Villa de Álvarez, Col., Septiembre de 2013

ESTUDIAR PARA PREVERY PREVER PARA ACTUAR

Villa de Álvarez, Col., Septiembre de 2013

Instituto Tecnológico de Colima

Dirección General de Educación Superior Tecnológica

Institutos TecnológicosSEP

R

P R E M I OINTRAGOB

2006

a la

06

RSGC - 617INICIO: 2012.09.28

TERMINO: 2015.09.28

ISO 9001:2008

PROCESO EDUCATIVO

S G C

S N E S T

IMNC-RSGC-617

IMNC-RSGC-617IMNC-RSGC-617

CERTIFICADO BAJO LANORMA ISO 9001:2008

CERTIFICADO BAJO LANORMA ISO 9001:2008

OPCIÓN III PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE ARQUITECTO

PRESENTA JACOBO FABIÁN CHÁVEZ VÁZQUEZ

ASESOR DR. ARQ. J. RICARDO MORENO PEÑA

REVISORES: DRA. ARQ. DORA ANGÉLICA CORREA FUENTES

M.C. ING. SAÚL TORRES QUESADA

ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA DE UNA TORRE DE EXTRACCIÓN DE AIRE QUE FUNCIONA CON ENERGÍA PASIVA DEL TIPO

CHIMENEA SOLAR EN UNA VIVIENDA DE INTERÉS SOCIAL EN VILLA DE ÁLVAREZ COLIMA.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE COLIMA TEMA: ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA DE UNA TORRE DE EXTRACCIÓN DE AIRE QUE FUNCIONA CON ENERGÍA PASIVA DEL TIPO CHIMENEA SOLAR EN UNA VIVIENDA DE INTERÉS SOCIAL EN VILLA DE ÁLVAREZ COLIMA. Proyecto de Investigación Presenta: Jacobo Fabián Chávez Vázquez Asesor: Dr. Arq. J. Ricardo Moreno Peña Revisores: Dra. Arq. Dora Angélica Correa Fuentes Mc. Ing. Saúl Torres Quesada

Arquitectura

ITC Agosto del 2013

INDICE Pagina

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………………............(4)

CAPITULO I. GENERALIDADES………………………………………………………………………………………(6)

Planteamiento del problema………………………………………………………………………………(6)

Objetivos de investigación………………………………………………………………………………....(7)

o General

o Específicos

Justificación y uso de los resultados…………………………………………………….................(7)

Preguntas de investigación…………………………………………………………………………..…….(8)

Hipótesis…………………………………………………………………………………………………….….…..(9)

Metodología……………………………………………………………………………………………….….…..(9)

Fundamento teórico………………….……………………………………………………….……………(10)

CAPITULO II. ANTECEDENTES……………………………………………………………….…………………..(16)

Convectividad…………………………………………………………………………….………..…………..(19)

Torre de extracción por radiación solar (Chimenea solar) …….………………………….(20)

CAPITULO III. DIAGNOSTICO DEL LUGAR……………………………………………….………………….(22)

Delimitación del área de estudio……………………….………………….………….………………(22)

Localización…………………………………………………………..……………………………….…………(23)

Ubicación………………………………………………………………………………………..…………….….(23)

Clima……………………………………………………………………………………..………………………...(24)

Proyecciones del clima…………………………………………………………………..…………….…..(25)

Radiación solar…………………………………………………………………………………………………(27)

Vientos………………………………………………………………………………………..…………………...(27)

Evaluación de impactos……………………………………………………………………………………(28)

CAPITULO IV. ARQUITECTURA Y EL CLIMA………………………………………………………….…….(29)

Concepto…………………………………………………………………….….…………………………….….(29)

Elementos del clima………………………………………………….………………………….………….(29)

Confort térmico y humidico……………………………….…………………………………….………(31)

ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA DE UNA TORRE DE EXTRACCIÓN DE AIRE QUE FUNCIONA CON ENERGÍA PASIVA DEL TIPO CHIMENEA SOLAR EN UNA VIVIENDA DE INTERÉS SOCIAL EN VILLA

DE ÁLVAREZ COLIMA. ITC

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Análisis climatológico………………………………………………………………………………………..(31)

CAPITULO V. VIENTOS……………………………………………………………………………………………….(32)

Flujo de vientos……………………………………………………………………………….………..……..(32)

Aprovechamiento de la radiación solar……………..………………………………….………….(33)

CAPITULO VI. ANALISIS DEL EDIFICIO ………………………………………………………………….….(34)

Programa arquitectónico……………………………………………………………………..…………..(35)

Mediciones previas…………………………………………………………………………..………….…..(36)

Elaboración de prototipo…………………………………………………………………..………….….(39)

CAPITULO VII. RESULTADOS………………………………………………………………………..........(43)

Conclusiones …………………………………………………………………………………………………..(53)

Recomendaciones……………………………………………..………………………………………….….(54)

FUENTES DE INFORMACION………………………………………………………………………………………(55)

Bibliografía……………………………………………..……………………………………………………….(55)

Páginas de internet………..……………………………………………..…………………………………(55)

ANEXOS…………………………………….………….………………………………..…………………………………(56)

Distrubicion de la vivienda…………………………………………………………………………………(57)

Fotográfico……………………………………………………………………………………………………..…(58)



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INTRODUCCION

El consumo de energía eléctrica en todo el mundo ya se volvió algo

necesario para cualquier actividad humana, nos hemos adaptado de tal forma que

dependemos de esta para la función de nuestras actividades particulares y de

igual manera para la subsistencia de las ciudades. Existe una relación estrecha

entre el consumo de energía y el desarrollo de una ciudad, por lo que para tener

un mayor desarrollo se necesita un consumo mayor, esto trae como resultado el

consumo excesivo de energía, por lo tanto esto arrojara una mayor contaminación,

al sobre explotar recursos naturales para generarla.

La energía requerida es proporcionada todavía mayoritariamente en todo el

mundo por fuentes fósiles de energía, que son agotables y contaminantes. Tarde o

temprano se terminaran estas fuentes, por lo que se debe buscar energía alterna

para sustituirlas, para esto quizá se necesite tiempo, por lo que se puede iniciar

con retardar el proceso, utilizando energías pasivas de las que ya tenemos

conocimiento, pero son poco usuales.

Los arquitectos que son uno de los causantes del impacto tan grande a los

ecosistemas, también pueden contribuir a la disminución de la contaminación,

mediante elementos arquitectónicos bioclimáticos, que tienen como prioridad el

mejorar el comportamiento climático de un edificio, actuando sobre la radiación,

humedad, temperatura y movimientos del aire. A estos se les llama sistemas

pasivos, por que es energía pasiva la que utilizan, esto quiere decir que no utilizan

ninguna fuente de energía artificial para su funcionamiento.

En esta investigación, se utilizó como elemento arquitectónico bioclimático,

la Chimenea Solar, como una solución amigable con el medio para generar

ventilación dentro de una edificación, en lugares en donde de ora manera será

imposible. Con esto se le dará una alternativa a los constructores, para poder

implementar sistemas sencillos pero tan benéficos como este.



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En el documento se aborda los conceptos básicos relacionados al tema,

para facilitar el manejo y entendimiento del mismo, así como una descripción del

área a estudiar, tanto extrínsecas como intrínsecas. Todo esto para poder hacer

un análisis particular de este trabajo, junto con los datos obtenidos, se maneja

también la elaboración del prototipo que se utilizo, desde su esquema o

dimensionamiento, hasta su fabricación, y por supuesto la toma de la temperatura

en el área de estudio, antes y después de su colocación, para poder definir el

beneficio térmico del prototipo, y llegar a las conclusiones correspondientes.



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CAPITULO I. GENERALIDADES

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Muchas veces la manera en que desempeñamos nuestras actividades

diarias depende del humor que se tenga en el momento, la temperatura es un

factor que influye directamente en la variación de esto, y tomando en cuenta que

el lugar en que nos pasamos la mayor parte del tiempo es la casa, es un factor

fundamental para el estado de ánimo de la persona. En zonas sobre todo de

vivienda económica (densidad alta), en donde no es tan factible el uso de sistemas

de climatización usando energía convencional, para lograr un clima agradable, es

difícil contrarrestar los efectos ambientales, y en zonas de nivel medio o alto en

donde se puede contar con estos sistemas mencionados, muchas veces se abusa

de ellos por causa de la falta de conocimientos sobre otros elementos, y con esto

las repercusiones al medio se hacen mayores. Enfocándonos a la situación de la

mayoría de personas en el municipio de Villa de Álvarez, que viven en este tipo de

viviendas de interés social, en donde se encuentra la clase trabajadora que

sostiene la economía en cuanto a productividad física, se tiene que estas

personas pueden aumentar su eficiencia de acuerdo a como ya se menciono

antes, su estado de ánimo, y dado que son la clase mas desfavorecida, se

analizara la factibilidad de implementación de estrategias de enfriamiento pasivo,

esto no solo por el ahorro energético y económico que se tiene con este tipo de

estrategias, sino también para buscar impactar lo menos posible al medio

ambiente de manera negativa.

Según estudios realizados con el ser humano: Sentados en una habitación

con ropas livianas y realizando una actividad ligera, la sensación de satisfacción

térmica se alcanza entre los 18 °C y 26 °C. La humedad relativa -HR-, a la que

usualmente se achaca como causa de la incomodidad, es menos significativa ya

que la tolerancia del cuerpo es grande, admitiendo límites entre 20% y 75%, por lo

que se buscaran la factibilidad de las estrategias que nos den estas características

y con las ya antes mencionadas.(fuente)



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Este estudio nos llevara a poder conocer y cuantificar el beneficio en

reducción de temperatura al implementar un sistema de ventilación pasiva

constituido por una torre de captación de aire, y una torre de extracción que

funcione con radiación solar.

OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN

GENERAL

Comprobar la eficiencia de una torre extractora de ventilación natural para

una habitación de una vivienda de interés social construida en Villa de

Álvarez.

ESPECÍFICOS

Comparar los datos de la habitación y el medio ambiente antes de la

habilitación con dicho sistema, y con los mismos datos después de la

colocación del mismo.

Documentar la mejora térmica que tiene un espacio con el uso de estas

estrategias de ventilación pasiva.

Obtener el costo y beneficio de este sistema para que pueda servir como

punto de comparación.

JUSTIFICACIÓN Y USO DE LOS RESULTADOS

Colima es un estado que se distingue en gran parte por su clima cálido

húmedo, el cual tenemos durante la mayor parte del año, pero durante el verano

se intensifica de tal manera que muchas familias tienen que usar algún tipo de aire

acondicionado, ya sea por vaporización, o simples ventiladores. Es una

investigación que se hace con el fin de que las personas sobre todo de los niveles

más bajos, puedan tener una mejor calidad de vida en cuestión de temperatura

dentro de su hogar, y que con esto se impacte lo menos posible al medio ambiente

de manera negativa, al funcionar esos sistemas con energía pasiva.



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Hoy en dia se tiene una sobre explotación de recursos naturales para poder

generar energía eléctrica, esto trae consigo devastaciones enormes a los

ecosistemas. Los combustibles fósiles son la fuente principal para la producción

de energía eléctrica, en este caso nuestra investigación no tiende a la generación

de esta, pero si a la colaboración de un consumo mas moderado en lo que

concierne a los aires acondicionados, adaptando un sistema que puede llegar a

ser muy simple como lo es la chimenea solar, a viviendas de interés social. esto

provocara que los usuarios de las viviendas en donde se adapten estos sistemas,

no solo tengan un ahorro energético, menor impacto al medio ambiente, y

conciencia ecológica, sino que además se acercarían mas a un relativo confort

térmico que es lo que en un principio buscamos, haciendo que así se tenga una

mayor productividad y eficiencia en la realización de las actividades diarias,

además de una mejor calidad de vida al reducir su estrés.

En resumen podemos decir que con esta investigación será posible saber

que tan factible y benéfico es la adaptación de algunos espacios habitacionales

con este sistema de ventilación pasiva, ayudando así a la reducción de

temperatura, menor consumo energético, y con alto valor ecológico.

PREGUNTAS DE INVESTIGACION

¿Qué caso análogo se tiene en el estado?

¿Cuál es el costo de adaptar uno de estos sistemas y su mantenimiento?

¿Qué se necesita adaptar en el espacio para su instalación?

¿Cual es la diferencia de la condición térmica del espacio antes de adaptarle este

sistema y después de hacerlo?



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HIPOTESIS

La adaptación de espacios en las viviendas, con torres de extracción de

aire, por medio de radiación solar, tiene un comportamiento térmico eficiente dada

la optimización de la ventilación.

METODOLOGÍA

Recopilación de información documental

Recabar información en libros e internet

Buscar tesis o trabajos de investigación con temas de similares

Comparar mínimo 2 proyectos y en base a eso realizar el marco teórico

Recopilación de información de campo

Recopilar información sobre casos análogos en la región

Recolectar muestras de viviendas con estas condiciones

Fabricación y colocación de chimenea solar

Conseguir y colocar termómetros en el espacio a analizar y en exterior para

medir temperatura ambiente.

Revisión constante de información

Interpretación de datos y resultados

Bajar datos térmicos

Realizar gráficas de resultados por día y hora

Obtener promedios térmicos

Emitir una conclusión

Validación o descarte de hipótesis

Redacción edición y presentación de documento

Gráficas

Edición del documento

Elaboración de las conclusiones finales, líneas de investigación; redacción y

presentación del documento



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0

FUNDAMENTO TEORICO

En esta investigación se tendrá como referencia teórica, dos

investigaciones similares pero con usos distintos, una de ellas con el titulo

“Diseño, Construcción y evaluación de una casa Bioclimática” a la que nos

referiremos como “investigación 1”, y el otro es “diseño de sistemas comerciales

para la torre solar de succión ascendente-utilización de flujos convectivos

inducidos por la radiación solar para la generación de potencia”, a la cual

llamaremos “investigación 2”. En las dos investigaciones se aborda el tema de la

chimenea solar, pero una es con uso habitacional, y la otra comercial , por lo que

resulta interesante el mostrar estas dos comparaciones, aunque esta ultima es con

escalas industriales para la generación de energía eléctrica, el principio de torre de

succión ascendente es el mismo.

En la investigación 1 la ahora Doctora María Silvia del Rocio Covarrubias,

habla de la importancia del bioclimatismo en la arquitectura, citando que “La buena

arquitectura siempre ha sido bioclimática, ya que existe una estrecha interrelación

entre el clima de una localidad y su arquitectura” 1

Esto es cierto, pues no puede haber buena arquitectura, sin que se tomen

en cuenta los factores naturales, puesto que no todo el tiempo ni lugar existieron

energías generadas de manera artificial, sino que había que adaptarse al medio,

viviendo de la manera mas confortable posible. El que se descubrieran fuentes

fósiles para la generación de combustibles, que estos a su vez pudieran generar

electricidad mediante respectivas tecnologías, causo un enorme desarrollo de los

países, sin importar el cambio tan drástico que le harían al ambiente, la crisis en el

mercado del petróleo en los años 70’s, hizo que se volteara la mirada a fuentes de

energías alternas.

A estas alturas, aun se tiene la idea de que la arquitectura bioclimática es

solo una moda de nuestros tiempos, pero que no es necesaria para generar una

1 Covarrubias Ruesga, M. S. D. R. (2000). Diseño, construcción y evaluación de una casa bioclimática. Coquimatlan, Colima, 1 ed., p. 11.



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1

buena arquitectura, cuando es todo lo contrario, simplemente no se puede hacer

buena arquitectura sin que sea bioclimática.

La energía eléctrica es parte de todas las actividades humanas, por lo que

se han buscado fuentes para generarla, alternas a la quema de combustibles

fósiles. Una de las formas es mediante una planta de potencia solar, usando una

torre de succión ascendente, la cual también le llamamos “chimenea solar” o “torre

solar”, la cual podemos describir como; “una combinación de un colector solar de

aire y un tubo central de succión ascendente para generar un flujo convectivo

inducido por la radiación solar el cual proporciona presión a una plataforma de

turbinas para generar electricidad”2

En la investigación 2 , Schlaich menciona que la tecnología que se utiliza

para el uso de la energía renovable debe ser simple y accesible para los países

menos desarrollados tecnológicamente que son soleados y frecuentemente tienen

recursos de materia prima limitados, lo cual es básico para que sean estos países

beneficiados con este tipo de energías, pues de otra manera tendrían un costo

muy elevado para su generación, y no hay energía mas cara que la que no se

puede costear.

La manera en que se desempeñan las personas en sus actividades diarias,

lleva una fuerte liga entre el estado de ánimo en que se encuentren, y esto a su

vez va ligado con el estado de confort en el que estén, y debido a que se pasa

gran parte del tiempo en el hogar, se debe pensar en soluciones que ayuden a

contrarrestar los efectos del clima, en el caso de nuestro estado seria la

temperatura y humedad. Para esta investigación se hablara de la ventilación o

movimiento de aire.

El movimiento del aire afecta el enfriamiento del cuerpo. No disminuye la

temperatura pero causa sensación de frescor debido a la perdida de calor por

convección y debido al incremento de evaporación del cuerpo. A medida que la

2 Schlaich, J. (2003). Diseño de sistemas comerciales para la torre solar de succión ascendente-utilización de flujos convectivos inducidos por la radiación solar para la generación de potencia . Manzanares, 1 ed., p. 1.



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2

velocidad del movimiento del aire aumenta, el límite de confort superior se eleva.

De cualquier manera esta elevación es más lenta cuando las temperaturas

superiores se van alcanzando.

La presión de vapor es ejercida por una cantidad variable de vapor de agua

contenida de la atmosfera del aire. La gente usualmente nota una sensación de

cierre o depresión cuando la presión de vapor sobrepasa los 15mm de hg.3…

…La evaporación disminuye la temperatura de bulbo seco, y este

decremento de temperatura o la adición de húmeda, podrán llevarnos al confort.

Los cálculos están basados asumiendo que el calor latente es suplido

enteramente por el aire. 4

ZONA DE CONFORT

…La zona de confort es aquella dentro de la cual el cuerpo humano no

realiza ningún esfuerzo en sus sistemas circulatorio y de secreción de sudor para

adaptarse al medio, esfuerzo que lógicamente le resta energías para realizar otras

actividades y que le produce incomodidad…5

La Dra. Arq. Rocio Covarrubias cree que no hay un criterio preciso en el

cual el confort puede ser evaluado, y que este depende de muchos factores, como

el tipo de ropa, actividad que se esté realizando, también depende del sexo: las

mujeres en general prefieren temperatura de confort un grado arriba de los

hombres, también depende la edad, pues las personas de mas de 40 años

generalmente prefieren un grado ET mas arriba que los hombres y mujeres de

menor edad. También depende de la temperatura en que se estuvo acostumbrado

a vivir.

3Covarrubias Ruesga, M. S. D. R. (2000). Diseño, construcción y evaluación de una casa bioclimática. Coquimatlan, Colima, 1 ed., p. 37. 4Idem 5 Covarrubias Ruesga, M. S. D. R. (2000). Diseño, construcción y evaluación de una casa bioclimática.. Coquimatlan, Colima, 1 ed., p. 36.



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3

En lo que se refiere a las plantas de energía solar comercial:

…investigaciones detalladas soportadas por muchos experimentos

en el túnel de viento, muestran que los cálculos para el colector, la torre y

turbina son muy confiables para plantas grandes (Schlaich y otros,1990).

La electricidad producida en una torre solar de succión ascendente

es función directa de la intensidad de la radiación solar global, del área del

colector y de la altura de la torre. Esto de hecho no es un tamaño óptimo

para tales plantas.

Las dimensiones óptimas pueden ser calculadas solamente

incluyendo el costo de los componentes específicos (colector, torre,

turbinas),para sitios particulares.

Y así plantas de diferentes dimensiones óptimas serán construidas

en diferentes sitios. Pero siempre en óptimo costo: Si el área del colector

es barata y concreto caro entonces el colector será grande y la torre

relativamente pequeña y si el colector es caro habrá un colector pequeño

pero una torre alta.6

Esto nos hace ver que puede ser muy costoso la implementación de estos

sistemas, es por eso que no son tan viables en todos los países, dependen estas

variantes antes mencionadas, y el tiempo de recuperación tiende a ser algo

tardado, pero una vez recuperado el costo, todo es ganancia, pues son plantas

que trabajan prácticamente de manera automática, y necesitan poco

mantenimiento, y sin necesidad combustibles no renovables.

También se debe tomar en cuenta que el estar en zonas sísmicas, estos

sistemas se disparan en costos, pues son muy altos, su calculo y material se

incrementara.




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4

Tampoco es conveniente cuando están en zonas de tormentas de arena,

pues su eficiencia térmica se reduce y esto hace que la recuperación de inversión

sea muy lenta. Y se debe analizar el valor de la tierra, pues se necesitan

superficies muy grandes para la generación de electricidad.

En esta investigación, se llegó a la conclusión de que los costos de

electricidad de la torre solar son más altos que los de la planta de carbón en los

primeros años de operación. La diferencia entre los 2 costos de electricidad se

acercan con el incremento de los costos del combustible fósil. Después de 20

años los costos de generación eléctrica son idénticos.

La torre solar de succión positiva trabaja en un simple y probado

principio, su física está bien entendida. Como su eficiencia termodinámica

de la planta se incrementa con la altura de la torre tales plantas tienen que

ser competitivas en costo.

Las grandes plantas significan altos costos de inversión los cuales

se deben la mayoría de ellos a los costos de la mano de obra. Esto crea

puestos de trabajo y altos productos netos domésticos para el país con un

incremento de entrada de impuestos y costo social reducido(= dignidad

humana, armonía social) y no se consumen combustibles fósiles, además

de la reducción de la dependencia en aceites y carbón, lo cual es

beneficioso para los países en desarrollo liberando sus medios de su

desarrollo.

Esta planta de torre solar no es agresiva a la ecología y no consume

recursos naturales, aún en su construcción, ya que la torre solar consiste

en concreto y vidrio, lo cual son hechos de arena y piedras más su propia

energía.



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5

Consecuentemente en áreas desiertas, con inacabable arena y

piedra-las torres solares pueden reproducirse a si mismas. 7

Hay muchas formas de aprovechar las energías pasivas que tenemos a

nuestro alcance, con métodos tan sencillos como una chimenea solar en una casa

habitación para lograr obtener el relativo confort térmico, o tan costosos como una

chimenea solar para lograr el movimiento en una turbina y generar electricidad, lo

importante de esto es aprovecharlas, para tratar así de impactar lo menos posible

al medio ambiente, a la vez que se puede sustentar la economía en nuevas

fuentes de energía ilimitada como lo es la solar, dependiendo así lo menos posible

de potencias que basan todo su poderío en la conquista de los combustibles

fósiles. Estos países no solo son contaminantes, sino que además manejan los

costos a su conveniencia para ganar terreno sobre los países que no cuentan con

tecnologías tan avanzadas como ellos.

Creo conveniente que se recuerde lo citado por la Dra. Arq. María del Rocío

Covarrubias, cuando dice “La buena arquitectura siempre ha sido bioclimática, ya

que existe una estrecha interrelación entre el clima de una localidad y su

arquitectura”, debemos tener en cuenta que la arquitectura bioclimática no es una

moda, sino es una condicionante para hacer arquitectura.




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6

CAPITULO II. ANTECEDENTES

Muchas propuestas hoy en día se hacen teniendo en cuenta sistemas que

funcionan con energía pasiva, por los cambios tan fuertes que hay en el clima a

nivel mundial, esto de alguna manera puede reducir y quizá contrarrestar los

efectos climáticos, pero que pasa con los edificios ya construidos?, por lo menos

en el estado de colima mas del 65% de las viviendas construidas son de nivel

básico o interés social, con esto deducimos que tienen menores posibilidades de

contar con equipos de aire acondicionado de consumo eléctrico, y si lo tienen, esto

repercute directamente al medio ambiente, apoyando al calentamiento global, sin

contar que es un gasto fuerte de consumo de energía eléctrica.

La clase obrera constituye una parte muy importante en el desarrollo del

estado, y la forma en que realizan su trabajo depende entre muchos otros

factores, del estado de ánimo en que se encuentre

Existen alternativas simples como aumentar el porcentaje de aberturas en

las viviendas, torres de extracción, chimeneas solares, o recubrimiento de techos y

muros exteriores, hasta sistemas relativamente mas complejos como los de

refrigeración por absorción asistidos por energía solar, que necesitan áreas muy

grandes para el equipo, solo para suministrar estos recursos a un pequeño

espacio.

En su forma más simple, una torre de extracción que funcione con radiación

solar, o también conocida como “chimenea solar” consiste en

una chimenea pintada de negro. Durante el día la energía solar calienta la

chimenea y el aire dentro de ella, creando una corriente de aire ascendente en la

chimenea.

La succión creada en la base de la chimenea se puede utilizar para ventilar

y para refrescar el edificio. Y si se combina con una torre de captación de viento

se puede hacer un sistema aún más eficiente.

En buena parte del mundo es más simple aprovechar los vientos predominantes

del sitio, pero en días calmos y calientes las torres de extracción por radiación

solar, puede proporcionar la ventilación donde de otra manera no habría ninguna.

El movimiento del aire afecta el enfriamiento del cuerpo. No disminuye la

temperatura, pero causa sensación de frescor, debido a la perdida de calor por

convección y debido al incremento de evaporación del cuerpo. A medida que la

velocidad del movimiento del aire aumenta, el límite de confort superior se eleva.

http://es.wikipedia.org/wiki/Chimenea



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7

De cualquier manera esta elevación es más lenta cuando las temperaturas

superiores se van alcanzando.

La ventilación natural es una estrategia de enfriamiento pasivo muy

eficiente y de uso ilimitado. Es aplicable sobre todo en lugares en donde se tienen

temperaturas mas elevadas durante la mayor parte del año.

En su forma más simple la ventilación natural implica permitir el ingreso y la

salida del viento en los espacios interiores de los edificios, una estrategia que se

conoce como ventilación cruzada, aunque muchas veces es complicado de

generar por diversas razones. Por otro lado las condiciones del aire exterior, como

la temperatura, la humedad relativa y el nivel de pureza no son siempre las más

adecuadas. Con el fin de no impactar negativamente al ambiente, y poder

solucionar estos problemas, se han hecho diversos estudios para desarrollar y

mejorar técnicas de ventilación pasiva.

Hay dos factores importantes para poder llegar a mejorar el ambiente de un

espacio reduciendo temperatura, que son el generar una mayor ventilación y el

cambiar las condiciones del aire que ingresa al espacio, estas muchas veces se

hacen juntas o por separado.

La convección es un fenómeno por el cual el aire caliente tiende a ascender

u el frío a descender. Por lo que el movimiento de aire o viento, obedece casi

siempre a fenómenos naturales de este tipo, por radiación solar que deriva en

desequilibrios térmicos provocados por la distribución desigual de la energía

calorífica.

Es posible utilizar la radiación solar para calentar aire de tal manera que, al

subir, escape al exterior, teniendo que ser sustituido por aire más frío, lo cual

provoca una renovación de aire que se denomina ventilación convectiva. El

dispositivo que provoca este fenómeno se denomina “torre de extracción por

radiación solar” o chimenea solar.

De acuerdo con este fenómeno, en un espacio cerrado, el aire caliente se

eleva, y el frio queda en la parte inferior, mientras más altura tenga el espacio se

puede apreciar mas el cambio de temperatura, a este fenómeno se le llama

estratificación térmica.

En un espacio cerrado, el aire caliente tiende a situarse en la parte de

arriba, y el frío en la de abajo. Si este espacio es amplio en altura, la diferencia de

temperaturas entre la parte alta y la parte baja puede ser apreciable. Este

fenómeno se denomina estratificación térmica.



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8

En un edificio es muy importante proyectar de tal manera que se capten los

vientos dominantes, ya dentro del mismo se trata básicamente de encausar el

viento para que tenga una entrada y una salida, para que el aire interior se renové,

y de esta manera poder tener una buena temperatura y ambiente constante.

También es importante aprovechar esta clase de fenómenos conectivos a una

escala menor, para crear esa ventilación en espacios en donde de otra manera

posiblemente sería imposible de generar de manera pasiva.

Lo mejor es lograr ventilación natural, esto se puede lograr teniendo

aberturas de manera estratégica que faciliten el ingreso y salida del viento,

tratando como ya lo mencionamos, de captar siempre los vientos dominantes.

Sin embargo generar una abertura, incluso de gran tamaño, no garantiza

que se tendrá una ventilación eficiente.

VENTILACIÓN VERTICAL

Algunas veces es complicado lograr una ventilación cruzada, sistemas de

ventilación vertical se pueden utilizar en estos casos, o a la par con ventilación

cruzada para hacer este sistema aún más eficiente.

Su funcionamiento podría clasificarse de acuerdo a la forma en que aprovechan8:

1.- Las presiones provocadas por los vientos locales, cuyo efecto aumenta

con la altura.

2.- Los flujos convectivos de aire provocados por las diferencias de

temperatura que suelen presentarse en espacios de gran altura.

3.- Estos dos factores simultáneamente.

En términos de dispositivos arquitectónicos podemos hablar de tres sistemas

básicos: las torres captadoras, las torres de extracción y los atrios ventilados. Para

este propósito hablaremos de torres captadoras y de extracción, esta ultima

funcionara con radiación solar, y juntas crearan un flujo constante de aire, que

también conocemos como ventilación pasiva.

8 Ventilación vertical: torres y atrios. (n.d.). Obtenido de http://www.sol-arq.com/index.php/ventilacion-natural/ventilacion-vertical



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CONVECTIVIDAD

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se

caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (líquido o gas) que

transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se

produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama

convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por

ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una

cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve

hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando

el lugar que dejó la caliente.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la

mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o

un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una

superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro

dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).

En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más

frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las

diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

LA CONVECCIÓN EN LA ATMÓSFERA

La convección en la atmósfera terrestre involucra la transferencia de

enormes cantidades del calor absorbido por el agua. Forma nubes de gran

desarrollo vertical (por ejemplo, cúmulos congestus y, sobre todo, cumulonimbos,

que son los tipos de nubes que alcanzan mayor desarrollo vertical). Estas nubes

son las típicas portadoras de tormentas eléctricas y de grandes chaparrones. Al

alcanzar una altura muy grande (por ejemplo, unos 12 ó 14 km) y enfriarse

violentamente, pueden producir tormentas de granizo, ya que las gotas de lluvia se

van congelando al ascender violentamente y luego se precipitan al suelo ya en

estado sólido. Pueden tener forma de un hongo asimétrico de gran tamaño; y a

veces se forma en este tipo de nubes una estela que semeja una especie de

yunque (anvil's head, como se conoce en inglés).

El proceso que origina la convección en el seno de la atmósfera es

sumamente importante y genera una serie de fenómenos fundamentales en la

explicación de los vientos y en la formación de nubes, vaguadas, ciclones,

anticiclones, precipitaciones, etc.

Todos los procesos y mecanismos de convección del calor atmosférico

obedecen a las leyes físicas de la Termodinámica. De estos procesos es

fundamental el que explica el ciclo del agua en la Naturaleza o ciclo hidrológico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(fluidos)

http://es.wikipedia.org/wiki/Viento

http://es.wikipedia.org/wiki/Nube

http://es.wikipedia.org/wiki/Vaguada_(meteorolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Cicl%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Anticicl%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_hidrol%C3%B3gico



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0

Casi todos los fenómenos antes nombrados, tienen que ver con este último

mecanismo.

También se denomina ciclo hidrológico al recorrido del agua en la atmósfera

por la capacidad que tiene el agua de absorber calor y cederlo gracias a la

capacidad que tiene de transformarse de un estado físico a otro. A grandes

rasgos, el ciclo hidrológico funciona de la siguiente manera: los rayos solares

calientan las superficies de las aguas marinas y terrestres las cuales, al absorber

ese calor, pasan del estado líquido al gaseoso en forma de vapor de agua. El

vapor asciende hasta cierta altura y al hacerlo, pierde calor, se condensa y forma

las nubes, que están constituidas por gotas de agua muy pequeñas que se

mantienen en suspensión a determinada altura. Cuando esta condensación se

acelera, por el propio ascenso de la masa de nubes (convección), se forman

nubes de mayor desarrollo vertical, con lo que las gotas aumentan de tamaño y

forman las precipitaciones, que pueden ser tanto sólidas (nieve, granizo) como

acuosas (lluvia), dependiendo de la temperatura. Estas precipitaciones pueden

caer tanto en el mar como en las tierras emergidas. Por último, parte del agua que

se precipita en los continentes e islas pasa de nuevo a la atmósfera por

evaporación o produce corrientes fluviales que llevan de nuevo gran parte de las

aguas terrestres a los mares y océanos, con lo que se cierra el ciclo, el cual vuelve

a repetirse.

TORRES DE EXTRACCIÓN POR RADIACION SOLAR (CHIMENEA SOLAR)

Mientras que las torres captadoras se comportan recibiendo el viento y

encausándolo hacia el interior del espacio, las torres de extracción funcionan

creando bajas presiones de viento para extraer el aire caliente del edificio y

propiciar con ello el ingreso de aire fresco.

Parece irónico, pero la radiación solar, puede hacer mas eficiente el uso de

la ventilación natural como medio de enfriamiento, este recurso se ve claramente

en las chimeneas solares.

La estrategia de las chimeneas solares consiste en hacer que una parte de

la torre, preferentemente la parte superior, tenga la capacidad de absorber

importantes cantidades de radiación solar. Entre las variaciones básicas para

conseguir esto se encuentra el uso de superficies vidriadas y/o láminas delgadas

pintadas de color negro. Estas superficies, al absorber la radiación solar y

transmitir la energía calórica al interior de la chimenea, calientan aun más el aire

que asciende por ella, reforzando sus movimientos convectivos por diferencia de

presiones. El resultado final suele ser una extracción de aire más eficiente.



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1

En estos sistemas resulta crucial garantizar que los flujos de aire no se

inviertan, es decir que el aire calentado en la parte superior no fluya hacia los

espacios habitables. Para ello se debe poner especial cuidado en el diseño de la

salida de aire, de tal manera que incluso vientos fuertes no puedan provocar este

fenómeno. Para mayor seguridad, se puede disponer de medios de control

manuales o automáticos.

Resumido y aplicado lo antes dicho a una casa de las que serán sujetas a

estudio, podemos decir que para el caso del estado de Colima, podemos proponer

una torre captadora en el vano que se encuentre mas al sur de la casa, y que

tenga esta misma dirección para captar los vientos dominantes, y colocar una torre

de extracción por medio de radiación solar o una chimenea solar en un vano que

este lo mas al norte posible de la casa, y que la abertura de este sistema tenga

esta misma dirección, para evitar que los vientos dominantes puedan causar que

el aire caliente entre al edificio en lugar de sacarlo.



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2

CAPITULO III. DIAGNOSTICO DEL LUGAR

DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO:

El Estado de Colima se localiza en la porción centro-occidente de la República

Mexicana, sobre la costa meridional del Océano Pacífico Sus coordenadas

geográficas extremas se localizan al norte en 19° 31' y al Sur 18° 41' 17’’ de latitud

Norte; al Este 103° 29' 20’’ y al Oeste 104° 41' 42’’ de longitud Oeste6. Es una de

las entidades menos extensas del

país, al ocupar el cuarto lugar

entre los más pequeños, con una

superficie continental de 5, 542.

742 km2 representando

aproximadamente el 3 % de la

superficie del País. Colinda al

Norte, noreste y noroeste con el

Estado de Jalisco, al Sureste con

el de Michoacán y al Sur con el

Océano Pacífico.

MUNICIPIO DE VILLA DE ÁLVAREZ

El Municipio de Villa de Álvarez se

encuentra ubicado entre las coordenadas

extremas de los paralelos 19° 15' a 19° 21 'de

latitud norte y 103° 40 'a 104° 05 ' de longitud

oeste del meridiano de Greenwich, a una

altitud máxima de 1,600 m.s.n.m., y una

mínima de 440. Limita al norte con el Municipio

de Comala; al suroeste, con el de Colima; al

noroeste, con el de Minatitlán; al suroeste, con

el de Coquimatlán y al este con el Municipio de

Cuauhtémoc.

Fig. 1. Mapa de México y ubicación del estado de Colima (Imagen de travel by México, SA DE CV.)

Fig. 2. Municipio de V. de A.(Imagen de Wikipedia)



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3

LOCALIZACIÓN

Fig. 3. Localización del área de estudio, (imagen satelital de Google Earth)

En la fig.3 se muestra la localización del domicilio en donde se tiene la habitación a analizar, y en la

fig. 4 se muestra la ubicación de la casa, esto servirá para ver la zona y sus antecedentes, clima,

orientación de la vivienda etc.

UBICACIÓN

Fig. 4. Ubicación del área de estudio, (imagen satelital de Google Earth)

BODEGA

AURRERA

OXXO

DOMICILIO

OXXO



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4

La vivienda es de interés social, en un terreno de 6x17, la cual

originalmente era de una sola planta, pero fue ampliada construyendo una

segunda. Se eligió esta vivienda por tener acceso a ella fácilmente y poder realizar

o instalar lo que fuera necesario, no hay construcciones altas a los alrededores

que puedan obstruir los vientos diurnos o nocturnos que inciden sobre la casa,

pues la mayoría de las viviendas son de un solo nivel.

CLIMA

Predomina el clima cálido subhúmedo, el cual se presenta principalmente en la

región costera y en las zonas bajas del valle de Tecomán. El clima semiseco se

presenta en menor grado en la zona de transición entre la llanura costera y la

sierra. Se observa que los climas semicálidos se localizan en donde la

temperatura empieza a disminuir en la medida que se sube a las faldas del volcán.

Los climas templados y semifríos se restringen a un área muy localizada, situada

en las partes altas del Volcán de Colima.

Temperatura

Fig. 5. Imagen de temperatura en el estado de Colima (El cambio Climático en México)

Precipitación y humedad (mm)

Fig. 6. Imagen de precipitación y humedad en el estado de Colima (El cambio Climático en México)



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5

PROYECCIONES DEL CLIMA

Precipitación total anual Temperatura media anual aumentará:

disminuirá entre 2 y 10% entre 0.8 y 1.2°C


variará entre +5 y -10%

entre 1.0 y 2.0°C


disminuirá entre +5 y -15%

entre 2 y 4 °C

Tabla 1. Tablas adaptadas de proyección del clima (El cambio Climático en México)

En la tabla 1 se muestran los escenarios del estado en precipitación y temperatura, en

distintos años a futuro, esto para tener una idea de a donde nos dirigimos.

Los escenarios de emisiones que proyectan las concentraciones de gases de efecto invernadero (SRES) contemplan diversas hipótesis relativas al desarrollo socioeconómico del planeta. Estos escenarios se clasifican en:9

A1B: Emisiones Media-Alta. Rápido crecimiento económico regional con la introducción de tecnologías nuevas y eficientes. Existe un balance entre el uso de fuentes de energía fósil y no fósil.

A2: Emisiones Altas. Existe crecimiento constante de la población, el desarrollo económico está regionalmente orientado y el cambio tecnológico es muy fragmentado y más lento que en otros escenarios.

B1: Emisiones Media-Baja. Misma población global y cambio en las estructuras económicas. Uso de fuentes de energía eficientes y soluciones globales hacia la economía, la sociedad y el ambiente sustentable.

B2: Emisiones bajas. Soluciones locales para la economía, la sociedad y el ambiente

sustentable. Está orientado hacia la protección ambiental y la igualdad social que se enfoca en

niveles locales y regionales.

9 El cambio climático en méxico. (2012). Retrieved from http://www2.ine.gob.mx/cclimatico/edo_sector/estados/colima.html

Escenario 2020

Escenario 2050

Escenario 2080



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PRECIPITACIÓN

Fig. 7. Grafica de precipitación por año de: (El cambio climático en México)

TEMPERATURA

Fig. 8. Grafica de Temperatura por año de: (El cambio climático en México)



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7

RADIACIÓN SOLAR

La energía que emite el sol o radiación solar, recibida en la superficie terrestre, es la fuente de casi todos los fenómenos meteorológicos y de sus variaciones en el curso del día y del año.

Se trata de un proceso físico, por medio del cual se transmite energía en forma de ondas electromagnéticas, en línea recta, sin intervención de una materia intermedia, a 300.000 km por segundo.

Cuando esta radiación alcanza el límite superior de la atmósfera está formada por rayos de distinta longitud de onda:

Los rayos ultravioletas: no son visibles y tienen muy pequeña longitud de onda.

Los rayos luminosos: son los únicos visibles; su longitud de onda corresponde al violeta y al rojo, respectivamente, ya que varía entre 0,36 y 0,76 micrones.

Los rayos térmicos o caloríferos: tampoco son visibles y su longitud de onda es mayor de 0,76 micrones. Son los rayos infrarrojos.

La intensidad calorífica de la radiación solar, medida en el límite superior de la atmósfera, es por lo general constante en el tiempo.

El valor de la radiación solar para un cm cuadrado, expuesto perpendicularmente a los rayos solares en el límite superior de la atmósfera, es de dos calorías por minuto, aproximadamente. Este valor se llama Constante Solar.10

VIENTOS

El viento es el movimiento del aire que fluye respecto de la superficie de la

tierra. Generalmente se usa para referirse a su movimiento horizontal.

Genéricamente, se llama viento al movimiento de los gases que rodean un planeta

o cuerpo astronómico.

Hay cuatro aspectos del viento que se miden: dirección, velocidad, tipo

(ráfagas y rachas) y cambios. Los cambios superficiales se miden con veletas y

anemómetros, mientras que los de gran altitud se detectan con globos o sondas.

10 http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi97/imagen/espinal/radiacin.htm (oni escuelas)



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8

En la Tierra, las variaciones en la distribución de presión y temperatura se

deben, en gran medida, a la distribución desigual del calentamiento solar, junto a

las diferentes propiedades térmicas de las superficies terrestres y oceánicas.

Cuando las temperaturas de regiones adyacentes difieren, el aire más caliente

tiende a ascender y a soplar sobre el aire más frío y, por tanto, más pesado. Los

vientos generados de esta forma suelen quedar muy perturbados por la rotación

de la Tierra.

Los vientos pueden clasificarse en cuatro clases principales: dominantes,

estacionales, locales y, por último, ciclónicos y anticiclónicos.

Los marinos y los meteorólogos utilizan la escala de Beaufort para indicar la

velocidad del viento. Fue diseñada en 1805 por el hidrógrafo irlandés Francis

Beaufort. Sus denominaciones originales fueron modificadas más tarde. Los

avisos de estados peligrosos para las pequeñas embarcaciones se suelen emitir

para vientos de fuerza 6 en esta escala.11

En la zona de estudio los vientos diurnos llevan una dirección de SW a SE,

y los nocturnos, con un rumbo promedio de 18°, mas adelante se explica

detalladamente el tema.

EVALUACIÓN DE IMPACTOS

Como ya se mencionó anteriormente, la energía eléctrica es necesaria para el

desarrollo de cualquier ciudad, y el uso excesivo de la misma altera muchos

ecosistemas y por lo tanto el medio ambiente. Al implementar este sistema de

enfriamiento por medio de energía pasiva solar, y reducir el consumo eléctrico por

aires acondicionados, y por lo tanto un beneficio económico, se tendrá un impacto

positivo al medio, no reestructurándolo, pero si retardando un poco el agotamiento

de los recursos, y con esto dar tiempo a la investigación y fabricación de nuevas

tecnologías que nos ayuden a sustituir los combustibles fósiles. Es importante

señalar que sobre todo se tendrá un beneficio social, porque se podrá fomentar la

conciencia ecológica, abriendo las opciones a la utilización de energías pasivas.

11 http://www.astromia.com/glosario/viento.htm (AstronoMia)



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9

CAPITULO IV. ARQUITECTURA Y EL CLIMA

CONCEPTO

La tierra esta rodeada de una enorme masa de aire llamada atmósfera.

Todos los días son diferentes las temperaturas de este aire, la cantidad de

humedad que hay en el mimos, la velocidad y dirección de vientos, la cantidad y

tipos de nubes, todos estos factores son los que constituyen el “tiempo

atmosférico” o temperie. Las observaciones registradas las condiciones del tiempo

atmosférico de una comarca o región durante un periodo de tiempo.

Miden el tiempo soleado y la precipitación de las lluvias, la presión

atmosférica y la velocidad y dirección del viento y otros elementos. Entonces se

dice que el tiempo atmosférico medio de ese lugar es “su Clima”. Se puede definir

el clima, según la Enciclopedia Británica como la integración en el tiempo de los

estados físicos del ambiente atmosférico característico de las localidades

geográficas.12

ELEMENTOS DEL CLIMA

El clima es el resultado de numerosos factores que actúan conjuntamente. Los accidentes geográficos, como montañas y mares, influyen decisivamente en sus características.

Temperatura, humedad, presión

Para determinar estas características podemos considerar como esenciales un reducido grupo de elementos: la temperatura, la humedad y la presión del aire. Sus combinaciones definen tanto el tiempo meteorológico de un momento concreto como el clima de una zona de la Tierra.

La temperatura y la sensación térmica

La temperatura atmosférica es el indicador de la cantidad de energía calorífica acumulada en el aire. Aunque existen otras escalas para otros usos, la temperatura del aire se suele medir en grados centígrados (ºC) y, para ello, se usa un instrumento llamado "termómetro".

La temperatura depende de diversos factores, por ejemplo, la inclinación de los rayos solares. También depende del tipo de sustratos (la roca absorbe energía,

12 estudios de arquitectura y clima. (2012). Retrieved from http://www.arqhys.com/contenidos/clima-arquitectura.html



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el hielo la refleja), la dirección y fuerza del viento, la latitud, la altura sobre el nivel del mar, la proximidad de masas de agua.

Sin embargo, hay que distinguir entre temperatura y sensación térmica.

Aunque el termómetro marque la misma temperatura, la sensación que percibimos depende de factores como la humedad del aire y la fuerza del viento.

Por ejemplo, se puede estar a 15º en manga corta en un lugar soleado y sin viento. Sin embargo, a esta misma temperatura a la sombra o con un viento de 80 km/h, sentimos una sensación de frío intenso.

LA HUMEDAD DEL AIRE

La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Depende, en parte, de la temperatura, ya que el aire caliente contiene más humedad que el frío.

La humedad relativa se expresa en forma de tanto por ciento (%) de agua en el aire. La humedad absoluta se refiere a la cantidad de vapor de agua presente en una unidad de volumen de aire y se expresa en gramos por centímetro cúbico (gr/cm3).

La saturación es el punto a partir del cual una cantidad de vapor de agua no puede seguir creciendo y mantenerse en estado gaseoso, sino que se convierte en líquido y se precipita.

Para medir la humedad se utiliza un instrumento llamado "higrómetro".

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La presión atmosférica es el peso de la masa de aire por cada unidad de superficie. Por este motivo, la presión suele ser mayor a nivel del mar que en las cumbres de las montañas, aunque no depende únicamente de la altitud.

Las grandes diferencias de presión se pueden percibir con cierta facilidad. Con una presión alta nos sentimos más cansados, por ejemplo, en un bochornoso día de verano.

Con una presión demasiado baja (por ejemplo, por encima de los 3.000 metros) nos sentimos más ligeros, pero también respiramos con mayor dificultad.

La presión "normal" a nivel del mar es de unos 1.013 milibares, pero disminuye progresivamente a medida que se asciende. Para medir la presión utilizamos el "barómetro".

Las diferencias de presión atmosférica entre distintos puntos de la corteza terrestre hacen que el aire se desplace de un lugar a otro, originando los vientos.

En los mapas del tiempo, los distintos puntos con presiones similares se unen formando unas líneas que llamamos "isobaras".



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1

El clima o el promedio de las condiciones del tiempo de cada región nos afecta a todos. Desde cambios diarios de temperatura a cambio de estaciones del año, el clima influye regularmente las decisiones humanas.

Agua abundante y extensa temporada de producción agraria hacen que la agricultura sea muy productiva, pero una sola tormenta puede devastar muchas vidas.

Las lluvias son una parte del clima. ¿Caen sus lluvias igualmente durante todo el año o solo en cierta temporada?

La cantidad de lluvia que cae anualmente y su distribución durante el año determina la clase de plantas que pueden crecer en su área. Si llueve menos de 250 milímetros al año, o si en un solo mes caen 500 0 600 milímetros de lluvia, no crecerán muchos árboles en dicho sector. Pero si otro lugar recibe más de 1.270 milímetros de lluvia en un año típico, de seguro habrá mucho pasto que cortar, árboles para podar y arbustos para sacar.

La cantidad de lluvia anual también influye en la erosión de la tierra, la agricultura, el agua potable y el peligro de incendios.

CONFORT TÉRMICO Y HUMIDICO

Podemos definir el confort como un estado de completo bienestar físico, mental

y social. Pretendemos que las personas se encuentren bien, no que estén menos

mal. El confort, depende de multitud de factores personales y parámetros físicos.

ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO

Con todo esto podemos decir que el estado de confort es bienestar en

todos los aspectos, pero por razones del clima, pudiéramos decir que mientras

mayor humedad tengamos y una menor ventilación, se tendrá un efecto de

acaloramiento, al haber viento, aunque la temperatura no baje, el cuerpo percibe

sensación de bienestar y se refresca; por lo tanto la ventilación juega un papel

muy importante en el confort térmico en la mayoría de las personas.

Al tener instalada una chimenea solar eficiente, lo que tendremos es un flujo

de aire en el interior, que es forzada por el fenómeno de la convectividad que

explicamos anteriormente, extrayendo el aire caliente del interior, que estaba en la

parte mas alta de la habitación. Al haber un flujo del aire, se tiene esa sensación

de frescor de la que hablamos.



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CAPITULO V. VIENTOS

FLUJO DE VIENTOS

Los vientos dominantes en la zona de estudio que tenemos se manifiestan de la

siguiente manera:

Fig. 9. Vientos Dominantes de: (Criterios Bioclimáticos para la planificación Urbana)

En nuestro caso por tratarse de un sistema que funciona con radiación

solar, nos servirá analizar el modelo tomando en cuenta los vientos del SW al NE,

que son los diurnos, para saber de qué manera orientaremos la salida del aire del

interior al exterior, y evitar que los vientos introduzcan el aire caliente a la

habitación, en la fig. 9 se muestra la dirección de los vientos en las diferentes

temporadas del año en el estado de Colima, esto se tomara en cuenta para las

fechas en que se realizó el estudio.



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3

APROVECHAMIENTO DE LA RADIACIÓN SOLAR

En las Fig.10 y Fig.11. se muestran el grafico diseñado en google

SketchUp, el cual fue georeferenciado y orientado, posteriormente probado con

distintas horas y fechas del año, considerando así la morfología más viable para

su funcionamiento más óptimo, de acuerdo a la trayectoria Solar y la dirección de

los vientos dominantes.

Fig. 10. Modelo digital Chimenea Solar de (google sketchUp)

Fig. 11. Modelo digital Chimenea Solar de (google sketchUp)



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CAPITULO VI. ANALISIS DEL EDIFICIO

En este capitulo se presentan la vivienda y las características generales, asi como

un panorama general de la localización de la vivienda.

La vivienda se encuentra

dentro de un barrio de interés social,

en donde todos los predios mide

6x16m. Ubicada sobre la avenida

Pedro A. Galván, Numero 281, en el

municipio de Villa de Álvarez, con

casas colindante a los costados y

en la parte trasera

Fig. 12. Esquema de vientos dominantes (J.F.CH.V. (Jul2013)

Fig. 13. Planta de conjunto del predio (J.F.CH.V. (Jul2013)



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PROGRAMA ARQUITECTÓNICO

Fig. 14. Plantas Arquitectónicas de distribución de la vivienda a estudiar (J.F.CH.V. Nov2012)



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6

Se consideró la orientación de la casa al momento de hacer pruebas con el

túnel de viento, así como las puertas y ventanas. Como vemos en la Fig. 13, la

casa esta ubicada de NE a SW, con el frente al NE. Esta planta arquitectónica se

prueba en el túnel de viento y mas adelante se arrojan los resultados.

Los espacios de la vivienda son reducidos, con acabado floteado en ambas

caras en su mayoría, y sobre muros de tabique rojo, cuenta con loseta cerámica y

techo de concreto armado de 10cm de espesor. La ventilación lleva un flujo

constantetanto en planta alta como en baja, por tener entradas y salidas de aire

según los vientos dominantes.

MEDICIONES PREVIAS

Se realizaron pruebas con el túnel de viento para ver el comportamiento del

mismo dentro de los espacios de la casa, de esta manera se tendría una idea de

cual es la forma y lugar más eficiente para la chimenea solar.

En la Fig.14. se muestra un corte longitudinal de la vivienda, donde aparece

el hueco en donde será instalada la chimenea, esta prueba se hizo sin simular el

prototipo, lo cual mostro que el lugar en donde se encuentra dicho hueco en el

plafón, funciona correctamente, al sacar el aire del interior, de acuerdo al

movimiento natural del viento.

Fig. 15. Corte longitudinal de vivienda (fotografía de maqueta en túnel de viento editada) J.F.CH.V. Nov2012

Habitación

a analizar

Dirección

del viento

hueco



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7

En esta prueba se analizó la planta alta de la casa en donde se encuentra

la habitación, y se simula el hueco del plafón con un corte al muro, de esta manera

también se observa como el hueco juega un papel importante en el flujo del aire

dentro de el espacio a analizar. Se muestra en la Fig.16

Fig. 16. Planta arquitectónica alta de vivienda (fotografía de maqueta en túnel de viento editada) J.F.CH.V. Nov2012

En la Fig.17. Se muestra la prueba que se realizó tomando en cuenta el

prototipo de chimenea solar, junto con el conjunto.

Fig. 17. Corte longitudinal de vivienda con Chimenea solar (fotografía de túnel de viento ) J.F.CH.V. Nov2012

Habitación

a analizar Dirección

del viento

hueco



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8

A continuación se muestra la Fig.18 con un acercamiento a la habitación al

momento de hacer las pruebas, en donde se ve claramente como el aire circula a

través de la chimenea solar.

Fig. 18. Corte longitudinal de habitación (fotografía de maqueta en túnel de viento editada) J.F.CH.V. Nov2012

Se realizo un modelo de la habitación a una mayor escala, esto para

probarlo de manera individual y que nos confirmara lo que se había visto en el

modelo mas pequeño. Los resultados fueron semejantes al modelo anterior, el

viento sale por la chimenea de acuerdo a lo que se tenia contemplado.

Fig. 19. Corte longitudinal de habitación (fotografía de maqueta en túnel de viento editada) J.F.CH.V. Nov2012



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9

ELABORACIÓN DE PROTOTIPO

Después de las pruebas con la maqueta y el túnel de viento, fue necesario

hacer el diseño tridimensional de la chimenea solar, tomando en cuenta el

comportamiento de los vientos en el caso particular del espacio a analizar.

Ya teniendo el modelo, se propusieron materiales que se tenían al alcance:

La estructura principal fue hecha de perfiles angulares de lados iguales, que se

consiguieron reciclando las piezas de un anaquel de hierro, y para forrar las partes

en donde se necesitaba que los rayos solares penetraran según el análisis de

asoleamientos, se utilizó plástico transparente, este tiene un efecto similar al del

cristal, los rayos solares entran con una longitud de onda, la cual pueden entrar,

pero al momento de querer salir en forma de calor, se bloquean, manteniéndolo

durante mayor tiempo dentro, pues la longitud de onda cambia. En las caras que

necesitaban guardar el calor, se colocó plástico negro, esto para retener el mayor

tiempo la temperatura, y con esto poder generar el fenómeno deseado.

MEDIDAS DE CHIMENEA SOLAR

Fig.20. Corte longitudinal de Chimenea solar. J.F.CH.V. Nov2012

Fig. 21. Corte transversal de Chimenea solar J.F.CH.V. Nov2012



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0

En las figuras 20, 21 y 22 se muestra las

medidas del prototipo que se utilizó como

chimenea solar, que sirvió tanto para la fabricación

del modelo real, como el de la maqueta para poder

probarla con el túnel de viento.

Fig. 22. Isométrico de Chimenea solar J.F.CH.V. Nov2012

En la fig.23. se

muestra el interior de la

habitación a analizar, en el

techo se aprecia la salida

cenital, que es en donde

se instalara la chimenea

solar por la azotea,

Fig. 23. Imagen de interior de habitación. J.F.CH.V. Nov2012



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1

La Fig.24 muestra la

estructura metálica que se

realizó con las medidas

indicadas para después

aplicar las cubiertas

correspondientes, de a

cuerdo a lo que se analizó.

Fig. 24. Estructura de Chimenea Solar. J.F.CH.V. Nov2012

En la Fig. 25. Se muestra la

chimenea solar vista del lado Oeste,

la cual fue recubierta con bosas de

plástico negro en donde era

necesario absorber la energía

calorífica, y plástico transparente en

donde era necesario dejar que los

rayos del sol pasaran y que no

salieran, todo esto por supuesto para

generar lo antes mencionado, que

era el generar altas temperaturas en

esa pequeña área y con esto

mediante el fenómeno de convectividad, pudiera crear un flujo de aire ascendente,

que provocara la salida de aire desde el interior, y por lo tanto reducir la

temperatura.

Fig. 25. Chimenea Solar. J.F.CH.V. Nov2012



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2

Fig. 26. Chimenea Solar. J.F.CH.V. Nov2012 Fig. 27. Chimenea Solar. J.F.CH.V. Nov2012

En las fig. 26 y fig.27 se muestra el acabado que se le dio a la estructura

metálica, que fue prácticamente de negro y plástico transparente, por dentro

también se forro de color negro para que se pudiera adquirir mayor cantidad de

rayos electromagnéticos y por lo tanto se generara mayor cantidad de calor.

La base de los forros fue sostenida con malla de gallinero, la cual fue para

poder tener los plásticos lo más tensos que fuera posible, y evitar que al

pandearse generaran sombras sobre sí mismos, y esto hiciera que generara

menor calor al interior.

Los materiales utilizados pueden ser sustituidos por otros de mayor

durabilidad, para este caso se trato de economizar y reciclar los materiales en su

mayoría, y dado que se planteaba un periodo de pruebas de aproximadamente un

mes, no era necesario emplear materiales tan duraderos, aun asi, los materiales

reciclados, sabiéndolos aplicar, pueden dar un resultado igual que otros de primer

uso.

Los materiales que se compraron y el costo fue el siguiente:

4m2 de malla de Gallinero = 160 pesos

1.5m2 de Plastico transparente = 18 pesos

3.5m2 de plástico negro = 23 pesos

Cinta adesiva = 16 pesos

Material reciclado = 0 pesos

Todo esto da un total de 217 pesos



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3

CAPITULO VI. RESULTADOS

Para tener una conclusión se necesitan los siguientes datos:

Temperatura por hora y día del espacio a analizar y el medio ambiente

tomados simultáneamente

Temperatura por hora y día del espacio a analizar equipado con la

chimenea solar, y el medio ambiente tomados simultáneamente

Necesitamos conocer cuál es la diferencia de temperatura promedio por hora,

entre la habitación y la temperatura ambiente antes y después de instalar la

chimenea solar, esto para poder analizar cuál es la afectación positiva o negativa

que se tiene con este equipo.

Para esto se tomaron las medidas de los días 30 de octubre al 13 de

noviembre del 2012, sin la instalación de la chimenea solar, y del día 25 de

diciembre del 2012 al 18 de enero del 2013, ya con la instalación de la chimenea

solar.

Como ya se ha comentado anteriormente, por haberse realizado las

mediciones en temporadas del año diferentes, se tomara como punto de

comparación, la temperatura ambiente, pues esta se mide a la par de las dos

mediciones al interior de la habitación.

Fig. 28 Termómetro Hobo, vista frontal J.F.CH.V.

Para estas pruebas se utilizaron termómetros como los que se muestran en la

fig. 28, los cuales son programables desde una pc.



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4

Estos son los promedios obtenidos del día 30 de octubre al 13 de noviembre:

DATOS SIN INSTALAR LA CHIMENEA SOLAR

Sin Chimenea solar

Time Promedio

temperatura ambiente

Promedio temperatura Habitación

Resta1=(temp hab)-(temp amb)

0:00:00 25.51 26.71 1.20

1:00:00 25.02 26.33 1.31

2:00:00 24.65 25.93 1.28

3:00:00 24.24 25.61 1.36

4:00:00 23.90 25.28 1.37

5:00:00 23.57 24.86 1.29

6:00:00 23.17 24.56 1.38

7:00:00 22.92 24.27 1.36

8:00:00 23.17 24.03 0.86

9:00:00 23.90 24.14 0.24

10:00:00 24.67 24.50 -0.17

11:00:00 25.51 25.02 -0.49

12:00:00 26.42 25.79 -0.62

13:00:00 27.18 26.71 -0.47

14:00:00 27.85 27.58 -0.26

15:00:00 28.30 28.32 0.01

16:00:00 28.44 28.72 0.28

17:00:00 28.23 28.84 0.61

18:00:00 27.80 28.69 0.89

19:00:00 27.34 28.44 1.10

20:00:00 26.97 28.10 1.14

21:00:00 26.54 27.71 1.17

22:00:00 26.24 27.39 1.15

23:00:00 25.90 27.07 1.18

Tabla 1. Resultados sin Chimenea Solar-J.F.CH.V. Nov2012

En la tabla 1 podemos observar que el promedio de la temperatura de las 0

a las 9 y de las 15 a las 23 horas, es menor en el exterior y de las 10 a las

14horas, es menor en la habitación. Las diferencias de temperaturas también se

marcan en la columna de la derecha, que en este caso la obtendremos restándole

la temperatura ambienta a la temperatura de la habitación, y por lógica cuando el

signo sea negativo se tendrá que la temperatura de la habitación es menor que la



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ina4

5

del exterior, esta columna será de gran importancia para compararlo con las

diferencias de los mismos espacios pero después de instalar la Chimenea solar.

Se utilizó la resta de uno respecto a otro, sin colocarlo como valor absoluto,

para que al final sea más sencillo comprender el beneficio neto.

En la gráfica 1 se muestran las lecturas de las temperaturas de la

habitación comparada con el medio ambiente, de esta manera se puede visualizar

mejor la diferencia que existe entre las dos, y con esto poder realizar la

comparación y compensación más adecuada con los datos al momento de instalar

la chimenea solar.

Gráfica 1. Lecturas de temperatura interior y exterior sin chimenea solar-J.F.CH.V. Nov2012

13En la tesis para obtener grado de maestría en diseño bioclimático titulada

“Modelo computarizado para la simulación del comportamiento térmico de

edificaciones”, presentada por el Arq. José Ricardo Moreno Peña, habla de que la

temperatura de confort esta entre 2.5° arriba y 2.5° debajo de la temperatura

neutral o preferendum, dicho algebraicamente:

T.Co=(Tn±2.5)

T.Co= Temperatura de confort.

Tn.= Temperatura neutral o preferendum

13 Moreno peña, J. R. (1996). Modelo computarizado para la simulacion de comportamiento

termico de edificaciones. colima: U.de.C.

20.00

22.00

24.00

26.00

28.00

30.00

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0:00

1:0

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13:

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14:

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00:0

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0

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18:

00:0

0

19:

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0

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0

21:

00:0

0

22:

00:0

0

23:

00:0

0

°C

Sin Chimenea Solar

T.Ambiente T.Habitacion



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ina4

6

La temperatura neutral o preferendum se calcula de la siguiente manera:

Tn=(17.3+(To/3))

En donde:

To= Temperatura ambiente promedio.

La temperatura ambiente promedio en este caso es de 25.73ºC, por lo que

primero obtenemos la temperatura neutra o preferendum (Tn), con su formula

correspondiente:

Tn=(17.3+(To/3)) Tn=(17.3+(25.73/3))=25.87º

Después obtenemos la temperatura de confort, utilizando la formula que

mostramos anteriormente:

T.Co=(Tn±2.5) T.Co=(25.87±2.5)=(28.37 y 23.37)

Según lo anterior, la temperatura de confort debe estar entre 28.37 y

23.37ºC, este margen lo podemos ver en la grafica 1, junto con las temperaturas

del ambiente y de la habitación antes de la instalación de la chimenea solar, aquí

podemos ver que en la mayor parte del tiempo en la habitación, se esta dentro de

la temperatura de confort, sin embargo de las 16 a las 19 horas, se sale del rango

de confort, estando por encima de esta, son las horas más calientes del día, y son

a estas horas a las que en teoría la chimenea solar debe de funcionar mejor, esto

se verá cuando se tomen las temperaturas al adaptarla a la habitación.



Pág

ina4

7

DATOS AL INSTALAR LA CHIMENEA SOLAR

Estos son los promedios obtenidos del día 25 de diciembre del 2012 al 18 de

enero del 2013:

Con Chimenea solar

Time Promedio


Promedio temperatura Habitación

Resta2=(temp hab)-(temp amb)

0:00:00 23.52 24.3835 0.87

1:00:00 23.00 23.844 0.85

2:00:00 22.44 23.38 0.94

3:00:00 21.96 22.9395 0.98

4:00:00 21.54 22.497 0.96

5:00:00 21.12 22.0955 0.98

6:00:00 20.80 21.79 0.99

7:00:00 20.40 21.4065 1.01

8:00:00 20.32 21.178 0.86

9:00:00 20.89 21.29 0.40

10:00:00 21.71 21.71 0.00

11:00:00 22.71 22.29 -0.42

12:00:00 23.75 23.05 -0.69

13:00:00 24.61 23.92 -0.69

14:00:00 25.60 24.77 -0.83

15:00:00 26.32 25.72 -0.60

16:00:00 26.91 26.50 -0.41

17:00:00 27.01 26.99 -0.02

18:00:00 26.74 27.11 0.37

19:00:00 26.17 26.79 0.63

20:00:00 25.78 26.46 0.68

21:00:00 25.29 26.07 0.78

22:00:00 24.81 25.72 0.91

23:00:00 24.36 25.25 0.89 Tabla 2. Resultados con Chimenea Solar-J.F.CH.V. Nov2012

En la Tabla 2 podemos observar que el promedio de la temperatura de las 0

a las 9 y de las 18 a las 23 horas, es menor en el exterior, a las 10am, la

temperatura promedio es igual, y de las 11 a las 17horas, es menor en la

habitación. Las diferencias de temperaturas también se marcan en la columna de

la derecha igual que en la tabla anterior, y se obtiene restándole la temperatura

ambienta a la temperatura de la habitación.



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ina4

8

Gráfica 2. Lecturas de temperatura interior y exterior con chimenea solar-J.F.CH.V. Nov2012

En la gráfica 2 se muestran las lecturas de las temperaturas de la

habitación comparada con el medio ambiente, de esta manera se puede visualizar

mejor la diferencia que existe entre las dos, y con esto poder realizar la

comparación y compensación más adecuada con los datos que se obtuvieron

antes de instalar la chimenea solar.

El motivo por el cual no se puede comparar la reducción de la temperatura

antes y después dela instalación de la chimenea solar, es porque las mediciones

se realizaron en periodos distintos, por esta razón, nuestra comparación se realiza

con la temperatura ambiente, que en cada uno de los dos periodos de tiempo, fue

tomada a la par con la temperatura del interior.

Como se explicó anteriormente, tenemos las formulas para obtener el rango

de la temperatura de confort.

La temperatura neutral o preferendum se calcula de la siguiente manera:

Tn=(17.3+(To/3))

En donde:

To= Temperatura ambiente promedio.

La temperatura ambiente promedio en este caso es de 23.66ºC, por

lo que primero obtenemos la temperatura neutra o preferendum (Tn), con su

formula correspondiente:

20.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.00

0:0

0:00

1:0

0:00

2:0

0:00

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0:00

4:0

0:00

5:0

0:00

6:0

0:00

7:0

0:00

8:0

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0:00

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0

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0

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0

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0

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00:0

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23:

00:0

0

Con Chimenea Solar

T.Ambiente T.Habitacion



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ina4

9

Tn=(17.3+(To/3)) Tn=(17.3+(23.66/3))=25.18º

Después obtenemos la temperatura de confort, utilizando la formula antes vista:

T.Co=(Tn±2.5) T.Co=(25.18±2.5)=(27.68 y 22.68)

Según lo anterior, la temperatura de confort debe estar entre 27.68 y

22.68ºC, este margen lo podemos ver en la grafica 2, junto con las temperaturas

del ambiente y de la habitación teniendo instalada la chimenea solar, en esta

medición, a ninguna hora del día la temperatura sobre pasa la temperatura

máxima de confort, pero de las 4 a las 11 horas, la temperatura esta abajo del

rango de confort, lo cual no afecta a nuestra investigación, puesto que los horarios

que nos interesan son durante la tarde, que es cuando el sol incide directamente

sobre la chimenea y es cuando esta debe de funcionar, al final el propósito es

reducir la temperatura.

Recordemos que los datos tomados sin la instalación de la chimenea solar,

la curva de la temperatura de la habitación, sobre pasaba del rango de las 15 a las

19 horas, esto quiere decir que aun con la instalación de la chimenea, no se pudo

entrar al confort en todas las horas, pero a las 15 horas que es en donde se tiene

la mayor temperatura, y que sin la chimenea solar se registro una temperatura que

estaba por encima de la de confort, se logro que entrara a este rango después de

la instalación de la chimenea.

Haciendo la comparación de las diferencias en ambos casos, tendríamos

que considerar que en todo momento la temperatura de la habitación debería

mejorar, de esta manera podríamos ver en que horarios funciona la Chimenea

solar.

A continuación se muestran las diferencias entre la temperatura interior y la

exterior en los dos periodos de tiempo (antes y después de la colocación de la

chimenea), y la diferencia entre los dos.



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ina5

0

DIFERENCIA DE TEMPERATURAS

Time

Sin Chimenea Con Chimenea Diferencia

(Resta1-Resta2) Resta1=(temp

hab)-(temp amb) Resta2=(temp

hab)-(temp amb)

0:00:00 1.20 0.87 0.33

1:00:00 1.31 0.85 0.46

2:00:00 1.28 0.94 0.34

3:00:00 1.36 0.98 0.39

4:00:00 1.37 0.96 0.42

5:00:00 1.29 0.98 0.31

6:00:00 1.38 0.99 0.39

7:00:00 1.36 1.01 0.35

8:00:00 0.86 0.86 0.00

9:00:00 0.24 0.40 -0.16

10:00:00 -0.17 0.00 -0.17

11:00:00 -0.49 -0.42 -0.07

12:00:00 -0.62 -0.69 0.07

13:00:00 -0.47 -0.69 0.23

14:00:00 -0.26 -0.83 0.57

15:00:00 0.01 -0.60 0.62

16:00:00 0.28 -0.41 0.69

17:00:00 0.61 -0.02 0.63

18:00:00 0.89 0.37 0.51

19:00:00 1.10 0.63 0.47

20:00:00 1.14 0.68 0.45

21:00:00 1.17 0.78 0.39

22:00:00 1.15 0.91 0.24

23:00:00 1.18 0.89 0.29 Tabla 3 Resultados de las diferencias entre Temperatura de la habitación y del ambiente, y diferencia neta- J.F.CH.V.

Nov2012

Según los resultados y las restas correspondientes, los datos de la

diferencia entre la que llamamos Resta1 y Resta 2, que resulten negativos, son la

temperatura neta en °C que la habitación aumentara, y los que resulten positivos

serán la reducción Neta de temperatura en la habitación.

Según los resultados de la tabla, las horas en donde hay mayor diferencia

positiva son de las 14 a las 19 horas, teniendo desde 0.47° a las 19 horas, hasta

0.69° a las 16 horas, esto corresponde claramente con las horas en donde la

incidencia solar es más directa y con mayor intensidad, que es en el lapso en

donde debería de funcionar el experimento.



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ina5

1

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Time Promedio


Temperatura habitación (sin

chimenea)

Temperatura habitación (con

chimenea)

0:00:00 25.51 26.71 26.38

1:00:00 25.02 26.33 25.87

2:00:00 24.65 25.93 25.59

3:00:00 24.24 25.61 25.22

4:00:00 23.90 25.28 24.86

5:00:00 23.57 24.86 24.55

6:00:00 23.17 24.56 24.17

7:00:00 22.92 24.27 23.93

8:00:00 23.17 24.03 24.03

9:00:00 23.90 24.14 24.30

10:00:00 24.67 24.50 24.67

11:00:00 25.51 25.02 25.09

12:00:00 26.42 25.79 25.72

13:00:00 27.18 26.71 26.48

14:00:00 27.85 27.58 27.01

15:00:00 28.30 28.32 27.70

16:00:00 28.44 28.72 28.02

17:00:00 28.23 28.84 28.21

18:00:00 27.80 28.69 28.17

19:00:00 27.34 28.44 27.97

20:00:00 26.97 28.10 27.65

21:00:00 26.54 27.71 27.32

22:00:00 26.24 27.39 27.15

23:00:00 25.90 27.07 26.79 Tabla 4 análisis de Resultados- J.F.CH.V. Nov2012

En la tabla 4 que es de análisis de resultados se muestra la comparativa de

la temperatura de la habitación con y sin chimenea solar, y la temperatura

ambiente, aqui podemos ver las horas en las que hay una reducción de

temperatura, y por lo tanto saber el horario y grado del beneficio térmico. Para

obtener esta tabla, en la primera columna se tomo como base el promedio de la

temperatura ambiente registrada antes de la instalación de la chimenea solar, para

poder tener un punto de comparación trabajamos con las diferencias de

temperaturas de la tabla 3, sumándole a cada hora, la diferencia que le

correspondía a la habitación, sin la chimenea, y con la chimenea respectivamente.



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ina5

2

La grafica de los resultados obtenidos en la tabla 4 es la siguiente:

Gráfica 3 Análisis de Resultados- J.F.CH.V. Nov2012

Los resultados obtenidos se representan en la gráfica 3, en los cuales se

puede interpretar, como la curva de temperatura de la habitación con la chimenea

solar, se encuentra prácticamente en todo momento por debajo de la curva de

temperatura de la habitación sin la chimenea solar, esto quiere decir que en las

horas en donde esto suceda, hubo una disminución de temperatura después de

haber instalado la chimenea, la diferencia entre una y otra, será el beneficio

térmico obtenido.

22ºC

23ºC

24ºC

25ºC

26ºC

27ºC

28ºC

29ºC

0:0

0:00

1:0

0:00

2:0

0:00

3:0

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4:0

0:00

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0:00

7:0

0:00

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00:0

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0

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0

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00:0

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16:

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17:

00:0

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18:

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0

19:

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0

20:

00:0

0

21:

00:0

0

22:

00:0

0

23:

00:0

0

Anàlisis de Resultados

Temp. Ambiente Temp. S/Chimenea Temp. C/Chimenea



Pág

ina5

3

CONCLUSIONES:

El proyecto se finalizó de manera satisfactoria, se cumplió con el

objetivo general al Comprobar la eficiencia de una torre extractora de ventilación

natural para una habitación de una vivienda de interés social construida en Villa de

Álvarez, y los específicos, que fueron Comparar los datos de la habitación y el

medio ambiente antes de la habilitación con dicho sistema, con los mismos datos

después de la colocación del mismo, documentar la mejora térmica que tiene un

espacio con el uso de esta estrategia de ventilación pasiva, como lo es el

aprovechamiento de la radiación solar para extracción de aire, y obtener el costo

beneficio de este sistema para que pueda servir como punto de comparación, que

tuvo un costo final de 217 pesos por la elaboración del prototipo por un beneficio

térmico de 0.69°C. Se determinó también que la hipótesis fue correcta, el

comprobar que la adaptación de espacios en las viviendas con torres de

extracción de aire por medio de radiación solar, tienen un comportamiento térmico

eficiente dada la optimización de la ventilación.

Como vimos en el capítulo de resultados, la chimenea solar cumplió su

función de reducir la temperatura del espacio en donde fue instalada, y de lo cual

podemos resumir en lo siguiente:

Según los resultados deducimos que de las 9 a las 11 horas se deja de

tener un beneficio, estando prácticamente igual, antes y después de la instalación

de la chimenea, esto posiblemente porque la salida cenital que funcionaba como

captador de aire, ya no estaba realizando su función adecuadamente, esas horas

son cuando el medio ambiente es más fresco, el beneficio empieza cuando el sol

empieza a incidir de manera más directa y con mayor intensidad sobre la

chimenea, esto sería entre las 12 y las 6pm, teniendo una reducción gradual

ascendente y descendente al final de la tarde, alcanzando su punto de mayor

reducción de temperatura a las 16 horas de 0.69°C, aunque bastante mínimo,

podemos decir que se cumplió con el objetivo, pues esta fue solo una de las

muchas variantes que se pueden probar, desde los materiales, como la forma de

la chimenea solar o la posición.

El resultado de las mediciones de temperatura y la implementación de

fórmulas matemáticas, nos arrojan que después de la instalación de la chimenea

solar, en ninguna hora del día se sobrepasa el rango de la temperatura

preferendum, que según las fórmulas utilizadas, en nuestro caso estaba entre

22.68°C y los 27.68°C, y las temperaturas que registramos fueron una máxima de

27.11°C y una mínima de 21.17°C, con lo cual vemos que si bajo de ese rango,

pero en ningún momento se sobrepasó. Esto es uno de los puntos más



Pág

ina5

4

importantes de la investigación, porque aunque no estaba dentro de los objetivos

el entrar en dicho rango, se obtuvo este resultado que es satisfactorio.

El adaptar un sistema con estas características, fue muy barato en relación

a su beneficio, pues tuvo un costo de 217 pesos y un beneficio térmico al bajar la

temperatura 0.69°C, pues se utilizaron materiales simples, fáciles de conseguir en

cualquier supermercado y maderería, y de bajo costo, como fueron plástico

transparente y de negro, cinta adhesiva, y la armazón de la chimenea que fue

fabricada con los deshechos de un anaquel de metal, lo cual también se puede

sustituir por fajillas de madera que también son baratas, y se tuvo un ahorro en

energía eléctrica, pues la chimenea solar utiliza energía pasiva.

Fue una investigación con mucho aprendizaje, tanto teórico como práctico,

que se resume en este documento, y que se espera sirva de base o complemento

para futuras investigaciones.

RECOMENDACIONES

La temporada del año en que se hizo esta prueba no fue la óptima para

obtener los mejores beneficios, pues se realizó durante el otoño e invierno, sería

más recomendable realizarlo durante el verano, que es el tiempo en que la

incidencia solar es más vertical e intensa, y sería aún mejor si se realizara de

manera paralela con dos modelos en igualdad de circunstancias, pues facilitaría el

análisis de los resultados.

Los materiales a utilizar podrían variar, sustituyendo el plástico

transparente, por vidrio de preferencia, el plástico negro, por láminas de metal, y

por supuesto trabajar en la forma de la chimenea, dando esto último tantas

variantes como se requieran, hasta optimizar el desempeño de la misma, de

acuerdo a las características del lugar de adaptación.

Pudieran utilizarse materiales de reciclaje para su construcción, pues esto

daría un mayor impacto a la investigación, por el género de la misma.



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ina5

5

FUENTES DE INFORMACION

BIBLIOGRAFIA

Baez, H. F. (s.f) Análisis térmico experimental de una chimenea solar

adosada a una habitación. México D.F. Universidad Autónoma

Metropolitana-Azcapotzalco

Peña, J. R. (1996). Modelo computarizado para la simulación de

comportamiento térmico de edificaciones. Colima: Universidad de Colima.

Peña, J. R. (2007). Análisis del efecto de la actividad de los usuarios en el

desempeño térmico de dos casas de interés social en Tecomán, Colima.

Tecomán , Colima: Universidad de Colima.

Ruesga, R. C. (2003). Diseño, Construcción y evaluación de una casa

Bioclimática. Armería Colima: Universidad de Colima.

Schlaich, J. (s.f) Diseño de sistemas comerciales para la torre solar de

succión ascendente-utilización de flujos convectivos inducidos por la

radiación solar para la generación de potencia. Stuttgart Alemania: Ed.

Axelmenges

PAGINAS DE INTERNET

http://domokyo.com/domotica/extractor-de-aire/

http://www.dforcesolar.com/energia-solar/energia-solar-pasiva/

http://www.diy-contractor.com/es/Wiki/homes/15839.html?task=view

http://www.forofrio.com/index.php?option=com_content&view=article&id=60:optimi

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http://sol-arq.com/index.php/ventilacion-natural

http://www.revistasucasa.com/contenido/articles/433/1/Dignificando-la-vivienda-

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http://www.debate.com.mx/eldebate/Articulos/ArticuloPrimera.asp?idArt=10960743

&IdCat=6087&Page=2

http://www2.ine.gob.mx/cclimatico/edo_sector/estados/colima.html



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ina5

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ANEXOS

ANEXO 1. DISTRIBUCION DE LA VIVIENDA

ANEXO2. FOTOGRAFICO



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7

ANEXO 1. DISTRIBUCION DE LA VIVIENDA



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ina5

8

ANEXO2. FOTOGRAFICO

Fachada de la Vivienda

Sala y pasillo principal en planta baja, toma desde la el acceso hacia el patio.



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ina5

9

Patio y área de tendido / Habitación 2 (planta baja)

Cuarto de lavado / Vista del tragaluz en la escalera



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ina6

0

Vista del tragaluz desde planta baja / Habitación 3 (planta alta)

Habitación 4 (planta alta) / Habitación a analizar

Villa de Álvarez, Col., Septiembre de 2013

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