ANÁLISIS DEL CONFORT TÉRMICO EN VIVIENDAS DE TAFÍ DEL VALLE, TUCUMÁN, ARGENTINA EJE TEMÁTICO 2: LAS TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS AMBIENTALMENTE APROPIADAS

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1 ANÁLISIS DEL CONFORT TÉRMICO EN VIVIENDAS DE TAFÍ DEL VALLE, TUCUMÁN, ARGENTINA EJE TEMÁTICO 2: LAS TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS AMBIENTALMENTE APROPIADAS Arias Lucía E. 1 - Latina Stella M. 2 - Alderete Carlos E. 3 - Mellace Rafael F. 4 Centro Regional de Investigaciones de Arquitectura de Tierra Cruda (CRIATiC) Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán San Miguel de Tucumán, Tucumán - Argentina RESUMEN En la Argentina, como en el resto de América Latina, la tierra fue utilizada desde siempre como un importante insumo para la construcción de viviendas, ya sea sola o incorporándole diferentes aditivos vegetales. En áreas rurales del noroeste argentino (NOA), en aproximadamente un 70 % de las edificaciones existentes se empleó para la ejecución de muros, de techos y de pisos, alguna de las técnicas tradicionales de construcción con tierra, por presentar -según sus propietarios- excelentes cualidades físicas y ambientales, entre las fortalezas reconocidas. A pesar de ello, la gran presión que supone la difusión de los materiales modernos y el cambio de paradigmas culturales, hace que gran parte de los pobladores jóvenes aspiren a construir su vivienda empleando productos industrializados, de alto costo relativo y mayor complejidad técnica para su incorporación en obra, lo que, además de encarecer el precio final de la construcción, reducen las posibilidades de alcanzar el confort térmico, que la vivienda de adobe tradicional naturalmente provee. En el trabajo realizado en el marco de los proyectos de Investigación PICT y PICTO 870 (Agencia Nacional de Promoción Científica y Técnica) se presenta un análisis comparativo de la carga térmica Q en viviendas de adobes y de ladrillos cerámicos macizos (de 0,30m. y 0,15m. de espesor respectivamente) con cubierta de chapas galvanizadas y cielorraso de poliestireno expandido -según tipologías registradas en el área de estudio-. Se plantea como objetivo, a partir de las mediciones y análisis: - Demostrar que en Tafí del Valle, localidad ubicada en Zona Bioclimática III-a. (Norma IRAM 11603), las construcciones de adobe tradicional resultan más adecuadas para lograr, con menor gasto energético (verano-invierno), mayor grado de confort térmico. - Revalorizar el uso de la tecnología de construcción con tierra como alternativa ambientalmente apropiada, en lugares donde el clima y el factor económico lo aconsejen. Para el cálculo y análisis propuesto se utilizaron los programas computacionales CEEMAKMEDPON.xls y Carga Térmica Q desarrollados por el Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente (CEEMA-IAA / FAU-UNT). Los resultados obtenidos confirman la hipótesis de partida.

2 I. INTRODUCCIÓN Tafí del Valle, distante a 106 Km de la capital, se ubica al Oeste de la provincia en la región montañosa. Situada a 2000 msnm, tiene una temperatura promedio anual inferior a los 18ºC con una amplitud térmica de 14ºC. El 50% de la población estable, en su mayoría descendientes de aborígenes ( habitantes) se encuentra dispersa en el medio rural y emplea, en un 60% de las edificaciones existentes, la tierra cruda, combinada con elementos de madera, como material fundamental para la ejecución de muros, pisos o techos por formar parte del saber hacer popular, además de ser abundante, económica, reciclable, reguladora de las variaciones de la temperatura, etc. El conocimiento popular que cada comunidad desarrolla, perfecciona y transmite de generación en generación, define en la región una tecnología constructiva apropiada a las características sociales y condicionantes ambientales del lugar. Sin embargo, la falta de incentivos para mantenerla y la gran presión que implica la oferta y gran publicidad de los materiales industrializados como símbolo de lo moderno, hace que los jóvenes abandonen la tecnología local y opten por técnicas constructivas no siempre adecuadas para la zona. De este modo, se observan viviendas tradicionales construidas con adobe y otras evolucionadas, resueltas con ladrillos cerámicos, material hoy difícil de conseguir en la región y por consiguiente, oneroso para los escasos recursos de la mayoría de los pobladores locales. II. OBJETIVOS En este trabajo se plantean como objetivos específicos: Demostrar que en Tafí del Valle, (Zona Bioclimática III.a - IRAM ), las construcciones basadas en la tecnología tradicional de adobe permite obtener, en relación a la de ladrillos cerámicos, edificios de mayor confort térmico con menor consumo energético. Validar el uso de la tecnología de construcción con tierra como alternativa técnica y ambientalmente apropiada, en áreas de clima, condiciones sociales y económicas similares a las registradas en Tafí del Valle. III. METODOLOGÍA El trabajo se desarrolló en diferentes etapas, conforme al siguiente proceso metodológico: 1. Ubicación del área de estudio en la zonificación bioambiental de la provincia. 2. Definición de las variables a analizar: estudio de dos viviendas tipo de tres ambientes; una con muros de adobes y otra de ladrillos cerámicos, orientadas en la dirección más desfavorable para la región (E-O). 3. Determinación de valores medios ponderados (transmitancia térmica, retardo térmico, amortiguamiento, etc.) para los muros exteriores como así también para el techo con la aplicación del programa CEEMAKMEDPON.xls, desarrollado por el Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente del Instituto de Acondicionamiento Ambiental (CEEMA / IAA - FAU / UNT). 4. Determinación de la carga térmica Q para las variables analizadas con la aplicación del programa de cálculo QT2K2: Comportamiento térmico de la envolvente en viviendas, desarrollado por el en el Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente del Instituto de Acondicionamiento Ambiental (CEEMA / IAA - FAU / UNT. G.E. Gonzalo (2000). 5. Análisis y evaluación de resultados: balance de la carga térmica Q determinada en viviendas de adobe y de ladrillos cerámicos macizos de 0,30 m. y 0,15 m. de espesor respectivamente, con cubierta metálica (chapas acanaladas) y cielorraso suspendido

3 (planchas de poliestireno expandido). Se tomaron en consideración las recomendaciones de las normas: - IRAM : Acondicionamiento térmico de edificios. Clasificación bioambiental de la República Argentina. - IRAM /96: Acondicionamiento térmico de edificios. Métodos de cálculo. Propiedades térmicas de componentes y elementos de construcción en régimen estacionario. - IRAM /96: máximos admisibles de transmitancia térmica aplicables a muros y techos de edificios de viviendas, para asegurar condiciones mínimas de habitabilidad. IV. DESARROLLO DEL TRABAJO 1. Ubicación del área de estudio en el mapa bioambiental de la provincia. La Norma IRAM Nº ubica a Tafí del Valle como Zona Bioclimática III.a (fig. 1), siendo sus características principales: Templada cálida: limitada por las isolíneas TEC 24.9 C y 22.9 C, tiene una distribución similar a la zona II, con la falda de extensión E-O centrada alrededor del paralelo 35 y la de extensión N-S, ubicada en las primeras estribaciones montañosas al NO, sobre la Cordillera de los Andes. Las presiones parciales de vapor de agua son bajas durante todo el año, con valores máximos en verano que no superan en promedio los Pa (14 mm. Hg). En general, se registran inviernos y veranos relativamente benignos. A su vez, esta se subdivide en dos sub-zonas: III.a y III.b en función de las amplitudes térmicas, mayores que 14 C y menores que 14 C. El período de máximas lluvias se produce de noviembre a mayo, generalmente con precipitaciones intensas, ocasionalmente eléctricas y/o con granizo. Figura 1: Mapa Zonas Bioclimáticas - Tucumán 2. Variables analizadas 2a) Vivienda de adobe: realizada con muros de 0,30m. de espesor, revocados y pintados con pintura a la cal en ambas caras. Techo con estructura de filigrana, cubierta de chapas galvanizadas y cielorraso suspendido, de planchas de poliestireno expandido, con cámara de aire de 25 cm. Superficie total de 42 m 2. A N A PLANTA Figura 2: Planta-corte- Vivienda adobe CORTE A-A

4 b) Vivienda de ladrillo cerámico macizo: realizada con muros y encadenados verticales y horizontales de hormigón armado, revocados y pintados con pintura a la cal en ambas caras. Techo con estructura de filigrana, cubierta de chapas galvanizadas y cielorraso suspendido (planchas de poliestireno expandido) con cámara de aire de 25 cm. Superficie total de 42 m 2. A N 3. A PLANTA Figura 3: Planta-corte- Vivienda ladrillo cerámico CORTE A-A 2. Cálculo de valores medios ponderados Para el cálculo de los valores medios ponderados -necesarios para determinar la carga térmica- se tienen en cuenta las características de muros y techos; orientaciones, aberturas existentes y propiedades de los materiales utilizados. En 3a) y 3b) se muestran los resultados de los valores medios ponderados para: - Transmitancia térmica K ( W/m 2 ºC ) - Peso Total (kg/m 2 ) - Densidad (kg/m 3 ) - Retardo para verano e invierno (hs) - Amortiguamiento verano e invierno 3a) Resultados en vivienda adobe Muro este Muro adobe 31,22 1,12 562,8 1636,05 8,81 8,83 0,14 0,14 Dintel madera 0,45 0,80 156,8 515,79 8,41 8,41 0,15 0,15 Ventanas 1,60 5,82 0 0, Puerta 1,60 3,00 0 0, ponderados 34,87 1,42 505, ,45 8,00 8,02 0,13 0,13 Muro oeste Muro adobe 33,12 1,12 564,8 1641,86 9,14 9,01 0,13 0,14 Dintel madera 0,15 0,80 156,8 515,79 8,41 8,41 0,15 0,15 Puerta 1,6 3,00 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 ponderados 34,87 1,21 537, ,68 8,72 8,60 0,13 0,13

5 Muro norte y sur Muro adobe 33,12 1,12 562, ,81 8,83 0,14 0,14 ponderados 33,12 1,12 562, ,81 8,83 0,14 0,14 Techo Techo 42,22 0,24 44,15 153,82 0,42 5,83 0,77 0,19 ponderados 42,22 0,24 44,15 153,82 0,42 5,83 0,77 0,19 3b) Resultados en vivienda ladrillos cerámicos Muro este Muro ladr.cer 26,36 2,72 316, ,69 3,38 3,46 0,40 0,39 Enc. Vertical 1,84 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Enc. Horiz. 1,86 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Dinteles 0,3 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Ventanas 3,2 5,82 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Puerta 1,6 3 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 ponderados 35,16 3,08 281, ,11 2,89 2,98 0,35 0,34 Muro oeste Muro ladr.cer 29,56 2,72 316, ,69 3,38 3,46 0,40 0,39 Enc. Vertical 1,84 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Enc. Horiz. 1,86 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Dinteles 0,10 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Puerta 1,60 3,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 ponderados 34,96 2,79 309, ,34 3,20 3,29 0,38 0,37 Muro norte y sur Muro ladr.cer 12,93 2,72 316, ,69 3,38 3,46 0,40 0,39 Enc. Vertical 0,82 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 Enc. Horiz. 0,87 3,28 385, ,09 3,12 3,37 0,43 0,40 ponderados 14,62 2,79 324, ,40 3,35 3,45 0,40 0,39 Techo Techo 42,22 0,24 44,15 153,82 0,42 5,83 0,77 0,19 ponderados 42,22 0,24 44,15 153,82 0,42 5,83 0,77 0,19

6 4. Cálculo de la carga térmica (Q) Para el cálculo de la carga térmica Q las temperaturas medias máximas y mínimas mensuales de la zona analizada se presentan en la siguiente tabla: ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TEMP.MED.MAX 21,5 20,0 21,9 15,8 14,2 11,5 11,5 13,1 13,2 12,7 22,8 20,3 TEMP.MED.MIN 10,5 9,5 7,5 4,4 3,9 0,8-0,3 0,0 4,2 3,3 8,0 10,4 Fuente: CEEMA / IAA FAU / UNT En 4a y4b se muestran los resultados obtenidos en ambas viviendas: - Carga térmica total mensual - Carga térmica total diaria para verano e invierno 4a) Resultados de la carga térmica total diaria (W) Adobe En Fe Mar Ab May Jun Jul Ag Set Oct Nov Dic PÉRDIDA GANANCIA TOTAL Ladrillos cerámicos PÉRDIDA GANANCIA TOTAL b) Resultados de la carga térmica total diaria (W/día) promedios verano (diciembre-enero-febrero) e invierno (mayo-junio-julio) Adobe VERANO (Dic., Ene., Feb.) INVIERNO (Mayo, Junio, Julio) MURO VENTANA MURO VENTANA NORTE 46,0-526,0 SUR 66,0-2017,0 ESTE 1249,0 1494,0-3735,0-1456,0 OESTE 1123,0-3344,0 CUBIERTA 1411,0-441,0 Ladrillos cerámicos VERANO (Dic., Ene., Feb.) INVIERNO (Mayo, Junio, Julio) MURO VENTANA MURO VENTANA NORTE 553,0-1942,0 SUR 444,0-5025,0 ESTE 3068,0 1494,0-7760,0-1456,0 OESTE 3622,0-8046,0 CUBIERTA 1411,0-441,0

7 5. Análisis y evaluación de resultados 5a) Carga térmica total mensual (W) Adobe Ladrillo cerámico Figura 4: carga térmica total mensual (adobe) Figura 5: carga térmica total mensual (ladrillo cerámico) Los gráficos (Figs.4/5) muestran que la vivienda de adobe tiene mejor comportamiento desde el punto de vista del confort térmico, tanto en invierno como en verano. Si bien ambas necesitan acondicionarse en invierno, el consumo energético es menor en la vivienda de adobe; la vivienda de ladrillos cerámicos necesita además, ser refrigerada en verano. 5b) Carga térmica total diaria promedio según orientación Verano Figura 6: carga térmica total diaria verano (adobe) Figura 7: carga térmica total diaria verano (ladr.cerám)

8 En las viviendas analizadas las ganancias térmicas diarias que se producen en verano a través de las ventanas y la cubierta son iguales por mantenerse invariable la resolución del techo y la disposición, las dimensiones y el tipo de ventanas: W para ventana E y W para techo. (Figs.6/7) Se observa que para el caso de la vivienda con muros de adobe la mayor ganancia se registra en la orientación E (1.249 W), seguida por la O (1.123 W), respecto de las otras orientaciones (N-S) los valores son mínimos. En la vivienda de ladrillos cerámicos se producen ganancias de calor en todas las orientaciones: W al O, W al E, 553 W al N y 444 W al S. Invierno Figura 8: carga térmica diaria invierno (adobe) Figura 9: carga térmica diaria invierno (ladrillo cerámico) Como en el caso anterior, las pérdidas diarias de calor en invierno, que se producen a través de las ventanas y la cubierta, son iguales ( W para ventana E y W para techo). En los gráficos de barra (Figs. 8/9), se observa que las dos viviendas presentan pérdidas de carga térmica diaria a través de los muros, siendo muy superiores en el caso de la vivienda de ladrillos cerámicos. V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Efectuado el análisis comparativo de la carga térmica Q entre ambas viviendas tipo, se concluye que: - La pérdida de la carga térmica total mensual para junio (mes más desfavorable en invierno) para la vivienda de adobe es 46% menor que en el caso de la vivienda de ladrillos cerámicos ( W). Para los meses más desfavorables en verano (noviembre/diciembre) la ganancia en la vivienda de adobe es 54 % menor que la correspondiente a la vivienda de ladrillos cerámicos (18366 W). - En ambos casos analizados, las ventanas producen pérdidas de calor en invierno y ganancias en verano, lo que genera un gasto energético para acondicionar los ambientes

9 (especialmente en verano para las viviendas de ladrillos cerámicos). Para controlarlo, se recomienda la colocación de celosías o postigones en las ventanas o, de aleros exteriores, si no fuera posible la construcción de una galería. - El mejor emplazamiento de la vivienda para la región (zona bioclimática III.a) se logra orientándola en el sentido longitudinal, hacia la dirección E-O, con frente N-S. - En general, las construcciones tradicionales con muros de adobe, resultan más adecuadas para lograr un mayor grado de confort térmico con menor consumo energético. Se verifica así la hipótesis de partida. -La difusión de los resultados obtenidos en éste y otros trabajos que se llevan a cabo en el Centro Regional de Investigaciones de Tierra Cruda, contribuye a revalorizar las virtudes de la tierra como material de construcción, económica y ambientalmente apropiado a las condicionantes climáticas de la región, que ofrece posibilidades ciertas de realizar viviendas estructuralmente confiables, más económicas y confortables que las resueltas con materiales y sistemas convencionales. Esto, claro está, si se ajustan con idéntico rigor -tanto en el diseño como en la construcción- a las normas y recomendaciones existentes. VI. BIBLIOGRAFÍA Arias, L. E.; Alderete, C. E.; Gonzalo, G.E. (2002). Comportamıento termohıgrofugo de bloques comprımıdos de tıerra-cemento en Tafí del Valle, Tucumán, Argentına. Memoria 1º Seminarioexposición Consorcio terra Cono Sur La Tierra Cruda en la construcción del Hábitat.CD. FAU- UNT. Arias, L. E, Alderete, C.E. (2001). Comportamiento térmico de bloques comprimidos de tierracemento. Tesina Maestría Auditoría Energética FAU-UNT. Gonzalo G. E. (2000). Habitabilidad de Edificios. Propuesta de normas para Tucumán. Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente-Instituto de Acondicionamiento Ambiental -FAU-UNT. Ed. Santamarina &Asoc. Tucumán. Gonzalo G.E. (2000). Programa de cálculo QT2K2. Comportamiento térmico de la envolvente en viviendas y CEEMAKMEDPON.xls Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente del Instituto de Acondicionamiento Ambiental (CEEMA-IAA - FAU/UNT). Latina, S. M. (2002). Estudio comparativo del grado de confort térmico en aulas de una escuela de Tafí del Valle, Tucumán, Argentina. Memoria del 1º Seminario- exposición Consorcio terra Cono Sur La Tierra Cruda en la construcción del Hábitat.CD. FAU-UNT. Latina, S. M. (2003). Arquitectura de Tierra en el Siglo XXI. Libro de Resúmenes del II SIACOT (Seminario Iberoamericano de Construcción con Tierra) Madrid, España; Editorial: Mairea Libros (Escuela Superior de Arquitectura de Madrid) ISBN: Mellace, R.F.; Rotondaro, R.; Latina, S.M.; Sosa, M.E.; Arias, L.E.; Alderete, C.E.(2003). Mejoras de Bajo Costo para Muros de Tierra Cruda. Tucumán, Argentina. Etapa I: Diseño y Ensayos Previos. Publicación LEME-FAU/UNT; Serie: Arquitectura de Tierra Cruda; ISSN: Norma IRAM , Acondicionamiento térmico de edificios. Métodos de cálculo. Propiedades térmicas de componentes y elementos de construcción en régimen estacionario.(1996). Instituto Argentino de Racionalización de Materiales, Buenos Aires. Norma IRAM Acondicionamiento térmico de edificios. Clasificación bioambiental de la Republica Argentina. (1996). Instituto de Racionalización de Materiales, Buenos Aires. Norma IRAM máximos admisibles de transmitancia térmica aplicables a muros y techos de edificios de viviendas, para asegurar condiciones mínimas de habitabilidad. (1996). Instituto de Racionalización de Materiales, Buenos Aires. 1. Arias, Lucía Elizabeth: Ingeniera Civil, orientación Estructuras. Docente asignaturas Construcciones 1 y Arquitectura de Tierra Cruda - FAU UNT. Integrante del CRIATiC y de equipos de investigación en proyectos del CIUNT y de la ANPCyT. Investigador Categoría IV (CIN) ce:

10 2. Latina, Stella M.: Arquitecta. Docente asignaturas Construcciones 1 y Arquitectura de Tierra Cruda - FAU - UNT - Integrante del CRIATiC y de equipos de investigación en proyectos del CIUNT y de la ANPCyT. - Investigador Categoría III (CIN) ce: 3. Alderete, Carlos E: Ingeniero Civil, orientación Estructuras. Docente asignaturas Construcciones 1 y Arquitectura de Tierra Cruda - Director del Laboratorio de Materiales y Elementos de Edificios (LEME) - FAU UNT - Integrante del CRIATiC y de equipos de investigación en proyectos del CIUNT y de la ANPCyT. Investigador Categoría IV (CIN) - ce: 4. Mellace, Rafael F: Arquitecto. Profesor Titular asignaturas Construcciones 1, Arquitectura de Tierra Cruda y Diseño y Construcción con Madera - FAU - UNT - Director Centro Regional de Investigaciones de Arquitectura de Tierra Cruda (CRIATiC) - FAU - UNT - Director Proyectos de investigación del CIUNT y de la ANPCyT - Investigador Categoría I (CIN). ce:

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