elaboraron especificaciones para

el diseño urbano y para el proyecto arquitectónico de vivienda. Para cada concepto,

se definieron las estrategias a seguir y las recomendaciones específicas.

La guía será distribuida a arquitectos y desarrolladores de viviendas en la zona de

Temixco. Se espera con ello contribuir a que las futuras viviendas de la zona sean

construidas siguiendo las recomendaciones y con ello sean térmicamente

confortables sin necesidad de utilizar sistemas de aire acondicionado de

enfriamiento que son grandes consumidores de energía eléctrica.

Capítulo 10 Bibliografía

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2013

Pablo Israel Bahena Castelar

Guadalupe Huelsz

IER-UNAM

25/03/2013

Guía para la construcción de viviendas térmicamente confortables en la zona de Temixco sin uso de aire acondicionado



Guía para la construcción de viviendas térmicamente confortables en la zona

de Temixco sin uso de aire acondicionado

Introducción

Temixco forma parte de la zona metropolitana de la capital del Estado de Morelos.

En la última década Temixco presentó un crecimiento poblacional sostenido ya que

pasó de 94,600 habitantes en 2000 a 108,126 habitantes en 2010, es decir, un

aumento poblacional de 1.14% durante esta este lapso de tiempo un número cada

vez mayor de población ha necesitado de una vivienda. Se prevé que para los

próximos años el crecimiento poblacional sea similar y la demanda de viviendas

vaya en aumento.

Las viviendas ofertadas en general no han sido diseñadas de acuerdo al clima

cálido-subhúmedo de la región sino que han sido orientadas a maximizar el número

de viviendas en el predio del conjunto habitacional, esto provoca el detrimento de la

calidad de vida de los habitantes debido a la disminución del confort térmico. El clima

de Temixco permite que, con un adecuado diseño bioclimático de las viviendas,

éstas no requieran o se minimice el uso de sistemas de aire acondicionado de

enfriamiento para lograr el confort térmico durante todo el año y una disminución real

del consumo de energía eléctrica.

Objetivo

El objetivo de esta guía para los constructores y desarrolladores de viviendas en la

zona de Temixco es proporcionarles información que les ayude a construir casas

térmicamente confortables, sin la necesidad de uso de sistemas de aire

acondicionado de enfriamiento.

.



Desarrollo de la guía

Para el desarrollo de la guía de viviendas térmicamente confortables en la zona de

Temixco sin uso de aire acondicionado se tomaron en cuenta características tales

como la radiación solar, la temperatura, la humedad relativa, los vientos dominantes,

la precipitación pluvial y en general el clima cálido–subhúmedo de la región de

Temixco. Así como el análisis de protecciones solares tales como aleros,

quiebrasoles y remetimiento de ventanas

La guía se presenta dividida en dos tablas, la tabla de especificaciones para el

diseño urbano y la tabla del proyecto arquitectónico de la vivienda. En estas tablas

se presentan el concepto, las estrategias y recomendaciones para viviendas

ubicadas dentro de la zona de Temixco y sus alrededores con climas similares. Las

estrategias son aquellas directrices relativas a un concepto, que de seguirse las

recomendaciones específicas permiten aumentar el confort térmico en las viviendas.

Además, cuenta con cinco anexos: Especies arbóreas, Especificaciones de techo

ventilado de acuerdo a la zona, Especificaciones de ventanas obturables,

Especificaciones de ventilas exteriores y Cálculo de protecciones solares.



Especificaciones bioclimáticas para el diseño urbano

CONCEPTO ESTRATEGIAS RECOMENDACIONES

Sembrado del conjunto

de lotes viviendas

-Maximizar el número de

viviendas con

orientación solar y

ventilación adecuadas

-Una o doble crujía con

fachadas orientadas al

norte y al sur

-Distancia entre

fachadas principales

mayor a dos veces la

altura de la vivienda

Espacios exteriores -Sombrear áreas de

tránsito y uso

-Propiciar la infiltración

de agua al subsuelo

-Disminuir el albedo

-Plazas y plazoletas

sombreadas

-Andadores angostos

de colores claros y

sombreados

-Calles y

estacionamientos de

piso permeable como

adopastos

Vegetación Sombrear áreas de

tránsito y uso y muros

-Propiciar ventilación

-Disminuir el albedo

-Árboles de hoja

perenne para plazas,

plazoletas, andadores y

estacionamientos



- Arbustos o árboles

pequeños que

desarrollen raíces

pivotantes protegiendo

los muros este u oeste

de las viviendas

extremas de una crujía

-Arbustos como

canalizadores de viento

hacia plazas y

plazoletas

-Cubresuelos, de

preferencia especies

con poco requerimiento

de agua (Ver ejemplos

en Anexo 1)



Especificaciones para el proyecto arquitectónico de vivienda

CONCEPTOS ESTRATEGIAS RECOMENDACIONES

Orientación de las

fachadas

-Disminuir la

ganancia de calor

por radiación solar a

través de las

ventanas

-Orientadas al norte y al sur

Localización de áreas

(esto es importante

en viviendas no

adosadas)

-Colocar áreas de

mayor uso en tardes

y noches, en zonas

con menor

temperatura

-Dormir: E

-Estar, comer, E

-Circulaciones, aseo: O

Número de niveles

-Disminuir la

ganancia térmica a

través del techo

-Mínimo dos niveles

Altura de piso a

Techo

-Lograr que a la

altura de un

habitante promedio

parado la

temperatura sea la

más cercana al

confort higrotérmico

-2.7m como mínimo

Techo de la

envolvente

-Reducir ganancias

de calor a través del

techo

-Utilizar colores claros en la

superficie exterior (alta

reflectancia solar), de

preferencia blanco con



-Propiciar la salida

de aire caliente

textura lisa

-Con alguna estructura que

permita la salida de aire. Por

ejemplo domo ventilado,

captador de viento o

extractor, chimenea solar (ver

Anexo 2)

-Sistema constructivo de

capas homogéneas con alta

masa térmica, como por

ejemplo losa de concreto de

alta densidad de 12cm o más

de espesor. Se recomienda

usar la herramienta numérica

Ener-Habitat para la

selección de sistemas

constructivos

(www.enerhabitat.unam.mx)

-Usar algunos de los

siguientes:

-Techo ventilado. Inclinado,

de doble cubierta con

ventilación entre ambas, con

parte baja de acuerdo a la

zona (ver Anexo 2)

-Aislante térmico en la parte

exterior

-Techo verde (vegetación)



-Sombreado por árbol

caducifolio (Ver Anexo 1 )

Muros de la

envolvente

-Reducir ganancias

de calor a través de

los muros

-Utilizar colores claros en la

superficie exterior (alta

reflectancia solar)

-Utilizar sistemas

constructivos con alta masa

térmica, por ejemplo: de

tabiques de adobe o de

concreto, o concreto armado,

de más de 12cm de espesor.

Se recomienda usar la

herramienta numérica Ener-

Habitat para la selección de

sistemas constructivos

(www.enerhabitat.unam.mx)

Ventanas

-Evitar la entrada de

radiación solar

directa a través de

las ventanas

-Las ventanas principales

deben estar con orientación

N y S, con protecciones

solares especificadas en el

Anexo 3.

-Puede haber ventanas

menores con orientación E y

O protegidas de la radiación

solar por edificios vecinos,

árboles, arbustos o

elementos arquitectónicos

especificados en el Anexo 3



Parte obturable de

ventanas

-Favorecer la

ventilación cruzada,

a nivel de ocupantes

y el mezclado del aire

al interior de la

vivienda durante el

día en la época

húmeda

- El área de apertura de las

ventanas debe ser

relativamente grande

- Colocadas en la parte media

y baja del muro

-Con orientación de acuerdo

a la zona (ver Anexo 3)

Ventilas exteriores

-Favorecer la

ventilación nocturna

en la época de secas

-Ventilas con protección a

ladrones y a mosquitos que

permitan su apertura y cierre

fácilmente en todas las zonas

habitables, con orientación

de acuerdo a la zona (ver

Anexo 4)

Ventilas interiores

-Favorecer la

ventilación cruzada

-Ventilas en puertas

interiores o arriba de ellas

que permitan su apertura y

cierre fácilmente

Pisos exteriores -Favorecer el paso de

agua al subsuelo y

evitar la absorción de

radiación solar

-Usar adopastos o adocretos

claros



ANEXOS

ANEXO 1. ESPECIES ARBÓREAS

Tabla 0-1 Árboles de hoja perenne

Acacia baileyana 1 Mimosa

Acacia caven 1 Aromo criollo

Acacia cyanophylla 1 Acacia azul

Acacia dealbata 1 Mimosa fina

Acacia longifolia

Mimosa dorada

Acacia retinodes 1 Acacia verde

Arbutus unedo 1 Madroño

Brachychiton acerifolius 1 Árbol de fuego

Brachychiton discolor 1 Brachichito rosa

Brachychiton populneus 1 Brachichito

Callistemon viminalis 1 Limpiatubos llorón

Casimiroa edulis Zapote blanco

Casuarina equisetifolia 1 Casuarina

Ceratonia siliqua 1 Algarrobo, Garrofera

Cinnamomum camphora 1 Árbol del alcanfor

Citrus aurantium var. Amara 1

Naranjo amargo

http://fichas.infojardin.com/arboles/acacia-cyanophylla-acacia-azul.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/acacia-dealbata-mimosa-fina.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/acacia-longifolia-mimosa-dorada.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/acacia-retinodes-acacia-verde.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/arbutus-unedo-madrono.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/brachychiton-discolor-braquiquito-rosa.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/brachychiton-populneus-brachichito.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/callistemon-viminalis-limpiatubos-lloron.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/casimiroa-edulis-zapote-blanco-pera-mexicana.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/casuarina-equisetifolia-pino-australiano.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/ceratonia-siliqua-algarrobo-garrofera.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/cinnamomum-camphora-arbol-alcanforero.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/citrus-aurantium-naranjo-amargo-agrio.htm



Clusia major = Clusia rosea 1

Mamey silvestre

Ficus citrifolia 1 Higuerón

Ficus elastica 1 Ficus de hoja grande

Grevillea robusta 1 Grevillea, Árbol de fuego

Lagunaria patersonii 1 Lagunaria

Ligustrum lucidum 1 Aligustre arboreo

Magnolia grandiflora 1 Magnolio, Magnolia

Melaleuca armillaris 1 Melaleuca, Brazalete

Metrosideros excelsa 1 Metrosidero

Olea europea 1 Olivo, Olivera, Aceituno

Pistacia terebinthus 1 Cornicabra, Terebinto

Quercus ilex = Quercus rotundifolia 1

Encina

Quercus suber 1 Alcornoque

Quercus virginiana 1 Roble de Virginia

Spathodea campanulata 1 Tulípero del Gabón

Tipuana tipu 1

Tipuana, Palo rosa, Tipa

1 Info Jardín, Árboles de hoja perenne. Disponible en http://fichas.infoJardín.com/listas-plantas/arboles-hoja-perenne.htm consultado 19 de octubre de 2012.

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http://fichas.infojardin.com/arboles/ficus-citrifolia-higueron.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/grevillea-robusta-arbol-fuego-roble-australiano.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/lagunaria-patersonii-arbol-pica-pica.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/ligustrum-lucidum-aligustre-arboreo-ligustro.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/magnolia-grandiflora-magnolio.htm

http://fichas.infojardin.com/listas-plantas/arboles-hoja-perenne.htm

http://fichas.infojardin.com/listas-plantas/arboles-hoja-perenne.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/ficus-elastica-arbol-del-caucho.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/metrosideros-excelsus-medrosidero-arbol-de-hierro.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/olea-europaea-olivo-olivera-aceituno.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/quercus-suber-alcornoque.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/quercus-virginiana-roble-de-virginia.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/spathodea-campanulata-tulipero-del-gabon.htm



Tabla 0-2 B Árboles de raíz pivotante

Son árboles de porte pequeño para un jardín pequeño con diámetro máximo de la

copa menor a 4m.

Nombre científico Nombre común Imagen

Acacia floribunda 2 Acacia blanca

Albizia lophanta = A. distachya 2

Albizia

Arbutus canariensis 2 Madroño canario

Bauhinia candicans 2 Pata de vaca

Bauhinia purpurea = B. candida 2

Árbol orquídea

Bauhinia variegata 2 Pata de vaca

Catalpa bungei 2 Catalpa de bola

Cephalotaxus harringtonia 2 Cefalotejo

Cercis siliquastrum 2 Cercis, Arbol de Judea

Crataegus laevigata = oxyacantha 2

Espino blanco

Crataegus monogyna 2 Espino albar, Majuelo

Drimys winteri 2 Canelo

Erythrina caffra 2 Árbol coral

Erythrina crista-galli 2 Ceibo, Árbol del coral

Juniperus oxycedrus 2 Enebro de la miera

http://fichas.infojardin.com/arboles/acacia-decurrens-acacia-verde-negra.htm





















http://fichas.infojardin.com/arboles/erythrina-crista-galli-ceibo-arbol-coral.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/juniperus-oxycedrus-enebro-miera.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/cephalotaxus-harringtonia-cefalotejo.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/crataegus-laevigata-espino-blanco-ardiente.htm



Juniperus virginiana 2 Sabina de Virginia

Laburnum anagyroides 2 Lluvia de oro

Lagerstroemia indica 2 Árbol de Júpiter

Malus floribunda 2 Manzano de flor

Malus x purpurea 2 Manzano rojo

Morus alba 'Pendula' 2 Morera llorona

Parkinsonia aculeata 2 Cinacina, Palo verde

Poncirus trifoliata 2 Naranjo trifoliado

Prunus cerasifera 'Atropurpurea' 2

Ciruelo rojo

Prunus insititia 2 Ciruelo silvestre

Prunus serrulata 2 Cerezo japonés

Prunus triloba 2 Ciruelo de flor

Pyrus calleryana 2 Peral de flor

Pyrus communis 2 Peral silvestre

Pyrus salicifolia 2 Peral de hoja de sauce

Salix caprea 2 Sauce cabruno

2 Info Jardín, Árboles pequeños. Disponible en http://fichas.infoJardín.com/listas-plantas/arboles-pequenos.htm Consultado el 19 de octubre de 2012.

http://fichas.infojardin.com/arboles/juniperus-virginiana-sabina-enebro-virginia.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/laburnum-anagyroides-lluvia-oro-codeso.htm





























http://fichas.infojardín.com/listas-plantas/arboles-pequenos.htm

http://fichas.infojardín.com/listas-plantas/arboles-pequenos.htm



Tabla 0-3 C. Arbustos Cubresuelos


Arctostaphylos uva ursi 3 gayuba, uva de oso o rastrera

Artemisia arborescens 3 Artemisa

Beloperone guttata 3 Justicia

brandegeeana, camarón, pakistaki

Bupleurum fruticosum 3 Adelfilla, Matabuey, Costilla de buey, Oreja de liebre.

Calluna vulgaris 3 Brecina, Argaña, Biercol, Mogariza

Carissa grandiflora 'Prostrata' 3

Carisa Cerezo de Natal, Ciruelo de Natal.

Cassia corymbosa 3 Casia, Rama negra, Sen del

campo.

Cistus albidus 3 Jara blanca, Jaguarzo blanco, Estepa blanca,

Cistus x purpureus 3 Jara púrpurea, Jara púrpura

Convolvolus cneorum 3 arbusto de Gloria de la

Mañana Coprosma repens 3 Brillantísima, Coprosma,

Planta espejo

Cuphea spp. 3 Brezo mexicano

Echium fastuosum 3 Plumero azul, Flor mora,

Orgullo de Madeira.

Eriocephalus africanus 3 Romero silvestre

Euryops chrysanthemoides 3

Margarita, margarita amarilla

Genista lydia 3 Genista

Hebe spp. 3 Veronica

Hypericum calycinum 3 Hierba de San Juan, Rosa de

San Juan.



Juniperus horizontalis 3 Enebro horizontal

Juniperus conferta 3 Pacifico azul

Juniperus squamata 'Blue Carpet' 3

Sabina

Lantana sellowiana 3 Lantana rastrera, Lantana

tendida

Limoniastrum monopetalum 3

Verdolaga seca, Salado.

Lonicera pileata 3 Brillantina

Lotus hirsutus 3 Loto de los padros, pico de

paloma

Myoporum parviflorum (M. repens) 3

Manzanilla romana, siempre verde

Polygala myrtifolia 3 Polígala, Lechera del Cabo

Prunus laurocerassus 'Otto Luyken' 3

Laurel real

Pyracantha spp. 3 Espino de fuego, piracanta.

Raphiolepis officinalis 'Prostratus' 3

Romero rastrero

Salvia microphylla (Salvia grahamii) 3

Salvia rosa, Salvia granadina, Salvia micro.

Salvia officinalis 3 Salvia, Hierba sagrada, Salvia

común, Salvia fina.

Sasa spp. 3 bambú enano

3 Info Jardín, Arbustos cubridores, rastreros o tapizantes, para tapizar el suelo. Disponible en http://fichas.infoJardín.com/listas-plantas/arbustos-tapizantes.htm . Consultado el 19 de octubre de 2012

http://fichas.infojardin.com/listas-plantas/arbustos-tapizantes.htm

Tabla 0-4 D. Arbustos


Abelia chinensis 'Edward Goucher' 4

Abelia

Buddleja davidii 4 Budelia, Budleia

Callistemon citrinus 4 Limpiatubos

Calycanthus floridus 4 Calicanto

Carissa grandiflora = C. macrocarpa 4

Carisa

Ceanothus thyrsiflorus var. repens 4

Ceanoto

Philadelphus coronarius 4 Celinda

Cytisus x praecox 4 Citiso, Retama canaria

Coronilla valentina subsp. Glauca 4

Coronilla

Cestrum nocturnum 4 Dama de noche

Brugmansia arborea = Datura arborea 4

Árbol de las trompetas, Trompetero, Floripondio blanco

Brugmansia sanguinea 4 Trompetero rojo

Brugmansia x candida 4 Trompetero

Viburnum tinus 4 Durillo, Laurentino

Feijoa sellowiana 4 Guayabo del Brasil, Feijoa)

Gardenia jasminoides 4 Gardenia, Jazmín del Cabo

http://fichas.infojardin.com/arbustos/abelia-chinesis-edward-goucher.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/buddleia-davidii-budleya.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/callistemon-citrinus-limpiatubos.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/calycanthus-floridus-calicanto.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/carissa-grandiflora-carisa-cerezo-natal.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/philadelphus-coronarius-celinda-celindo.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cytisus-praecox-citiso-retama-canaria.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/coronilla-valentina-glauca-carolina-jardin-coronilla.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/brugmansia-arborea-arbol-de-trompetas.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/brugmansia-candida-rosea-trompetero.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/viburnum-tinus-durillo-laurentina-laurentino.htm

http://www.infojardin.com/Frutales/fichas/guayabo-brasil-feijoas-guayabas-brasil-feijoa-sellowiana.htm



Hamamelis mollis 4 Hamamelis

Cistus crispus 4 Jara rizada, Jara crespa

Cistus ladanifer 4 Jara común, Jara pringosa

Cistus laurifolius 4 Jara de hoja de laurel

Cistus salvifolius 4 Jara de hoja de salvia

Lantana camara 4 Lantana, Bandera española

Laurus nobilis 4 Laurel

Pistacia lentiscus 4 Lentisco

Syringa vulgaris 4 Lilo, Lila

Euryops pectinatus 4 Margaritero gris

Myrtus communis 4 Mirto, Arrayán

Choisya ternata 4 Naranjo de México

Juniperus sabina 4 Sabina rastrera

Juniperus virginiana L 4 Sabina de Virginia

Sambucus nigra 4 Saúco, Canillero

Vitex agnus-castus 4 Sauzgatillo, Agnocasto

4 Info Jardín, Arbustos aromáticos. Disponible en http://fichas.infoJardín.com/listasplantas/arbustos-aromaticos.htm. Consultado el 19 de octubre de 2012.

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-crispus-jara-rizada-jara-crespa.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-laurifolius-jara-de-hoja-laurel.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-salvifolius-jara-hoja-salvia-jaguarzo-morisco.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/lantana-camara-bandera-espanola-lantana.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/pistacia-lentiscus-lentisco.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/syringa-vulgaris-lilo-lila.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/myrtus-communis-mirto-arrayan.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/juniperus-sabina-sabina-rastrera.htm

http://fichas.infojardin.com/arboles/juniperus-virginiana-sabina-enebro-virginia.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/vitex-agnus-castus-sauzgatillo-agnocasto.htm

http://fichas.infojardin.com/listasplantas/arbustos-aromaticos.htm

http://fichas.infojardin.com/listasplantas/arbustos-aromaticos.htm



Tabla 0-5 E. Árboles de hoja caducifolia


Acacia bilimekii 5 Tehuiztle

Acacia coulteri 5 Palo blanco

Acacia farnesiana 5 Huizache

Acacia pennatula 5 Cubata blanca, Espino blanco

Aeschynomene americana 5

Pega ropa, Dormilonga

Caesalpinua pulcherrima 5 Camarón, Flor de camarón

Calliandra grandiflora 5 Cabellitos de ángel

Chamaecrista nictitans 5 Citiso, Retama canaria

Conzattia multiflora 5 Guayacán

Crotalaria micans 5 Chilindrin

Crotalaria pumila 5 Chipil, Tonadora

Dalea cliffortiana 5 Dalea

Dalea foliolosa 5 Limoncillo

Dalea sericea 5 Guaycundo

Indigofera cuernavacana 5 Cuernavacense

Leucaena esculenta 5 Guaje rojo

http://fichas.infojardin.com/arbustos/abelia-chinesis-edward-goucher.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/buddleia-davidii-budleya.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/callistemon-citrinus-limpiatubos.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/calycanthus-floridus-calicanto.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/carissa-grandiflora-carisa-cerezo-natal.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/philadelphus-coronarius-celinda-celindo.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cytisus-praecox-citiso-retama-canaria.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/coronilla-valentina-glauca-carolina-jardin-coronilla.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/brugmansia-arborea-arbol-de-trompetas.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/brugmansia-candida-rosea-trompetero.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/viburnum-tinus-durillo-laurentina-laurentino.htm

http://www.infojardin.com/Frutales/fichas/guayabo-brasil-feijoas-guayabas-brasil-feijoa-sellowiana.htm



Leucaena leucocephala 5 Guaje blanco

Mimosa affinis 5 Dormilona

Mimosa albida 5 Uña de gato, dormilona

Mimosa benthamii 5 Tecolhuiztle, Tehuiztle rojo

Mimosa polyantha 5 Uña de gato

Pachyrhizus erosus 5 Jícama

Piptadenia flava 5 Uña de gato

Pitheellobium dulce 5 Guamúchil

Senna holwayana 5 Retamo, ojo de león

Senna btusifolia 5 Alcaparro doble

Senna skinneri 5 Paraca, Paracota

Senna uniflora 5 Alacaparro

Senna wislizeni 5 Carroza, Carrozo

5 (Dorado O. et al)

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-albidus-jara-blanca-jaguarzo-blanco.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-crispus-jara-rizada-jara-crespa.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-laurifolius-jara-de-hoja-laurel.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-salvifolius-jara-hoja-salvia-jaguarzo-morisco.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/cistus-purpureus-jara-purpurea-jara-purpura.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/lantana-camara-bandera-espanola-lantana.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/pistacia-lentiscus-lentisco.htm

http://fichas.infojardin.com/arbustos/syringa-vulgaris-lilo-lila.htm



ANEXO 2. ESPECIFICACIONES DE TECHO VENTILADO DE ACUERDO A LA ZONA

Orientación del techo ventilado*

Estructuras en techo para la ventilación

Temixco

S,SSE

Recomendable

Zapata

S, SSE

Indispensable

IMTA

S,SSO

Recomendable

Mazatepec

OSO, ESE

Recomendable

La orientación del techo ventilado está definida por la orientación de la parte más baja del techo.



ANEXO 3. ESPECIFICACIONES DE VENTANAS OBTURABLES

Para ventilación

diurna

Para ventilación nocturna

Tamaño de parte

obturable

Ubicación en el muro

Temixco

S, SSE

N, NNO

Grande

Parte media

Zapata

S, SSE

N, NNE

Mediana

Parte media y baja

IMTA

S, SSO

N, NNO

Grande

Parte media

Mazatepec

OSO,ESE

N, ONO

Grande

Parte media



ANEXO 4. ESPECIFICACIONES DE VENTILAS EXTERIORES

Área de apertura

Ubicación de entrada en el muro

Ubicación de salida

en el muro

Protección contra

insectos

Orienta- ción día

Orienta-ción

noche

Temixco

Media

Parte baja

Parte alta

Mosquitero

S, SSE

N, NNO

Zapata

Media

Parte baja

Parte alta

Mosquitero

S, SSE

N, NNE

IMTA

Media

Parte baja

Parte alta

Mosquitero

S, SSO

N, NNO

Mazate- pec

Media

Parte baja

Parte alta

Mosquitero

OSO, ESE

N, ONO



ANEXO 5 CÁLCULO DE PROTECCIONES SOLARES

Para evitar las ganancias de calor por radiación directa en las edificaciones a través

de las ventanas en climas cálidos es importante el uso de protecciones solares. Las

analizadas en este apartado para la zona de Temixco son alero, quiebrasol y

remetimiento de ventana. Las protecciones solares son elementos arquitectónicos de

sombreado, los cuales brindan protección de la radiación solar directa. El alero es un

elemento horizontal que brinda protección principalmente durante el mediodía solar, el

quiebrasol es un elemento vertical que brinda protección principalmente durante la

mañana y la tarde, mientras que el remetimiento de ventana es un elemento tanto

vertical como horizontal y la protección que brinda es a cualquier hora del día solar.

Para el cálculo de las protecciones solares se utilizó la gráfica solar de proyección

estereográfica y el transportador auxiliar de ángulos de sombras. En la gráfica solar

de proyección estereográfica, los círculos concéntricos representan el ángulo de altura

solar o su completo, el ángulo cenital solar. En la gráfica de la Figura 5.1. se muestran

los ángulos cada 10º, el circulo exterior corresponde a la altura solar 0o (cenital 90º) y

el centro corresponde al ángulo de altura solar de 90º (cenital 0o) . En esta gráfica los

radios corresponden al ángulo azimutal solar, medido cada 10º. En el transportador

auxiliar de ángulos de sombras (Figura 5.2.), los arcos de circunferencia denotan el

ángulo de la altura o su complemento, el ángulo cenital de la protección solar. El más

exterior corresponde a ángulo de altura 0o (cenital 90º) y el centro corresponde al

ángulo de altura de 90º (cenital 0o). Los radios representan el ángulo azimutal de la

protección, medido a partir del plano de la ventana, por lo que los radios colineales,

representan el ángulo 0o, respectivo al lado correspondiente, y el radio normal,

representa el ángulo de 90º.



Figura 45 5.1 Gráfica solar estereográfica para Temixco 18.5° N

Figura 46 5.2 Transportador auxiliar de ángulos de sombras (Mascarilla de sombras)

12 11 10 09 08 07 01 02 03 04 05



La gráfica solar de proyección estereográfica o polar no equidistante es una

proyección sobre el plano horizontal visto desde el observador en el nadir (opuesto al

cenit). Las trayectorias del sol para cada día son arcos de circunferencias en un

sistema de coordenadas donde el radio (no equidistante) es el ángulo de altura solar y

el ángulo es el ángulo azimutal solar. Las ventajas que presenta para su uso son: se

utiliza a todas horas, es fácil de utilizar con la mascarilla para el análisis de sombras, y

es recomendada para la zona intertropical. Las desventajas que presenta son: menor

resolución a horas cercanas al mediodía solar.

La mascarilla de sombras es un diagrama que se utiliza para determinar el área de

sombra producida por dispositivos de control solar. Sobrepuesta a la gráfica solar

estereográfica permite determinar de manera aproximada las horas para cualquier día

del año en que se cuenta con radiación solar incidente sobre la fachada expuesta y

diseñar dispositivos de protección solar.

Para el cálculo de los ángulos de un alero (protección solar horizontal) se muestra la

vista en alzado lateral, planta y alzado de frente de una ventana (Figura 5.3.) y las

fórmulas necesarias.



Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para el alero (para los ángulos

izquierdos las fórmulas son similares)

Donde, a es la longitud del alero perpendicular a la ventana, h es la altura de la

ventana, l es el ancho de la ventana, si y sd son las distancias que sobresale el alero a

la ventana con respecto al lado izquierdo y al derecho, respectivamente, θ es el

ángulo cenital del alero en el plano perpendicular a la ventana, βi y βdi son los ángulos

azimutales del alero, izquierdo y derecho, respectivamente, medidos desde el plano de

la ventana, δi y δd son los ángulos de altura del alero sobre el plano de la ventana, del

lado izquierdo y del derecho, respectivamente.

h

a

θ

Alzado lateral

a

l

βd β

i

sd s

i

Alzado Planta

δd δ

i h

Alzado frente

h

aang tan

d

dsl

aang

tan

h

slang d

d

tan

Figura 47 5.3 Alzado lateral, planta y alzado de frente de un alero.



Para el cálculo de los ángulos de un quiebrasol (protección solar vertical) se muestra

la vista en planta, alzado lateral y alzado de frente de una ventana (Figura 5.4.) y las

formulas necesarias.

h

Alzado lateral

Hd

qd

θ

l

qd

βd

sd

Alzado Planta

Alzado frente

δd

h

Hd

sd l

Figura 48 5.4 Alzado lateral, planta y alzado frente de un quiebrasol



Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para el quiebrasol derecho (las

fórmulas para un quiebrasol izquierdo son similares).

Donde, qd es la longitud del quiebrasol perpendicular a la ventana, h es la altura de la

ventana, l es el ancho de la ventana, si y sd son las distancias que existen entre el

quiebrasol y la ventana con respecto al lado izquierdo y al derecho, respectivamente,

Hd es la distancia vertical que sobresale del quiebrasol respecto a la ventana, θ es el

ángulo cenital del quiebrasol en el plano perpendicular a la ventana, βi y βdi son los

ángulos azimutales del quiebrasol, izquierdo y derecho, respectivamente, medidos

desde el plano de la ventana, δi y δd son los ángulos de altura del quiebrasol sobre el

plano de la ventana, del lado izquierdo y del derecho, respectivamente.

Para el cálculo de los ángulos de un remetimiento de ventana (protección solar vertical

y horizontal) se muestra la vista en planta, alzado lateral y alzado de frente de una

ventana con remetimiento (Figura 5.5.) y las fórmulas necesarias.

d

d

dsl

qang

tan

d

d

dsl

qang

tan

d

dd

Hh

slang

tan



Fórmulas utilizadas para la obtención de los ángulos para la obtención de los ángulos

para el remetimiento de ventana

Donde, r es la longitud del remetimiento perpendicular a la ventana, h es la altura de la

ventana, l es el ancho de la ventana, θ es el ángulo cenital del remetimiento en el

plano perpendicular a la ventana, βi y βdi son los ángulos azimutales del remetimiento,

izquierdo y derecho, respectivamente, medidos desde el plano de la ventana, δi y δd

son los ángulos de altura del remetimiento sobre el plano de la ventana, del lado

izquierdo y del derecho, respectivamente. Estas fórmulas son iguales para una

ventana con una protección horizontal y vertical en forma de marco justo al borde de la

ventana, que sobresalga igual al valor “r” del remetimiento.

h

r

θ

Alzado lateral

h δ

d

Alzado frente

l

r βd

Alzado Planta

Figura 49 5.5 Alzado lateral, planta y alzado frente de una ventana con remetimiento

h

rang tan

l

rang tan

h

lang tan



5.1 Cálculo de protecciones solares para Temixco

El cálculo de protecciones solares se realiza para los muros con orientación norte, sur,

este y oeste. El criterio de horas de protección solar está dividido de acuerdo al tipo de

protección, en todos los casos es durante todo el año.

Para los aleros en ventanas norte y sur el criterio es la protección solar total en el

intervalo de 9am a 3pm. Para aleros en ventanas este, el criterio es la protección solar

total de 10am a 12pm (mediodía solar). Para aleros en ventanas oeste el criterio es la

protección solar total de 12pm a 2pm.

El uso de quiebrasoles solo es útil en ventanas norte y sur, donde se deberán poner

quiebrasoles a ambos lados de la ventana. El criterio de protección en quiebrasoles es

de 6 a 9am para la orientación este y de 3 a 6pm en la orientación oeste.

Para uso de remetimiento en las ventanas norte y sur el criterio es la protección solar

total en el intervalo de 6am a 6 pm. Para el remetimiento en ventanas este, el criterio

es la protección solar total de 9am a 12pm (mediodía solar). Para remetimiento en

ventanas oeste, es de 12pm a 3pm.

Para el cálculo de los ángulos de cada alero, quiebrasol y remetimiento se utilizó la

gráfica solar estereográfica de Temixco y se superpuso la mascarilla de sombras, para

identificar de manera gráfica los ángulos correspondientes.

Las especificaciones de ángulos para aleros, quiebrasoles y remetimientos de

acuerdo a la orientación de la ventana se muestran en la Tabla 5.1, Tabla 5.2 y Tabla

5.3 respectivamente.

Tabla 5.1 Especificaciones de ángulos para aleros

Ángulos Θ βd βi ∂d ∂i

Norte ≥15° ≥10° ≥10° ≥57° ≥57°

Sur ≥30° ≥20° ≥20° ≥58° ≥58°

Este ≥30° ≥70° ≥20° ≥12° ≥58°

Oeste ≥30° ≥20° ≥70° ≥58° ≥12°



Tabla 5.2 Especificaciones de ángulos para quiebrasol.

Ángulo θd θi βd βi ∂d ∂i

Norte ≥20° ≥20° ≥17° ≥17° ≥44° ≥44°

Sur ≥25° ≥25° ≥22° ≥22° ≥44° ≥44°

Tabla 5.3 Especificaciones de ángulos para remetimiento de ventana

Ángulo θ βd βi ∂d ∂i

Norte ≥15° ≥19 ≥19 ≥39° ≥39°

Sur ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Este ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Oeste ≥25° ≥36° ≥36° ≥39° ≥39°

Como ejemplo, se muestra el uso de la mascarilla de sombras y la gráfica solar para

la sombra proyectada por el alero, quiebrasol y remetimiento con los ángulos θ, β, ∂

correspondientes al alero, quiebrasol y remetimiento para ventana con orientación sur

(Figura 5.6., Figura 5.7. y Figura 5.8.).



Bd=0

º

Sur

θ=30o

βd=20

o

βi=20

o

∂d= 56

o

∂i= 56

o

Bi=0

º

Bi=0

º

Sur

θd= 25

o

θi= 25

o

βd= 22

o

βi= 22

o

∂d= 39

o

∂d= 39

o

Bd=0

º

Figura 50 5.6 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el alero en la ventana con orientación sur.

Figura 51 5.7 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el quiebrasol en la ventana con orientación sur



Figura 53 5.9 Ventana tipo para el dimensionamiento de protecciones solares

r

8.3.5 Cálculo de protecciones solares para una ventana tipo para Temixco

Para ejemplificar el dimensionamiento de las protecciones solares en una vivienda se

muestra un esquema de una ventana tipo (Figura 5.9.) con las siguientes dimensiones:

una altura h=1.00m y una longitud l=0.80m. Las variables Sd y Si representan la longitud

de la protección solar que sobresale del espacio de la ventana por el extremo derecho

e izquierdo respectivamente.

Bi=0

º

Sur

θ= 25o

β= 36o

∂= 39o

Bd=0

º

h=1.00m

l=0.80m

Sd Si

Figura 52 5.8 Gráfica solar y mascarilla de sombras para el remetimiento en la ventana con orientación sur



Las medidas de un alero como protección solar, para las cuatro orientaciones se



sombras, para cada caso. En la Tabla 5.4 se muestran las medidas obtenidas.

Tabla 5.4 Especificaciones de aleros para la ventana tipo

El valor negativo en sd o en si, significa que el alero no se extiende más allá de la

ventana, sino que termina en algún lugar arriba de la ventana. Los aleros en ventanas

este y oeste deben proteger más del lado sur que del norte, esto implica una

protección con prolongación muy larga en la orientación al sur y una protección con

prolongación muy pequeña en orientación al norte.

Las medidas de un quiebrasol como protección solar, para las cuatro orientaciones se




Tabla 5.5 Especificaciones de medidas para quiebrasol

Medidas q sd si

Norte 0.36m 0.00m 0.00m

Sur 0.47m 0.00m 0.00m

Medidas a sd si

Norte 0.27m 0.73m 0.73m

Sur 0.58m 0.79m 0.79m

Este 0.58m 0.79m -0.58m

Oeste 0.58m -0.58m 0.79m



Las medidas de un remetimiento como protección solar, para las cuatro orientaciones

se obtuvieron con las fórmulas correspondientes, tomando como base los ángulos



Tabla 5.6 Especificaciones de medidas para remetimiento de ventana

Medidas r

Norte 0.27m

Sur 0.58m

Este 0.58m

Oeste 0.58m

Del análisis del clima y las estrategias de climatización para la zona de Temixco se

puede concluir que, se observan dos estaciones bien marcadas en la zona de Temixco

la época de estiaje y la época de lluvias, por lo que es importante seleccionar el tipo

de estrategia a considerar para ambas estaciones. Para la época de estiaje se

considera el enfriamiento evaporativo y la ventilación nocturna. Para la época de

lluvias se considera necesaria la ventilación durante todo el día. Para evitar la

ganancia de temperatura por radiación solar se consideran la utilización de colores

claros tanto en techos como en muros. Así mismo se consideran protecciones solares

en ventanas. La recomendación principal para las ventanas con orientaciones norte y

sur son el uso de aleros que brindan protección solar total en las horas de 9am a 3pm

durante los meses de febrero a octubre (Tablas 5.1 y 5.4). También es recomendable

para las ventanas norte y sur el uso de quiebrasoles que brindan protección solar total

en las horas de 6am a 9am y de 3pm a 6pm, durante los meses de enero a noviembre

(Tablas 5.2 y 5.5). Se puede optar por sustituir las dos anteriores, por el remetimiento

de la ventana, que brinda protección solar total de 6am a 6pm de febrero a octubre

(Tablas 5.3 y 5.6). Para las ventanas con orientaciones este y oeste, se recomienda el

uso de aleros que brindan protección solar total de 10am a 2pm durante todos los

meses del año (Tabla 5.1 y 5.4).

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