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INTRODUCCIÓN
El Plan Nacional de Eficiencia Energética 2016-2035 (PLANEE) [1], establece como meta del objetivo del eje residencial, que para el año 2020, el 20% de los GADs implementen y apliquen la normativa NEC-HS-EE [2] de forma satisfactoria; sin embargo, a la fecha aún no se ha cumplido. La aplicación de normativas de eficiencia energética “representan una oportunidad significativa para ahorrar energía y mitigar emisiones de GEI en edificaciones residenciales y no residenciales” [3].
En muchos países alrededor del mundo, se han establecido requisitos prescriptivos para los diseños de envolventes de edificios. Estas regulaciones, destinadas a controlar el diseño especifican los límites mínimos y máximos aceptables de ganancia de calor a través de las envolventes. De esta manera se promueve diseños energéticamente eficientes con características térmicas óptimas de los materiales, como el valor U, resistencia térmica (valor R) y coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) [4].
Dentro de los requisitos prescriptivos que deben cumplirse dentro de la norma NEC-HS-EE se encuentra el valor máximo de transmitancia térmica para elementos constructivos opacos (techos, paredes, pisos y puertas opacas) y ventanas (verticales y horizontales), los mismos que están determinados según la zona climática en donde se encuentra la edificación [2].
Además de estos valores, la normativa establece otros parámetros que se deben cumplir para mejorar el desempeño de la envolvente como infiltración de aire, calidad de aire e iluminación para viviendas, la reflectancia solar de la cubierta, el coeficiente de ganancia de calor solar, relación ventana-muros, entre otros.
Los valores de propiedades de materiales de construcción usados en la norma NEC-HS-EE como información para el cálculo de transmitancia térmica, que se presentan en sus anexos se encuentran basados en normas internacionales como la Norma Básica de la Edificación NBE-CT-79 [5] y otras fuentes bibliográficas, por lo que, en su contexto se refiere a la necesidad de establecer valores mediante ensayos realizados dentro del país y materiales locales.
Esta normativa aún no se ha visto implementada, más es importante validar su aplicación, por lo que el presente trabajo se ha visto motivado para verificar que los valores de transmitancia térmica establecidos como máximos para la ciudad de Loja, sobre viviendas existentes, sean suficientes para generar una percepción aceptable del confort y pueda ser aplicado a nuevas construcciones y remodelaciones
Entre los estudios revisados a nivel nacional encontramos un estudio [6], que establece un déficit cualitativo de las viviendas en Ecuador, lo que significa que no están construidas con materiales adecuados. De igual manera en [7] afirma que el ámbito de la construcción “no contempla las propiedades termo-físicas de los materiales en función de las condiciones climáticas a las cuales están expuestas”; además, en su estudio evalúa el confort interior de la aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) en tres sectores del Ecuador, mediante simulaciones cuyos resultados muestran que su uso es beneficioso en Quito. En Zumbahua no mejora las condiciones de aire interior. Finalmente, en Guayaquil resulta beneficioso su uso en viviendas en combinación con sistemas de aire acondicionado.
El estudio elaborado por [8], evalúa condiciones de confort específicas para la zona de Quito a través de un estudio de campo comparativo entre el modelo adaptativo propuesto por la Norma UNE-EN 15251, y el modelo estático PMV, para establecer un registro de confort térmico de edificaciones de oficinas acondicionadas naturalmente en una zona climática determinada. Como base para futuras investigaciones, obtiene que el método de aplicación adecuado en zonas templadas y con variaciones de temperaturas bajas es el método adaptativo de la norma UNE-EN 15251, y el método Griffiths para establecer el rango de temperatura adecuado. El modelo PMV tiende a subestimar o sobreestimar la sensación de los ocupantes.
En Cuenca, el estudio de [9] toma en cuenta factores ambientales y la percepción de ocupantes de viviendas, para definir los rangos de confort adaptados al lugar, mediante un análisis de regresión. Además, analiza la calidad del aire, confort visual y confort auditivo. Usa el método adaptativo establecido en la ISO 7730 [10], UNE-EN-15251 [11] y ASHRAE 55 [12]; y la escala de 7 puntos de Fanger para las encuestas [12]. En cuanto a la percepción de confort como resultados obtiene que el 65% de usuarios considera que la temperatura interior es confortable y se evidencia que los ocupantes tienden a adaptarse a una temperatura menor que lo establecido por las normas.
De igual manera uno de los estudios que destacan es la evaluación del confort térmico en viviendas de interés social elaborado por [13] mediante simulaciones en software Design Building analiza el rendimiento térmico de los materiales utilizados, en cada parroquia del Ecuador Continental, ya que estas edificaciones se encuentran implantadas en diversos lugares, sin considerar las diferentes condiciones. Como resultado se obtiene un mapa del Ecuador de clasificación según las horas que no se encuentran en confort. Con respecto a la ciudad de Loja se encuentra dentro de la Clase 3: 4101-5100 h. En esta clasificación las viviendas tienen un rendimiento térmico aceptable, ya que las horas que se encuentra en disconfort, son horas de la noche o madrugada en donde los habitantes normalmente duermen. Por esta razón recomienda el uso de materiales tradicionales, ya que los materiales que conforman estas edificaciones no cumplen con las condiciones requeridas de confort, y el uso estrategias bioclimáticas. Las estrategias de diseño recomendadas consisten en aprovechar las ganancias de calor interna y emplear estrategias de calentamiento pasivo.
De acuerdo a [8] en el Ecuador, en el sector de la construcción los problemas de confort aún no juegan un papel importante en la etapa de diseño y en el funcionamiento diario, principalmente debido a la falta de conocimiento y comprensión del confort térmico humano, por lo que es importante la implementación de estándares de confort térmico en las edificaciones del país.
De esta manera se puede establecer la importancia de ejecutar esta investigación, ya que los materiales usados regularmente como envolvente en las construcciones contemporáneas no han sido analizados y evaluados tanto en sus propiedades térmicas y paralelamente con la percepción de confort interior que estas brindan a sus habitantes. Además, la mayoría de los estudios se han realizado previo a que se publicara la Norma de Eficiencia Energética de Ecuador (NEC-HS-EE) [2]. Con lo cual hace falta contar con estudios que permitan determinar el aporte de esta Norma en obtener eficiencia energético y confort en viviendas
Por tanto, el objetivo del presente estudio consiste en determinar la percepción del confort térmico a través de la caracterización de materiales predominantes en la envolvente de las edificaciones residenciales de la ciudad de Loja. Para ello, se propone establecer tipologías representativas de edificaciones residenciales con base en los materiales de construcción comúnmente utilizados, que se obtienen de la Encuesta Nacional de Edificaciones (ENED). Posteriormente se plantea la caracterización de la envolvente basado en los requisitos establecidos por la NEC-HS-EE y encuestas a profesionales locales y el análisis de confort interior de los habitantes mediante el método adaptativo, para determinar los rangos de aceptabilidad de confort.
Este estudio permite determinar que, en su mayoría, los paquetes constructivos usados por los constructores cumplen con los requisitos máximos de transmitancia térmica. Sin embargo, se logra determinar que cuando se usa paredes de ladrillo de 7cm, que es una práctica común en la construcción, no se cumple con el valor máximo establecido. Con respecto al confort térmico se encontró que los sistemas constructivos utilizados en la localidad cumplen, en su mayoría con las exigencias de transmitancia térmica de envolvente y permiten alcanzar el confort la mayor parte del tiempo durante el día, mientras que en la noche se experimenta disconfort, especialmente en la planta baja.
El documento se estructura de la siguiente manera: en la siguiente sección se aborda la metodología, que consiste en la definición de tipologías representativas para el área urbana de Loja, la caracterización de la envolvente de las viviendas y la percepción de confort térmico interior. En la sección 3 se presentan los resultados obtenidos, en la sección 4 la discusión y finalmente en la sección 5 las conclusiones y recomendaciones.
METODOLOGÍA
El estudio se realiza en el área urbana de la ciudad de Loja, al sur del Ecuador. Se localiza en la latitud -4.03° y longitud -79.20°, a una altitud aproximada de 2040 msnm. La ciudad presenta un clima ¨continental lluvioso¨ [2], con CDD10°C≤ 2500 y HDD18°C ≤ 2000. Su temperatura media anual es de 16°C y la humedad relativa de 74.06%. Existe una variación de temperatura diaria que puede alcanzar los 20°C en medio día. Las horas de la madrugada y noche son las más frías, mientras que, al medio día se incrementa hasta alcanzar los niveles de confort térmico, que se encuentran establecidos en la NEC-HS-CL entre 20°C y 23°C para el clima frío [14]. Los meses más fríos son de junio a septiembre y los meses más cálidos de noviembre a enero.
Según la Norma NEC-HS-EE los requisitos para la envolvente (Valor U) que se debe cumplir en el piso climático indicado son los que se muestran en la (Fig. 1).
La investigación se desarrolló en tres pasos: el primero consistió en identificar las tipologías representativas del parque residencial de Loja, el segundo paso en caracterizar las envolventes de las tipologías definidas y finalmente en la aplicación de encuestas de percepción a los habitantes.
Identificación de tipologías representativas
Para identificar las tipologías representativas del parque residencial de la ciudad de Loja se consideran los datos de permisos de construcción otorgados por el GAD Municipal, obtenidos mediante la Encuesta ENED correspondiente al año 2019 [15].
A partir de esta información, se identificó el tipo de edificación predominante, el número de pisos y los materiales comúnmente empleados. Para el análisis de la materialidad se considera las viviendas de nueva construcción y no las ampliaciones o remodelaciones, ya que en estos dos últimos casos no se informa sobre la materialidad de la totalidad de las viviendas.
Caracterización de la envolvente
La caracterización de los paquetes constructivos de la envolvente se realiza mediante la aplicación de una encuesta digital dirigida a constructores profesionales de la ciudad de Loja, con un total de 19 respuestas entre ingenieros y arquitectos. El propósito de esta encuesta consiste en identificar los componentes, espesores y características de las cubierta, paredes y pisos que constituyen las tipologías representativas previamente identificadas para determinar su transmitancia térmica.
El cálculo de transmitancia térmica se realiza de forma teórica a partir de la norma UNE-EN ISO 6946 [16]: Método de cálculo de resistencia térmica y transmitancia térmica, y según lo establecido en el Código técnico de la edificación para el Cálculo de parámetros característicos de la envolvente [17]. Para su cálculo, se ha identificado estudios en la literatura científica nacional para obtener información sobre la conductividad térmica de los materiales locales. En los materiales que no se ha encontrado información local se utiliza los datos proporcionados por la norma UNE ISO 10456 [18] y la NEC-HS-EE. (Tabla 1).
Tabla 1: Valores de conductividad térmica de materiales
| Material | Densidad (kg/m3) | Conductividad (W/m K) |
| Bloque (Pichincha) | 1676,48 | 0.312* |
| Hormigón a base de cemento | --- | 0.545* |
| Mortero a base de cemento | --- | 0.465* |
| Bloque hueco de piedra pómez | --- | 0.273* |
| Ladrillo común | --- | 0.80 |
| Teja de arcilla | 2000 | 1 |
| Cerámica/ Porcelanato | 2300 | 1.3 |
| Acero (Steel) | 7800 | 50 |
| Zinc | 7200 | 110 |
| Gypsum | 600 | 0.18 |
| Piedra sedimentaria natural | 2600 | 2.3 |
| Suelo arena o grava | 1700-2200 | 2.0 |
Nota: * Materiales con información local
Percepción de confort térmico interior
Para determinar la percepción de confort interior de los habitantes de la ciudad de Loja en cada una de las tipologías, se realizó el desarrollo y aplicación de encuestas dirigidas a la ciudadanía en general mediante medios digitales, ya que el presente estudio se desarrolló en el marco de la Pandemia de la COVID-19. La condición de aplicación fue que habiten en viviendas de tipología unifamiliar de 2 pisos, por ser la tipología predominante. Se obtuvieron 65 respuestas válidas de un total de 102 encuestas realizadas desde el 13 de enero del 2022 hasta el 01 de febrero del 2022. Con lo cual se obtuvo una tasa de respuesta del 63.70%.
En esta fase del estudio, se ha tomado en cuenta la temperatura exterior promedio, utilizando los datos registrados por la estación meteorológica de la UTPL durante el periodo de aplicación de la encuesta, que abarca 7 días previos al registro, como lo recomienda la norma ASHRAE 55. De acuerdo con estos datos, se determina que la temperatura media exterior de los días en que se realizó el estudio es de 17.48°C.
La encuesta se estructuró en cuatro partes: la primera parte con preguntas relacionadas con el tipo de edificación, número de pisos y localidad para verificar el cumplimiento de las condiciones requeridas por el estudio; la segunda para obtener información general de la vivienda como su ubicación dentro de la ciudad, antigüedad de la edificación, tipo de implantación, materialidad, entre otros aspectos que inciden en el confort térmico; la tercera parte centrada en preguntas de percepción térmica. Las preguntas de percepción de confort estuvieron enfocadas para planta baja y planta alta, y tanto en el día como en la noche. Para ello, se usó el método de evaluación de viviendas existentes mediante encuestas a los habitantes siguiendo la norma ASHRAE 55, en donde se empleó la escala de sensación térmica de 7 puntos de Fanger, que va desde el 0 como una temperatura neutra hasta +3 muy caliente o -3 muy frío. Para su aplicación en la localidad de estudio, se han adaptado los términos para un mejor entendimiento.
La ASHRAE 55 [12] establece que el porcentaje de satisfechos en un espacio se encuentran en las escalas entre -1 y +1, es decir abarca los ocupantes que marcaron ligeramente caliente, ni caliente ni frio y ligeramente frío, debido a que se pueden realizar cambios de adaptación en los ocupantes (como la vestimenta o tomar algo caliente) o en el ambiente (como abrir o cerrar ventanas). A partir de ellos se establecen 2 rangos de aceptabilidad el primero entre 80% - 90% y el segundo rango mayor al 90%.
Por último, la cuarta parte se enfocó en recopilar información respecto a las estrategias pasivas a las que pueden optar para mejorar o adaptarse al ambiente interior, con la finalidad de realizar análisis complementarios.
RESULTADOS
Identificación de tipologías representativas
Se identifica que la tipología predominante corresponde a las edificaciones residenciales unifamiliares predominan en el parque residencial con el 67.38%. La diferencia se distribuye de manera equitativa entre viviendas para 2 familias y para 3 o más familias. De las viviendas unifamiliares, se evidenció que en su mayoría son de dos pisos con el 49.32%. Por tanto, se considera a la edificación unifamiliar de dos pisos como la predominante en el parque residencial de la ciudad de Loja, seguida de la vivienda de un piso con el 45.51%. Para el estudio se considera la vivienda de dos pisos y se analiza tanto la planta baja como la planta alta. Tomando en cuenta los materiales que se emplean comúnmente en este tipo de edificación se evidenció que el hormigón armado predomina en cimientos (94.32%), en estructura (96.96%) y en la cubierta (78.6%). En las paredes predomina el uso de ladrillo (94.76%), seguido del bloque (5.24%).
Hasta el año 2019 no se registra el material de piso, por lo que este elemento de envolvente se determinará mediante la encuesta de caracterización que se indica en la sección 3.2. En cuanto a la forma de la cubierta, si bien predomina la cubierta plana de hormigón armado con el 78.6%, el 21,4% restante emplea cubierta inclinada con láminas metálicas (8.73%), fibrocemento (3.93%) y teja de arcilla u otros (8.30%).
En base a estos datos recopilados en la materialidad de la envolvente, se establecen cuatro tipologías de estudio que se muestran en la Tabla 2, todas con estructura de hormigón armado. La tipología T1 se conforma por paredes de ladrillo y cubierta de hormigón armado; la tipología T2 con paredes de ladrillo y cubierta de láminas metálicas; la tipología T3 con paredes de bloque y cubierta de hormigón armado; y la tipología T4 con paredes de bloque y cubierta de láminas metálicas.
Caracterización de la envolvente
Las respuestas obtenidas de la encuesta aplicada a constructores profesionales de la ciudad de Loja, permitió obtener información para la caracterización de cada paquete constructivo de las tipologías identificadas previamente. En el caso de paredes, se establece que el tipo de ladrillo predominante es el de obra macizo (89.47%), colocado mayormente de filo con un espesor de pared de 7 cm (78.95%) y en menor escala echado de 14 cm (21.05%).
Cuando las paredes perimetrales se conforman por bloques de cemento, se emplean los de 10 cm o 15 cm de espesor en igual proporción. Los materiales predominantes que se utilizan como recubrimiento exterior son mortero y pintura en un 68.42% de las veces, mientras que, en el interior en un 94.74%. Otras opciones de revestimiento para el exterior son los cerámicos (10.53%) y la piedra (5.26%). También se identificó que el 15.79% de los encuestados no emplea ningún tipo de revestimiento exterior.
Las cubiertas planas (losas de hormigón armado) son realizadas por los profesionales encuestados con losas alivianadas con casetones en un 42.11% y con losas alivianadas con bloque pómez en un 36.84%. Hacia el exterior el recubrimiento comúnmente empleado es el mortero con cerámico (36.84%) o con piedra (15.79%), no obstante, un alto porcentaje no emplea ningún tipo de recubrimiento o emplea solo mortero (47.37%). Hacia el interior se define predominantemente el uso de gypsum (52.63%); sin embargo, también se evidencia que los profesionales emplean únicamente mortero más pintura (26.32%). En menor medida se emplea la plancha de estuco (10.53%) o simplemente no se usa ningún tipo de revestimiento (10.53%).
En las cubiertas inclinadas se utilizan láminas metálicas simples con estructura metálica de 15 cm. Según el grupo de profesionales encuestados, la pendiente que comúnmente emplean en las edificaciones para la ciudad de Loja esta entre el 16% y 20 %. El recubrimiento predominante por el exterior es la teja cerámica con el 52.94%, mientras que, en la diferencia emplean las láminas metálicas sin algún tipo de recubrimiento. En cuanto al recubrimiento interior generalmente emplean planchas de gypsum (58.82%) o de estuco (17.65%).
Finalmente, el paquete constructivo del piso en planta baja está dominado por dos opciones. El primero conformado por material de mejoramiento con losa de hormigón (57.89%), y el segundo por un replantillo de piedra con loseta de hormigón (42.11%). En ambos casos se emplea losas de 7 cm (57.89%) o de 5cm (31.58%). En un bajo porcentaje (10.53%) el contrapiso está conformado por losas de 10 cm. El recubrimiento que más se aplica es el piso de cerámica (89.47%) y el piso flotante (10.53%).
A partir de la caracterización de los paquetes constructivos, se realiza el cálculo de la transmitancia térmica, usando los valores de conductividad térmica de la Tabla 1. Los resultados de los paquetes constructivos predominantes se muestran en la Tabla 3.
De ello se determina que la tipología T1, se valida el cumplimiento para la mayoría de los elementos de envolvente, a excepción de las paredes de ladrillo de 7 cm, que son las predominantes en la localidad.
En la tipología T2 los paquetes constructivos que no cumplen con el valor máximo son las paredes con ladrillos de 7 cm y la cubierta con láminas metálicas sin recubrimiento de teja.
En la tipología T3 todos los paquetes constructivos cumplen con los requisitos de la norma.
Y finalmente en la T4, al igual que en la tipología T2 no cumple la cubierta de láminas metálicas sin recubrimiento exterior.
Percepción de confort térmico interior
De las encuestas de percepción se pudo receptar respuestas de habitantes de cinco parroquias urbanas: Carigán (6.15%), El Sagrario (15.38%), El Valle (26.15%), Punzara (26.15%) y San Sebastián (26.15%). La información recopilada muestra que el 69.23% de las viviendas están ocupadas entre 3 y 5 personas. Además, se ha establecido que el 96.98% de las viviendas incluidas en el estudio tienen una antigüedad de hasta 30 años, distribuidas de la siguiente manera: hasta 10 años el 32.31%, hasta los 20 años el 40.00% y hasta los 30 años el 24.62%. En cuanto al tipo de implantación, se identificaron cuatro condiciones diferentes: Aisladas (9.23%), pareadas (23.08%), continuas o adosadas (52.31%) y sobre línea de fábrica (15.38%).
Tabla 3: Caracterización de la envolvente predominante en la construcción de viviendas en la ciudad de Loja, cálculo de transmitancia térmica y cumplimiento de la NEC-HS-EE
| Envolventeente | Opción | Material | Espesor (mm) | Conductividad térmica (W/m K) | Resistencia térmica total | Valor U (W/m 2 K) | Cumplimiento NEC-HS-EE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Paredes | 1 | Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | 0.35 | 2.83 | NO |
| Ladrillo de obra | 70 | 0.72 | |||||
| Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | |||||
| 2 | Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | 0.45 | 2.22 | SI | |
| Ladrillo de obra | 140 | 0.72 | |||||
| Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | |||||
| 3 | Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | 0.58 | 1.74 | SI | |
| Bloque de concreto | 100 | 0.312 | |||||
| Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | |||||
| 4 | Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | 0.74 | 1.36 | SI | |
| Bloque de concreto | 150 | 0.312 | |||||
| Mortero (enlucido) | 20 | 0.465 | |||||
| Cubierta | 1 | Cerámico | 9 | 1.3 | 0.63* | 1.58 | SI |
| Mortero | 10 | 0.465 | |||||
| Hormigón | 50 | 0.545 | |||||
| Casetones + Hormigón | 150 | 1.067 0.545 | |||||
| Cámara de aire | 50 | ||||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| 2 | Cerámico | 9 | 1.3 | 0.92* | 1.08 | SI | |
| Mortero | 10 | 0.465 | |||||
| Hormigón | 50 | 0.545 | |||||
| Bloque pómez + Hormigón | 150 | 0.273 0.545 | |||||
| Cámara de aire | 50 | 0.16 | |||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| 3 | Teja de arcilla | 7 | 1 | 0.35 | 2.89 | SI | |
| Láminas metálicas | 0.25 | 110 | |||||
| Estructura metálica | 150 | 50 | |||||
| Cámara de aire | 20% | ||||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| 4 | Hormigón | 50 | 0.545 | 0.61* | 1.65 | SI | |
| Casetones + Hormigón | 150 | 1.067 0.545 | |||||
| Cámara de aire | 50 | 0.16 | |||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| 5 | Hormigón | 50 | 0.545 | 0.90* | 1.11 | SI | |
| Bloque pómez + Hormigón | 150 | 0.273 0.545 | |||||
| Cámara de aire | 50 | 0.16 | |||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| 6 | Láminas metálicas | 0.25 | 110 | 0.34 | 2.95 | NO | |
| Estructura metálica | 150 | 50 | |||||
| Cámara de aire | 20% | ||||||
| Plancha de gypsum | 6.4 | 0.18 | |||||
| Piso Planta Baja | 1 | Cerámico | 9 | 1.3 | 0.42 | 2.38 | SI |
| Losa de hormigón | 70 | 0.545 | |||||
| Material de mejoramiento | 150 | 2 | |||||
| 2 | Cerámico | 9 | 1.3 | 0.41 | 2.44 | SI | |
| Loseta de hormigón | 70 | 0.545 | |||||
| Replantillo de piedra | 150 | 2.3 |
* Representa la resistencia térmica total, calculada mediante el método de cálculo aplicado para un elemento de edificación constituido por capas homogéneas y heterogéneas
Con relación a los materiales de construcción las viviendas encuestadas son principalmente de ladrillo (87.69%) y bloque (10.77%). Se identificaron viviendas con paredes de tierra en un porcentaje muy bajo (1.54%). En cuanto a la cubierta las viviendas son de losa de hormigón armado en un 69.23%, láminas metálicas (21.54%) y de teja (9.23%). De las viviendas que cuentan con cubierta inclinada se identificó que el 64.71% tienen cielo raso falso a nivel, el 23.53% cuenta con un cielo raso que sigue la pendiente de la cubierta, el 5.88% cuenta con un espacio habitable o buhardilla y el 5.88% no tiene cielo raso falso. Con relación a la materialidad del piso de la planta baja, se encontró que el 60% de las viviendas son de cerámica sobre losa de hormigón, el 33.85% de madera sobre losa de hormigón y un 6.15% son de tierra estabilizada. A partir de estos resultados se clasificaron los casos estudios según las tipologías definidas obteniendo mayor número para la tipología T1, 40 casos, tipología T2, 12 casos y para la tipología T3 y T4, con un registro de pocos casos, 4 y 2 respectivamente.
Para proceder con los análisis de la percepción térmica se ha tomado las tipologías identificadas en el paso 1 y se asocia con la información faltante obtenida en los pasos 2 y 3.
En la Fig. 2 se analiza los resultados obtenidos de sensación térmica de cada tipología aplicando la escala de 7 puntos de Fanger. En la parte superior se analizan los datos de planta baja, en la parte inferior los de planta alta, en la izquierda durante el día y en la derecha durante la noche.
De ello, podemos determinar que en la tipología T1, la planta baja es percibida por la mayoría de los ocupantes como ligeramente frío y frío tanto en el día como en la noche respectivamente, mientras que, en planta alta para más de la mitad de los ocupantes se encuentra en confort o ligeramente caliente. En la tipología T2 se puede observar que en planta baja la mitad de los ocupantes se encuentra en confort durante el día y la noche; mientras que, en la planta alta esto cambia a ligeramente caliente.
En la tipología T3, en la planta baja, durante el día el espacio se percibe en confort o ligeramente caliente, mientras en la noche cambia a ligeramente frío. En planta alta durante el día se percibe en confort para gran parte de los ocupantes, mientras que, en la noche la mitad de los ocupantes se encuentran en confort o ligeramente caliente y la otra mitad consideran que los espacios son ligeramente fríos o fríos. Finalmente, la tipología T4 tanto en planta baja como en alta se siente ligeramente frío o frío tanto en el día como en la noche.
De forma general los espacios de planta baja de todas las tipologías se perciben como espacios más fríos que planta alta (a excepción de la T2), siendo aún menor en la noche que en el día, esto puede deberse a la forma de implantación, y a que en la localidad es común que en planta baja se desarrolle el área social, con espacios abiertos y mayor superficie de vitrales.
Por lo tanto, en la Tabla 4 los valores que se encuentran en rojo no cumplen con el porcentaje de satisfacción requerido, es decir un valor mayor al 80% de aceptabilidad. Esto es las tipologías T1, T3 Y T4 en planta baja durante la noche, y las tipologías T3 y T4 en planta alta durante la noche. La tipología que presenta mayor porcentaje de ocupantes satisfechos es la T2.
Tabla 4: Porcentaje de ocupantes satisfechos según tipología de vivienda
| Tipología | Envolvente | Materiales de Construcción | Planta Baja | Planta Alta | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Día | Noche | Día | Noche | |||
| T1 | Pared | Ladrillo | 82.50% | 52.50% | 80% | 82.50% |
| Cubierta | Hormigón Armado | |||||
| Piso | Loseta de hormigón | |||||
| T2 | Pared | Ladrillo | 100% | 100% | 100% | 91.67% |
| Cubierta | Láminas metálicas (con cielo raso a nivel) | |||||
| Piso | Loseta de hormigón | |||||
| T3 | Pared | Bloque | 100% | 75% | 100% | 75% |
| Cubierta | Hormigón Armado | |||||
| Piso | Loseta de hormigón | |||||
| T4 | Pared | Bloque | 100% | 0% | 100% | 50% |
| Cubierta | Láminas metálicas (con cielo raso a nivel) | |||||
| Piso | Loseta de hormigón | |||||
De acuerdo con la información acerca de las preferencias de los ocupantes para sus espacios, las tipologías T1, T2 Y T3 no requieren cambio en asoleamiento y temperatura, mientras que la T4 sí. Con respecto a la humedad todas las tipologías requieren menor humedad al interior de las viviendas. Cabe destacar que la tipología T1 y T3 indican haber realizado cambios anteriormente para mejorar el ambiente interior como sellar ventanas para reducir las infiltraciones, cambiar el piso, usar alfombras en las habitaciones y construir una cubierta sobre la terraza.
Relación de la norma NEC-HS-EE con la Percepción de Confort Interior de las Viviendas
Luego del análisis de resultados de las encuestas, se realiza la validación de la Norma NEC-HS-EE, relacionando los paquetes constructivos de cada tipología con la aceptabilidad que presentan en los ocupantes y verificando si el valor establecido (Fig.1) permite alcanzar el confort interior en la ciudad de Loja.
A partir de los valores máximos de transmitancia térmica proporcionados por la norma NEC-HS-EE se establece si los paquetes constructivos de cada tipología cumplen o no con este requisito. Además, se verifica el rango de aceptabilidad de los ocupantes en el interior de estas viviendas según las respuestas de los casos analizados.
En la Tabla 5, se determina que para la tipología T1, los ocupantes se encuentran satisfechos con el confort del espacio tanto en planta baja como en planta alta dentro de un rango de aceptabilidad del 80% al 90%. Sin embargo, durante la noche en planta baja el porcentaje es menor a 80%. Las causas de este disconfort no se han definido en el estudio, más puede ser por el uso de materiales de piso como cerámica o porcelanato y mayores áreas de cristal, mientras en áreas de planta alta es común el uso de madera o piso flotante.
De acuerdo con las respuestas obtenidas para la tipología T2, los habitantes se encuentran satisfechos con el confort del espacio tanto en el día como en la noche, tanto en planta baja como en planta alta, convirtiéndose en el tipo de vivienda con mejor confort interior. Esto puede ser a causa de que las viviendas analizadas en su mayoría cuentan con cielo raso, lo que permite evitar las pérdidas de calor nocturnas.
En el caso de las tipologías T3 y T4 todos los paquetes constructivos analizados cumplen con el valor U máximo, más en la noche se encuentran en disconfort tanto en planta baja como en planta alta con una aceptabilidad menor al 80%.
Se evidencia que todas las tipologías cumplen con los requisitos prescriptivos de la Norma NEC-HS-EE y dotan de un ambiente de confort interno a los habitantes durante el día, más en la noche al bajar la temperatura esta situación cambia, en este caso los ocupantes pueden tomar medidas para modificar estas condiciones y alcanzar el confort interior en sus viviendas. Es recomendable analizar otros aspectos como la implantación, orientación, superficies acristaladas, entre otros que permitan obtener otros aspectos por los que las viviendas pueden encontrarse en disconfort.
Tabla 5: Relación de Cumplimiento de NEC-HS-EE y porcentaje de satisfacción del ambiente interior
| Tipología | Elemento | Cumple NEC-HS-EE | Porcentaje de ocupantes satisfechos | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Planta Baja | Planta Alta | |||||||||||||
| Día | Noche | Día | Noche | |||||||||||
| >90% | 90%(80% | <80% | >90% | 90%(80% | <80% | >90% | 90%(80% | <80% | >90% | 90%(80% | <80% | |||
| Tipología T1 | Paredes | ●* | ● | ● | ● | ● | ||||||||
| Piso | ● | |||||||||||||
| Techo | ● | |||||||||||||
| Tipología T2 | Paredes | ●* | ● | ● | ● | ● | ||||||||
| Piso | ● | |||||||||||||
| Techo | ●* | |||||||||||||
| Tipología T3 | Paredes | ● | ● | ● | ● | ● | ||||||||
| Piso | ● | |||||||||||||
| Techo | ● | |||||||||||||
| Tipología T4 | Paredes | ● | ● | ● | ● | ● | ||||||||
| Piso | ● | |||||||||||||
| Techo | ●* | |||||||||||||
*Se presenta una variación en el paquete constructivo que no cumple con el valor U máximo
DISCUSIÓN
La cantidad de casos analizados por cada tipología concuerdan con la información estadística, de tal forma que en la mayoría de casos corresponden a la tipología T1 y T2, con 40 y 12 casos respectivamente. Por otro lado, de la tipología T3 y T4 se cuenta con 4 y 2 casos, por lo que sus resultados no son concluyentes, más han servido para tener indicios del comportamiento de su envolvente.
Los paquetes constructivos de la tipología T1 cumplen con los requerimientos de la NEC-HS-EE, excepto las paredes de ladrillo de 7 cm, que es la respuesta predominante de espesor de ladrillo usado en la construcción de viviendas unifamiliares, razón por la cual puede verse afectada la sensación térmica interior de este tipo de viviendas.
Se puede evidenciar que las respuestas de la tipología T2 presentan mayor número de habitantes satisfechos, mayor al 90%, tanto en planta baja y en planta alta, durante el día y durante la noche. En este caso se analiza, que las viviendas cuentan con un cielo raso a nivel por lo que se crea un espacio de cámara de aire sin ventilar, el cual puede ser la razón por la que se presenten estos resultados. En cuanto a los materiales que conforman esta tipología, las paredes de ladrillo con espesor de 7 cm y cuando la cubierta de láminas metálicas no se encuentra con recubrimiento de teja, no cumplen con los requerimientos de la NEC-HS-EE.
En estas dos tipologías se ha identificado que la pared de ladrillo puede variar de 7 cm a 15 cm generando una variación significativa en la capacidad de aislar por lo que su variación en la transmitancia térmica es indiscutible, esto influye directamente en la percepción del confort de las viviendas, de acuerdo con [19] quien determina que, a mayor resistencia térmica, y por lo tanto menor transmitancia térmica, es mejor el comportamiento de la envolvente.
Existen otros factores; además, de la transmitancia térmica que influyen en la temperatura interior, acorde con el estudio realizado por [20] y [21] que son la masa térmica, la orientación de la edificación y el color de las superficies exteriores, más la transmitancia térmica es uno de los principales para estimar el adecuado material de envolvente.
En la localidad no se coloca un aislamiento térmico en las paredes por lo que la diferencia de temperatura exterior, especialmente en horas de la noche, afecta directamente el confort térmico de los habitantes en concordancia con [21], por lo que no puede incrementarse de esta forma tanto la transmitancia térmica y evitar los cambios drásticos de temperatura, ya que el 70% de intercambio de calor ocurre a través de las paredes y ventanas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En la ciudad de Loja, que tiene como principal propósito de construcción las residencias unifamiliares es posible alcanzar el confort interior mediante la aplicación de estrategias de confort pasivas como ganancias de calor interno y calefacción solar pasiva mediante alta masa térmica; además, de una correcta selección de materiales de construcción, por lo que la elección de materiales de envolvente es fundamental.
La percepción térmica de cada una de las tipologías analizadas mediante la escala de sensación térmica de 7 puntos de Fanger, determina que las viviendas de la ciudad de Loja presentan mayor insatisfacción en la planta baja durante la noche. Se puede concluir que la tipología con mejor confort térmico es la tipología T2 seguido por la tipología T1. Las tipologías T3 y T4, no son concluyentes debido que se cuenta con pocos casos de estudio, por lo que los resultados solo representan indicios de lo que sucede.
La tipología T2, presenta la mejor sensación térmica de las personas encuestadas, su material de paredes al igual que el tipo T1 es el ladrillo y cuenta con cubierta inclinada, la mayoría de los casos cuenta con cielo raso a nivel y recubrimiento exterior, por lo que crea una cámara de aire, lo que resulta beneficioso en esta tipología permitiendo a los usuarios sentirse en confort tanto en planta alta y baja, durante el día y la noche.
La construcción de las paredes de ladrillo de 7 cm puede ser la causa de la insatisfacción de las viviendas, principalmente de las tipologías T1 y T2, por lo que es importante al momento de construir tomar en consideración el cumplimiento de la transmitancia térmica.
Uno de los parámetros que son importantes de analizar es la influencia de la implantación ya que de ello depende la superficie de la envolvente expuesta de forma directa a las condiciones exteriores.
Los paquetes constructivos de la envolvente de las edificaciones residenciales permiten evidenciar que las viviendas cumplen con el valor U establecidos por la norma nacional NEC-HS-EE en su mayoría, más al momento de alcanzar los niveles de satisfacción de sus ocupantes al interior se demuestra que presentan aceptabilidad durante el día, pero en la noche en planta baja este porcentaje de satisfacción disminuye y tiene una sensación de un ambiente más frío. Por lo que consideramos que, si la exigencia para la envolvente en la zona climática trabajada fuera mayor, ayudaría a mejorar la estabilidad térmica en el interior de las edificaciones.
Se recomienda hacer énfasis en la determinación de las propiedades térmicas de forma local de los materiales que conforman los paquetes constructivos ya que estas pueden diferir ampliamente de la bibliografía y con ello los valores de transmitancia térmica.
La temperatura promedio de los días en que se realizaron las encuestas de sensación térmica fue 17,48°, en el mes de febrero, por lo que los resultados pueden variar al considerar otras épocas del año, por ejemplo, en los meses entre junio y agosto que son los más fríos.
