INFORME TALLER VIII

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

INFORME DE INVESTIGACIÓN TALLER VIII RESIDENCIA UNIVERSITARIA UNASAM

"UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO" FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN TALLER DE DISEÑO VIII -Arq. Samamé Zegarra Estela -Arq. De la cruz Dueñas Gustavo ALUMNOS: -Orihuela Pillaca Anthony CICLO-SEMESTRE: 2021-2 Octavo ciclo

ANTHONY ALEX ORIHUELA PILLACA ESTUDIANTE DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

DATOS:

Orihuela Pillaca Anthony Alex 181.3602.017 edad: 20 años nacionalidad: Perú cumpleaños: 20-12-2000

FORMACIÓN:

Primaria Institución educativa privada Albert Einstein Huaraz: 2006-2012 Secundaria Institución educativa privada Albert Einstein Huaraz: 2012-2017 Universidad: Santiago Antúnez de Mayolo Huaraz: 2021 Taller I: vivienda unifamiliar "AD" Taller II: hotel-restaurant-bar "B" Taller III: vivienda para estudiantes "B" Taller IV: centro recreacional comercial "AD" Taller V: vivienda Thunder Predator "AD" TALLER VI: conjunto habitacional "A"

CONTACTO: anthonyorihuelapillaca@ antonyyopppo antony Orihuel Pillaca

959 170 749

Dedicatoria A Mis padres, porque me motivan para mejorar cada día como persona y estudiante.

A mis familiares que siempre me apoyan con las dificultades que pueda tener y a mis docentes que me inculcan nuevos aprendizajes y exigen para crecer como profesionales.

Agradecimiento A la Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo que me abrió sus puertas y me acogió para poder formar parte de esta familia Santiaguina.

A mis padres por su amor incondicional y su motivación continua.

A mis docentes, la arquitecta samamé zegarra estela karem y al arquitecto de la cruz gustavo dueñas por compartir sus conocimientos y por su apoyo durante la elaboración de esta investigación.

A mis familiares que siempre me acompañan en casa dándome ánimos para poder salir adelante.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN taller VIII

Introducción

01

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO facultad de ingeniería civil escuela profesional de arquitectura y urbanismo

Resumen

Objetivo general

Dar a conocer la importancia de la aplicación de las diversas estrategias para llegar a una arquitectura sostenible y bioclimática de la RESIDENCIA UNIVERSITARIA UNASAM.

02

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INDICE CAPITULO I: Urbanismo bioclimático -Análisis del medio natural y estrategias generales de actuación.

-El viento y los factores que modifican su régimen general o local.

-El agua y la humedad.

-Necesidad de radiación solar.

CAPITULO II: Gestión de energía -Análisis del medio natural y estrategias generales de actuación.

-Arquitectura sostenible y bioclimática.

-Sistema de ventilación con recuperación de calor.

-Instalación solar fotovoltaica.

-instalación generador eólico de una vivienda.

-Arquitectura y energía natural-CALOR EN EDIFICIOS: Conducción, convección y radiación

CAPITULO III: Agua -Usos innovadores del agua en la arquitectura.

-La importancia del Agua en una casa sostenible -Normativa peruana para el ahorro del agua en edificios.

-Agua arquitectura y ciudad.

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CAPÍTULO I Urbanismo bioclimático 1) Análisis del medio natural y estrategias generales de actuación Es importante el estudio medioambiental intencionado con la planificación urbana: El viento y los factores que modifican su

El sol y sus factores.

Condiciona las horas de sol necesarias, la orientación y altura de las edificaciones, el ancho de las calles y la orientación

régimen general o local.

Determinación zonas expuestas, abrigadas y canalización

de los espacios públicos.

La vegetación.

de

los

vientos

dominantes

asentamiento.

Para mejorar el microclima. Influye sobre la humedad, radiación, controles de viento, ruido, contaminación y calidad del aire.

Figura: la vegetación como control de la energía solar. Elaboración propia.

Figura: Control de los vientos. Elaboración propia.

Nota. Adaptado de urbanismo bioclimático, 2011, Flickr: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSsWyjFcjM2rCF9jF0-nSWIFJuFEll-oq_mOw&usqp=CAU

05

del

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El agua y la humedad.

Localización y extensión de zonas húmedas o su proyecto para mejorar las condiciones de la humedad atmosférica local, de acuerdo a las estaciones del año.

Necesidad de radiación solar.

En los períodos con bajas temperaturas, para su obtención se puede emplear la captación de la radiación solar directa, que penetra directamente en la edificación a través de los huecos y que también influyen en la orientación de la fachada. Su máxima captación es orientando de sur, sureste y suroeste), la dimensión de los huecos. Eliminar obstrucciones solares urbanas producidas por la altura de las edificaciones.

La forma de las edificaciones influye con lo que es la captación solar y la orientación genérica más favorable son las fachadas norte y sur.

En lugares con inviernos fríos y veranos calurosos, la forma de las edificaciones es alargadas, la fachadas norte o sur = 2; fachadas este y oeste =1/2. Y si las condiciones locales tienen veranos no demasiado calurosos, las fachadas óptimas son: norte o sur = 3; fachadas este y oeste = 1/3. Y cuando las fachadas son norte o sur = 4/3 y este-oeste = 3/4, se disminuye la radiación solar incidente tanto en el invierno como en el verano.

Captación indirecta con muro trombe, aprovechamiento con el paso de la energía a los elementos de construcción, la captación independiente: invernadero acristalado y es necesario la inercia térmica que usan sistemas de acumulación.

La acumulación directa en muros perimetrales, el plano de la cubierta recibe una gran cantidad de radiación solar directa.

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Figura: Muro trombe. Elaboración propia.

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01.

La Inercia térmica.

Esta depende de su coeficiente de estabilidad térmica y del uso de materiales para su efecto. Y en la amortiguación de la onda térmica, casi todos los materiales constructivos alcancen altos valores de amortiguación, por encima del 60%. Y la inercia térmica efectiva: Es muy significativo a la hora de colocar la capa de aislamiento en la composición del muro; si el aislamiento se sitúa por el exterior la masa térmica efectiva alcanza valores muy altos cercanos al 90%; si el aislamiento se sitúa entre el exterior y el tabicado interior, la masa térmica efectiva del mismo muro se sitúa en el 20%.

02.

Las protecciones solares son necesarias cuando el lugar tiene altas temperaturas, por lo que se proponen cubiertas móviles según lo que la época requiera. La protección huecos exterior fija, protección huecos con umbráculos exteriores, protección huecos interior fija y protección huecos parasoles horizontales exteriores.

01.Selección del sitio.

Relacionada netamente con la mejor orientación para obtener mayor ganancia térmica y protección de vientos según la topografía.

02.Estructura de la ciudad.

Los edificios orientados en dirección de los Figura: Inercia térmica. Elaboración propia.

vientos para evitar la mayor superficie afectada. De la misma manera la protección de ambientes con efecto tapón, con el uso de los armarios.

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03.

04.

05.

03.Tipos de casas.

Viviendas compactas y consecutivas como estrategia para la menor perdida de calor pasivo.

04.Forma de volumen.

05.Orientación estratégica para el proyecto RESIDENCIA UNIVERSITARIA.

Los edificios tendrán que tener

Los bloques de residencia como instancia principal tendrán una

una orientación de EO con forma en

orientación de E-O para presentar mayor ganancia solar según el

relación de 1:3 - 1:1 y compacta

análisis climatológico realizado. Para la protección de vientos se usará

como se observa en la imagen.

la vegetación autóctona de la zona como barrera directa.

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CAPÍTULO II Gestión de energía 1) Análisis del medio natural y estrategias generales de actuación La gestión de energía se trata en primera instancia de la optimización del uso de la energía buscando un uso racional y eficiente de esta. A través de la gestión energética se detectan oportunidades de mejora relacionados con la calidad y seguridad del sistema energéticos, logrando que los usuarios conozcan el sistema, identifiquen los puntos consumidores e implanten mejoras, alcanzando altos niveles de eficiencia energética.

En resumen la gestión de energía es aquella que va de la mano y busca generar una arquitectura sostenible a través de la eficiencia energética.

Figura: Puntos importantes de la eficiencia energética. Elaboración propia.

Figura: Modelo óptimo para alcanzar confort.

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2) Arquitectura sostenible y bioclimática A) Estrategias para un diseño bioclimático y una vivienda sana: La fachada principal ha de estar orientada hacia el sol para ganar mayor horas térmicas gracias a la radiación solar.

Situaremos en los alrededores árboles de hoja caduca para que hagan sombras en épocas de verano.

Una galería adosada con grandes superficies acristaladas en el lado sol de las vivienda sirve de captador solar.

Las paredes, muros y materiales macizos permiten una mayor inercia térmica, es decir, acumulan mejor el calor para desprenderlo horas después por las noches.

Usar materiales locales de construcción siempre que sea posible.

1.Verano: Funcionamiento netamente en épocas de verano con protección solar a través de aleros en los techos.

2. Invierno: Funcionamiento netamente en épocas de invierno con ganancia térmica pasiva directa a través de ventanas.

Figura: DISEÑO BIOCLIMÁTICO DE UN EDIFICIO elaboración propia.

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B) Sistema de ventilación con recuperación de calor 1. Placas solares térmicas (opcional).

2. Aislamiento 3. Acristalamiento con triple vidrio para la iluminación natural .

4. Aire de entrada 5. Aire de succión 6. Sistema de ventilación con recuperación de calor 7. Intercambio de calor

Figura: Diseño de un sistema de ventilación con recuperación de calor. Elaboración propia.

La ventilación mecánica con recuperador de calor es una forma de ahorrar energía y dinero mediante el tratamiento del aire frío o caliente que entra en la vivienda. En este post hablaremos sobre sus características y ventajas. ¿Qué es un recuperador de calor?

Es el método para obtener temperaturas constantes y una climatización fresca en verano, e igualmente agradable en invierno. Algunos de estos conceptos se trasladaron al Estándar Passivhaus en el siglo XX: reducir la demanda energética y mantener una óptima temperatura.

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Instalación solar fotovoltaica 1.regulador 2inversor 3.contadores 4.protección contra sobrecargas externas 5.baterias Sus principales ventajas del uso de esta estrategia son: La energía solar fotovoltaica no emite gases de efecto invernadero, por lo que no contribuye al calentamiento global. De hecho, se muestra como una de las tecnologías renovables más eficientes en la lucha contra el cambio climático.

La energía fotovoltaica no genera residuos ni Figura: Sistema de ganancia térmica activa. Elaboración propia.

contaminación del medio natural, es decir es una energía sostenible a grandes rasgos.

Instalación de un aerogenerador doméstico 1.Turbina 2Red de suministro eléctrico 3.Transformador 4.Foco ahorrador Sus principales ventajas del uso de esta estrategia son: La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contamina, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global.

Además, la energía eólica es una energía autóctona, disponible en la práctica totalidad del planeta, lo que

Figura: Sistema de aerogeneradores. Elaboración propia.

contribuye a reducir las importaciones energéticas y a crear riqueza y empleo de forma local. .

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3) Arquitectura y energía natural-calor en edificios Consideraremos que hay propagación de calor siempre que exista una transferencia de energía entre dos cuerpos a diferente temperatura, que tenderá a igualar estas temperaturas al transferirse en el sentido del caliente al más frío.

Conducción: Propiamente, sólo se debería considerar como propagación de calor la conducción, que se da cuando la energía calorífica , se propaga de molécula a molécula en un cuerpo.

Convección: Un segundo sistema de propagación de calor, que en realidad consiste en un desplazamiento de la materia, es la convección. Esta se da en el caso de fluidos, donde se calienta una parte del fluido (normalmente por conducción), con lo cual disminuye su densidad y tiende a subir, y así es substituido por otra parte más fría del fluido.

Radiación: Finalmente, el tercer sistema de propagación de calor que normalmente se define es el de radiación. Este transporte de energía se produce cuando dos superficies a distinta temperatura radían térmicamente, cada una hacia la otra, y es absorbida parte de la radiación por la superficie receptora y transformada nuevamente en calor. Este intercambio será mayor, como es lógico, en el sentido de la superficie más caliente hacia la más fría, y resultará una transferencia limpia de energía en este sentido.

Figura: Calor-convección, conducción y radiación. Elaboración propia.

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En los edificios encontramos, donde quiera que miremos, 01.

constantes procesos de transmisión de calor: La transferencia de calor a través de la envolvente opaca de un edificio sucede fundamentalmente por conducción.

Tanto las ganancias solares como las ganancias internas son básicamente radiaciones de calor.

Las convecciones más importantes en el balance térmico de los edificios son las pérdidas (o ganancias) por

02.

ventilación y por infiltraciones.

Principios para el aprovechamiento: 1- Captación solar diurna, en el que la energía solar es recolectada y convertida en calor.

2- Almacenamiento de calor, en el que el calor recolectado durante el día es almacenado dentro del edificio para ser usado en el futuro.

3-

03.

Distribución

del

calor,

en

el

que

el

calor

recolectado/almacenado es distribuido hacia habitaciones o zonas que requieran de acondicionamiento térmico.

4- Conservación de calor, en el que el calor es retenido en el edificio por el mayor tiempo posible .

Este principio o estrategia se podrá aplicar directamente en el proyecto RESIDENCIA UNIVERSITARIA UNASAM, ya que en la zona de Huaraz el clima frío es una condicionante extrema

04.

y gracias a esto podremos ganar calor para nuestros bloques residenciales y ambientes de todo el proyecto en general.

Figura: La transmisión del calor en edificios. Elaboración propia.

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4) Estrategias básicas a seguir para un confort térmico para EL PROYECTO

A) Orientación “solar” del edificio.

Se orientará de E-0, para maximizar la ganancia solar. La fachada receptora deberá estar libre de edificios altos, árboles de hoja perenne y cualquier obstáculo que impida la radiación directa al edificio.

A)

D)

Dimensionamiento de ventanas.

Calentar con energía solar pasiva es sencillo, tan solo hay que permitir al sol entrar en la vivienda a través de las ventanas. Se trata de dimensionar adecuadamente las ventanas de la fachada sur para maximizar la entrada de energía diurna reduciendo las pérdidas nocturnas que aumentan en los

E)

huecos acristalados en invierno, y minimizando mediante protecciones solares en verano evitando sobrecalentamientos.

Aumentar el área de vidrio aumentará las pérdidas de calor.

Superficies adicionales de vidrio se pueden incluir si se construye una masa térmica interior capaz de albergar el exceso de calor incidente.

Nuevas tecnologías de la ventana, que incluyen capas selectivas, han disminuido esas pérdidas aumentando las propiedades de aislamiento de las

F)

ventanas para ayudar a mantener el calor donde es necesitado.

B) Aprovechamiento de la energía solar pasiva.

Mayor ganancia térmica en cuanto a horas de radiación solar será la orientación de este-oeste.

B)

Fuente: Ganancia de calor pasivo directa, indirecta y aislada. El

Figura: Orientación y relación con la forma. Elaboración propia.

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C) Almacenamiento de calor.

La masa térmica, o materia que almacena el calor, es una parte esencial del diseño solar pasivo. Elementos constructivos fabricados en hormigón, albañilería, o incluso agua, absorben y acumulan el calor durante los días de sol para liberarlo lentamente cuando las temperaturas descienden. Este fenómeno amortigua los efectos de los cambios de temperatura que se producen en el exterior del edificio, moderando las temperaturas interiores.

D) Ganancia directa.

Los sistemas pasivos de ganancia térmica directa son concebidos para captar energía solar y reducir las pérdidas térmicas en el interior de la vivienda. Se trata del enfoque más sencillo de la energía solar pasiva.

La eliminación de los puentes térmicos resulta prioritaria, ya que son vías de escape de calor.

E) Ganancia indirecta.

Los sistemas de ganancia térmica indirecta incluyen elementos de alta masa térmica. En el muro Trombe, el almacenamiento se hace en una pared expuesta al sol, de considerable masa térmica, cuya superficie externa está vidriada para reducir las pérdidas de calor.

F) Ganancia aislada.

Recogen la radiación solar en un área que se puede cerrar o abrir selectivamente, conectándose con el resto de la vivienda en los momentos en que hay ganancias de energía solar, y aislándose de la vivienda cuando hay pérdidas energéticas . En condiciones de verano el

laboración propia.

invernadero debe poder abrirse para evitar la captación de calor indeseable.

Criterios a tomar en cuenta: Localización de las zonas vidriadas en el edificio. Dimensionado del acristalamiento. Elección de acristalamiento tipo.

“Calidad térmica” de la construcción en su conjunto. Almacenamiento del calor: cantidad y situación de la masa térmica dentro del edificio. Relación topológica entre los espacios con ganancia solar y los espacios sin aportes.

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5) Energía y materiales.

El carbono incorporado proviene del consumo de energía incorporada consumida para

fabricar un

material o producto . A menudo se mide desde la cuna hasta la puerta (de fábrica), desde la cuna hasta el sitio (de uso) o desde la cuna hasta la tumba (final de la vida). La huella de carbono incorporada es, por lo tanto, la cantidad de carbono (CO2 o emisión de CO2e) para producir un material.

Energía incorporada.

Ya que hemos mencionado el concepto podemos explayarnos un poquito más. Es la energía que se ha

Figura:Energía incorporada en materiales de construcción de una vivienda - Gráfico

utilizado durante el ciclo de vida completo del edificio,

que anda dando vueltas en muchas sub-fuentes, papers, websites, etc. - SCIRO, Australia

considerando en el análisis los materiales utilizados para su construcción.

Fases del ciclo de vida de un edificio:

(i) Extracción y fabricación de materiales y componentes. (ii) Transporte de materiales y componentes al sitio de construcción. (iii) El proceso de construcción propiamente tal. (iv) La fase de operación. (v) La demolición y reciclaje al fin del ciclo de vida del edificio.

Figura: Fase de ciclo de vida de un edificio.

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Figura: collage.materiales

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CAPÍTULO III Agua 1) Usos innovadores del agua en la arquitectura.

El agua es un elemento vital para el ser humano.

A pesar de ello, todavía no tomamos conciencia de que no todas las poblaciones tienen disponibilidad a la misma.

Se estima que 1 de cada 3 personas en el mundo no tiene acceso a agua potable para satisfacer sus necesidades.

Esta situación de abastecimiento de agua se agrava cada vez más en los últimos años. El crecimiento poblacional, el crecimiento de las ciudades y el desarrollo industrial son algunas de las causas del incremento en el consumo global del agua y debe ser de preocupación mundial de hoy en día.

La importancia del Agua en una casa sostenible.

Para lograr una arquitectura que presente una buena sostenibilidad en cuanto al agua, se requiere el uso de los siguientes aspectos.

01.

1.- Tratamiento de aguas grises Se definen como aguas grises, las procedentes de duchas, bañeras, lavabos, cocinas y lavadoras, aunque estas dos últimas generalmente no se reciclan debido a la elevada contaminación que contienen.

02.

2.- Recuperación de aguas pluviales Se trata de almacenar en un depósito el agua procedente de la lluvia, después de que, previamente, pase por un proceso de filtrado para su posterior uso secundario.

3.-Limitadores de caudal La utilización de perlizadores, que son unos pequeños

03.

accesorios que se insertan en los grifos e inyectan aire de forma que el chorro de agua mantenga el mismo volumen con menos cantidad de agua, es una medida eficaz y económica de ahorro.

4.- Cartuchos termostáticos Permiten alcanzar la temperatura de agua deseada sin tener el grifo abierto esperando a que salga el agua caliente.

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04.

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Normativa peruana para el ahorro del agua en edificaciones.

En el Perú cuando una edificación opta por una construcción sostenible, se rige según el Decreto Supremo DS 0152015 Código Técnico de construcción sostenible. Para el ahorro de energía y reuso de aguas residuales domésticas tratadas, se debe cumplir esta norma que en su artículo 11.2 Eficiencia hidráulica y al ser agua tratada debemos aplicar la norma DS-015-2015 MINAM o en su defecto DS 003-2010 MINAM. Asimismo, hace falta la reglamentación que comprometa la incorporación de sistemas de reciclaje de desagües en las edificaciones como parte de una política de ahorro de agua. Sin embargo existen normas que promueven su adopción y al utilizarlas se deben cumplir con respecto a las aguas servidas. Dependiendo del proyecto se verá si se opta por una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR ) o una planta de tratamiento de aguas grises (PTAG).

El DS 003-2010 MINAM, se utiliza cuando se va realizar una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR).

Esta norma indica los límites máximos permisibles para descargar a cuerpos receptores.

El Estado promueve el financiamiento de construcciones sostenibles a través del Bono MiVivienda Verde, resaltando los beneficios de la inversión de estas edificaciones según el Decreto Supremo DS 015-2012 -VIVIENDA, reglamento de protección ambiental para proyectos de vivienda, urbanismo construcción y saneamiento, en el cap VI. con ahorros significativos en energía y agua.

Centro Empresarial Real de San Isidro el primer edificio del Perú que cuenta con la certificación en liderazgo de energía y diseño ambiental (LEED, por sus siglas en inglés). La U.S. Green Building Council (USGBC) otorgó al edificio Real Diez, ubicado en el Centro Empresarial Real de San Isidro, la certificación LEED Silver para edificios existentes. De esta manera se reconoció que el inmueble implemento y cumple un conjunto de políticas y herramientas para utilizar eficientemente los recursos y el entorno medioambiental de la edificación.

Figura: Edificio con certificación LED-Lima Perú

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Agua, arquitectura y ciudad.

Centro de Bullitt, Seattle, Washington Este edificio de oficinas comerciales tiene en el techo paneles solares para generar energía, debajo de los paneles se encuentra un sistema de captación de agua pluvial que transporta el líquido al sótano a través de una red de filtros para convertirse en agua potable.

Además, tiene baños de composta que utilizan solo dos cucharadas de agua por uso y la de los lavabos y las duchas se filtra a través de un humedal artificial antes de volver a la tierra para mantener el acuífero local.

Figura: Centro de Bullitt, Seattle, Washington

Edificio SAHMRI, Adelaide.

El Instituto de Investigación en Salud y Medicina del Sur de Australia tiene un modelo de eficiencia energética y los baños utilizan agua de lluvia y reutilizan agua procesada, en lugar de agua potable por medio de un sistema inteligente, que proporciona información en tiempo real acerca del consumo de energía y agua.

Figura:Edificio SAHMRI, Adelaide.

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Criterios de agua aplicados a la RESIDENCIA UNIVERSITARIA UNASAM

01.

02.

05.

03.

04.

01.Recorrido del agua por el proyecto.

Esto generará una relación directa entre los diferentes puntos del proyecto como plazas, vegetación y obviamente con el recorrido del usuario propio.

02.Espejos de agua.

Generar espejos de agua aprovechando las lluvias, estos espejos de agua presentarán una filtración lenta

03.Uso del concreto absorbente y técnica aljibe.

En plazas para su reutilización en el riego de vegetación.

04.Mobiliario exterior .

Que presente técnica de recolección de agua de lluvias para su reutilización y alimentación del canal de agua propuesto.

05. Recolección de agua pluvial.

A través de los techos inclinados de la edificación.

para su pronto uso de vuelta .

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Conclusiones

Referencias

Rafael s. y Coch h. (1991).Clima y arquitectura popular . barcelona: Arquitectura y energía natural (pp. 199-211).

UPC. Paulo Bonelli (2019). Sustentabilidad. Energía incorporada y techos verdes .desarrollo de proyectos de arquitectura. https://www.paulobonelli.com/post/techos-verdes

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