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UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUNYA Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona Máster en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente Tesina de fin de máster Curso académico 2011‐2012
“Comparación de la demanda energética mediante el cambio en la morfología urbana por densificación en el clima cálido seco”
Tutora: Anna Pagès R. Autora: Fátima Córdova Borbón Barcelona, Septiembre 2013
AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios por brindarme vida, salud y motivación para salir adelante en este año. A México y CONACYT por creer en mí. A mis amigos y tutores del Laboratorio de Energía, Medioambiente y Arquitectura de la Universidad de Sonora, por su motivación y apoyo en mi realización de este máster. A mi tutora de tesina Anna Pagés, por su interés y ayuda en el desarrollo de mi trabajo. A mis compañeros de Chile, Chipre, Ecuador, Brasil, Cuba, República Dominicana, España, Arabia Saudita, Siria y México, son y seguirán siendo mis profesores y amigos. Y sobre todo a mi familia, por enseñarme que la manera de ser feliz en la vida es a base de esfuerzo y dedicación, sin ustedes no estuviera aquí. Gracias por su paciencia y apoyo incondicional.
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ABSTRACT En las últimas décadas, el modelo de crecimiento de ciudad dispersa, encabezado en América por Estados Unidos, ha ocasionado que países en vías de desarrollo con ciudades en crecimiento, adopten este modelo que las lleva a transformarse en ciudades insostenibles, incosteables, de alto consumos energético e impactos ecológicos negativos. Una respuesta a esta problemática por parte de países Europeos, ha sido la de establecer metas de limitar la dispersión densificando zonas existentes de la ciudad, buscando también mejoras paralelas económicas, sociales y ambientales. Esta investigación demuestra y analiza , las ventajas de la densificación urbana en una zona existente de vivienda social en la ciudad de Hermosillo, México; donde su clima cálido seco de altas temperaturas y oscilaciones térmicas obligan a los habitantes a recurrir a sistemas mecánicos de acondicionamiento térmico alcanzando altos consumos energéticos; para el objetivo de la investigación, se comparan criterios energéticos y de comportamiento térmico de tres posibles escenarios densificados, por medio de simulación en el software Design Builder. Palabras Claves: Dispersión urbana, vivienda social, densificación, demanda energética.
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ÍNDICE Agradecimientos ....................................................................................................................................... 1 Abstract .................................................................................................................................................... 2 Índice ........................................................................................................................................................ 3 Listado de figuras, ilustraciones y tablas. .................................................................................................. 5 Listado de Figuras ............................................................................................................................. 5 Listado de Tablas .............................................................................................................................. 6 Capítulo 1 Introducción ............................................................................................................................. 9 1.1.
Antecedentes ...................................................................................................................... 9
1.2.
Problemática y Justificación ............................................................................................... 11
1.3.
Objetivos. .......................................................................................................................... 13
1.4.
Metodología. ..................................................................................................................... 14
Capítulo 2. Estado del arte. ..................................................................................................................... 15 Dispersión urbana o “Urban Sprawl” .............................................................................................. 15 Impacto de la dispersión urbana. ................................................................................................... 15 Casos en el mundo. ........................................................................................................................ 16 Densificación .................................................................................................................................. 17 Estudios relacionados ..................................................................................................................... 18 Capítulo 3. Muestra de Morfología Urbana. ............................................................................................ 21 3.1. 3.1.1.
Parámetros de la vivienda. ........................................................................................ 21
3.1.2.
Parámetros del entorno urbano. ............................................................................... 25
3.1.3.
Resumen de parámetros de selección de la Muestra de Morfología Urbana............. 28
3.2.
Selección de la Muestra de Morfología Urbana mediante los parámetros seleccionados. . 29
3.2.1.
Filtro 1: Fecha de construcción. ................................................................................. 30
3.2.2.
Filtro 2: Tipo de malla urbana y características de la vivienda. .................................. 31
3.2.3.
Filtro 3: Disponibilidad de Información y selección. .................................................. 32
3.3. 3.3.1.
Parámetros de Selección ................................................................................................... 21
Descripción de la Muestra de Morfología Urbana .............................................................. 33 Diseño Urbano .......................................................................................................... 33
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3.3.2.
Descripción de las viviendas. ..................................................................................... 37
3.3.3.
Aspectos Sociales y Usuario. ..................................................................................... 38
Capítulo 4. Evaluación de los escenarios. ................................................................................................ 41 Criterios y parámetros generales de simulación. ................................................................................ 41 Comparación de aspecto y densidad................................................................................................... 45 Resultados por escenarios. ................................................................................................................. 48 4.1.
Escenario A. Estado actual, conservación de morfología y densidad. ................................. 48
4.1.1.
Escenario A. Comportamiento Térmico ..................................................................... 49
4.1.2.
Escenario A. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda. ........................... 51
4.2.
Escenario B. Máxima edificabilidad legal. .......................................................................... 54
4.2.1.
Descripción de Escenario B........................................................................................ 54
4.2.2.
Escenario B. Comportamiento Térmico ..................................................................... 58
4.2.3.
Escenario B. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda ............................ 60
4.3.
Escenario C. Densificación con adaptaciones a las bases legales. ....................................... 63
4.3.1.
Diseño de Escenario C. .............................................................................................. 63
4.3.2.
Escenario C. Comportamiento Térmico ..................................................................... 64
4.3.3.
Escenario C. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda ............................. 67
Capítulo 5. Comparación de escenarios
A, B, C. ............................................................................. 71
5.1.
Comparación del comportamiento térmico. ...................................................................... 71
5.2.
Comparación de la demanda energética. ........................................................................... 74
Capítulo 6. Conclusiones y Discusiones ................................................................................................... 79 Bibliografía .............................................................................................................................................. 83 Anexos .................................................................................................................................................... 84 Escenario A ..................................................................................................................................... 90 Escenario B ..................................................................................................................................... 93 Escenario C ..................................................................................................................................... 96 Comparación .................................................................................................................................. 99
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LISTADO DE FIGURAS, ILUSTRACIONES Y TABLAS. Listado de Figuras Ilustración 1 Ubicación de la ciudad de Hermosillo. ................................................................................ 10 Ilustración 2 Problemática del consumo energético. ............................................................................... 12 Ilustración 3 Filtros de selección de MMU .............................................................................................. 29 Ilustración 4 Identificación de Zona de crecimiento (1990 a la fecha). 30 Ilustración 5 Fraccionamientos de vivienda con equidad morfológica y materialidad. ............................ 31 Ilustración 6 Dimensiones mínimas de recámaras según el CEV. ............................................................. 35 Ilustración 7 Área de jardín y modificaciones irregulares a viviendas de la MMU. .................................. 36 Ilustración 8 Vialidad colectora de MMU. ............................................................................................... 36 Ilustración 9 Plantas arquitectónica de viviendas. ................................................................................... 37 Ilustración 10 Sistema constructivo de vigueta y bovedilla en cubierta. .................................................. 38 Ilustración 11 Recorrido de MMU a centro. ............................................................................................ 39 Ilustración 12 Plano de clasificación de viviendas. .................................................................................. 43 Ilustración 13 Esquema de densificación por bloques de vivienda en escenarios A, B y C. ...................... 46 Ilustración 14 Ejemplo de modelación de vivienda y modelación de entorno en software de simulación. ................................................................................................................................................................ 48 Ilustración 15 Modificación de la vivienda tipo A y B para escenario B. .................................................. 56 Ilustración 16 Ejemplo de modelación de vivienda y entorno en software de simulación para escenario B. ................................................................................................................................................................ 57 Ilustración 17 Modelación de vivienda y entorno en software de simulación. ........................................ 63 Listado de Gráficos Gráfico 1 Energía de transporte vs. densidad para 32 ciudades .............................................................. 16 Gráfico 2 Clasificación de la vivienda. ...................................................................................................... 22 Gráfico 3 Superficie total, densidad por período y población de Hermosillo. ......................................... 26 Gráfico 4 Evolución del crecimiento de población y superficie. ............................................................... 26 Gráfico 5 Población, superficie y densidad de Hermosillo. 1900 – 2010 .................................................. 27 Gráfico 6 Ubicación de MMU en Hermosillo. .......................................................................................... 33 Gráfico 22 Comparación de índices de ocupación. .................................................................................. 46 Gráfico 23 Niveles en escenarios. ............................................................................................................ 46 Gráfico 24 Comportamiento de índices de densidad. .............................................................................. 47 Gráfico 7 Comportamiento Térmico vivienda tipo B1‐ Escenario A ......................................................... 50 Gráfico 8 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario A ...................................................... 50
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Gráfico 9 Comportamiento térmico en un día de Julio –Escenario A ...................................................... 51 Gráfico 10 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario A. .................................... 52 Gráfico 11 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario A ................................................................. 53 Gráfico 12 Comportamiento térmico anual de la vivienda ‐ Escenario B ................................................. 58 Gráfico 13 Temperatura promedio del Escenario B ................................................................................. 59 Gráfico 14 Temperatura por nivel en un día de Julio ‐ Escenario B .......................................................... 59 Gráfico 15 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario B ...................................... 61 Gráfico 16 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario B ................................................................. 62 Gráfico 17 Comportamiento térmico anual de la vivienda ‐ Escenario B ................................................. 65 Gráfico 18 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario C .................................................... 66 Gráfico 19 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario B .................................................... 66 Gráfico 20 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario C ...................................... 68 Gráfico 21 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario c ................................................................. 69 Gráfico 25 Comportamiento de la temperatura media en planta baja en los escenarios A, B y C. ......... 72 Gráfico 26 Comportamiento en un día de julio de plantas bajas y superiores de los escenarios A, B y C. 73 Gráfico 27 Ganancias de energía / m2 ‐ Escenarios A, B y C .................................................................... 73 Gráfico 28 Demanda energética total/ m2 por escenario. ....................................................................... 74 Gráfico 29 Ahorro de demanda energética en los tres escenarios ........................................................... 75 Gráfico 29 Reducción desglosada de demanda. ...................................................................................... 75 Gráfico 30 Comportamiento de la demanda energética anual el año por escenario. .............................. 76 Gráfico 31 Comportamiento de la demanda anual de Aire Acondicionado y Calefacción en todos los escenarios. .............................................................................................................................................. 77 Gráfico 32 Ahorro de demanda energética en los tres escenarios ........................................................... 79 Gráfico 34 Clasificación de la vivienda según el CEV. ............................................................................... 86 Listado de Tablas Tabla 1 Tabla resumen de valores y rangos para los subtipos de la Vivienda Social. ............................... 24 Tabla 2 Listado de parámetros de selección de MMU. ............................................................................ 28 Tabla 3 Datos de desarrollos urbanos y disponibilidad de información ................................................... 32 Tabla 4 Lotificación y porcentaje de Uso de Suelo en MMU .................................................................... 34 Tabla 5 Software y valores de entrada de simulación .............................................................................. 43 Tabla 6 Comparación de uso y ocupación de escenarios. ........................................................................ 45 Tabla 7 Comparación de índices de ocupación en escenarios. ................................................................ 45 Tabla 8 Comparación de índices de densidad en escenarios. .................................................................. 47 Tabla 9 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario A ........................................................................................ 49 Tabla 10 Demanda energética por tipo de vivienda – Escenario A. ......................................................... 52 Tabla 11 Demanda energética total anual desglosada – Escenario A ...................................................... 53
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Tabla 12 Relación de Uso de Suelo y Usos Específicos del PDU 2006 para la ciudad de Hermosillo ......... 54 Tabla 13 Criterios para autorización de Uso de Habitacional Vivienda Social y Popularsegún PDU 2006. 55 Tabla 14 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario B ...................................................................................... 57 Tabla 15 Demanda energética por tipo de vivienda ‐ Escenario B ........................................................... 60 Tabla 16 Demanda energética total anual desglosada – Escenario B ....................................................... 61 Tabla 17 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario C ...................................................................................... 64 Tabla 18 Temperaturas máximas y mínimas interiores. .......................................................................... 65 Tabla 19 Demanda energética por tipo de vivienda ‐ Escenario C ........................................................... 67 Tabla 20 Demanda energética total anual desglosada – Escenario C ....................................................... 68 Tabla 21 Demanda energética de escenarios mensual y anual. ............................................................... 76 Tabla 22 Clasificación y descripción de la vivienda .................................................................................. 87 Tabla 23 Propuesta de clasificación homologada con precios actualizados al 2013 ................................ 87 Tabla 24 Dimensionamiento de lote Residencia, Interés Social y Popular ............................................... 89 Tabla 25 Resultados de Simulación Escenario A ...................................................................................... 90 Tabla 26 Resultados de simulación ‐ Escenario B .................................................................................... 93 Tabla 27 Resultados de simulación ‐ Escenario C .................................................................................... 96
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CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1.
Antecedentes “La ciudad jardín es como un fuego fatuo. La naturaleza se difumina bajo la irrupción de
infraestructuras y edificación, y el aislamiento que nos prometían deja paso a un lugar abarrotado. Me refiero a la “ciudad jardín horizontal” de viviendas unifamiliares. Por el contrario, la solución se halla en la “ciudad jardín vertical”, fruto de la tecnología moderna adaptada a los nuevos modos de vida” .‐Le Corbusier, 1964. A pesar que la familia tipo en algunos países se ha reducido en la última década, la vivienda unifamiliar media tiene mayor tamaño en cuanto a volumen , área construida y jardín, además de mayor lujo, tecnología y servicios que satisfacen exclusivamente los habitantes de la vivienda (Trejo, 2015). En las últimas décadas, el modelo de crecimiento de ciudad tipo suburbio de viviendas unifamiliares, desarrollado principalmente por Estados Unidos al finalizar la segunda guerra mundial, es tomado como modelo de crecimiento por países en vías de desarrollo tales como México, ocasionando que la mancha urbana tenga un crecimiento difuso, creando ciudades de grandes extensiones con muy baja densidad edificatoria y poblacional. Este tipo de ciudades, también conocidas
como
“urban
sprawl”,
traen
consigo
“La ciudad residencial de baja
consecuencias negativas con un impacto en la demanda
densidad es una parte de la ciudad
energética y producción de CO2 de la ciudad, haciendo de
difusa” (Indovina, 2007).
estas ciudades espacios cada vez más insostenibles que producen mayor contaminación y un costo económico de manutención para los habitantes y gobierno; además, lleva consigo otros problemas que justifican la acción para contrarrestarla, como los factores negativos de movilidad, seguridad, interacción, social, entre otros. Debido a su gran influencia en México, la sociedad y los desarrolladores de vivienda han adoptado este modelo de crecimiento y se ha reproducido en todos los niveles socioeconómicos del país, “ha propiciado la construcción de casas económicas (vivienda social) con diseño inadecuado para las condiciones climáticas regionales, lo cual provoca que sean poco confortables, además que consumen mucha energía” (Marincic Lovhira, Ochoa de la Torre, & Del Rio, 2012). La construcción de vivienda económica en México, apoyada por el gobierno Federal, Estatal y Municipal, tienen una calidad limitada por los fondos y programas de créditos financieros, que dan resultado a viviendas en serie que no sean energéticamente eficientes ni satisfagan las necesidades de diseño según el clima (Marincic Lovhira et al., 2012). La ciudad de Hermosillo ha sido una de las tantas del país en adoptar el desarrollo de viviendas en serie unifamiliares tipo suburbio a nivel de vivienda social y otros estratos económicos. En el 2007 más de 20 fraccionamientos fueron autorizados, la mayoría de los asentamientos localizados en
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el Norponiente y Sur poniente de la ciudad, ya que en otros puntos como el Oriente existen barreras naturales que impiden el desarrollo urbano. Este crecimiento del 0.4% compromete a una importante inversión en el sistema a las redes de distribución eléctricas de la ciudad (Valenzuela, 2007). Los problemas que conlleva la dispersión urbana, lleva a analizar las causas y efectos desde dos perspectivas: la vivienda y la urbanización. Sin embargo, debe permanecer el objetivo de entrelazar su funcionamiento para llegar a resultados que conlleven a una mejora y una propuesta de desarrollo sostenible y de menor impacto sostenible para la ciudad de Hermosillo. Ubicación y clima. Para contextualizar de mejor manera el caso de estudio y la fuente de gran parte de su problemática es necesario ubicar la ciudad de Hermosillo en el mapa y analizar su clima. La ciudad capital del estado y se encuentra al sur del Desierto de Sonora, a 270 kilómetros de la frontera con Estados Unidos y a 95 kilómetros de la costa en el Golfo de California o Mar de Cortés. Ilustración 1 Ubicación de la ciudad de Hermosillo.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE IMÁGENES DE GOOGLE EARTH, 2013.
De acuerdo con la clasificación de climas de INEGI (Instituto Nacional de Estadística y Geografía) Hermosillo se ubica con un clima‐ sub clima SECO – MUY SECO. Tiene niveles elevados de radiación solar durante el año, oscilaciones grandes de temperatura y una gran mayoría de cielos despejados. Puede considerarse los meses de abril a octubre como temporada de calor, con temperaturas que van de los 24.3 °C hasta los 39°C, con una máxima extrema registrada de hasta 47.5°C . Durante el invierno (entre diciembre y febrero), el clima se caracteriza como templado con noches frescas y días tibios, temperaturas mínimas medias de 9.4 °C hasta los 28°C durante el día. Llueve principalmente en los meses de julio y septiembre en forma de chubascos, que alcanza aproximadamente los 250 mm en unos 30 días de precipitación al año. Cuenta con contaminación por polvo en suspensión, característica de las ciudades desérticas, causando que la ventilación natural sea evitada gran parte del año.
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Los factores climáticos, la gran cantidad de radiación solar recibida durante el día, altas temperaturas a lo largo del año y la contaminación por polvo; repercuten a que las familias recurran a los equipos de acondicionamiento térmico durante los meses de calor, dependiendo de su capacidad económica en la adquisición, manutención y funcionamiento del sistema (Marincic Lovhira et al., 2012). El clima puede considerarse como asimétrico dando como consecuencia que en los estudios y encuestas de confort térmico muestren tendencias solo hacia un extremo de la escala de sensación y deban tomarse otros criterios para obtener la temperatura de neutralidad (Tn) y rango de confort (Marincic Lovhira et al., 2012).
1.2.
Problemática y Justificación
La demanda energética en las zonas áridas del mundo representa un reto para el desarrollo y la adecuación ambiental de la vivienda (Calderón, Arredondo, Gallegos, & Mayagoitia, 2011). De acuerdo con R. Calderón, en el 2011 “el consumo eléctrico anualizado de la vivienda social en México, demuestra que las ciudades de zonas áridas evaluadas presentan niveles por encima del consumo medio nacional” (Calderón et al., 2011), siendo Hermosillo una de las ciudades representativas de esta zona climática. La vivienda en si, como unidad a reproducirse en un conjunto urbano, precisa de tener las características morfológicas adecuadas para su
Consumo energético total aproximado en vivienda social de 38 m2 en la ciudad de Hermosillo: 4,130 kWh año.
correcta interacción con los demás edificios para buscar beneficio entre sí. En el caso de la vivienda social en la ciudad de Hermosillo; caracterizada por su tamaño, costo económico, materiales de baja calidad y procedimientos constructivos poco adecuados para adaptarse al clima; no ha evolucionado en las últimas décadas, y no suelen ser energéticamente eficientes en su etapa de uso (Borbon Almada, Perez, Miranda P., & Cabanillas, 2012), debido a su construcción con materiales inadecuados para el clima y tener una relación nula con la geometría urbana que la rodea. La combinación de la vivienda energéticamente ineficiente y la falta de planeación urbana sostenible en una ciudad con clima extremo, generan una mayor demanda energética para la ciudad y los ciudadanos (Ver Ilustración 2). De acuerdo con el estudio de Francesco Indovina (2007) , “La ciudad de baja densidad”, la dispersión urbana y baja densidad lleva consigo problemas de movilidad, consumo de suelo, de mantenimiento de servicios básicos (luz, agua, alcantarillado, residuos), seguridad, baja calidad del espacio público, riesgos de incendios, excesivo consumo energético, falta de equipamientos, etc.
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Ilustración 2 Problemática del consumo energético.
Clima cálido seco extremo
Vivienda social unifamiliar de baja calidad.
Dispersión urbana
Consumo energético elevado a nivel urbano.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
Sara Topelson, secretaria de Desarrollo Urbano y Ordenación del Territorio de la Secretaría de Desarrollo Social (Sedesol), indica que en México, el costo del crecimiento disperso de la ciudad resulta insostenible para los gobiernos estatales y municipales, debido a que no pueden mantener un territorio tan grande con los mismos impuestos que paga el ciudadano, los comercios y toda la actividad en la ciudad. (“El Universal ‐ ‐ Viable edificar más vivienda en zonas centro de México,” n.d.). La situación de crecimiento disperso de la ciudad de Hermosillo en las últimas décadas con el modelo de vivienda multifamiliar en desarrollos urbanos tipo suburbios, crea un efecto multiplicador del alto consumo energético de las viviendas con condiciones ineficientes, además de la inversión y gasto público que conlleva el sistema de redes de distribución eléctrica (Valenzuela, 2007). En cuestiones de salud existen pros y contras de la vivienda vertical y densificación, el estudio hecho por Rand Corporation en su artículo “Suburban Sprawl and physical and mental health” afirman que los habitantes de suburbios (baja densidad), tienden a padecer más problemas de salud (hipertensión arterial, artritis, migrañas y dificultades respiratorias), dando como ejemplo “un adulto que reside en un área urbana extensa, como por ejemplo Atlanta, tiene un estado de salud similar al de alguien cuatro años mayor que resida en un área urbana mucho más compacta como Seattle” (Rand Corporation, 2004). Este tipo de afectaciones se reflejan en la ciudad de estudio (Hermosillo) la cual se encuentra en ranking de los países con mayor índice de obesidad en el mundo según la ONG; y Sonora es el estado que presenta más sobrepeso, pues de acuerdo con la Secretaría de Salud de México hasta el 2009, más del 70% de la población padece de sobrepeso debido al sedentarismo social y dependencia al automóvil. Existen políticas para combatir este problema que perjudica a las familias y al gasto público de salud social, pero ninguna de ellas abarca el tema de gestión urbana y social como sistema de prevención y tratamiento Una opción para lograr de una mejora sostenible de la ciudad de Hermosillo, que integre aspectos medio ambientales, calidad de vida, socio culturales, económicos y de eficiencia energética; la densificación urbana resulta ser una opción efectiva. Bajo estas tres premisas, y sabiendo entonces que el rendimiento energético de la vivienda es considerado dependiente de la geometría urbana, el diseño del edificio, sistemas de eficiencia y el comportamiento del usuario (Ratti, Baker, & Steemers, 2005), la modificación de la morfología urbana mediante la densificación ha de tener un impacto de mejora energética a nivel vivienda y ciudad, además de las ventajas que lleva consigo el desarrollo de una ciudad compacta.
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1.3.
Objetivos.
Objetivo General Seleccionar de una ciudad dispersa con clima cálido seco, una Muestra de Morfología Urbana (MMU) de vivienda social unifamiliar en el clima cálido seco, para evaluar y comparar el ahorro de su demanda energética y comportamiento térmico, con dos escenarios densificados propuestos; conservando los criterios de situación geográfica, construcción, materialidad y uso. Objetivos Específicos 1.
Analizar el tipo de crecimiento urbano de la ciudad de Hermosillo, así como los pros y contras del tipo de desarrollo.
2.
Identificar la etapa de crecimiento disperso de la ciudad de Hermosillo, causas y consecuencias.
3.
Analizar mediante bibliografía existente, el estado actual de la vivienda social en Hermosillo.
4.
Definir parámetros de búsqueda y proceso de filtración para seleccionar una Muestra de Morfología Urbana (MMU) de vivienda la social en Hermosillo, que represente la problemática actual de crecimiento disperso de la ciudad.
5.
Identificar y analizar el escenario actual de la MMU: Geometría, criterio de construcción, materialidad, uso, demanda energética, confort, características de los usuarios, habitabilidad, aspectos sociales, accesibilidad, etc.
6.
Proponer dos escenarios adicionales densificados de la MMU que conlleven mejora en parámetros medioambientales, de eficiencia energética y confort.
7.
Comparar, evaluar y calcular mediante software en los tres escenarios, el comportamiento térmico de las viviendas y las diferencias en su demanda energética utilizando parámetros definidos de uso de aire acondicionado, calefacción, iluminación y electrodomésticos.
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1.4.
Metodología.
Para alcanzar los objetivos generales y específicos establecidos en la investigación, se desarrolló una metodología de trabajo que permita alcanzarlos y sirva de modelo para investigaciones futuras similares. Dicho proceso, se desarrolla en dos secciones, la primera que define el objeto de análisis, y la segunda que describe la manera de hacerlo: 1.
Muestra de morfología urbana.
En este punto, se hace la selección de la muestra de morfología urbana que represente la problemática actual de crecimiento disperso de la ciudad. Para ello deben definirse parámetros de selección que filtren los conjuntos de viviendas para su selección. Una vez ya seleccionada, en cuanto a sus características de ubicación, situación en el entorno, características morfológicas, tipos de vivienda, usuarios, aspectos sociales, problemática, etc ; los datos recolectados han de intentar ser actuales y reales, sin embargo, habrá casos en los que se deba hacerse hipótesis y estimaciones para evaluar los temas. 2.
Evaluación de los escenarios
Tras haber seleccionado y descrito la MMU, se define y describen los tres escenarios de densificación (A, B y C), y los parámetros bajo los cuales serán analizados el comportamiento térmico y demanda energética durante la etapa de uso de las viviendas mediante la simulación por software, en este caso Desgin Builder: Escenario A. Estado actual. Escenario B. Densificación por máxima edificabilidad legal. Escenario C. Densificación con adaptaciones a bases legales. Para el cálculo y comparación de la demanda energética se consideran como fijos por metro cuadrado, los aportes actividad doméstica, filtraciones de aire, iluminación y electrodomésticos, mientras que los aportes del aire acondicionado y de calefacción serán modificados según los cambios resultados de la densificación. Los escenarios mantienen la lotificación, orientación, tamaño de vialidades, y la mezcla de uso de suelo en porcentaje, excepto el uso de vivienda, el cual cede parte de su superficie a una nueva zona de estacionamiento. No se considera el cálculo de sistema de gas ni agua o el cálculo de movilidad, ya que los alcances del programa por tiempo y disposición de información, son limitativos a los objetivos establecidos. Al final, se presentan los resultados de la densificación de la MMU en cada escenario a nivel vivienda y urbano; para después obtener conclusiones, comparar y cuantificar las mejoras de la demanda energética y comportamiento térmico.
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CAPÍTULO 2.ESTADO DEL ARTE. El objetivo de este apartado es el ordenamiento de conceptos relacionados con la dispersión urbana, densificación, consumo de energía, etc., así como algunos casos de estudio donde analizan sus efectos en casos reales y a nivel de hipótesis y simulación. Dicha recopilación de bibliografía, ha servido como base para estructurar la metodología del trabajo del documento y ejemplo para la definición de parámetros de análisis y comparación. Dispersión urbana o “Urban Sprawl” El término es utilizado para indicar baja densidad, discontinuidad, dependencia del automóvil y un inadecuado desarrollo urbano generalmente utilizado de una manera peyorativa pero nunca claramente definida, que conlleva a un mayor gasto de construcción, servicios e infraestructura; además requiere de un sistema complejo de gestión (Fernandez Aurora, 2007). Es también una desventaja desde el punto medio ambiental ya que se necesita mayor energía y es más contaminante que los asentamientos con mayor densidad y compactos. Es causante de poca diversificación social y de servicios, conlleva a una elevada presencia de viviendas unifamiliares aisladas y alineadas que implican un aumento de precios de construcción y energía incorporada (Indovina, 2007). Puede decirse que este crecimiento urbano no adopta o sigue las necesidades de los residentes y como resultado de este proceso los territorios antes destinados para conservación, áreas verdes o reserva, son ahora utilizadas para la construcción de vivienda. (Asadi, 2011). A pesar de los esfuerzos para limitar este tipo de modelo descontrolado, el “urban sprawling” o dispersión urbana sigue en aumento en ciudades por todo el mundo (Bruegmann, 2005). “Es un proceso de degradación que va a generar a la larga mayores costes sociales y económicos y en definitiva ambientales” (Indovina, 2007). Impacto de la dispersión urbana. La hipótesis básica de los planeadores es que la normativa de uso de suelos puede cambiar el nivel de consumo energético de la ciudad con los factores más importantes como la estructura social, urbana y de transporte. Cada uno de estos factores se relacionan entre sí, por lo que es de suma importancia valorar las influencias entre si y su impacto en la ciudad. (Mindali, Raveh, & Salomon, 2004). Por lo que a continuación se enmarcan algunos de los impactos tanto social, económico y medioambiental que la tendencia de la baja densidad lleva consigo y son de interés para la investigación. Impacto Social Como parte de una demanda de tipología de vivienda y situación urbana de baja densidad, existen mitos sociales
“La dispersión urbana es un
como el de la seguridad, es decir, que la baja densidad y la
proceso de degradación que va a
vivienda unifamiliar controladas son menos propensas al robo
generar a la larga mayores costes
e intromisión de delincuentes, al contrario de lo que ocurre
sociales y económicos y en definitiva ambientales” (Indovina, 2007).
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en casos como Gran Bretaña, donde se responsabiliza a la adosada de tener el mayor índice de robos de Europa, afirmando que la vivienda en altura o alta densidad mejora la seguridad gracias al uso de ascensores y presencia de porteros (Germain, 2007), además de crearse mayor relación inter vecinal. Impacto en el transporte y Movilidad
Gráfico 1 Energía de transporte vs. densidad para 32 ciudades
En barrios o suburbios alejados del centro de la ciudad, las personas tienden a elegir el transporte privado sobre el público debido al tiempo menor de recorrido (cuando el servicio de
transporte
público
es
deficiente),
infraestructura de calles, confort de los pasajeros, etc., (Codoban & Kennedy, 2008). Mindali y Salomon presentan un modelo conceptual de los factores que influyen en el consumo energético del transporte, separando en primera malo el factor de la densidad y la diversidad de uso de la tierra. A lo que concierne esta investigación, el factor de
FUENTE: STEAMERS, 2003.
densidad a nivel de residencia, se observa que otros factores sociales y de gestión son necesarios para un cambio en el consumo final: aceptación de la sociedad a un cambio de densidad, inversión de infraestructura, transporte público adecuado y atractivo. A pesar que el presente estudio no se focaliza en el impacto del sector de servicios, se han encontrado estudios de los efectos de eficiencia de consumo los cuales sirven de ejemplo de objetivos y futuros resultados. Morikawa concluye que el uso de la energía en los servicios es más eficiente en ciudades densamente más pobladas y que el consumo energético final es aproximadamente del 12% menor cuando la población se duplica y a nivel completo uso el consumo de energía y emisiones de CO2 son menos en ciudades más densas (Morikawa, 2012). En comparación en cuanto a la densidad y consumo de transporte se ha demostrado que las ciudades de alta densidad, como por ejemplo Hong Kong, tienen una menor demanda de energía por transporte per cápita que las ciudades con menor densidad como Houston, resultando también que al comparar 12 ciudades europeas vs. 10 ciudades de E.U., las europeas son cinco veces más densas pero las estadounidenses consumen 3.6 veces más energía per cápita (Gráfico 1). Concluyendo también que las ciudades más densas son ciudades de bajo consumo (Steemers, 2003) . Casos en el mundo. En el libro “La ciudad de baja densidad” que recopila y amplia los contenidos del curso del mismo nombre (2004) dirigido por el profesor Francesco Indovina y Jordi Bertran, se recopilan casos en el
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mundo de dispersión urbana o “urban sprawl”, tales como Bristol, Bruselas, Curitiba, Honalda y Vermont, y las intervenciones realizadas para su control asi como sus orígenes y consecuencias. A continuación se puntualizan algunas de ellas.
Consecuencias: Baja de densidad de población en el centro urbano, menor recaudación fiscal en el área, desigualdad socio‐espacial, migración de actividades industriales y comerciales, aumento de ocupación de suelo, congestión, aumento en el uso del automóvil, contaminación, desaparición del espacio público multifuncional y de los recorridos peatonales, consumo creciente de materias primas no renovables, entre otras.
Medidas: Desarrollos concentrados en la áreas urbanas existentes, potenciación del aumento de densidad y mezcla de usos, modelos de empleo que minimicen traslados y maximicen las alternativas al transporte privado, políticas residenciales de aumento de densidad y barrios de menor escala, embellecimiento urbano y mejora de la calidad de vida del centro, oferta de vivienda de alquiler para atraer jóvenes y clases medias, restricciones de aparcamiento para disuadir el uso del vehículo privado, aumento en impuesto a promotores inmobiliarios, reorganización urbana, participación del sector público y concentración del desarrollo (Indovina, 2007).
Densificación En este apartado, se recaudan estudios sobre la transformación sostenible a nivel ciudad y barrio de las ciudades mediante la densificación, con el objetivo de avalar y sustentar la investigación de tesina. Koen Steemers de la Universidad de Cambridge indica tres maneras de aumentar la densidad en una ciudad : a) aumentando la profundidad de los edificios, b) aumentando la altura del edificio o reduciendo el espaciado (cambiando relación altura : anchura entre edificios) y c) aumentando la compacidad (Steemers, 2003). El edificio y su entorno El edificio en si, como unidad a reproducirse en un conjunto urbano, precisa de tener las características morfológicas adecuadas para su correcta interacción con los demás edificios para buscar beneficio entre sí. El rendimiento energético de un edificio es considerado dependiente de la geometría urbana, el diseño del edificio, sistemas de eficiencia y el comportamiento del usuario (Ratti, Baker, & Steemers, 2005). Relacionando la densificación con la capacidad de modificar la geometría urbana se recauda documentación que describa y analice las mejores estrategias morfológicas de edificio que consideren su relación directa con el entorno urbano en situaciones de alta densidad y altura para el desarrollo de la tesina. Existen afirmaciones que describen las ventajas y desventajas de esta estrategia; la mayoría son aplicados a ciudades Europeas y norteamericanas de climas fríos y/o templados, donde las necesidades de funcionamiento y objetivos son diferentes a los objetivos del estudio, y muy pocos son aplicados a ciudades de clima cálido; sin embargo, en ambos las conclusiones de efecto directo
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coinciden que a mayor altura de edificio, el área de obstrucción solar es mayor y repercute en el tiempo de exposición a la radiación directa, (Ratti et al., 2005)(Strømann‐Andersen & Sattrup, 2011) creando también un microclima favorable en climas cálidos (Shashua‐Bar, Pearlmutter, & Erell, 2009)(Masmoudi & Mazouz, 2004)(Ali‐Toudert & Mayer, 2006). Otros valores y consideraciones surgen de estudiar el aumento de la densidad con altura, como el nivel exposición a la bóveda celeste ( o sky view factor) y sus valores deseables, de la cual existe poca referencia pero que en conclusión se refiere a que en altas densidades el acceso a la iluminación natural es parcialmente sacrificada por las obstrucciones y puede tener un impacto negativo desde una perspectiva psicológica e incrementar el uso de luz artificial. Otras de las ventajas de la densificación en altura, es la posibilidad de habilitar los bloques de viviendas con sistemas más eficientes de acondicionamiento (district cooling), además que al ser compartimentado (multinivel), reduce la piel del edificio y la perdida y/o ganancia de calor (Hui, 2001). Confort en el exterior. Otro valor fuera del enfoque principal de la tesina, pero que es de relevancia en la estrategia de densificación, es su efecto en las calles y avenidas de la malla urbana. El estudio numérico hecho por Ali‐Toudert y Mayer en Ghardaia, Algeria (32.401N, 3.801E, 469 m.s.n.m.); sobre los efectos de la relación de aspecto (altura (H)/profundidad (W)= 0.5, 1, 2 y 4) y la orientación (E‐0M N‐S, NE‐SO y NO‐ SE) en el confort de los corredores urbanos de climas cálido secos, muestra como resultado patrones contrastantes de confort térmico entre calles profundas y las superficiales, además de concluir que el tiempo de extremo estrés de calor y el confort a nivel de calle, dependen fuertemente de los valores antes mencionados. Algunas conclusiones puntuales son:
La orientación de calle E‐O con un H/W=0.5 es la más cálida, mientras que la N‐S con un H/W=4 es la más fresca.
La radiación global es afectada principalmente por la radiación directa en este tipo de climas debido a la mayoría de días despejados.
La radiación directa se incrementa al aumentar la relación de aspecto, mientras que inversamente la difusa aumenta en ambas orientaciones (N‐S, E‐O) debido a la cantidad reflejada por las fachadas es mayor.
La temperatura del aire decrece ligeramente con el incremento de la relación de aspecto.
Estudios relacionados El primer paso en la mejora de la eficiencia energética de las edificaciones es estudiar y simular su comportamiento. Los modelos de cálculo desarrollados en los últimos años tienen a considerar los edificios como entidades auto definidas, ignorando la importancia del fenómeno que ocurre a escala urbana, en particular el efecto de la geometría urbana en el consumo energético, el cual ha sido poco estudiado y controversial (Ratti et al., 2005). A continuación se analizan algunos de los métodos utilizados por diferentes autores y climas, que fueron base para elegir una metodología de trabajo de esta investigación. Ji Zhang de la Universidad de Singapur, se cuestiona cómo el rendimiento del factor
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de exposición al cielo (SkyEF,Sky Exposure Factor) varia como resultado del aumento de la densidad de edificación por aumento de altura mientras los otros parámetros de densidad tales como las características del entorno y el espacio entre edificios se conservan igual que las existentes, mientras que Nyuk Hien Wong en el 2011 analiza un edificio comercial de tres niveles y su comportamiento al modificar los parámetros de vegetación, altura y densidad de edificios adyacentes, así como sus posibles combinaciones. Un estudio en particular realizado Suiza a nivel de barrio, crea tres distintos escenarios de análisis para una muestra de tejido urbano: (1) Mejoras en los edificios, conservando la morfología del contexto; (2) densificación de acuerdo a los niveles permitidos por la normativa; (3) densificación con adaptaciones a la normativa. Se obtiene como resultado, el análisis de efectos en densidad, movilidad, áreas verdes, costos de inversión, mix funcional y energía (Riera Pérez & Rey, 2013). La metodología de este último caso, fue base para diseñar el modelo de la metodología de esta investigación, adaptando criterios en base a los alcances del programa, tiempo de desarrollo y disponibilidad de la información.
20
21
CAPÍTULO 3.MUESTRA DE MORFOLOGÍA URBANA. Este capítulo selecciona la “Muestra de Morfología Urbana” que puede definirse como el espacio delimitado que represente la forma y distribución en el espacio de los edificios urbanos, en este caso de la situación de la vivienda de interés social en la ciudad de Hermosillo, con el objetivo principal de desarrollar sobre esta muestra las estrategias de densificación por medio de escenarios y analizar el ahorro de demanda energética de la muestra durante la etapa de uso de la vivienda. Para ello en la primera sección de este capítulo, se desglosa el proceso y la justificación de la elección de parámetros que faciliten y dirijan el proceso de filtración de los conjuntos habitacionales o morfologías urbanas de la ciudad. En la segunda sección, se describe la MMU seleccionada, en cuanto a las características por vivienda, su entorno y aspectos sociales.
3.1.
Parámetros de Selección
Esta sección define y describe los parámetros de selección que filtren los conjuntos de vivienda social de la ciudad que mejor se adapte a los objetivos de estudio y resultados esperados para la selección de la MMU. Debido a que no tiene una clara definición en el entorno normativo Mexicano, se identifican los valores desde el menor rango descriptivo: la vivienda, siguiendo con los parámetros y características de valores del entorno urbano. 3.1.1.
Parámetros de la vivienda.
Se elige el diagrama de clasificación que ofrece el CEV (El Código de Edificación de Vivienda de México) (Gráfico 2) como base estructural para la definición de los parámetros de selección referentes a la Vivienda, ya que las normativas de la ciudad y agentes que participan en el mercado de la misma a nivel nacional crean diferencias en su clasificación (Ver Anexo 1: Definición de la vivienda según
diferentes actores en México ). En el Gráfico 2, se muestra un diagrama basado en esta clasificación, y se marcan con color los parámetros que en los siguientes apartados han de definir la MMU.
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Gráfico 2 Clasificación de la vivienda.
Económica Interés Social V.1
Media
Precio final de mercado y Superficie construida o número de cuartos
Residencial
Popular Tradicional
Residencial Plus V. Vivienda
V.2
Desarrolladores Privados
Forma de Producción Autoconstrucción
V.3 Número de viviendas por lote
Unifamiliar Plurifamiliar
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA BASADA EN LA CLASIFICACIÓN DEL CÓDIGO DE EDIFICACIÓN DE VIVIENDA, 2010, DEL GOBIERNO FEDERAL.
La base estructural para la definición de los parámetros de selección referentes a la Vivienda queda definida en los siguientes incisos: •
V: Valores mínimos de la vivienda.
•
V.1: Por Precio final de mercado y superficie construida o número de cuartos.
•
V.2: Por forma de producción.
•
V.3 : Número de viviendas por lote
V. Valores mínimos de vivienda. se han analizado algunas de las definiciones de vivienda por los diferentes organismos y actores de su elaboración, se definen las características esenciales mínimas que debe tener la vivienda a analizar: a) Que sea un espacio delimitado por paredes y techo, con acceso independiente utilizada para vivir (dormir, preparar alimentos, comer, etc.). b) Que funcione como protección del ambiente y que incluya servicios de abastecimiento de agua, saneamiento y eliminación de desechos Definir estos parámetros resulta necesario, ya que el Plan de Desarrollo Urbano de la ciudad clasifica como vivienda social a asentamientos y conjuntos urbanos que no cuentan con servicios e
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infraestructura (agua, drenaje, saneamiento) y edificaciones no construidos con materiales rígidos (paredes y techos), donde la demanda energética por sistemas de climatización puede ser parcial o en mucho de los casos nula, lo que impide realizar en análisis objetivo del presente documento. La definición de vivienda en México ha sido interpretada de distintas formas según los actores de políticos y círculos académicos, implementando conceptos éticos, morales y de carácter operativo, tales como el concepto de “vivienda digna”, mientras que otros, sólo consideran el espacio físico sin tomar en cuenta aspectos de seguridad y habitabilidad. Con el objetivo de tomar los requisitos básicos para que un inmueble sea considerado como vivienda en el contexto de la normatividad mexicana, bajo los objetivos del presente estudio, relacionados con la calidad de vida de los usuarios. (“Vivienda,” 2006), se analizaron las definiciones de tres actores importantes del país (Ver Anexo 2 Clasificación de la
vivienda en México.):
El Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI).
La Ley de Vivienda del 2006.
La Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Asentamientos Humanos.
Otros factores también mencionados en las definiciones de vivienda que abarcan conceptos de comodidad, eficiencia, flexibilidad, funcionalidad, materialidad y eliminación adecuada de residuos, seguridad, resguardo ante elementos naturales agresivos y espacio suficiente, han de considerarse como futuros puntos de objetivos y para las viviendas analizadas, ya que se han de elegir considerando también su deficiencia para utilizarlas como áreas de oportunidad y buscar que la vivienda logre cubrir eficientemente las necesidades de los usuarios. V.1: Por Precio final de mercado y superficie construida o número de cuartos. Basado en los objetivos del estudio, la vivienda de interés social, se elige como fuente los valores y rangos que ofrece el Código de Edificación de Viviendo en cuanto a los valores precio y dimensiones de construcción. En cuanto a la dimensión del lote, no se obtiene información exacta según la clasificación, por lo que se ha de tomar sólo como rango indicativo los valores obtenidos del Reglamento de Construcción de Hermosillo. En la Tabla 1 se resume las fuentes analizadas sobre los parámetros de la vivienda social y sus subtipos, que serán base de estudio y selección de la Muestra de morfología urbana (MMU).
24
Tabla 1 Tabla resumen de valores y rangos para los subtipos de la Vivienda Social.
Vivienda Social
Promedios
Económica 2
Superficie construida Costo Promedio (Veces Salario mínimo)
42.5 m
118
118 a 200
Hasta $232,306.60
2013
Número de Cuartos
Tradicional
2
30 m
Costo Promedio (Pesos mexicanos) al
Popular
2
62.5 m 200.1 a 350
$232,306.60 a $393,740.00
$393,740.00 a $689,045.00
‐Baño
‐Baño
‐Baño
‐Cocina
‐Cocina
‐Cocina
‐Área de Usos
‐Estancia‐Comedor
‐Estancia‐Comedor
‐De 1 a 2 recámaras
‐De 2 a 3 recámaras
múltiples Dimensiones de lote
2
De 117 a 135 m aprox.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA BASADA EN VSM DE SHF, 2009 , COSTO EN PESOS MEXICANOS ACTUALIZADOS AL 2013 (INFONAVIT, 2013), REGLAMENTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CIUDAD DE HERMOSILLO 2012.
Se anexa entonces a la lista de parámetros de selección, los valores y rangos de los subtipos de la vivienda social unifamiliar: c)
Superficie promedio construida: 30 a 42.5 m2.
d) Costo promedio : 118 a 200 VSM ($232,306.60 a $393,740.00 Pesos Mexicanos) e) Número de cuartos: Baño, Cocina, Estancia‐Comedor, 1 a 2 recámaras f)
Dimensión de lote: 117 a 135 m2 aprox.
V.2: Por forma de producción. La clasificación del Código de Edificación en cuanto a la forma de producción presenta dos posibilidades: por desarrolladores privados o por autoconstrucción, la segunda opción es menos favorable en cuanto a la obtención de datos de análisis de la misma en cuanto a materialidad, tamaño, morfología, etc. y ya que los objetivos del estudio han de ser a nivel de una Muestra de morfología urbana, esta dificultad se multiplicaría por el número de viviendas de la MMU. Por lo tanto, se ha de elegir la forma de producción por desarrolladores privados, con la ventaja de tener una mayor disponibilidad de fuente de información. Es así que se describe el siguiente parámetro de selección en cuanto a la característica de vivienda:
g) Vivienda producida por desarrolladores privados.
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V.3: Número de viviendas por lote. La gran mayoría de las viviendas sociales en la ciudad de Hermosillo contruidas por desarrolladores privados, cuentan con características morfológicas similares. Una de estas características, es que han optado por desarrollar viviendas unifamiliares en la gran mayoría del caos. Por lo tanto el parámetro correspondiente a número de viviendas por lote es: una vivienda por lote.
h) Vivienda Unifamiliar. 3.1.2.
Parámetros del entorno urbano.
U.1 Tipo de malla urbana Con el objetivo de seleccionar una malla urbana cuyas características faciliten el cálculo y análisis de ahorro de demanda energética durante la etapa de uso, se ha de buscar la muestra que obedezca a un estilo morfológico ordenado. Partiendo del parámetro anterior “Vivienda producida por desarrolladores privados”, se ha de buscar entonces aquella malla urbana con viviendas morfológicamente equivalentes. La vivienda de interés social que cumple con las características urbanas antes definidas puede ser encontrada en los desarrollos de fraccionamientos por constructoras privadas o de apoyo gubernamental.
i)
Tipo de malla urbana: fraccionamiento de vivienda con equidad morfológica y material.
Este tipo de vivienda, caracterizada por su tamaño, costo económico, materiales de baja calidad y procedimientos constructivos poco adecuados para adaptarse al clima, no ha evolucionado en las últimas décadas, y no suelen ser energéticamente eficientes en su etapa de uso (Borbon Almada et al., 2012). A pesar de su deficiencia, el ordenamiento de los fraccionamientos permitirá analizar con mayor facilidad la propuesta de análisis del presente documento. U.2 Rango de fecha de construcción de la MMU. Para la obtención de este parámetro se elaboró un gráfico comparativo a partir de los datos obtenidos del Plan de Desarrollo Urbano (PDU) del 2006 y el Instituto Nacional de Estadística y Geografía , que muestra la población, superficie de la ciudad, y densidad por periodo de la ciudad de Hermosillo (Ver Gráfico 3); muestra como la población ha seguido en un constante aumento de superficie y población durante los 110 años analizados; la superficie de la ciudad es afectada por el
26
aumento de población de manera simultánea, pero presenta una aceleración del crecimiento de la población a partir de 1980. En el periodo 1980 al 200, Hermosillo duplica sus habitantes (Ver Gráfico 4), mientras que su superficie aumenta en 70% , ocasionando que la densidad de esta zona de expansión sea de 2,500 hab/km2; un índice bajo que se compara con ciudades como Rotterdam ( Netherlands : 2500 hab/km2) y San Francisco ( EUA : 2350 hab/km2)); a la fecha, la densidad poblacional del período 1980 a 2010 es de 3,450, lo que significa que en los últimos años la ciudad se ha contenido un poco su expansión, aumentando el número personas por vivienda. Gráfico 3 Superficie total, densidad por período y población de Hermosillo.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE LOS DATOS DEL PDU DE HERMOSILLO. Gráfico 4 Evolución del crecimiento de población y superficie.
CRECIMIENTO POR PERÍODO (%)
78% 46%47%
54%
64% 55%
46%
50% 32%41%
27%
15% 1900
1930
1950
1960
SUPERFICIE CRECIMIENTO %
1970
1980
38% 26%
1990
2000
15%
24%
2010
POBLACIÓN CRECIMIENTO %
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE LOS DATOS DEL PDU 2006 DE HERMOSILLO.
Esto lleva a concluir que a partir de los 80´s, una nueva tendencia en el tipo de desarrollos de vivienda, comienza a afectar notoriamente la ciudad, pero es hasta los 90´s, de acuerdo al archivo de Obra Pública del Municipio de Hermosillo (2004), que a partir de los 90´s comenzaron a desarrollarse los fraccionamientos para clases medias y bajas(Bethina & Ordiales, 2005); y a partir del 2001 se empiezan a construir y desarrollar fraccionamientos extensos de vivienda social viviendas (Ordiales Yanes & Rosas Molina, 2012). El Gráfico 5 ubica geográficamente en la ciudad los períodos de crecimiento y sus características en cuanto a densidad y población total y por período. El cual demuestra
27
que los períodos con crecimiento en baja densidad, han ocasionado que los nuevos desarrollos de viviendas se encuentren en las periferias; ocasionando mayores tiempos de traslados y expandiendo la superficie de la ciudad. Por lo tanto, para ubicar espacialmente en la ciudad los fraccionamientos de vivienda social con mayor extensión que cumplan con los parámetros antes definidos, se define como nuevo parámetro de selección el rango de fecha de construcción 1990 a la fecha.
a) Fraccionamientos desarrollados a partir de 1990 a la fecha. Gráfico 5 Población, superficie y densidad de Hermosillo. 1900 – 2010
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA BASADA EN EL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIÓN DEL MUN. DE HERMOSILLO, 2013
28
3.1.3.
Resumen de parámetros de selección de la Muestra de Morfología Urbana.
A continuación, en la Tabla 2, se presentan los parámetros de selección que se utilizarán para definir la Muestra de morfología urbana. Se han sintetizado en dos grupos, aquellos que definen el aspecto y morfología de la vivienda, y las características de su entorno urbano Tabla 2 Listado de parámetros de selección de MMU.
ASPECTO
PARÁMETRO DE SELECCIÓN a) Que sea un espacio delimitado por paredes y techo, con acceso independiente utilizada para vivir (dormir, preparar alimentos, comer, etc.). b) Que funcione como protección del ambiente y que incluya servicios de
abastecimiento de agua, saneamiento y eliminación de desechos VIVIENDA
c)
Superficie promedio construida: 30 a 42.5 m2.
d) Costo promedio : 118 a 200 VSM ($232,306.60 a $393,740.00 Pesos Mexicanos) e)
Número de cuartos: Baño, Cocina, Estancia‐Comedor, 1 a 2 recámaras
f)
Dimensión de lote: 117 a 135 m aprox.
g)
Vivienda producida por desarrolladores privados.
2
h) Vivienda Unifamiliar.
URBANO
i) j)
Tipo de malla urbana: fraccionamiento de vivienda en serie. Fraccionamientos desarrollados a partir de 1990 a la fecha.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
29
3.2.
Selección de la Muestra de Morfología Urbana mediante los
parámetros seleccionados. Esta etapa del capítulo se selecciona la MMU bajo los parámetros de selección antes definidos (Ver Tabla 2). Para llevar esto a cabo, se desarrolla un proceso de filtración sintetizando los parámetros en dos premisas que sinteticen los valores de entrada en los motores de búsqueda de información a distancia (fuentes confiables en internet, estadísticas y artículos publicados):
Los fraccionamientos de vivienda en serie (h) son hechos por desarrolladores privados (g) desarrollados a partir de 1990, cuentan con los valores mínimos de vivienda (a).
Las viviendas sociales 30 a 42.5 m2 (c) tienen un costo entre 118 a 200 veces el salario mínimo
mensual (d) y cuentan con baño, bocina, estancia‐comedor, 1 a 2 recámaras (e), y en la gran mayoría de casos están construidos en lotes de tamaños establecidos de 117 a 135 m2 (f). Sabiendo esto, se definen los filtros 1, 2 y 3 para la búsqueda de la MMU. Ilustración 3 Filtros de selección de MMU
Filtro 1
•Fecha de construcción •Buscar fraccionamientos de vivienda en serie desarrollados a partir de 1990.
Filtro 2
•Tamaño ‐ Precio •Buscar fraccionamientos con viviendas de 30 a 42.5 m2, o un costo entre 118 a 200 VSM, dependiendo del motor de búsqueda.
Filtro 3
•Disponibilidad de Información •Considerar la disponibilidad de datos para la elección.
30
3.2.1.
Filtro 1: Fecha de construcción.
Bajo el parámetro “Fraccionamientos cerrados o abiertos desarrollados a partir de 1990” y partiendo de la información que ofrece el Gráfico 5 Población, superficie y densidad de Hermosillo. 1900 – 2010 (Imágenes de Google Earth Pro e INEGI), se han identificado las zona de expansión correspondientes de 1990 a la fecha (Ilustración 4). Ilustración 4 Identificación de Zona de crecimiento (1990 a la fecha).
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE MAPA DE CRECIMIENTO DEL PLAN DE DESARROLLO URBANO DE HERMOSILLO E IMÁGENES SATELITALES DE GOOGLE EARTH
31
3.2.2.
Filtro 2: Tipo de malla urbana y características de la vivienda.
De acuerdo al parámetro del tipo de malla urbana, se ubican los fraccionamientos de vivienda con equidad morfológica y materialidad, los cuales pueden ser determinados por estudios previos donde se enlistan los permisos de construcción otorgados por el Ayuntamiento de la ciudad para constructoras que desarrollan este tipo de urbanizaciones, así como la búsqueda en diferentes inmobiliarias seleccionando como rango de búsqueda el precio y el tamaño de la vivienda. En la Ilustración 5 se marcan los fraccionamientos encontrados que cumplen con esta característica y están dentro del primer filtro (Fraccionamientos cerrados o abiertos desarrollados a partir de 1990). Ilustración 5 Fraccionamientos de vivienda con equidad morfológica y materialidad.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE MAPA DE CRECIMIENTO DEL PLAN DE DESARROLLO URBANO DE HERMOSILLO E IMÁGENES SATELITALES DE GOOGLE EARTH.
32
3.2.3.
Filtro 3: Disponibilidad de Información y selección.
Tras ubicar los desarrollos urbanos que cumplen con los filtros anteriores, en la Tabla 3 se analiza la disponibilidad de información que existe a través de medios accesibles: internet, investigaciones, publicaciones, sitios web, inmobiliarias, estadísticas, etc. El desarrollo Valles de Agualurca, ubicado en el cuadrante C3 de la Ilustración 5, se elige como la Muestra de Morfología Urbana (MMU) de la investigación de tesina por su disponibilidad de información y tamaño por encima de la media, lo que implicará un mayor alcance en los resultados finales. Tabla 3 Datos de desarrollos urbanos y disponibilidad de información
Ubicación ID** Nombre
Fecha * Constructora
Viviendas
Extensión (km2)
‐
0 Real de Ca rmen Secc. Ampl i a ci ón
2005
DEREX
‐
0 Ra ncho Boni to
2000
Ca l i maya n
‐
‐
‐
0 Real de Ll ano
2002
Gi ron S.A. de C.V.
‐
‐
‐
0 Jorge Va l dés I
2002
286
‐
‐
‐
‐
URBI
‐
A2
0 La s vi l l a s res i denci al
A2
3 URBI Vi l l a del Cedro
A2
2 Puebl o Al egre
2000
Promotora de Hogares
‐
A2
1 Puebl o Es condi do
2000
Promotora de Hogares
‐
‐
A2
1 Pri vada s del Rea l
2000
Mi l eni um Cons tructora
‐
20
40 11
A2
1 Vi l l a del Real Ampl i aci ón
2000
Landex S.A. de C.V.
‐
10
A2
1 Pri vada s del Bos que
2000
CONHABI S.A. de C.V.
‐
11
A2
1 Pa s eo de Pal mas
2000
Ca l i maya n
‐
A2
2 Puebl o Boni to
2001
Promotora de Hogares
‐
15
A2
1 Vill as de Corti jo
2002
Trans formaci ón Pa cífi co S.A. de C.V.
‐
10
A2
1 Vi l l a Ca l i forni a Res i denci a l
2003
Mi l eni um Cons tructora
‐
5
A2
1 Cerra da La Ca ri da d
2003
GPH, S.A. de C.V.
‐
‐
A2
1 Pa s eos del Pedregal
2009
Ruba des arrol l os
‐
B1
1 Fra cci onami ento l a Choya
B1 B2
‐
2 Vill as del Medi terrá neo Eta pa I 1
Sa n Bos co
‐ ‐
2005
Promotora de Hogares
2005
INHABSA
‐ 182
10
B2
1 Pa s eo s a n Angel
‐
13.8
B2
1 Ca s a Boni ta
‐
24
B2
2 Vi l l a Boni ta
‐
B2
2 Real del Qui roga
2003
Ca l i ma ya n
‐
B2
1 DUNAS III
2004
Cons truvi s i ón S.A. de C.V.
‐
‐
B2
1 Compos tel a Res i denci a l
2006
Vertex
‐
‐
2007
Promotora Inmobi l i ari a del mpo. de Hi l l o.
B2
1
C2 2
‐
‐
1 Al ta res
C2 C2
Sa hua ro Fi nal
18 ‐
‐ 45
2 Cerra da de Mi na s
2004
GPH Grupo Promotor Interna ci ona l
248
Real de Mi na s
2001
INHABSA
851
2 URBI Vi l l a Campes tre
‐
C2
3 Vill as del Sur
‐
C2
1 Cos ta del Sol
‐
9
C3
1 Al ta res II
‐
22
C3
3
Va l l es de Agual urca
2002
URBI
14.5
C2
10.4 68
Ca l i mayá n, PyCSA, Crece, Derex, VIPOMEX, UNITECS
916
21
*Todos l os des a rrol l os fueron cons truídos a pa rti r de 1990. **DI : Di s poni bi l i da d de l a i nforma ci ón a parti r de fuentes confi a bl es . 0 Si n Informa ci ón 1
Poca informaci ón
2
Datos es ti ma bl e
3
Datos exa ctos
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
33
3.3.
Descripción de la Muestra de Morfología Urbana
En este apartado, se describe y analiza el conjunto habitacional seleccionado como muestra de morfología urbana (MMU), Valle de Agualurca, el cual fue construido en el año 2002 por las constructoras Calimayán, PyCSA, Crece, Derex, VIPOMEX y UNITECS. Se encuentra ubicado al sur de la ciudad de Hermosillo, a 13 km del centro de la ciudad (Ver Gráfico 6) . De acuerdo al Plan de Desarrollo Urbano de la ciudad, el conjunto se encuentra bajo el uso habitacional. Colinda al Norte y Este con el parque industrial DINATECH, al oeste con el conjunto habitacional “Residencial Gala”, y al Sur con territorio de reserva de uso habitacional residencial Gráfico 6 Ubicación de MMU en Hermosillo.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
3.3.1.
Diseño Urbano
3.3.1.1. Distribución del Uso de Suelo. El conjunto tiene una superficie total de 211,322.63 m2 y cuenta con 981 lotes, de los cuales 915 son del tipo habitacional, 15 comercial, 5 de área verde, 2 de equipamiento urbano y 44 de reserva para crecimiento de lotes habitacionales. En total, el conjunto cuenta un 54% de la superficie total destinada a la vivienda social unifamiliar (915 viviendas).}
34
Tabla 4 Lotificación y porcentaje de Uso de Suelo en MMU
Uso Habitacional Comercial Reserva Equipamiento Área Verde Vialidades
Área (m2) 110,176.85 17,188.23 2,248.15 11,777.74 5,398.84 64,532.82
TOTAL
211,322.63 m2
3.3.1.2. Densidad. De acuerdo con los estudios realizados por INEGI en el Inventario de Viviendas (Actualizado al 2013), en la MMU, existe un promedio de 3.4 moradores por vivienda a pesar que la vivienda sólo cuente con una recámara, ocasionando un hacinamiento de personas que no cuentan con los espacios mínimos establecidos por el Código de Edificación y Vivienda (2010); esto se refleja también en una densidad mayor de la MMU, y es parte de la problemática que afecta la calidad de vida de sus habitantes.
35
Ilustración 6 Dimensiones mínimas de recámaras según el CEV.
FUENTE: IMAGEN DEL CÓDIGO DE EDIFICACIÓN Y VIVIENDA, (2010).
Por ello, se ha de considerar para los cálculos de la investigación, el número de personas que el CEV (2013), que determina que pueden habitar en la vivienda con una recámara de 8 m2 (Ver Ilustración 6) un número 2 personas. Otro motivo es la búsqueda de mejores condiciones de vida de los usuarios, ya que es parte de los objetivos la mejora de las condiciones de vida de los habitantes. Se estipula entonces una población de 1,830 personas en un total de 915 viviendas.
Densidad Edificatoria MMU (viviendas/ km2) = 4,330
Densidad Poblacional MMU (habitantes/km2) = 8,660
Debido al tamaño de lotificación que va de los 117 a 135 m2, su ocupación con viviendas unifamiliares de un nivel y áreas mínimas, y el bajo porcentaje destinado áreas verdes, comerciales y de equipamiento, la densidad resulta ser dos veces mayor a la de la ciudad (4,000 hab/m2). Existen otros índices relacionados con la densidad en la normativa mexicana que describen la relación de la construcción con el área de terreno, el COS (coeficiente de ocupación urbana= Área de terreno/Superficie ocupada) Y el valor CUS (Coeficiente de utilización de suelo = Área de terreno / Área construida):
COS (AT/AO) = 0.29
CUS (AT/AC)) = 0.29
Estos valores de densidad serán objeto de comparación en los resultados finales con los cambios de demanda energética lograda a través de la densificación de la MMU en los escenarios B Y C.
3.3.1.3. Paisaje La ciudad dispersa lleva consigo el desarrollo de ciudades con áreas verdes reducidas o mínimas. En el caso de la MMU, el desarrollo cuenta con sólo un 3% destinado a áreas de jardín, recreación y
36
vegetación, por lo que la imagen de paisaje es en su mayoría la de las construcciones de las viviendas, cuyas fachada tiende, a ser modificadas por los usuarios, añadiendo protecciones solares para los vehículos, ampliaciones, enrejados metálicos, etc. Esto conlleva a un rompimiento uniformidad y una desmejora del aspecto (Ver Ilustración 7). Ilustración 7 Área de jardín y modificaciones irregulares a viviendas de la MMU.
FUENTE: IMÁGENES DE GOOGLE MAPS. FECHA DE LA IMAGEN: SEPTIEMBRE 2003.
3.3.1.4. Infraestructura. El desarrollo cuenta con servicios básicos por parte del ayuntamiento de agua potable, drenaje y electricidad. El suministro de gas LP para calefacción de agua es suministrado por empresas de servicio privado por medio de tanques estacionarios. Cuenta con tres tipos de vialidades, una principal de 30 metros de sección que conecta los principales accesos del desarrollo, las secundarias de 14 m, y las colectoras de 11 m. Todas cuentan con banquetas de concreto y pretende una arborización en un arriate de 50 cms con vegetación local (Ver Ilustración 8). Ilustración 8 Vialidad colectora de MMU.
FUENTE: IMÁGENES DE GOOGLE MAPS. FECHA DE LA IMAGEN: SEPTIEMBRE 2003. (“VALLE DE AGUALURCA, HERMOSILLO, MÉXICO ‐ GOOGLE MAPS,” N.D.)
37
3.3.2.
Descripción de las viviendas.
En este apartado se describen las viviendas que serán objeto de análisis y simulación por software para determinar la demanda energética que producen en los distintos escenarios. La MMU cuenta con dos tipos de vivienda social de 34.6 y 33.97 m2, ambas cuentan con una recámara, un baño con regadera y sanitario, área de cocina, comedor, lavandería y patio. Ilustración 9 Plantas arquitectónica de viviendas.
VIVIENDA
VIVIENDA
A
B 2 33.97 m
2
34.6 m
____________________________________________________________________________
LÍMITE DE BANQUETA – VIALIDAD
FUENTE: IMÁGENES DE GOOGLE MAPS. FECHA DE LA IMAGEN: SEPTIEMBRE 2003. (“VALLE DE AGUALURCA, HERMOSILLO, MÉXICO ‐ GOOGLE MAPS,” N.D.)
Las viviendas tienen una altura de 2.75 m a partir del nivel de piso terminado, una losa de azotea inclinada para el escurrimiento de aguas pluviales y misma materialidad. No cuentan con aislamiento
38
térmico en muros, techos y cristales, ni protecciones solares en ventanas o patios. Al exterior cuenta con área para cochera y patio trasero, el cual en muchos de los casos, suele utilizarse para ampliar o agregar una recámara a la vivienda. En la Ilustración 9 se muestra las plantas arquitectónicas y su ubicación en el área de lote. Los materiales con los que han sido construidas las viviendas no brindan la protección necesaria para el clima extremo de la ciudad. Los muros tanto exteriores e interiores están hechos a base de block de concreto hueco asentados con mortero y cubiertos de mortero de cemento‐arena color integral. El sistema de construcción de cubierta es a base de vigueta y bovedilla (Ver Ilustración 10), cubierto de mortero y elastomérico impermeabilizante. Ilustración 10 Sistema constructivo de vigueta y bovedilla en cubierta.
FUENTE: IMÁGENES DE FANOSA, MATERIAL VIGUETA Y BOVEDILLA.
3.3.3.
Aspectos Sociales y Usuario.
3.3.3.1. Descripción de los usuarios, uso de la vivienda y su repercusión en los niveles de confort. Generalmente en la ciudad de Hermosillo, los moradores de las viviendas sociales son familias de bajos recursos con un ingreso familiar que oscila entre 1 y 3.9 salarios mínimos, en su mayoría familias integradas por parejas jóvenes y de uno a dos hijos (Marincic Lovhira, Ochoa de la Torre, & Alpuche Cruz, 2005). En estudios previos realizados a los habitantes de este tipo de fraccionamientos en la misma zona de la ciudad de Hermosillo (Marincic Lovhira et al., 2012), se definió que la mayoría de los usuarios son originarios de la ciudad o de poblaciones de Sonora ( Estado al cual pertenece Hermosillo), dando como resultado que las personas estén más adaptadas a las condiciones climatológicas de la ciudad. Esto se refleja en los niveles de confort que para las personas aclimatadas suelen ser temperaturas más altas y con rangos más amplios que lo que normalmente se presenta en la bibliografía. De acuerdo a los estudios de Marincic y Ochoa, los usuarios de la vivienda, excluyendo a los menores de edad, suelen trabajar fuera de casa durante el día, generalmente en un horario de 7‐8 de la mañana hasta las 5‐7 de la tarde, en algunos casos con almuerzos entre 1 y 3 de la tarde. Esto implica que los
39
horarios de uso de la climatización sean mayores a partir de las 6 de la tarde y sea utilizada durante la noche.
3.3.3.2. Accesibilidad y movilidad. La MMU se ubica a 13 kilómetros del centro de la ciudad (Ver Ilustración 11), y debido a que la zona en la que se ubica no cuenta con una diversificación social, servicios y empleos, los usuarios deben trasladarse constantemente a la zona central de la ciudad. En la mayoría de los casos, los habitantes utilizan el vehículo como medio de transporte habitual, ocasionando congestionamiento vial y un gasto elevado de combustible. A pesar del evidente problema que presenta vivir lejos del centro la ciudad, las familias de menor ingreso buscan este tipo de desarrollos por su bajo costo de compra y de suelo.
Ilustración 11 Recorrido de MMU a centro.
40
41
CAPÍTULO 4.EVALUACIÓN DE LOS ESCENARIOS. Criterios y parámetros generales de simulación. Con el objetivo de cuantificar las ventajas de la densificación urbana y su impacto en la demanda energética y comportamiento térmico en la etapa de uso de la vivienda en la MMU, este capítulo, analiza, y compara tres escenarios propuestos, A, B y C, por medio de simulación por software (Design Builder). A continuación se destacan los criterios generales que considera cada escenario:
Escenario A. Estado actual. Se analizan las condiciones de la MMU actual a nivel urbano y de vivienda sin modificaciones. Esto servirá de punto de partida para comparar las diferencias entre los escenarios B y C.
Escenario B. Máxima edificabilidad legal. Se refiere a la densificación de la MMU respetando las regulaciones del Plan de Desarrollo Urbano (PDU) de la ciudad, tomando en cuenta aspectos de accesibilidad, área de estacionamiento, COS (Coeficiente de ocupación urbana), CUS (Coeficiente de utilización de suelos), etc. La materialidad de los nuevos edificios propuestos será la misma del escenario A (estado actual). La densificación del escenario se presenta mediante la modificación dentro del marco legal de la planta arquitectónica y al aumento del número de viviendas por lote de forma vertical.
Escenario C. Densificación con adaptaciones a bases legales. Partiendo de los criterios y densificación hecha en el escenario B modificando la planta arquitectónica y el número de viviendas por lote, este escenario propone una mayor densificación vertical (mayor número de viviendas por lote). La nueva área de estacionamiento necesaria es considerada dentro del total de la mezcla de uso, así como también se considera la accesibilidad a los edificios de manera vertical.
En el siguiente apartado se describen los criterios utilizados para en el análisis y comparación de los tres escenarios. El estado original de la MMU tiene dos tipos de vivienda con diferentes características de orientación y entorno. En la Ilustración 12 se muestran las 915 viviendas de 34.60 m2 (Tipo A) y 33.97 m2 (Tipo B) que fueron clasificadas en 10 tipos dependiendo de su situación de orientación, tipo, y entorno. Esto permite realizar un cálculo más simplificado de la demanda energética total de la MMU en los tres escenarios, tomando en cuenta que cada clasificación de vivienda ha de tener el mismo comportamiento térmico por la igualdad de condiciones morfológicas y de entorno.
42
Para lograr una comparación equivalente, en los tres escenarios se mantienen los criterios del diseño urbano original: lotificación, dimensiones de calles, orientación, porcentaje de mezcla de usos de suelo (excepto el porcentaje de uso habitacional) y tipos de vivienda. Lo mismo ocurre en la evaluación a nivel vivienda, se consideran los mismos valores de cargas internas, usuarios, actividad, materialidad, orientación, etc. La Tabla 5 describe los criterios y parámetros generales bajo los cuales fueron analizados los tres escenarios en el software Design Builder que permitirán que la simulación sea efectiva para comparación. En cuanto al análisis de la demanda energética, los tres escenarios se comparan mediante valores promedios finales de demanda energética (kWh/m2) tomando en cuenta la totalidad de viviendas de cada escenario. Este valor representa el total generado por la simulación de cada tipo de vivienda y su multiplicación por el número de repeticiones en la MMU; la suma total es después dividida entre la suma total de área de construcción de todas las viviendas:
/ 2
Demanda A1 kWh ∗ # Viviendas A1 Área de cons. A1 m2 ∗ # Viviendas A1
⋯ Demanda B6 kWh ∗ # Viviendas B6 ⋯ Área de cons. B6 ∗ # Viviendas B6
43
Ilustración 12 Plano de clasificación de viviendas.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
Tabla 5 Software y valores de entrada de simulación
Versión del Sofware: EnergyPlusDLL‐OMP‐32 7.2.0.006 Datos de Sitio: Hermosillo, Sonora, México Archivo de clima: SITIO ** Hermosillo MX ‐ MN6 WMO#=1095 Latitud (°): 29.15 Longitud (°): 110.58 Elevación (msnm) : 220 Orientación (°): 12 Temperaturas mensuales de terreno ENE:13.0, FEB:15.0, MAR:19.0, ABR:22.7, MAY:29.8, JUN:33.5, JUL:34.5, (°C): AGO:32.7, SEP:28.3, OCT:22.9, NOV:17.5, DIC:14.0
44
MUROS Material
Concepto
Muro Exterior
Muro Interior
Espesor
Mortero cemento‐arena Block de concreto hueco Cámara de aire Block de concreto hueco Mortero cemento‐arena Mortero cemento‐arena Block de concreto hueco Cámara de aire Block de concreto hueco Mortero cemento‐arena
m 0.005 0.025 0.1 0.025 0.005 0.005 0.025 0.1 0.025 0.005
U W/m°C
2.6
2.6
Conductividad Térmica W/m°C 1.4 0.862 0.03 0.862 1.4 1.4 0.862 0.03 0.862 1.4
Calor Específico J/Kg°C 890 855 1180 855 890 890 855 1180 855 890
Densidad Kg/m3 2,130 1973 1.2 1973 2,130 2,130 1973 1.2 1973 2,130
CUBIERTAS Material
Concepto
Cubierta Bovedilla
Cubierta Vigueta
Conductividad Calor Térmica Específico W/m°C J/Kg°C 0.7 1000 1.8 1050
Kg/m 2100 2400
0.04
1400
15
0.28 0.7
840 920
700 2100
2400
2400
2400
0.04
0.04
1400
15
0.0035
0.28
840
700
Espesor
Emulsión asfáltica DB Losa de concreto Bovedilla y puente térmico de poliestireno Yeso Emulsión asfáltica Losa de concreto y vigueta Puente térmico de poliestireno Yeso
m 0.0035 0.04 0.09
U W/m°C
0.4
0.0035 0.0035 0.13
Densidad 3
0.7
LOSA (SUELO) Concepto
Material
0.2 0.003
W/m°C 1.8 0.7
Conductividad Calor Térmica Específico W/m°C J/Kg°C 1.28 880 0.7 1000
Kg/m3 1460 2100
0.1
3.1
1.8
1050
2400
0.1
3.1
1.8
1050
2400
Espesor m
Tierra común compactada Asfalto Concreto reforzado f'c=150 kg/cm² Concreto reforzado Losa interior f'c=150 kg/cm²
Suelo sobre terreno Losa exterior
Iluminación HVAC (Aire acondicionado y calefacción) Actividad Electrodomésticos
U
GANANCIAS INTERNAS Uso de fluorescentes compactos, 4 W/m2 – 100 lux Sistema Split o multisplit con ventilación mecánica separada Densidad de .08 personas/m2, con actividad de reposo. 5 W/m2
Densidad
6 a 8 a.m. y de 18 a 22 horas. 14:30 p.m. a las 7:30 a.m. 14:30 p.m. a las 7:30 a.m. 6 a 8 a.m. y de 18 a 22 horas.
FUENTE: FERNANDO TUDELA, ECODISEÑO. CIE, UNAM., MEMORIA SIMULACIÓN TÉRMICA, G. ALPUCHE Y ELABORACIÓN PROPIA.
45
Comparación de aspecto y densidad. Con el objetivo de analizar la reducción de consumo por medio de la densificación urbana en una muestra de morfología urbana, se establecieron tres escenarios, de los cuales dos fueron densificados. En los tres casos, se conservaron los criterios originales de área de reserva, comercial, equipamiento, área verde y vialidades. Para realizar la densificación, se hicieron modificaciones en cuanto a la mezcla de uso de suelo habitacional en los escenarios B (máxima edificabilidad legal) y C (adaptaciones legales), por la nueva zona de servicio de estacionamiento de las nuevas viviendas. El escenario B lo reduce al 90% y cede el 10% a la zona de estacionamiento, mientras que el escenario C lo reduce al 75% y cede un 25% (Ver Tabla 6). Tabla 6 Comparación de uso y ocupación de escenarios.
Uso de suelo Habitacional Reserva Comercial Equipamiento Área Verde Vialidades Estacionamiento Área TOTAL (m2) Área TOTAL (km2)
A % 52% 1% 8% 6% 3% 31% 0%
(m²) 110,177 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 0 211,323
B % 47% 1% 8% 6% 3% 31% 5%
(m²) 98,888 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 11,289
C % 39% 1% 8% 6% 3% 31% 13%
(m²) 82,127 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 28,050
0.21
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
En la Tabla 7 se muestran los índices de ocupación para los tres escenarios: población de la MMU, área ocupada (AO) y área construida (AC) de la zona habitacional, el número de lotes habitacionales y número de viviendas. El Gráfico 7 muestra el escenario A como el 100% para comparar el comportamiento de los factores, las viviendas aumentan a un 179% en el escenario B y a un casi 300% en el escenario C, y debido al aumento de una recámara con capacidad de dos habitantes más por vivienda en los escenarios B y C, el número de personas aumenta de 2 a 4 por vivienda, lo que provoca un aumento más notorio al 360% y casi %600 respectivamente. El porcentaje de lotes disminuye a un 90% (B) y 74%(C), por la sucesión a la zona de estacionamiento. Esto significa que el impacto de la reducción será a un gran mayor número de personas y viviendas. Tabla 7 Comparación de índices de ocupación en escenarios.
Ocupación AO* (m²) AC** (m²) Lotes habitacionales Viviendas Población
A 31,522 31,522 915 915 1,830
B 39,544 79,089 821 1,642 6,568
C 32,754 131,015 680 2,720 10,880
*AO: Área Ocupada **AC: Área construida FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
46
Gráfico 7 Comparación de índices de ocupación. 700% 595%
600% 500%
416% 359%
400%
200%
297%
251%
300% 179% 100% 100% 100% 100% 100%
100%
125%
90%
104%
74%
0%
A
B Viviendas
Lotes habitacionales
C Población
AO
AC
Tomando en cuenta el marco legal descrito anteriormente y las modificaciones que los usuarios de la vivienda social suelen hacer, en este apartado se describe y compara las diferencias entre el escenario A (estado actual) y el escenario B y C, comenzando por la modificación a nivel vivienda que aumenta 14 m2 en las viviendas tipo A y B, suponiendo una nueva recámara o área de estar. Debido a que los alcances y objetivos del trabajo son los de comprobar el ahorro de la demanda energética por medio de la densificación de manera urbana, sólo se analizará a nivel esquemático el funcionamiento y ubicación de las áreas añadidas y escaleras. La Ilustración 13 muestra una comparación esquemática de la densificación por bloque de viviendas en el escenario A, B y C en el tipo de vivienda B y la ubicación de las escaleras de acceso. Ilustración 13 Esquema de densificación por bloques de vivienda en escenarios A, B y C.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
En cuanto a los valores de densificación, en la Tabla 8 se analizan los índices que afectan las diferentes estrategias
Gráfico 8 Número de niveles en escenarios.
utilizadas en los escenarios B y C a nivel urbano y de vivienda, que han de servir de comparación. En cuanto a los valores que modifican el aspecto del bloque de vivienda, se encuentra la densificación vertical con el aumento de niveles con valores de 1 (A), 2(B) y 4(C), y que a nivel urbano se compara su relación con la forma de la vialidad y bloques vecinos mediante el valor del
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
47
ratio altura:calle, quedando este último constante con 19 metros, el ratio aumenta al doble en la primera densificación y al cuádruple en la segunda. El índice utilizado en la normativa mexicana, COS (coeficiente de ocupación urbana) para el estado actual es de 0.29, este valor toma el total de área de la zona habitacional y la divide entre el total de área ocupada por las viviendas en la misma, el COS es modificado y arroja el mismo valor de 0.40 en los escenarios B y C al utilizar la misma vivienda modificada en ambos casos, esto significa que una mayor área es ocupada con construcción en la zona habitacional, creando una densificación a nivel de ocupación de terreno. El valor CUS (Coeficiente de utilización de suelo) que determina la intensidad de la construcción arroja valores de 0.29 (A), 0.80 (B) y 1.60 (C), esto significa que sólo en el último escenario el área de construcción supera el área de terreno. Tabla 8 Comparación de índices de densidad en escenarios.
Densidad
A
COS: AO/AT*
B 0.29
CUS: AC/AT**
C 0.40
0.40
0.29
0.80
1.60
Densidad Edificatoria viv / km2
4,330
7,770
12,871
Densidad Poblacional hab/km2
8,660
31,080
51,485
0.14
0.29
0.58
1
2
4
Aspecto Radio altura : calle***
Niveles
*COS: Coeficiente de ocupación urbana **CUS: Coeficiente de Utilización del Suelo ***La medida calle se considera toma en cuenta patio de estacionamiento, banqueta y vialidad. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
El Gráfico 9 compara con el escenario A del estado actual, los índices de densidad, en todos los casos existe un aumento de más del 40%, siendo el más afectado la densidad poblacional (habitantes/km2) aproximándose a un 600% en el escenario C. Gráfico 9 Comportamiento de índices de densidad. 700% 600%
595%
558%
500% 400%
359% 297%
280%
300% 200%
179%
140% 100%
100%
100%
140%
100%
100% 0%
A
B COS
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA .
CUS
DENSIDAD EDIFICATORIA
C DENSIDAD POBLACIONAL
48
Resultados por escenarios.
4.1.
Escenario A. Estado actual, conservación de morfología y densidad.
Teniendo en cuenta estas características, se crea el modelo de la vivienda en el software Design Builder y se añaden bloques que asemejen las viviendas circunvecinas para crear el efecto de sombreado en los muros, ventanas, techos y suelos (Ilustración 14). Tal como se describe en el apartado anterior, las viviendas son modeladas en el simulador con la morfología con la que es entregada a los usuarios. Ilustración 14 Ejemplo de modelación de vivienda y modelación de entorno en software de simulación.
Vivienda a analizar
Entorno
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
49
En este escenario, no es necesario modificar la áreas de uso de suelos, por lo que se conserva la mezcla en las mismas cantidades. Tabla 9 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario A
Uso Habitacional Reserva Comercial Equipamient o Área Verde Vialidades Estacionamie nto Total
Área (m2) 110,177 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 0 211,323
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
4.1.1.
Escenario A. Comportamiento Térmico
En este apartado, se presentan los resultados de la simulación térmica de la vivienda tipo B1 bajo las condiciones climatológicas de la ciudad de Hermosillo y la morfología y entorno descrita en el escenario A. Se utilizaron los parámetros de ganancias internas antes descritas por metro cuadrado de iluminación, actividad, usuarios, electrodomésticos y renovaciones/hora de aire. Se descarta el uso de aire acondicionado y calefacción con el propósito de analizar el comportamiento térmico de la vivienda. 4.1.1.1. Comportamiento térmico anual. La temperatura media mensual de la vivienda se encuentra por arriba de los rangos de confort adaptativo durante los meses de verano y por debajo en los meses más fríos de invierno. El Gráfico 10 muestra el comportamiento de la T° media exterior, interior y de confort de la simulación anual. En el mes de julio alcanza los 38.2 °C, con una diferencia promedio de 4° menos respecto a la temperatura media exterior. La temperatura media queda fuera del rango de confort la mayoría de los meses del año, lo que hace necesaria la utilización del aire acondicionado en los meses de verano.
50
Gráfico 10 Comportamiento Térmico vivienda tipo B1‐ Escenario A 40
TEMPERATURA (°C)
35 30 25 20 15 10
T EXT PB TC Max TC Min
ENE 13.0
FEB 15.7
MAR 17.3
ABR 23.7
MAY 27.3
JUN 34.0
JUL 35.6
AGO 33.8
SEP 30.4
OCT 24.8
NOV 18.0
DIC 11.7
16.0 21.9
18.6 23.4
21.3 24.3
26.4 27.7
31.1 29.6
37.0 33.3
38.2 34.1
36.6 33.2
33.1 31.3
27.3 28.3
21.0 24.6
15.4 21.2
17.9
19.4
20.3
23.7
25.6
29.3
30.1
29.2
27.3
24.3
20.6
17.2
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
4.1.1.2. Comportamiento térmico en Julio (mes más caluroso). Tal como se muestra en el Gráfico 11, en el mes de julio presenta una TMAX: 44°C, TMIN: 24.0, TPROM: 35.6, con una oscilación térmica de hasta 20°C y una diferencia respecto a la temperatura exterior máxima entre 3 °C y 12 °C, siendo la exterior siempre inferior. La temperatura interior supera en todas las hora s simuladas el rango medio de confort adaptativo (32.1°C), con una diferencia máxima de hasta 13°C, lo que hace necesario que las familias utilicen mecanismos auxiliares para el control de la temperatura. Gráfico 11 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario A 45
TEMPERATURA (°C)
40 35 30
20
1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 375 392 409 426 443 460 477 494 511 528 545 562 579 596 613 630 647 664 681 698 715 732
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 24 23 24 25 26 27 28 29 30 DÍAS DEL MES
EDIFICIO COMPLETO
TEMPERATURA EXT
LÍMITE DE CONFORT
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
51
Gráfico 12 Comportamiento térmico en un día de Julio –Escenario A 45 43
TEMPERATURA (°C)
41 39 37 35 33 31 29 27 25
11
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 HORAS DEL DÍA
EDIFICIO COMPLETO
Series6
LÍMITE DE CONFORT
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 12 muestra el comportamiento de la vivienda B1 en un día del mes más caluroso, el interior alcanza su máxima a las 18 horas con 45°C a diferencia del exterior que alcanza la máxima de 43°C dos horas antes. Por las noches y madrugada, la vivienda no es capaz de bajar la temperatura a menos de 30°. Durante el día analizado, no llega a ser inferior en ninguna hora al límite máximo de confort adaptativo. Las condiciones de la vivienda sin sistemas de acondicionamiento resultan inhabitables para los usuarios durante las 24 horas del día.
4.1.2.
Escenario A. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda.
El cálculo de la demanda analizado del conjunto de los 10 tipos de viviendas, muestra cuales tienen una mayor demanda energética por edificación y a nivel de MMU. La Tabla 10 resume los valores y se concluye que las viviendas con mayor repetición, son en su mayoría, aquellas que demandan menos energía, a excepción del tipo B1, lo que resulta positivo para la demanda global. Los resultados del Gráfico 13 de la demanda energética anual por tipo de vivienda muestran que las viviendas con menor demanda son las viviendas tipo B2 con una orientación de 12° N , vialidad al norte y viviendas al E, O, y S, mientras que la de mayor consumo, B4, tiene una orientación E‐O, viviendas al O y vialidad al E. Un resultado particular es la diferencia entre los tipos de vivienda que comparten la misma orientación y presentan resultados con mayor diferencia, tal como el caso A1 vs. B1 y A‐4 vs B4, de donde se concluye que la morfología y distribución de los espacios de la vivienda determina la diferencia del comportamiento de la demanda final.
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Tabla 10 Demanda energética por tipo de vivienda – Escenario A. CARACTERÍSTICAS DE LA VIVIENDA TIPO ÁREA # TOTAL (m²) (m²) A1 34.60 189 6,539 A2 34.60 168 5,813 A3 34.60 2,111 61 A4 34.60 45 1,557 B1 33.97 105 3,567 B2 33.97 176 5,979 B3 33.97 33 1,121 B4 33.97 70 2,378 B5 33.97 53 1,800 B6 33.97 15 510 Total 915 31,374
DEMANDA ANUAL POR M2 DE VIVIENDA OTROS
ILU 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
‐
CAL AA TOTAL OTROS (kWh/m² año) 10 43 178 236 33 10 43 178 236 29 10 43 185 243 11 10 43 184 241 8 10 48 199 261 17 10 41 163 219 29 10 40 176 230 5 10 46 202 263 12 10 40 176 231 9 10 40 175 230 2 ‐ ‐ ‐ ‐ 155 OTROS 5
Valores por arriba del promedio
DEMANDA ANUAL MMU ILU CAL AA (MWh año) 66 280 1167 58 251 1036 21 90 390 16 66 286 35 170 710 58 247 973 11 44 197 23 110 481 18 71 317 5 20 89 310 1350 5646 ILU CAL AA kWh/m² año 10 43 180
MMU 1545 1374 512 375 932 1308 258 625 415 117 7461 MMU
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
En todos los tipos de vivienda (Ver Gráfico 13) , el uso del Aire Acondicionado (AA) aparece con un porcentaje de más de 75% del total de la demanda anual, seguido por el uso de calefacción de un 17%. La iluminación y el uso de electrodomésticos fueron condicionados a valores absolutos para todos los tipos, y representan un 6% de la demanda anual del escenario A. El rango de demanda anual por tipo de vivienda va de los 219 a los 263 kWh/m2. Gráfico 13 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario A.
DEMANDA kWh/m² año
300 250 200
AA
150
CAL
100
ILU OTROS
50 0 A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
B6
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
De acuerdo con los resultados de la simulación en la Tabla 11, el mes de julio (el mes más caluroso) resulta ser el de mayor demanda energética con 42.7 kWh/m2 del cual un 97% pertenece al uso del aire acondicionado (AA). Mientras que la calefacción aparece como con un mayor porcentaje del consumo total en los meses de diciembre y enero con un 90%, pero con demanda comparativamente baja de 13 kWh/m2. Los meses de noviembre y marzo resultan los más favorables, ya que la demanda se reduce a 6.7 y 9.8 kWh/m2 respectivamente al reducirse notoriamente la utilización del AA y la calefacción.
238
53
Tabla 11 Demanda energética total anual desglosada – Escenario A
T EXT C°
OTROS
ENE 13 FEB 16 MAR 17 ABR 24 MAY 27 JUN 34 JUL 36 AGO 34 SEP 30 OCT 25 NOV 18 DIC 12 Total (kWh/m² año)
0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 4.9
ILU
CAL
AC
kWh/m² 12.1 7.4 4.7 1.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 4.1 13.0 43.0
0.8 0.8 0.9 0.8 0.9 0.8 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 9.9
TOTAL 0.2 1.3 2.6 8.9 19.4 34.9 41.4 36.3 23.7 9.9 1.4 0.1 179.9
13.4 9.8 8.6 11.2 20.7 36.1 42.7 37.6 25.0 11.7 6.7 14.3 237.8
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 14 resume la demanda energética promedio por metro cuadrado que demanda la vivienda del escenario A (estado actual). Como resultado anual, el AA representa un 76% de la demanda, seguido por el uso de la calefacción en un 18% y un 6% de iluminación y electrodomésticos. Gráfico 14 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario A
DEMANDA kWh/m²
50 40 30 20 10 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC OTROS
ILU
CAL
AA
2% 4% 18% 76%
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
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4.2.
Escenario B. Máxima edificabilidad legal.
4.2.1.
Descripción de Escenario B.
4.2.1.1. Características del marco legal. Para el desarrollo de la propuesta del Escenario B, densificación por máxima edificabilidad legal, se toma como base de diseño el marco legal del Programa de Desarrollo Urbano(PDU) más reciente hecha por el IMPLAN (Instituto Municipal de Planeación Urbana) en el 2006. A continuación se presentan las restricciones y condicionantes que se relacionan con la vivienda social: densidad, vialidades, edificabilidad, requerimientos y restricciones. En el apartado “Compatibilidad de Usos de Suelo” del PDU de Hermosillo (Ver Tabla 12), el uso “Habitacional Interés Social” denominado HS, tiene la capacidad de desarrollar vivienda unifamiliar y multifamiliar. Esta última está condicionada por la clave C6 que dice: “Condicionado a la altura máxima
del corredor o zona: Estudio de impacto vial, contar con estacionamiento suficiente para su funcionamiento y con la factibilidad de los servicios. Deberá cuidarse que los niveles superiores no generen conflictos de invasión a la intimidad en los lotes unifamiliares colindantes”. Por lo que de acuerdo al reglamento de construcción de la ciudad, deberá haber un cajón de estacionamiento de 2.5 x 6.5 m por vivienda, esto hará que el número de lotes de vivienda disminuya para ceder área que cubra las nuevas necesidades de estacionamiento de vehículos. Tabla 12 Relación de Uso de Suelo y Usos Específicos del PDU 2006 para la ciudad de Hermosillo
H HABITACIONAL
Uso de suelo
HU UNIFAMILIAR
HM MULTIFAMILIAR
Clave
Uso Específico
HU.1 HU.2 HU.3 HU.4 HU.5 HM.1 HM.2 HM.3
Pie de casa Vivienda progresiva Vivienda en serie Casa Habitación Residencia Multifamiliar Horizontal Multifamiliar Vertical Conjuntos Habitacionales
HS Habitacional Interés Social C1 Sí Sí Sí Sí Sí C6 Sí
FUENTE: COMPATIBILIDAD DE USOS DE SUELO, PLAN DE DESARROLLO URBANO DE HERMOSILLO, 2006.
Existen también criterios en materia de uso de suelo para la autorización de desarrollos de vivienda popular. A continuación en la Tabla 13, se enmarcan los correspondientes a COS (Coeficiente de Ocupación Urbana), CUS (Coeficiente de Utilización del suelo), tamaño de lote y altura. A pesar que se autoriza el modelo de vivienda multifamiliar vertical para el uso habitacional de vivienda social, los criterios señalizan una altura máxima de 6.50 m y distribuidos en máximo dos niveles. Esta contradicción no permite la densificación ni el crecimiento vertical de las zonas que se busca mejorar en el criterio de ahorro de demanda energética en la etapa de uso de la vivienda. El desarrollo del escenario B, ha de tomar entonces, sólo dos niveles de construcción con una altura menor a 6.50 metros, y una opción de ampliación de la planta arquitectónica por nivel.
55
Tabla 13 Criterios para autorización de Uso de Habitacional Vivienda Social y Popularsegún PDU 2006
INTERÉS SOCIAL
COS
CUS
LOTE MÍNIMO
FRENTE MÍNIMO
ALTURA MÁXIMA
ALTURA MÁXIMA
0.75
1.50
117 m2
6.50
2 niveles
6.50 mts.
FUENTE: PLAN DE DESARROLLO URBANO DE HERMOSILLO, 2006.
La normativa de la ciudad de Hermosillo no incluye parámetros para la edificación de bloques de vivienda vertical, como es el objetivo del presente documento, por lo que sólo se tomarán los aspectos generales indicados para su desarrollo.
4.2.1.2. Forma y entorno Tomando en cuenta el marco legal descrito anteriormente y las modificaciones que los usuarios de la vivienda social suelen hacer, en este apartado se describe y compara las diferencias entre el escenario A (estado actual) y el escenario B, comenzando por la modificación a nivel vivienda que aumenta 14 m2, suponiendo una nueva recámara o área de estar. Además, una nueva vivienda con las mismas características espaciales es agregada en un segundo nivel, lo que conlleva a agregar un sistema de acceso por escalera al segundo nivel y azotea. Debido a que los alcances y objetivos del trabajo son los de comprobar el ahorro de la demanda energética por medio de la densificación de manera urbana, sólo se analizará a nivel esquemático el funcionamiento y ubicación de las áreas añadidas y escaleras. La Ilustración 15, muestra la ubicación de la ampliación en la parte trasera de la vivienda, buscando que sea una zona útil utilizable con dimensiones similares a la de las habitaciones actuales. Las escaleras y zona de acceso dan servicio a dos viviendas. Ambas adecuaciones se toman en cuenta al momento de simulación.
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Ilustración 15 Modificación de la vivienda tipo A y B para escenario B.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA.
Teniendo en cuenta estas características, se crea el modelo para cada tipo de vivienda (A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, B2, B3, B4) en el software Design Builder y se añaden bloques que asemejen las viviendas circunvecinas, y elementos de escaleras y accesos para crear el efecto de sombreado en los muros, ventanas, techos y suelos Para determinar el número de viviendas, se utilizó la mezcla de porcentaje por tipos del Escenario A (Estado actual) y se distribuyó bajo este valor el nuevo número de viviendas que contempla el área de
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estacionamiento de vehículos (Ver Tabla 15). La nueva mezcla sugiere un 13% de estacionamiento, que de espacio a las 1642 viviendas del escenario C (Tabla 14). Tabla 14 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario B
Uso Habitacional Reserva Comercial Equipamient o Área Verde Vialidades Estacionami ento Total
Área (m2) 98,888 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 11,289 211,323
Ilustración 16 Ejemplo de modelación de vivienda y entorno en software de simulación para escenario B.
Vivienda a analizar
Elemento añadido
Entorno
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
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4.2.2.
Escenario B. Comportamiento Térmico
En este apartado, se presentan los resultados de la simulación térmica de la vivienda tipo B1 bajo las condiciones climatológicas de la ciudad de Hermosillo y la morfología y entorno descrita en el escenario A. Se utilizaron los parámetros de ganancias internas antes descritas por metro cuadrado de iluminación, actividad, usuarios, electrodomésticos y renovaciones/hora de aire. Se descarta el uso de aire acondicionado y calefacción con el propósito de analizar el comportamiento térmico de la vivienda.
4.2.2.1. Comportamiento térmico anual. En la simulación, se obtienen resultados del comportamiento de las dos viviendas que componen el bloque densificado del escenario B. En ambos casos la temperatura media mensual de la vivienda se encuentra en promedio 4°C por encima de la temperatura exterior. El Gráfico 15 muestra el comportamiento de la T° media exterior, interior y de confort de la simulación anual. Los resultados muestran una TINT de 39 °C en el 2do nivel, mientras que la planta baja alcanza los 38°C. Durante el año la temperatura de la planta baja resulta en promedio 1°C menos que el segundo nivel, gracias al colchón térmico que brinda la vivienda adosada superior y la cantidad menor de radiación directa que recibe. La temperatura media queda fuera del rango de confort adaptativo la mayoría de los meses del año, lo que hace necesaria la utilización del aire acondicionado en los meses de verano. Gráfico 15 Comportamiento térmico anual de la vivienda ‐ Escenario B 45
TEMPERATURA (°C)
40 35 30 25 20 15 10
T EXT PB 2DO TC Max TC Min
ENE 13.0 15.1
FEB 15.7 17.5
MAR 17.3 20.3
ABR 23.7 25.5
MAY 27.3 30.4
JUN 34.0 36.4
JUL 35.6 37.7
AGO 33.8 36.1
SEP 30.4 32.5
OCT 24.8 26.6
NOV 18.0 20.2
DIC 11.7 14.5
15.8 21.9 17.9
18.5 23.4 19.4
21.1 24.3 20.3
26.8 27.7 23.7
31.0 29.6 25.6
37.8 33.3 29.3
39.1 34.1 30.1
37.5 33.2 29.2
34.1 31.3 27.3
28.0 28.3 24.3
21.1 24.6 20.6
14.8 21.2 17.2
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
4.2.2.2. Comportamiento térmico en Julio (mes más caluroso). En el mes de Julio, con temperaturas exteriores TMAX: 44°C, TMIN: 24.0, TPROM: 35.6, las vivienda presentan oscilaciones térmicas durante el día de hasta 10°C, y una diferencia promedio de 2°C en la vivienda de planta baja y de 4°C en el segundo nivel sobre la temperatura exterior.
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Ambas viviendas presentan comportamientos parecidos en cuanto a la oscilación de temperatura en el interior, la planta baja alcanza su TMAX igual o por debajo de la TEXT, mientras que el segundo nivel la supera en todas las horas. A diferencia del escenario A, las TMIN interiores se encuentran debajo de los niveles máximos de confort adaptativo, esto representa una mejora, aunque mínima, de las condiciones interiores que se ha de reflejar en el uso de equipos de refrigeración. Gráfico 16 Temperatura promedio del Escenario B 50
TEMPERATURA (°C)
45 40 35 30 25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 24 23 24 25 26 27 28 29 30
1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 375 392 409 426 443 460 477 494 511 528 545 562 579 596 613 630 647 664 681 698 715 732
20
DÍAS DEL MES
PLANTA BAJA
TEMPERATURA EXT
LÍMITE DE CONFORT
SEGUNDO NIVEL
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER. Gráfico 17 Temperatura por nivel en un día de Julio ‐ Escenario B
TEMPERATURA (°C)
50 45 40 35 30 25
11
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 HORAS DEL DÍA
T EXT
LÍMITE DE CONFORT
PLANTA BAJA
SEGUNDO NIVEL
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 17 muestra el comportamiento de las viviendas en un día del mes más caluroso, el interior alcanza su máxima a las 19 horas con 45°C en el segundo nivel y 43°C en planta baja, a diferencia del exterior que alcanza la máxima de 43°C tres horas antes. Por las noches y madrugada, la vivienda no es capaz de bajar la temperatura a menos de 35°. Durante el día analizado, no llega a ser inferior en ninguna hora al límite máximo de confort adaptativo. Las condiciones de la vivienda, a pesar de haber mejorado su comportamiento con la densificación, siguen siendo inhabitables sin sistemas de acondicionamiento mecánico durante las 24 horas del día.
60
4.2.3.
Escenario B. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda
Siguiendo el mismo procedimiento de análisis de demanda energética de la simulación del escenario A, el cálculo muestra una disminución en la demanda energética por metro cuadrado construido a nivel de MMU de 238 a 189 50kwh del estado actual, es decir una reducción del 20%.. Para determinar la el número de viviendas, se utilizó la mezcla por porcentaje del Escenario A (Estado actual) y se distribuyó el nuevo total que contempla el área de lotes restada de la zona nueva necesaria de estacionamiento de vehículos. La Tabla 15 muestra en color gris las viviendas con resultados por arriba del promedio, a diferencia del escenario A, las viviendas tipo B son las que tienen un mayor aporte de demanda a nivel vivienda por encima de los 198 kWh/m2 año, a pesar de este cambio, los valores de consumo final siguen siendo menores. Los resultados de la Tabla 15, de la demanda energética anual por tipo de vivienda muestran que las viviendas con menor demanda son las viviendas tipo A1 con una orientación de 12° N , vialidad al sur y viviendas al E, O, y N, mientras que del tipo B, las de menor demanda siguen siendo las B1 con 12° de orientación y vialidad al sur, mientras que la de mayor consumo B4 tiene una orientación E‐O, viviendas al O y vialidad al E. Tabla 15 Demanda energética por tipo de vivienda ‐ Escenario B CARACTERÍSTICAS DE LA VIVIENDA TIPO ÁREA # TOTAL (m²) (m²) A1 34.60 189 6,539 A2 34.60 168 5,813 A3 34.60 2,111 61 A4 34.60 45 1,557 B1 33.97 105 3,567 B2 33.97 176 5,979 B3 33.97 33 1,121 B4 33.97 70 2,378 B5 33.97 53 1,800 B6 33.97 15 510 Total 915 31,374
DEMANDA ANUAL POR M2 DE VIVIENDA OTROS
ILU 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
5
CAL AA TOTAL OTROS (kWh/m² año) 10 43 178 236 33 10 43 178 236 29 10 43 185 243 11 10 43 184 241 8 10 48 199 261 17 10 41 163 219 29 10 40 176 230 5 10 46 202 263 12 10 40 176 231 9 10 40 175 230 2 10 43 182 239 155 OTROS 5
Valores por arriba del promedio
DEMANDA ANUAL MMU ILU CAL AA (MWh año) 66 280 1167 58 251 1036 21 90 390 16 66 286 35 170 710 58 247 973 11 44 197 23 110 481 18 71 317 5 20 89 310 1350 5646 ILU CAL AA kWh/m² año 10 43 180
MMU 1545 1374 512 375 932 1308 258 625 415 117 7461 MMU
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
En todos los tipos de vivienda (Ver Gráfico 18) , el uso del Aire Acondicionado (AA) aparece con un porcentaje promedio del 74% del total de la demanda anual, seguido por el uso de calefacción de un 17%. La iluminación y el uso de electrodomésticos fueron condicionados a valores absolutos por metro cuadrado para todos los tipos en todos los escenarios. El rango de demanda anual por tipo de vivienda 2
va de los 172 a los 210 kWh/m .
238
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Gráfico 18 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario B
DEMANDA kWh/m² año
250 200 AA
150
CAL 100
ILU OTROS
50 0 A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
B6
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
De acuerdo con los resultados de la simulación en la Tabla 16, el mes de julio (el mes más caluroso) resulta ser el de mayor demanda energética con 33.2 kWh/m2, del cual un 96% pertenece al uso del aire acondicionado (AC). Mientras que la calefacción aparece como con un porcentaje del consumo total de 90% en los meses de diciembre y enero, pero es comparativamente bajo a la de la refrigeración, esto es consecuencia de una menor ganancia de radiación directa por el bloqueo de los edificios vecinos y la reducción de piel de la vivienda. Los meses de noviembre y marzo resultan los más favorables, ya que la demanda se reduce a 5.3 y 6.9 kWh/m2 respectivamente. Tabla 16 Demanda energética total anual desglosada – Escenario B
T EXT
OTROS
ILU
CAL
AC
TOTAL
C°
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
ENE 13 FEB 16 MAR 17 ABR 24 MAY 27 JUN 34 JUL 36 AGO 34 SEP 30 OCT 25 NOV 18 DIC 12 Total (kWh/m² año)
0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 4.8
0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 9.6
9.7 6.1 3.9 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 3.2 10.8 35.3
0.1 1.0 1.8 7.2 14.8 26.9 32.0 28.1 18.6 7.9 0.8 0.1 139.3
11.0 8.2 6.9 9.4 16.1 28.2 33.2 29.4 19.9 9.6 5.3 11.9 189.0
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 19 resume la demanda energética promedio por metro cuadrado que demandan el total de las viviendas del escenario B. Como resultado anual, el AA representa una reducción al 74% de la demanda respecto al escenario A, seguido por el uso de la calefacción en un 19% y un 7% de iluminación y electrodomésticos. Esto significa que la mezcla de porcentajes de la demanda sigue siendo casi la misma, pero con un consumo más bajo.
62
Gráfico 19 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario B
DEMANDA kWh/m²
50
2%
40
5%
30
19%
20 10 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC OTROS
ILU
CAL
74%
AC
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
La densificación provoca reducción del 20% en la demanda total energética, en este caso, al aumentar el área de construcción con la adición de un cuarto y colocar una segunda vivienda en el segundo nivel. Se reduce un 18% el consumo de calefacción y un 23% el aire acondicionado por metro cuadrado construido.
63
4.3.
Escenario C. Densificación con adaptaciones a las bases legales.
4.3.1.
Diseño de Escenario C.
Este apartado de describen los valores y argumentos que se utilizaron para la densificación con adaptaciones a las bases legales. Esto significa, una densificación mayor a la del escenario B, donde un mayor número de viviendas sean colocadas por lote, esto se traduce en bloques de vivienda de mayor altura, reducción de piel del edificio, y la creación de espacios de sombra y protección de la radiación directa, la cual resulta ser la variable que más afecta la demanda de energía eléctrica en las viviendas de la MMU.
4.3.1.1. Forma y entorno Se toma la modificación a nivel vivienda de la planta arquitectónica hecha en el escenario B, la cual aumenta 14 m2, al agregar una nueva recámara o área de estar. Además, nuevas viviendas con las mismas características espaciales son colocadas en un tercer y cuarto nivel, lo que conlleva a agregar un sistema de acceso por escalera del segundo nivel a la azotea. La Ilustración 15 del apartado del escenario B, muestra la ubicación de la ampliación en la parte trasera de la vivienda, buscando que sea una zona útil utilizable con dimensiones similares a la de las habitaciones actuales. Las escaleras y zona de acceso siguen dando servicio a dos bloques de viviendas. Ambas adecuaciones, escaleras y ampliación, se toman en cuenta al momento de simulación. Ilustración 17 Modelación de vivienda y entorno en software de simulación.
Bloque de vivienda a analizar
Elemento añadido
Entorno
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
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Teniendo en cuenta estas características, se crea el modelo para cada tipo de vivienda (A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, B2, B3, B4) en el software Design Builder y se añaden bloques que asemejen las viviendas circunvecinas, y elementos de escaleras y accesos para crear el efecto de sombreado en los muros, ventanas, techos y suelos (Ilustración 17). La altura final por bloque de edificio es de 11 metros, la separación entre bloque continua siendo la del estado actual, conservando también el ancho de vialidad y diseño de lotificación. Para determinar el número de viviendas, nuevamente se utilizaron los porcentajes de la mezcla de usos del Escenario A (Estado actual), y se distribuyó bajo este valor el nuevo número de viviendas que contempla el área de estacionamiento de vehículos (Ver Tabla 19). La nueva mezcla sugiere un 13% de estacionamiento, que de espacio a las 2720 viviendas del escenario C (Ver Tabla 17). Tabla 17 Mezcla de uso de suelos ‐ Escenario C
Uso Habitacional Reserva Comercial Equipamient o Área Verde Vialidades Estacionamie nto Total
Área (m2) 82,127 2,248 17,188 11,778 5,399 64,533 28,050 211,323
4.3.2.
Escenario C. Comportamiento Térmico
En este apartado, se presentan los resultados de la simulación térmica anual y del mes de julio de la vivienda tipo B1 bajo las condiciones climatológicas de la ciudad de Hermosillo y la morfología y entorno descrita en el escenario A y B. Se utilizaron los parámetros de ganancias internas del escenario A y B por metro cuadrado para la iluminación, actividad, usuarios, electrodomésticos y renovaciones/hora de aire. Se descarta el uso de aire acondicionado y calefacción con el propósito de analizar el comportamiento térmico de la vivienda. 4.3.2.1. Comportamiento térmico anual. En la simulación, se obtienen resultados del comportamiento de las cuatro viviendas que componen el bloque densificado del escenario C. La temperatura media mensual de las viviendas, se encuentra 2°C por encima de la temperatura exterior en planta baja, y 3.5°C en la segunda planta. El Gráfico 20 muestra el comportamiento de la T° media exterior, interior y de confort de la simulación anual. Los resultados muestran la media interior alcanzando los 38 °C en el 4to nivel, mientras que la planta baja
65
alcanza los 36°C. Durante el año la temperatura media anuales disminuye aproximadamente un grado con respecto al nivel superior. Gráfico 20 Comportamiento térmico anual de la vivienda ‐ Escenario B 45 40
TEMPERATURA (°C)
35 30 25 20 15 10
T EXT PB P1 P2 P3 TC Max TC Min
ENE 13.0 15.2 15.8
FEB 15.7 17.4 18.0
MAR 17.3 20.1 20.5
ABR 23.7 25.3 25.9
MAY 27.3 30.1 30.2
JUN 34.0 36.2 36.9
JUL 35.6 37.4 38.2
AGO 33.8 35.8 36.7
SEP 30.4 32.3 33.4
OCT 24.8 26.5 27.6
NOV 18.0 20.2 20.9
DIC 11.7 14.5 14.7
15.9 15.9 21.9
18.2 18.5 23.4
20.7 21.1 24.3
26.2 26.8 27.7
30.3 30.8 29.6
37.2 37.8 33.3
38.6 39.1 34.1
37.0 37.6 33.2
33.8 34.4 31.3
27.9 28.2 28.3
21.1 21.2 24.6
14.7 14.7 21.2
17.9
19.4
20.3
23.7
25.6
29.3
30.1
29.2
27.3
24.3
20.6
17.2
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
4.3.2.2. Comportamiento térmico en Julio (mes más caluroso). En el mes de Julio, con temperaturas exteriores TMAX: 44°C, TMIN: 24.0, TPROM: 35.6, las vivienda presentan oscilaciones térmicas durante el día de hasta 6°C, y una diferencia promedio de 2°C en la vivienda de planta baja y de 4°C en el segundo nivel sobre la temperatura exterior. (Ver Gráfico 21) Tienen también, comportamientos parecidos en la oscilación de temperatura interior, las cuales se aproximan a los máximos interiores, y se alejan por 5°C aproximadamente por encima de la TMIN exterior. A diferencia de los escenarios A y B, los primeros tres niveles, alcanzan su TMAX por debajo de la TEXT, mientras que el cuarto nivel la supera por poco en todas las horas. La planta baja resulta la más favorecida al tener una temperatura máxima 5° menor a la del cuarto nivel, mientras que el 2do y 3ero presentan 2 y 3 grados menos respectivamente. En los cuatro casos, la temperatura mínima llega a bajar a 31° a finales de mes (Ver Tabla 18). Tabla 18 Temperaturas máximas y mínimas interiores.
PB T MAX INT T MIN INT T PROM
40.6 31.1 36.6
2D O 41. 5 31. 4 37. 3
3ER 42.2 31.6 37.8
4T O 44. 2 31. 2 38. 5
66
Gráfico 21 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario C
50
TEMPERATURA (°C)
45
40
35
30
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 24 23 24 25 26 27 28 29 30
1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 375 392 409 426 443 460 477 494 511 528 545 562 579 596 613 630 647 664 681 698 715 732
20
DÍAS DEL MES
PLANTA BAJA
TEMPERATURA EXT
LÍMITE DE CONFORT
SEGUNDO NIVEL
TERCER NIVEL
CUARTO NIVEL
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
Gráfico 22 Comportamiento térmico en el mes de Julio ‐ Escenario B
TEMPERATURA (°C)
50 45 40 35 30 25
11
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 HORAS DEL DÍA
T EXT
LÍMITE DE CONFORT
PLANTA BAJA
SEGUNDO NIVEL
TERCER NIVEL
CUARTO NIVEL
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 22 muestra el comportamiento de las viviendas en un día del mes más caluroso, el interior alcanza su máxima a las 19 horas con 44°C en el cuarto nivel y 40°C en planta baja, a diferencia del exterior que alcanza la máxima de 43°C tres horas antes. Por las noches y mañanas, la vivienda no es capaz de bajar la temperatura a menos de 35°. Durante el día analizado, no llega a ser inferior en ninguna hora al límite máximo de confort adaptativo. Las condiciones de la vivienda, a pesar de haber
67
mejorado su comportamiento con la densificación, siguen siendo inhabitables sin sistemas de acondicionamiento mecánico la mayor parte del día.
4.3.3.
Escenario C. Demanda energética en etapa de uso de la vivienda
Siguiendo el mismo procedimiento de análisis de demanda energética final de la simulación del escenario A y B, el cálculo para el escenario C muestra una disminución en la demanda energética por metro cuadrado construido a nivel de MMU de 70kwh del estado actual, es decir una reducción del 30%. La Tabla 15 muestra en color gris las viviendas con resultados por arriba del promedio, a diferencia del escenario A, las viviendas tipo B son las que tienen la mayor de demanda por encima de los 198 kWh/m2 año, a pesar de este cambio, los valores de consumo final siguen siendo menores. Los resultados de la Tabla 19 de la demanda energética anual por tipo de vivienda, muestran a pesar de la tendencia de las viviendas tipo con menor demanda, las viviendas con un resultado más bajo resultan ser las tipo B3 con una orientación de 102° S , vialidad al oeste y viviendas al E, O,N y S, mientras que de mayor demanda resulta la vivienda B5, con una orientación de 102° S, vialidad al oeste y viviendas solo al sur, norte y este, quedando desprotegida de la radiación directa del oeste. Tabla 19 Demanda energética por tipo de vivienda ‐ Escenario C DEMANDA ANUAL POR M2 DE VIVIENDA
CARACTERÍSTICAS DE LA VIVIENDA TIPO A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 B5 B6
% 21% 18% 7% 5% 11% 19% 4% 8% 6% 2%
ÁREA (m²) 48.62 48.62 48.62 48.62 47.70 47.70 47.70 47.70 47.70 47.70 Total
# 562 499 181 134 312 523 98 208 158 45 2720
TOTAL (m²) 27,316 24,281 8,816 6,504 14,889 24,956 4,679 9,926 7,515 2,127 131,010
OTROS
ILU 5 5 5 5 5 5 2 5 5 5
5
CAL
(kWh/m² año) 9 28 9 28 9 27 9 28 10 36 10 41 5 22 10 38 10 41 10 40 9 33
AA 113 120 122 122 131 128 75 127 135 138 121
TOTAL 155 162 163 164 182 183 104 180 191 182 167
DEMANDA ANUAL MMU OTROS 129 115 42 31 74 123 12 49 37 11
621 OTROS
Valores por arriba del promedio
5
ILU
CAL
(MWh año) 258 757 229 686 83 235 61 180 147 531 247 1013 23 102 98 379 74 310 21 85
1,242 ILU
4,278
AA 3082 2916 1076 795 1955 3191 350 1257 1013 294
MMU 4,226 3,945 1,436 1,067 2,707 4,574 486 1,783 1,435 387
15,928 22,046
CAL AA kWh/m² año 9 33 122
MMU
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
En todos los tipos de vivienda (Ver Gráfico 23) , el uso del Aire Acondicionado (AA) aparece con un porcentaje del 70 al 73% del total de la demanda anual, seguido por el uso de calefacción con un 17% a 22%. La iluminación y el uso de electrodomésticos siguen condicionados a situaciones similares para todos los tipos, y representan un 9% de la demanda anual. El rango de demanda anual por tipo de vivienda va de los 155 a los 190 kWh/m2, con la excepción de la vvienda B3 con 104 kWh/m2.
168
68
Gráfico 23 Demanda energética anual por tipo de vivienda / m2 – Escenario C
DEMANDA kWh/m² año
250 200 AA
150
CAL 100
ILU OTROS
50 0 A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
B6
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
De acuerdo con los resultados de la simulación en la Tabla 20 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., el mes de julio (el mes más caluroso) sigue siendo el de mayor demanda con 28.9 kWh/m2 del cual un 96% pertenece al uso del aire acondicionado (AA). Mientras que la calefacción aparece como con un mayor porcentaje del consumo total en los meses de diciembre y enero con un 90%. En ambos casos (AA y CAL) la demanda final por mes es menor a la de los escenarios A y B, esto como consecuencia de una menor ganancia de radiación directa por el bloqueo de los edificios vecinos y el colchón térmico consecuencia de los edificios adyacentes en niveles superiores e inferiores. Los meses de noviembre y marzo siguen resultando los más favorables, ya que la demanda se reduce a 4.6 y 6.3 kWh/m2 respectivamente. Tabla 20 Demanda energética total anual desglosada – Escenario C
T EXT
OTROS
ILU
CAL
AC
TOTAL
C°
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
ENE 13 0.4 0.8 8.8 0.1 10.0 FEB 16 0.4 0.7 5.6 0.9 7.6 MAR 17 0.4 0.8 3.7 1.4 6.3 ABR 24 0.4 0.7 1.0 6.5 8.6 MAY 27 0.4 0.8 0.1 12.6 13.9 JUN 34 0.4 0.8 0.0 23.3 24.5 JUL 36 0.4 0.8 0.0 27.7 28.9 AGO 34 0.4 0.8 0.0 24.6 25.8 SEP 30 0.4 0.8 0.0 16.6 17.8 OCT 25 0.4 0.8 0.5 7.3 9.0 NOV 18 0.4 0.8 2.8 0.6 4.6 DIC 12 0.4 0.7 10.0 0.0 11.2 Total (kWh/m² año) 4.7 9.5 32.5 121.6 168.3 FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
69
El Gráfico 24 resume la demanda energética promedio por metro cuadrado que demanda la vivienda del escenario A (estado actual). Como resultado anual, la demanda del uso del aire acondicionado constituye un 74% de la demanda, seguido por el uso de la calefacción en un 19% y un 7% de iluminación y electrodomésticos. Gráfico 24 Demanda energética de A/A por m2 ‐ Escenario c
DEMANDA kWh/m²
50
2%
40
5%
30
19%
20 10 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC OTROS
ILU
CAL
74%
AC
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
La densificación a 4 niveles de vivienda por lote y el aumento del área de construcción con la adición de un cuarto, trae consigo una reducción de demanda energética total en la MMU respecto al escenario A del 30%; reduciendo un 18% el uso de la calefacción y un 32% el uso del AA.
70
71
CAPÍTULO 5.COMPARACIÓN DE ESCENARIOS A, B, C. Con el objetivo de analizar el ahorro de demanda y las mejoras de habitabilidad que provoca la densificación en una muestra de morfología urbana (MMU) de 915 viviendas sociales en la ciudad de Hermosillo, este capítulo compara el comportamiento térmico y la demanda energética de tres escenarios propuestos : Estado actual, máxima edificabilidad legal y densificación con adaptaciones legales.
5.1.
Comparación del comportamiento térmico.
El análisis del comportamiento térmico se obtiene mediante el software Design Builder, bajo mismos valores de entrada en los tres escenarios. Se consideraron las ganancias internas de iluminación, electrodomésticos, ocupación; se excluyeron el uso de sistemas mecánicos de climatización como ventiladores, calefacción y aire acondicionado. Se compararon en el Gráfico 25 el comportamiento de las temperaturas medias en planta baja de la vivienda B1 en cada escenario. El escenario B muestra una menor diferencia de temperatura respecto al escenario A con una disminución de 0.5°C aproximadamente durante todo el año, mientras que la densificación del escenario C tiene una mayor diferencia con 1°C. En todos los casos la temperatura media se muestra a más de 3° C por encima de la temperatura exterior en todos los meses de año. La temperatura media de confort adaptativo, que permite rangos más elevados de lo que se considera en sitios de climas menos extremos, se muestra hasta 6°C por debajo de la media en los meses más críticos de calor, y 3°C por encima de la temperatura exterior en los meses de frío.
72
Gráfico 25 Comportamiento de la temperatura media en planta baja en los escenarios A, B y C. 40
TEMPERATURA (°C)
35
30
25
20
15
10
T EXT C B A TC
ENE 13.0 15.2
FEB 15.7 17.4
MAR 17.3 20.1
ABR 23.7 25.3
MAY 27.3 30.1
JUN 34.0 36.2
JUL 35.6 37.4
AGO 33.8 35.8
SEP 30.4 32.3
OCT 24.8 26.5
NOV 18.0 20.2
DIC 11.7 14.5
15.1 16.0 19.9
17.5 18.6 21.4
20.3 21.3 22.3
25.5 26.4 25.7
30.4 31.1 27.6
36.4 37.0 31.3
37.7 38.2 32.1
36.1 36.6 31.2
32.5 33.1 29.3
26.6 27.3 26.3
20.2 21.0 22.6
14.5 15.4 19.2
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 26 muestra el comportamiento de los tres escenarios y las viviendas durante un día del mes más caluroso: Julio. La oscilación de la temperatura en el interior de todas las viviendas tiende a acercarse más a los máximos de la temperatura exterior que a los mínimos, lo que significa que las viviendas tienen una ganancia energética mayor durante el día de la que pueden perder por las noches. Debido a que la principal ganancia es a través de los muros, la creación de obstáculos a la radiación solar directa por medio de densificación, da como resultado una disminución de hasta 5°C entre la temperatura interior del escenario A (estado actual) y la planta baja del escenario C (mayor densificación). La vivienda con TINT mayor resulta ser el segundo nivel del escenario C, sobrepasando la media del estado actual, sin embargo, las ventajas que cede a la planta inferior hacen que en conjunto, el bloque tenga un mejor rendimiento térmico que el estado actual.
73
Gráfico 26 Comportamiento en un día de julio de plantas bajas y superiores de los escenarios A, B y C.
COMPORTAMIENTO EN DÍA 15 DE JULIO 50
TEMPERATURA (°C)
45
40
35
30
25 11
22 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 HORAS DEL DÍA T EXT
TC Max
TC Min
ESCENARIO A ‐ PB
ESCENARIO B ‐ PB
ESCENARIO B ‐ P2
ESCENARIO C ‐ PB
ESCENARIO C ‐ P4
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
Los cambios de temperaturas entre los tres escenarios ocurren en un rango no mayor de 7°C en el mes de julio, que resulta ser el mes más crítico y de mayor demanda energética de las viviendas. La densificación muestra una mejora con mayor impacto en el escenario C; donde se reduce significativamente a un 50% respecto al escenario A la ganancia energética a través de los reducir la piel y la incidencia solar directa por los edificios vecinos (Ver Gráfico 20); en los escenarios B y C se reduce la ganancia por la cubierta al exterior en relación al edificio completo. En el Gráfico 20 se muestra la transmisión de energía entre suelos y techos interiores que propicia la densificación de viviendas en vertical, lo que permite que el bloque tienda a buscar una mayor equidad de temperatura en el interior. Gráfico 27 Ganancias de energía / m2 ‐ Escenarios A, B y C
60
GANANCIAS (kWh/m2)
40 20 0 ‐20 ‐40 ‐60 ‐80 ‐100 Acristalamiento
Muros
ESCENARIO A
Techos (int)
Suelos (int)
ESCENARIO B
Suelos sobre terreno
ESCENARIO C
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
Cubiertas
74
En cuanto al comportamiento térmico de los escenarios, se puede concluirse que la densificación propicia una reducción en la temperatura interior de las viviendas, siendo las más afectadas aquellas ubicadas en contacto con el terreno. Esta disminución resulta benéfica en climas de extremo calor como la ciudad de Hermosillo; el impacto de esta reducción se refleja en una alteración en la cantidad del uso de energía eléctrica para el acondicionamiento térmico interior.
5.2.
Comparación de la demanda energética. Gráfico 28 Demanda energética total/ m2 por escenario.
250
DEMANDA (kWh/m² año)
200
OTROS ILUMINACIÓN CALEFACCIÓN AIRE ACONDICIONADO
ESCENARIO A B C (kWh/m² año) 5 5 5 10 10 9 43 33 33 180 139 122
TOTAL
238
150
100
50
189
168
0
A OTROS
B ILU
C CAL
AC
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
El Gráfico 28 muestra la comparación de la demanda energética total por metro cuadrado construido de los tres escenarios. El resultado de la densificación es favorecedor al reducir la demanda total de la MMU del escenario A de 238 a 189 kWh/m2 año en el escenario B y a 168 kWh/m2 año en el escenario C. Estos valores toman en cuenta la demanda de electrodomésticos, iluminación, calefacción y aire acondicionado, siendo este último el de mayor impacto en la reducción de la demanda total en los escenarios densificados. A pesar que el uso de calefacción es escaso en las viviendas de la ciudad de Hermosillo, en la simulación por software se toma en cuenta este parámetro para analizar los efectos de la densificación sobre la necesidad de acondicionamiento artificial en invierno. El Gráfico 30 estable la demanda anual por metro cuadrado de calefacción y aire acondicionado del escenario “A” como el 100%, con la finalidad de comparar su comportamiento. Como resultado, en los escenarios B Y C, el uso de calefacción se reduce un 25% respecto al escenario A, mientras que el AA se reduce en un 23% (A) y 30 (B)%. En cuanto a la demanda por tipo de viviendas, la densificación causa una reducción mayor en la demanda energética por metro cuadrado en las orientaciones este‐oeste de los escenarios B y C, ya que en el escenario A, no recibían sombra de los edificios vecinos ubicados al norte o sur de la vivienda (Ver Gráfico 29).
75
AHORRO DE DEMANDA (%)
Gráfico 29 Ahorro de demanda energética en los tres escenarios
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
B6
TIPO DE VIVIENDA ESCENARIO A
ESCENARIO B
ESCENARIO C
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
Gráfico 30 Reducción desglosada de demanda.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
De acuerdo a la simulación, los meses más significativos de la demanda total anual por m2 de los escenarios resultan ser los meses de mayo a agosto, donde la temperatura media exterior asciende hasta los 40° C, y es también, donde existe un mayor ahorro de energía eléctrica a través de la densificación. El mes de marzo y noviembre resultan los mas favorables, con un consumo menor a los 10 kWh/m2 en los tres escenarios.
76
Gráfico 31 Comportamiento de la demanda energética anual el año por escenario.
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER. Tabla 21 Demanda energética de escenarios mensual y anual.
ESCENARIO A kWh/m² OTROS ILU CAL
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL
AA
ESCENARIO B kWh/m²
ESCENARIO C kWh/m²
TOTAL
OTROS
ILU
CAL
AA
TOTAL
OTROS
CAL
AA
TOTAL
0.4
0.8 12.1 0.2
13.4
0.4
0.8 9.7
0.1
11.0
0.4
ILU
0.8 8.8
0.1
10.0
0.4
0.8 7.4
1.3
9.8
0.4
0.8 6.1
1.0
8.2
0.4
0.7 5.6
0.9
7.6
0.4
0.9 4.7
2.6
8.6
0.4
0.8 3.9
1.8
6.9
0.4
0.8 3.7
1.4
6.3
0.4
0.8 1.2
8.9
11.2
0.4
0.8 1.0
7.2
9.4
0.4
0.7 1.0
6.5
8.6
0.4
0.9 0.0
19.4
20.7
0.4
0.8 0.0
14.8
16.1
0.4
0.8 0.1
12.6
13.9
0.4
0.8 0.0
34.9
36.1
0.4
0.8 0.0
26.9
28.2
0.4
0.8 0.0
23.3
24.5
0.4
0.8 0.0
41.4
42.7
0.4
0.8 0.0
32.0
33.2
0.4
0.8 0.0
27.7
28.9
0.4
0.9 0.0
36.3
37.6
0.4
0.8 0.0
28.1
29.4
0.4
0.8 0.0
24.6
25.8
0.4
0.8 0.0
23.7
25.0
0.4
0.8 0.0
18.6
19.9
0.4
0.8 0.0
16.6
17.8
0.4
0.8 0.6
9.9
11.7
0.4
0.8 0.5
7.9
9.6
0.4
0.8 0.5
7.3
9.0
0.4
0.8 4.1
1.4
6.7
0.4
0.8 3.2
0.8
5.3
0.4
0.8 2.8
0.6
0.4
0.8 13.0 0.1
14.3
0.4
0.7 10.8 0.1
11.9
0.4
0.7 10.0 0.0
4.9
9.9 43.0 179.9 237.8
4.8
9.6 35.3 139.3 189.0
4.7
9.5 32.5 121.6 168.3
4.6 11.2
Siendo el uso del aire acondicionado el de mayor aporte a la demanda, la Gráfico 32 aísla el comportamiento de este factor durante el año, su utilización resulta necesaria desde el mes de abril hasta el mes de octubre, mientras que los meses de noviembre a enero la necesidad de acondicionamiento resulta mínima según los resultados de la simulación.
77
Gráfico 32 Comportamiento de la demanda anual de Aire Acondicionado y Calefacción en todos los escenarios.
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
45 40
AA kWh/m²
35 30 25 20 15 10 5
CAL kWh/m²
0 5 10 15 20 ESCENARIO A
ESCENARIO B
ESCENARIO C
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
La densificación de la MMU reduce la demanda energética a nivel vivienda, lo que significa un mayor impacto a nivel urbano. El ahorro total de un 30% de la demanda total sugiere la densificación como una estrategia como positiva de solución y previsión de los altos consumos eléctricos en ciudades de climas extremos como Hermosillo.
78
79
CAPÍTULO 6.CONCLUSIONES Y DISCUSIONES En la ciudad de Hermosillo, que cuenta con un clima cálido seco – muy seco, se eligió y analizo una muestra de morfología urbana de vivienda social que ejemplificara el tipo de crecimiento y desarrollo urbano en los últimos 20 años; con el objetivo de analizar los efectos de la densificación urbana en tres escenarios propuestos: Estado actual (Escenario A), máxima edificabilidad legal (Escenario B) y densificación con adaptaciones legales (Escenario C). En base a los resultados, a continuación se establecen las conclusiones de la de manera puntual, general y como propuestas de futuras investigaciones.
La ciudad de Hermosillo presenta características de baja densidad en más de un 50% de su superficie, convirtiéndola en una ciudad candidata a la implementación de la densificación urbana.
La etapa de crecimiento disperso de la ciudad data su comienzo en la década de los 80´s, y continúa hasta los 90´s. A partir de entonces, la mancha urbana se expandió a más del doble y los nuevos desarrollos habitacionales fueron llevados a construirse en las periferias de la ciudad.
La vivienda social en Hermosillo, no considera aspectos climáticos en el diseño de su morfología, materialidad y entorno urbano.
Los resultados (Ver Gráfico 33) muestran una mejora de condiciones térmicas interiores en los escenarios densificados reduciendo la demanda energética en un 30% en cada m2 construido en la etapa de uso de las viviendas de la MMU.
El escenario C, es el que obtiene resultados más favorables logrando una reducción de 5°C en las plantas bajas y mayor ahorro en la demanda energética en los meses de calor (de mayo a septiembre), con una reducción de hasta el 35%, mientras que en los meses de frío la reducción es del 25% aproximadamente respecto al escenario A.. Gráfico 33 Ahorro de demanda energética en los tres escenarios
60
100%
50
80% 70%
40
60% 30
50% 40%
20
30% 20%
TEMPERATURA (°C)
AHORRO DE DEMANDA (%)
90%
10
10% 0
0% ENE
FEB
MAR
ABR A
MAY
JUN B
JUL
AGO C
SEP
OCT
NOV
DIC
T EXT (C°)
80
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA A PARTIR DE DATOS DE SIMULACIÓN EN DESIGN BUILDER.
Las viviendas con mayor cota en los bloques de viviendas, tienen un rendimiento térmico y energético igual o menor que la vivienda original; a pesar de ello, a un nivel de conjunto la demanda energética es menor y se mejoran las condiciones térmicas en la mayoría de las viviendas.
Una inversión en mejora de materiales en muros exteriores y cubiertas, debe enfocarse en las viviendas superiores (25% de las viviendas totales), minimizando el costo a las demás viviendas (75%).
En la vivienda social, construida con materiales con propiedades térmicas ineficientes para el clima, tienen como punto más vulnerable a los muros.
La densificación que aumenta el ratio de aspecto altura:profundidad, resulta una manera de proteger al edificio a través de su entorno, reduce inversamente la demanda energética del conjunto de viviendas.
En la MMU, las viviendas con mayor reducción de demanda eléctrica son aquellas con una orientación este‐oeste; originalmente no recibían sombra de los edificios vecinos.
La densificación de la población a un a un 600%, evita que la necesidad de utilizar y convertir zonas de reserva a uso habitacional; además de evitar un la inversión en infraestructura, servicios, energía y transporte.
La sombra proyectada por las viviendas logra también crear espacios exteriores con un menor período de exposición a la radiación directa, esto supone la creación de microclimas más confortables; aumentando el área de ocupación aprovechable sin necesidad de invertir en dispositivos de sombra exterior.
Las mejoras de la densificación propuesta en la MMU, no son capaces de solventar la necesidad de mecanismos de climatización; es necesario combinar sus ventajas con otros sistemas de protección al clima extremo para lograr una habitabilidad adecuada y más sostenible.
Al ser las familias de un menor ingreso las más afectadas, la búsqueda de una vivienda digna, habitable, eficiente; que sea parte de un sistema urbano sostenible; resulta necesario y de un nivel alto de importante para los principales actores en su construcción.
Partiendo de una perspectiva aún mayor y de la recolección bibliográfica, una ciudad con mayor densidad se aproxima a la eficiencia de uso de los recursos naturales. La transformación de las ciudades difusas a ciudades compactas genera una mejora no sólo en un ámbito ecológico y de consumo, si no que crea también un dinamismo social y cultural que aproxima a los ciudadanos a llevar una vida socialmente más activa y dinámica. La densificación propuesta para una muestra de morfología urbana en la ciudad de Hermosillo tuvo resultados favorables; con el incremento de la relación de aspecto, se logró disminuir su demanda
81
energética en un 30%, y la temperatura interior en un 75% de las viviendas, sin embargo, la densificación no deja de ser una propuesta de solución a una ciudad carente de planeación. Por lo tanto, la previsión en el diseño de conjuntos urbanos mediante una planeación urbana, que contemple una relación arquitectónica y urbanística entre edificios, la conservación y gestión de los recursos naturales, arquitectura pasiva y de bajo consumo, orientación conforme al sol y viento; y el impacto medio ambiental, es la mejor manera de crear ciudades sostenibles.
Futuras Investigaciones: Existen líneas fuera de los objetivos del documento que se relacionan fuertemente al tema establecido, y que serían de gran aporte para conocer otras ventajas directas o indirectas de la densificación en la vivienda social de la ciudad de Hermosillo:
Análisis de la reducción de la demanda de sistemas de aire acondicionado en la vivienda densificada por medio de sistemas eficientes para la vivienda vertical, tales como el district cooling.
Propuesta de parámetros de utilización y distribución de materiales eficientes edificios densificados, ya que según los resultados arrojados en el análisis, la demanda energética es distinta en cada vivienda; y su impacto en la demanda final a nivel vivienda y urbano.
Propuesta de adecuaciones a la normativa que contemple la densificación de zonas existentes y establecer los criterios que coordinen y regularicen su implementación bajo estándares energéticos que favorezcan a los usuarios y tengan el menor impacto ecológico posible.
Análisis de los cambios micro climáticos en patios, calles y avenidas densificadas.
Impacto en la movilidad de la densificación para zonas periféricas de la ciudad de Hermosillo.
Ubicación de zonas candidatas a densificación.
Análisis de costos económicos de la densificación, a corto, mediano y largo plazo.
82
83
BIBLIOGRAFÍA Bethina, G., & Ordiales, Y. (2005). Estilo de vida y arquitectura de consumo emulativo. Borbon Almada, A. C., Perez, J. B., Miranda P., I., & Cabanillas, R. (2012). Comportamiento termico de una vivienda de interes social en clima calido seco y su relacion con el confort. EPISTEMUS, 13, 27. Calderón, R., Arredondo, J. A., Gallegos, R., & Mayagoitia, F. (2011). Reducción del Consumo Eléctrico y CO 2 mediante Sistemas de Ahorro y de Aislamiento Térmico aplicados a Viviendas en Zonas Áridas de México, 22(2), 69–78. doi:10.4067/S0718‐07642011000200008 Diputados, C. de. (2011). Ley de vivienda (pp. 1–30). El Universal ‐ ‐ Viable edificar más vivienda en zonas centro de México. (n.d.). Retrieved August 25, 2013, from http://www.eluniversal.com.mx/finanzas/92475.html Federal, G. (2010). Código de Edificación de Vivienda. Federal, G., SHCP, & SEDESOL. (2009). Estado Actual de la Vvivienda en México 2009. IMPLAN. (2006). ESTRATEGIA. Programa de desarrollo urbano del centro de población de Hermosillo. Indovina, F. (2007). La ciudad de baja densidad. INFONAVIT. (2013). Convertidor de pesos a Veces Salario Mínimo (VSM). Hipotecaria Social. Retrieved June 29, 2013, from http://portal.infonavit.org.mx/wps/wcm/connect/Infonavit/Trabajadores/Convertidor+de+pesos+ a+Veces+Salario+Minimo+(VSM)/ Marincic Lovhira, I., Ochoa de la Torre, M., & Alpuche Cruz, M. G. (2005). La vivienda economica en Hermosillo y el consumo de energia electrica. Marincic Lovhira, I., Ochoa de la Torre, M., & Del Rio, J. (2012). Confort termico adaptativo dependiente de la temperatura y la humedad. Architecture, City and Environment =, 27–46. Ordiales Yanes, G., & Rosas Molina, J. (2012). I. El territorio, el poblamiento, el medio ambiente y el ambiente físico de la ciudad de Hermosillo. Ratti, C., Baker, N., & Steemers, K. (2005). Energy consumption and urban texture. Energy and Buildings, 37(7), 762–776. doi:10.1016/j.enbuild.2004.10.010 Steemers, K. (2003). Energy and the city : density , buildings and transport, 35, 3–14. Valenzuela, N. (2007). Detona al poniente crecimiento urbano. El Imparcial, 28. Retrieved from www.elimparcial.com Valle de Agualurca, Hermosillo, México ‐ Google Maps. (n.d.). Retrieved August 26, 2013, from https://maps.google.com/ Vivienda. (2006).Centro de Estudios Sociales y de Opinión Pública. Retrieved June 28, 2013, from http://www.diputados.gob.mx/cesop/Comisiones/d_vivienda.htm#_ftn1
84
ANEXOS Anexo 1: Definición de la vivienda según diferentes actores en México Instituto Nacional de
“Vivienda. Espacio delimitado normalmente por paredes y techos de
Estadística, Geografía e
cualquier material, con entrada independiente, que se utiliza para vivir,
Informática (INEGI)
esto es, dormir, preparar los alimentos, comer y protegerse del ambiente”
Ley de Vivienda 2006, (Diputados, 2011)
“Se considerará vivienda digna y decorosa la que cumpla con las disposiciones jurídicas aplicables en materia de asentamientos humanos y construcción, habitabilidad, salubridad, cuente con los servicios básicos y brinde a sus ocupantes seguridad jurídica en cuanto a su propiedad o legítima posesión, y contemple criterios para la prevención de desastres y la protección física de sus ocupantes ante los elementos naturales potencialmente agresivos”
Conferencia de las
“Una vivienda adecuada significa algo más que tener un techo bajo el
Naciones Unidas sobre
cual guarecerse. Significa también disponer de un lugar privado, espacio
los Asentamientos
suficiente, accesibilidad física, seguridad adecuada, seguridad de tenencia,
Humanos (Hábitat II.
estabilidad y durabilidad estructurales, iluminación (...) ventilación
1996)
suficiente, una infraestructura básica adecuada que incluya servicios de abastecimiento de agua, saneamiento y eliminación de desechos, factores apropiados de calidad del medio ambiente y relacionados con la salud, y un desplazamiento adecuado y con acceso al trabajo y a los servicios básicos, todo ello a un costo razonable”.
Código de Edificación
“Vivienda digna considerado como el límite inferior al que se pueden
de Vivienda. (Federal,
reducir las características de la vivienda sin sacrificar su eficacia como
2010)
satisfactor de las necesidades básicas, no suntuarias, habitacionales de sus ocupantes. Este tipo de vivienda cumpliría simultáneamente con los siguientes requisitos: a) estar ocupada por una familia, b) no tener más de 2.5 habitantes por cuarto habitable; c) no estar deteriorada, d) contar con agua entubada en el interior, e) contar con drenaje; f) contar con energía eléctrica. Adicionalmente, la vivienda debe proveer entre otras, las siguientes condiciones: protección, para aislar en forma suficiente, permanente y regulable a voluntad, de los agentes exteriores potencialmente agresivos, de origen climático, residual, de catástrofes
85
naturales, etc.; condiciones de higiene suficientes para reducir enfermedades patógenas imputables a las características de la casa habitación, tales como: ventilación, asoleamiento e iluminación, espacio útil por ocupante que evite el hacinamiento (proximidad obligada, persistente, interferencia entre los ocupantes de un recinto o vivienda), flexibilidad e idoneidad en las instalaciones para el almacenamiento de agua potable, disposición y eliminación adecuada de residuos. Asimismo, debe permitir privacidad externa e interna, comodidad y funcionalidad mediante un diseño idóneo y uso correcto de los materiales de construcción que propicie la expresión cultural de sus ocupantes; localización adecuada y seguridad en la tenencia.”
86
Anexo 2 Clasificación de la vivienda en México. a) Según el Código de Edificación de Vivienda. El Código de Edificación de Vivienda (CEV) fue publicado en el 2007 por la Comisión Nacional de Vivienda (CONAVI) en atención a la Ley de Vivienda (2006) basándose en la experiencia de otros países con el objetivo de promover criterios y lineamientos generales para la edificación de vivienda en todo el país, respetando la autonomía y funcionado como base de reglamentaciones estatales y municipales. Tiene como propósito “el de regular el proceso de la edificación de vivienda, en el contexto urbano, con
una adecuada infraestructura en su conjunto, el con el fin de salvaguardar la seguridad de los usuarios, la salud y el bienestar en general, a través de la accesibilidad económica, resistencia estructural, facilidades de medios de salida, estabilidad, higiene, iluminación y ventilación, uso eficiente de la energía, seguridad para las personas y los bienes contra el fuego y otros elementos atribuidos al medio ambiente” (Federal, 2010). De acuerdo con el CEV, en México, la construcción de viviendas depende mayormente de dos agentes: el mercado y las políticas de fuentes de financiamiento. Y las principales características que definen a la vivienda son: el precio final en el mercado, forma de producción, y superficie construida o número de cuartos, entre otras. En el Gráfico 2 se muestra un resumen de la clasificación de la vivienda y sus sub clasificaciones. Gráfico 34 Clasificación de la vivienda según el CEV.
Económica Interés Social Popular Precio final de mercado y Superficie Construída o número de cuartos
Media
Tradicional
Residencial
Residencial Plus Vivienda Desarrolladores Privados Forma de Producción Autoconstrucción
Número de viviendas por lote
Unifamiliar Plurifamiliar
FUENTE: Elaboración propia basada en la clasificación del Código de Edificación de Vivienda, 2010, del Gobierno Federal.
87
Tabla 22 Clasificación y descripción de la vivienda
Promedios Superficie construida Costo Promedio (Veces Salario mínimo)
Número de Cuartos
Económica 30 m2
Popular 42.5 m2
Tradicional 62.5
Media 97.5
118
118 a 200
200.1 a 350
De 350.1 a 750
‐Baño ‐Cocina ‐Área de Usos múltiples
‐Baño ‐Cocina ‐Estancia‐ Comedor ‐De 1 a 2 recámaras
‐Baño ‐Cocina ‐Estancia‐Comedor ‐De 2 a 3 recámaras
‐Baño ‐½ Baño ‐Cocina ‐Sala ‐Comedor ‐De 2 a 3 recámaras ‐Cuarto de servicio.
FUENTE: DATOS ELABORADOS A PARTIR DE LA “CLASIFICACIÓN DE LA VIVIENDA POR PRECIO PROMEDIO” DEL CÓDIGO DE EDIFICACIÓN DE VIVIENDA 2010.
En la tabla superior se muestran los parámetros de dimensionamiento de superficie construida, costo promedio y el número de cuartos de la clasificación de vivienda en la que se enfocará el análisis del caso: La vivienda económica, popular y tradicional. Se ha anexado también la vivienda media para efectos de comparación y valor límite de filtración.
b) Según el informe del Estado Actual de la Vivienda en México, 2009 En el informe del Estado Actual de la Vivienda del 2009, en el capítulo “Homologación de las distintas clasificaciones de viviendas en México. Tipologías según valor”, se presenta una propuesta que “permita avanzar hacia una clasificación homologada del mercado de la vivienda en el país”,(Federal, SHCP, & SEDESOL, 2009) dada la importancia de contar con un marco único, consistente y actualizado en el sector vivienda. Para ello, se compararon diversas clasificaciones de diferentes actores como: ‐SHF: Sociedad Hipotecaria Federal. ‐SNIIV: Sistema Nacional de Información e Indicadores de Vivienda (CONAVI + Infonavit). ‐Consultores privados. ‐Acuerdo AHM para el reporte de créditos puente (Tipología ABM). En los rangos de valores de precios de la vivienda, se utilizan valores que puedan ser referencia actualizables como Unidades de Inversión (UDIS), el Salario Mínimo Mensual del Distrito Federal (SMMDF) o dólares.(Federal et al., 2009). El resultado de los estudios se muestra en la Tabla 23: Tabla 23 Propuesta de clasificación homologada con precios actualizados al 2013
Promedios
Económica
Costo Promedio (Veces Salario Hasta 118 mínimo)1
Popular
Social
Media
De 118 a 218
218 a 350
350 a 750
1 1.00 SMM = $1,968.70 Pesos, (INFONAVIT, 2013)
88
Costo Promedio (Pesos mexicanos) al Hasta $232,306.60 2013
$232,306.60 a $429,176.60
$429,176.60 a $689,045.00
$689,045.00 a $1,476,525.00
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA BASADA EN VSM DE SHF, 2009 , COSTO EN PESOS MEXICANOS ACTUALIZADOS AL 2013 .
c) Según el Plan de Desarrollo Urbano de Hermosillo, 2006 A continuación se describen las clasificaciones de las zonas habitacionales de tipo Popular, Interés Social y medio, de acuerdo al Plan de Desarrollo Urbano de Hermosillo 2006, el cual no contempla Habitacional Popular (HP)
Son las zonas que se originan a partir de un fraccionamiento popular, aquellos titulados por el Ayuntamiento con fines de dotar solares en sus reservas territoriales, con servicios parciales o sin ellos. Se incluyen aquellos asentamientos que habiendo sido núcleos ejidales o colonias se han incorporado a la estructura urbana, y todos aquellos que hayan sido titulados mediante algún programa para regularización de la tenencia por dependencias federales, estatales o municipales. Asimismo, se consideran populares las colonias que se han desarrollado bajo esquemas de vivienda progresiva o autoconstrucción. Este tipo de zona puede ser de dos tipos: habitacional Popular incipiente y con mínimo o ningún servicio público, y los habitacionales populares consolidados que cuentan con los servicios mínimos indispensables (agua, drenaje y electrificación).
Habitacional
Son los fraccionamientos realizados bajo el régimen de interés social, que cumplen con la
de Interés Social
infraestructura y características obligatorias que para este tipo de desarrollos se establecen
(HS)
en la Ley de Desarrollo Urbano. Generalmente se refiere a vivienda en serie, realizada por particulares o institutos de vivienda oficiales. Atendiendo a su traza urbana se clasifican los fraccionamientos de interés social en retícula abierta y en esquema de cerrada.
Habitacional Medio (HM)
Son las zonas con características de vivienda de nivel medio, que cuentan con la totalidad de los servicios urbanos. A diferencia de las otras tres tipos de zonas habitacionales ésta no se especifica en la clasificación de fraccionamientos de la Ley de Desarrollo Urbano, por lo que su categoría no se establece en el convenio de autorización, sino que se origina de colonias que habiendo sido fraccionamientos populares, colonias o cuarteles han alcanzado un nivel de desarrollo superior a los establecidos para vivienda popular y el 90% de sus lotes cuenta con vivienda terminada en buen estado. Se considera también habitacional media los fraccionamientos de interés social que superan ampliamente las especificaciones y características mínimas obligatorias que establece la Ley, cuando sus lotes cuentan con superficie de 130.50 m2, con dimensiones de 7.25 x 18.00 mts y al menos en un 90% cuenta con vivienda terminada de 3 ó más habitaciones y/o mayor de 65 m2.
En este documento no se describen las características morfológicas de la vivienda ni de lotificación para la vivienda de Interés Social ni popular. La clasificación Habitacional popular puede no tener servicios de agua, drenaje y electrificación básica y aún estar dentro de la clasificación de zona habitacional. Tampoco se incluyen la clasificación de vivienda tradicional o económica. (IMPLAN, 2006)
d) Según el Reglamento de construcción para el municipio de Hermosillo, 2012
89
El reglamento de construcción de la ciudad, en su artículo 48 sobre el otorgamiento de licencias de construcción señala las dimensiones mínimas de lote para su autorización para la vivienda tipo residencial, de interés social y construcciones populares (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Tabla 24 Dimensionamiento de lote Residencia, Interés Social y Popular
Ubicación en tipo de calle
Residencial Interés Social y viviendas populares
Frente mínimo (m)
Superficie Mínima 2
(m )
Calles Locales
12
240
Calles Colectoras
14
280
Calles Locales
6.5
117
Calles Colectoras
7.50
135
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA BASADA EN EL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIÓN DEL MUN. DE HERMOSILLO, 2013
Sin embargo, a pesar de brindar información sobre el dimensionamiento de los lotes según el tipo de vivienda, no describe los límites de área de construcción ni sus características.
90
Anexo 3 Resultados de Simulación Escenario A Resultados de Simulación en Design Builder, Escenario A, resultados de índices de confort y demanda energética de la vivienda. Tabla 25 Resultados de Simulación Escenario A A1
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 31 24 30 36 46 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 18 20 22 25 28 31 32 31 29 26 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 27 26 25 22 20
OTROS kWh 14 14 15 14 15 15 15 15 15 15 15 14 5
ILU kWh 28 27 30 27 30 29 29 30 29 29 29 27 10
CAL kWh 414 257 165 42 0 0 0 0 0 20 142 443 43
AA kWh 5 43 86 299 663 1197 1428 1248 809 339 51 3 178
/m2
OTROS kWh 14 14 15 14 15 15 15 15 15 15 15 14 5
ILU kWh 28 27 30 27 30 29 29 30 29 29 29 27 10
CAL kWh 418 259 165 42 0 0 0 0 0 20 143 448 43
AA kWh 5 41 85 298 665 1202 1432 1249 806 333 46 3 178
/m2
A2
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 31 24 30 36 46 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 18 20 22 25 28 31 32 31 29 25 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 27 26 25 22 20
A3
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 31 24 30 36 46 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 18 20 22 25 28 31 32 31 29 26 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22 20
OTROS kWh 14 14 15 14 15 15 15 15 15 15 15 14 5
ILU kWh 28.2 27.0 30.4 27.0 30.4 29.3 29.3 30.4 29.3 29.3 29.3 27.0 10
CAL kWh 417.9 252.4 155.7 38.6 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 17.9 137.9 451.7 43
AA kWh 3.8 47.2 101.2 322.8 696.4 ##### ##### ##### 845.0 357.0 48.1 1.9 185 /m2
HR % 24 36 31 24 30 36 46 46
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24
TEMP RAD °C 18 20 22 25 28 31 32 31
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28
OTROS kWh 14 14 15 14 15 15 15 15
ILU kWh 28 27 30 27 30 29 29 30
CAL kWh 418 252 154 38 0 0 0 0
AA kWh 2 45 98 317 690 1226 1452 1279
A4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO
91
SEP OCT NOV DIC
41 38 32 28
24 24 23 22
29 26 21 18
27 25 22 20
15 15 15 14 5
29 29 29 27 10
0 18 138 453 43
843 354 44 1 184
/m2
B1
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 31 24 30 36 45 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 31 30 29 25 22 19
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 27 28 27 26 25 22 20
OTROS kWh 13 13 15 13 15 14 14 15 14 14 14 13 5
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26 10
CAL kWh 454 280 176 45 0 0 0 0 0 20 153 491 48
AA kWh 14 51 95 335 725 1303 1545 1354 889 375 62 11 199 /m2
HR % 25 37 32 24 29 34 44 45 40 38 32 29
TEMP AIRE °C 21 22 23 24 25 25 26 25 25 24 22 21
TEMP RAD °C 18 20 21 25 28 32 32 31 29 26 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 29 29 28 27 25 22 20
OTROS kWh 13 13 15 13 15 14 14 15 14 14 14 13 5
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26 10
CAL kWh 391 243 155 40 0 0 0 0 0 18 132 424 41
AA kWh 2 31 67 265 594 1090 1298 1131 727 292 30 1 163 /m2
HR % 24.8 36.5 31.8 23.5 29.4 34.0 44.1 44.7 39.8 37.8 32.1 29.4
TEMP AIRE °C 21.4 22.0 22.5 23.8 24.7 25.5 25.7 25.4 25.0 24.0 22.4 21.3
TEMP RAD °C 18.1 19.9 21.9 25.4 28.5 31.9 32.5 31.6 29.6 25.8 21.3 17.8
TEMP OP °C 19.7 20.9 22.2 24.6 26.6 28.7 29.1 28.5 27.3 24.9 21.9 19.6
OTROS kWh 13.4 12.9 14.5 12.9 14.5 14.0 14.0 14.5 14.0 14.0 14.0 12.9 5
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26 10
CAL kWh 378 232 146 37 0 0 0 0 0 17 127 411 40
AA kWh 5 48 101 310 641 1140 1348 1192 796 340 52 3 176 /m2
HR % 24 36 31 24 30 35 45 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 31 30 29 26 22 19
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 27 28 27 26 25 22 20
OTROS kWh 13 13 15 13 15 14 14 15 14 14 14 13
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26
CAL kWh 442 269 168 42 0 0 0 0 0 19 144 481
AA kWh 7 55 108 351 744 1311 1543 1366 916 401 60 5
B2
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B3
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
92
5
10
46
202
/m2
B5
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 25 37 32 24 29 34 44 45 40 38 32 29
TEMP AIRE °C 21 22 23 24 25 26 26 25 25 24 22 21
TEMP RAD °C 18 20 22 25 29 32 33 32 30 26 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 25 27 29 29 29 27 25 22 20
OTROS kWh 13 13 15 13 15 14 14 15 14 14 14 13 5
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26 10
CAL kWh 377 232 145 37 0 0 0 0 0 17 127 410 40
AA kWh 5 49 102 311 642 1141 1348 1192 798 342 54 3 176 /m2
HR % 25 37 32 24 30 34 44 45 40 38 32 29
TEMP AIRE °C 21 22 22 24 25 26 26 25 25 24 22 21
TEMP RAD °C 18 20 22 25 28 32 33 32 29 26 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 25 27 29 29 28 27 25 22 20
OTROS kWh 13 13 15 13 15 14 14 15 14 14 14 13 5
ILU kWh 27 26 29 26 29 28 28 29 28 28 28 26 10
CAL kWh 377 233 145 37 0 0 0 0 0 18 130 409 40
AA kWh 7 48 94 304 639 1137 1344 1188 787 339 58 5 175 /m2
B6
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
93
Escenario B Resultados de Simulación en Design Builder, Escenario A, resultados de índices de confort y demanda energética de la vivienda. Tabla 26 Resultados de simulación ‐ Escenario B A1
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 32 24 30 35 45 45 41 38 32 29
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 32 31 29 25 21 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22 20
OTROS kWh 37 36 40 36 40 39 39 40 39 39 39 36 5
ILU kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78 72 9
CAL kWh 825 521 326 85 3 0 0 0 0 37 252 922 31
AA kWh 8 77 129 611 1323 2421 2886 2537 1646 685 64 3 127
HR % 24 36 31 24 30 35 46 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 24 24 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 31 31 29 26 22 19
TEMP OP °C 21 21 22 24 26 28 28 27 26 25 22 20
OTROS kWh 37 36 40 36 40 39 39 40 39 39 39 36 5
ILU kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78 72 9
CAL kWh 811 506 329 90 4 0 0 0 0 36 241 911 30
AA kWh 14 109 184 673 1350 2465 2968 2632 1776 802 106 8 135
HR % 24 36 31 24 30 35 45 45 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 32 31 29 26 22 18
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22 20
OTROS kWh 37 36 40 36 40 39 39 40 39 39 39 36 5
ILU kWh 74.5 71.6 80.5 71.6 80.5 77.5 77.5 80.5 77.5 77.5 77.5 71.6 9
CAL kWh 803.5 488.2 297.9 77.6 2.8 0.0 0.0 0.0 0.0 31.2 226.9 904.3 29
AA kWh 10.7 100.3 179.3 685.3 1365.0 2449.7 2925.2 2615.5 1771.3 779.7 84.7 5.4 133
HR % 24 36 31 24 30 35 45 45 40 38 32
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 25 24 23
TEMP RAD °C 19 20 22 25 28 31 31 31 29 26 22
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22
OTROS kWh 37 36 40 36 40 39 39 40 39 39 39
ILU kWh 74.5 71.6 80.5 71.6 80.5 77.5 77.5 80.5 77.5 77.5 77.5
CAL kWh 821.8 500.1 298.8 78.8 2.8 0.0 0.0 0.0 0.0 33.0 240.9
AA kWh 9 93 173 676 1362 2455 2941 2620 1769 756 75
A2
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC A3
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC A4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
94
DIC
28
22
18
20
36 5
71.6 926.5 4 9 30 133
HR % 21.0 32.6 28.1 20.1 26.0 30.8 42.8 43.5 37.4 34.7 28.4 25.6
TEMP AIRE °C 21.6 22.1 22.5 23.6 24.3 25.1 25.2 25.0 24.6 23.8 22.4 21.6
TEMP RAD °C 18.8 20.2 21.7 24.9 27.5 30.6 31.2 30.4 28.7 25.5 21.6 18.5
TEMP OP °C 20.2 21.2 22.1 24.3 25.9 27.8 28.2 27.7 26.6 24.7 22.0 20.0
OTROS kWh 38 37 41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
ILU kWh 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
CAL kWh 998 641 422 115 6 0 0 0 0 49 334 1116 39
AA kWh 13 97 165 689 1428 2679 3183 2793 1851 770 84 7 144
HR % 20.4 31.9 27.8 20.3 26.6 31.7 43.5 44.3 38.3 35.1 28.1 24.6
TEMP AIRE °C 22.1 22.4 22.6 23.4 23.9 24.4 24.6 24.3 24.1 23.6 22.6 22.1
TEMP RAD °C 19.0 20.4 21.7 24.7 27.1 30.0 30.6 29.8 28.2 25.3 21.6 18.7
TEMP OP °C 20.6 21.4 22.1 24.1 25.5 27.2 27.6 27.0 26.1 24.4 22.1 20.4
OTROS kWh 38 37 41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
ILU kWh 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
CAL kWh 1092 700 467 124 7 0 0 0 0 53 366 1224 42
AA kWh 13 99 156 695 1452 2743 3270 2875 1910 800 84 7 148
HR % 20.4 31.9 27.7 20.2 26.5 31.6 43.4 44.2 38.2 35.0 28.2 24.6
TEMP AIRE °C 22.1 22.4 22.6 23.4 23.9 24.4 24.6 24.4 24.1 23.6 22.5 22.1
TEMP RAD °C 18.9 20.4 21.9 25.0 27.3 30.1 30.8 30.0 28.4 25.4 21.5 18.6
TEMP OP °C 20.5 21.4 22.3 24.2 25.6 27.3 27.7 27.2 26.3 24.5 22.0 20.3
OTROS kWh 38 37 41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
ILU kWh 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
CAL kWh 1120 696 444 115 6 0 0 0 0 50 367 1262 43
AA kWh 8 98 173 757 1525 2805 3325 2959 1990 820 66 3 152
HR % 21.1 32.8 28.1 20.1 26.0 30.6 42.5 43.2 37.3 34.7 28.6 25.7
TEMP AIRE °C 21.6 22.0 22.5 23.6 24.3 25.1 25.4 25.1 24.6 23.8 22.3 21.5
TEMP RAD °C 18.5 20.1 21.7 25.1 27.6 30.7 31.3 30.5 28.7 25.5 21.3 18.2
TEMP OP °C 20.1 21.1 22.1 24.3 26.0 27.9 28.4 27.8 26.7 24.7 21.8 19.8
OTROS kWh 38 37 41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
ILU kWh 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
CAL kWh 1037 644 408 105 6 0 0 0 0 46 333 1169 39
AA kWh 6 87 158 712 1446 2674 3162 2800 1870 764 56 2 144
HR % 20.4 31.9
TEMP AIRE °C 22.1 22.4
TEMP RAD °C 18.9 20.4
TEMP OP °C 20.5 21.4
OTROS kWh 38 37
ILU kWh 77 73
CAL kWh 1122 700
AA kWh 8 98
B1
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B2
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B3
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC B5
ENE FEB
95
MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
27.7 20.2 26.5 31.6 43.4 44.1 38.2 35.1 28.2 24.7
22.7 23.4 23.9 24.4 24.6 24.4 24.1 23.6 22.5 22.1
21.9 25.0 27.3 30.1 30.8 30.0 28.4 25.4 21.5 18.6
22.3 24.2 25.6 27.3 27.7 27.2 26.3 24.5 22.0 20.3
41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
444 116 6 0 0 0 0 51 371 1265 43
177 758 1523 2803 3320 2953 1996 818 65 3 152
HR 20.4 31.9 27.7 20.2 26.6 31.8 43.7 44.4 38.3 35.1 28.2 24.6
TEMP AIRE 22.1 22.4 22.6 23.4 23.9 24.3 24.5 24.3 24.1 23.6 22.5 22.1
TEMP RAD 19.0 20.4 21.9 25.0 27.3 30.2 30.8 29.9 28.3 25.3 21.5 18.7
TEMP OP 20.5 21.4 22.3 24.2 25.6 27.3 27.6 27.1 26.2 24.5 22.0 20.4
OTROS 38 37 41 37 41 40 40 41 40 40 40 37 5
ILU 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 10
CAL 1116 707 447 115 6 0 0 0 0 54 380 1252 43
AA 11 95 166 759 1568 2895 3415 3010 1988 800 70 6 155
B6 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
96
Escenario C Resultados de Simulación en Design Builder, Escenario A, resultados de índices de confort y demanda energética de la vivienda. Tabla 27 Resultados de simulación ‐ Escenario C A1
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 24 36 32 24 30 34 44 45 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 25 24 23 22
TEMP RAD °C 19 20 22 25 27 30 31 30 28 25 22 19
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 26 25 22 20
OTROS kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78 72 5
ILU kWh 149 143 161 143 161 155 155 161 155 155 155 143 9
CAL kWh 1453 954 625 177 9 0 0 0 0 68 418 1683 28
AA kWh 13 153 210 1115 2263 4220 5060 4482 2979 1327 117 4 113
HR % 24 36 31 24 30 35 45 46 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 25 25 24 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 21 22 25 27 30 31 30 29 26 22 19
TEMP OP °C 21 22 22 24 26 27 28 27 26 25 22 20
OTROS kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78 72 5
ILU kWh 149 143 161 143 161 155 155 161 155 155 155 143 9
CAL kWh 1503 938 615 180 11 0 0 0 0 65 417 1763 28
AA kWh 19 207 314 1253 2329 4325 5245 4693 3257 1538 162 9 120
HR % 24 36 31 24 30 35 45 45 41 38 32 28
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 24 24 23 22
TEMP RAD °C 19 21 22 25 27 31 31 30 29 26 22 19
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22 20
OTROS kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78 72 5
ILU kWh 149.1 143.1 161.0 143.1 161.0 155.1 155.1 161.0 155.1 155.1 155.1 143.1 9
CAL kWh 1444.3 894.6 557.8 155.2 7.8 0.0 0.0 0.0 0.0 56.4 378.3 1684.2 27
AA kWh 12.2 187.7 297.6 1299.6 2466.0 4462.9 5332.8 4780.2 3264.5 1504.2 131.5 5.2 122
HR % 24 36 31 24 30 35 45 45 40 38 32
TEMP AIRE °C 22 22 23 24 24 25 25 25 25 24 23
TEMP RAD °C 19 21 22 25 27 30 31 30 29 26 22
TEMP OP °C 20 21 22 24 26 28 28 28 27 25 22
OTROS kWh 75 72 81 72 81 78 78 81 78 78 78
ILU kWh 149.1 143.1 161.0 143.1 161.0 155.1 155.1 161.0 155.1 155.1 155.1
CAL kWh 1488.8 936.1 565.5 158.7 8.2 0.0 0.0 0.0 0.0 64.6 422.8
AA kWh 12 174 297 1307 2461 4471 5370 4816 3290 1443 117
A2
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC A3
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC A4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
97
DIC
28
19
20
72 5
143.1 1735.7 4 9 28 122
TEMP AIRE °C 21.7 22.1 22.5 23.6 24.3 25.1 25.3 25.0 24.6 23.9 22.5 21.6
TEMP RAD °C 19.2 20.5 21.7 24.8 27.1 30.2 30.8 30.0 28.4 25.5 21.8 18.8
TEMP OP °C 20.4 21.3 22.1 24.2 25.7 27.6 28.0 27.5 26.5 24.7 22.1 20.2
OTROS kWh 76.5 73.5 82.6 73.5 82.6 79.6 79.6 82.6 79.6 79.6 79.6 73.5 5
ILU kWh 153.0 146.9 165.3 146.9 165.3 159.1 159.1 165.3 159.1 159.1 159.1 146.9 10
CAL kWh 1803.0 1190.1 807.4 234.5 19.2 0.0 0.0 0.0 0.0 94.0 580.5 2079.1 36
AA kWh 26.0 196.0 284.0 1283.0 2511.5 4818.6 5759.2 5072.1 3431.6 1501.9 158.3 11.6 131
area de construcción B2 HR % ENE 20 FEB 32 MAR 28 ABR 20 MAY 26 JUN 31 JUL 42 AGO 43 SEP 38 OCT 35 NOV 28 DIC 25
TEMP AIRE °C 22 22 23 23 24 25 25 25 24 24 22 22
TEMP RAD °C 19 21 22 25 27 30 31 30 28 25 22 19
TEMP OP °C 21 21 22 24 25 27 28 27 26 24 22 20
OTROS kWh 76.5 73.5 82.6 73.5 82.6 79.6 79.6 82.6 79.6 79.6 79.6 73.5 5
ILU kWh 153 147 165 147 165 159 159 165 159 159 159 147 10
CAL kWh 2066 1324 906 255 22 0 0 0 0 103 671 2399 41
AA kWh 16 180 245 1244 2439 4683 5595 4977 3404 1492 112 8 128
area de construcción 381.6 B3 HR % ENE 20.4 FEB 32.0 MAR 27.7 ABR 20.2 MAY 26.5 JUN 31.6 JUL 43.4 AGO 44.2 SEP 38.2 OCT 35.1 NOV 28.3 DIC 24.7
TEMP AIRE °C 22.1 22.4 22.6 23.4 23.9 24.4 24.6 24.4 24.1 23.6 22.5 22.1
TEMP RAD °C 18.8 20.3 21.7 24.9 27.2 30.1 30.7 29.9 28.3 25.3 21.4 18.5
TEMP OP °C 20.5 21.3 22.2 24.2 25.6 27.3 27.7 27.1 26.2 24.5 21.9 20.3
OTROS kWh 38.3 36.7 41.3 36.7 41.3 39.8 39.8 41.3 39.8 39.8 39.8 36.7 2
ILU kWh 77 73 83 73 83 80 80 83 80 80 80 73 5
CAL kWh 1137 713 460 118 6 0 0 0 0 52 376 1278 22
AA kWh 6 85 146 728 1508 2781 3303 2931 1933 777 55 2 75
TEMP AIRE °C 21.6 22.0 22.4 23.6 24.3 25.4 25.7 25.2 24.7 23.8 22.2 21.5
TEMP RAD °C 18.7 20.2 21.6 24.9 27.2 30.4 31.1 30.1 28.4 25.4 21.3 18.2
TEMP OP °C 20.1 21.1 22.0 24.2 25.7 27.9 28.4 27.7 26.5 24.6 21.8 19.8
OTROS kWh 76.5 73.5 82.6 73.5 82.6 79.6 79.6 82.6 79.6 79.6 79.6 73.5 5
ILU kWh 153 147 165 147 165 159 159 165 159 159 159 147 10
CAL kWh 1979 1252 808 220 17 0 0 0 0 92 631 2294 38
AA kWh 6 141 214 1257 2494 4721 5592 4957 3333 1380 60 2 127
area de construcción 381.6 B1 HR % ENE 20.9 FEB 32.6 MAR 28.1 ABR 20.1 MAY 26.1 JUN 30.6 JUL 42.7 AGO 43.4 SEP 37.4 OCT 34.6 NOV 28.3 DIC 25.6
22
#¡REF!
B4
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 21.1 32.8 28.2 20.1 26.1 30.2 41.8 42.8 37.2 34.7 28.6 25.7
98
B5
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HR % 20.4 32.0 27.8 20.2 26.5 31.1 42.8 43.7 38.0 35.0 28.3 24.7
TEMP AIRE °C 22.1 22.3 22.6 23.4 23.9 24.7 24.9 24.6 24.2 23.6 22.4 22.0
TEMP RAD °C 19.0 20.4 21.8 24.8 26.9 29.9 30.5 29.7 28.1 25.2 21.4 18.6
TEMP OP °C 20.6 21.4 22.2 24.1 25.4 27.3 27.7 27.1 26.2 24.4 21.9 20.3
OTROS kWh 76.5 73.5 82.6 73.5 82.6 79.6 79.6 82.6 79.6 79.6 79.6 73.5 5
ILU kWh 153 147 165 147 165 159 159 165 159 159 159 147 10
CAL kWh 2117 1355 878 243 20 0 0 0 0 105 700 2456 41
AA kWh 8 161 257 1373 2654 4976 5912 5271 3571 1466 72 3 135
HR 20.4 32.0 27.8 20.2 26.6 31.3 43.1 44.0 38.2 35.0 28.2 24.7
TEMP AIRE 22.1 22.4 22.6 23.4 23.9 24.6 24.8 24.5 24.1 23.6 22.5 22.1
TEMP RAD 19.2 20.5 21.8 24.8 27.0 29.9 30.5 29.6 28.1 25.2 21.6 18.8
TEMP OP 20.7 21.4 22.2 24.1 25.4 27.2 27.6 27.1 26.1 24.4 22.0 20.5
OTROS 76.5 73.5 82.6 73.5 82.6 79.6 79.6 82.6 79.6 79.6 79.6 73.5 5
ILU 153 147 165 147 165 159 159 165 159 159 159 147 10
CAL 2050 1331 867 238 18 0 0 0 0 106 683 2367 40
AA 16 169 255 1390 2738 5138 6084 5384 3589 1491 102 7 138
B6 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
40
TEMPERATURA (°C)
25
30
35
ESCENARIO B ‐ 2DO NIVEL ESCENARIO B ‐ PLANTA BAJA
ESCENARIO A
ESCENARIO A
ESCENARIO C ‐ PLANTA BAJA
ESCENARIO C ‐ 2DO NIVEL
DÍAS DEL MES
ESCENARIO C ‐ 3ER NIVEL
TEMPERATURA EXT
ESCENARIO C ‐ 4TO NIVEL
LÍMITE DE CONFORT
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361 370 379 388 397 406 415 424 433 442 451 460 469 478 487 496 505 514 523 532 541 550 559 568 577 586 595 604 613 622 631 640 649 658 667 676 685 694 703 712 721 730 739
45
50
Comparación T A, B y C, edificios completos
99
Comparación
Gráfico comparativo de temperaturas interiores en todos los niveles de los escenarios A, B, y C.
100