EL CONTROL SOLAR COMO ALTERNATIVA PARA EL DISEÑO DE VIVIENDAS

PROGRESIVAS Y AUTO-CONSTRUIBLES

José Guadalupe Ortíz Rodríguez1, Jorge Aguillón Robles2, Gabriel Alejandro Carranza

Ramírez3. Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Niño Artillero 150 Zona Universitaria, C.

P. 78290, tel. (444) 8262312. Abstract

Based on the experimental work within my academic home theoretical models already established, we note a shortage in the study and implementation of the strategy within the design bioclimatic housing. For this purpose we take the variation of solar control as the main point to "priority" in the consolidation of an architectural project, in order to develop the design of a foot home with future growth in the Central Zone of the State of San Luis Potosi as an object of analysis. Considering the importance of the geographical context of the region, solar simulation was created in progressive phases foot home in order to establish design recommendations and strategies applicable to the final architectural project proposal with the Autodesk Ecotect ®. Accentuating the main bioclimatic strategy variables that contribute to favorable outcome were determined to reinforce the architectural elements or delete autoconstruible housing, coupled with passive protection recommendations in vain, and the use of guidelines deciduous vegetation in northeast, southwest, northwest and southeast, while in the rest of the guidelines perennial vegetation, this context based on the climate of the area. Keywords:

Institutional Housing, Pie House, Auto construction, Bioclimatic Architecture, Solar Orientation. Resumen

Basado en el trabajo experimental dentro de mis modelos teóricos de casas académicas ya establecidas, se observa una escasez en el estudio y aplicación de la estrategia dentro de la vivienda bioclimática de diseño. Para este fin se toma la variación de control solar como el principal punto de "prioridad" en la consolidación de un proyecto de arquitectura, con el fin de desarrollar el diseño de una casa del pie con el crecimiento futuro en la Zona Central del Estado de San Luis Potosí como un objeto de análisis. Teniendo en cuenta la importancia del contexto geográfico de la región, simulación solar fue creado en fases progresivas casa pies con el fin de establecer recomendaciones de diseño y estrategias aplicables a la propuesta de proyecto arquitectónico final con el Autodesk Ecotect ®. Acentuando las principales variables de la estrategia bioclimática que contribuyen a un resultado favorable se determinaron para reforzar los elementos arquitectónicos o eliminar la vivienda autoconstruible, junto con las recomendaciones de protección pasiva en vano, y el uso de guías de vegetación de hoja caduca en el noreste, suroeste, noroeste y sureste, mientras que en el resto de la directrices de vegetación perenne, este contexto basado en el clima de la zona. Palabras Clave:

Vivienda Institucional, Pie de Casa, Autoconstrucción, Arquitectura Bioclimática, Orientación Solar.

1 Estudiante de la Carrera de Arquitectura, Prestador de Servicio Social en el Cuerpo Académico Hábitat Sustentable,

Instituto de Investigación y Posgrado de la Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Niño Artillero 150 Zona Universitaria, C. P. 78290, tel. (444) 8262312 ch_lito19@alumnos.uaslp.edu.mx 2 Maestro en Diseño Bioclimático, Cuerpo Académico Hábitat Sustentable, Instituto de Investigación y Posgrado de

la Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Niño Artillero 150 Zona Universitaria, C. P. 78290, tel. (444) 8262312, aguillon@fh.uaslp.mx 3 Maestro en Arquitectura, Facultad del Hábitat, Instituto de Investigación y Posgrado de la Universidad Autónoma de

San Luis Potosí. Niño Artillero 150 Zona Universitaria, C. P. 78290, tel. (444) 8262312, carranzagabriel@hotmail.com

Introducción Radiación térmica, iluminación, humidificación, ventilación y soleamiento son características climatológicas que influyen directamente en un bien inmueble, específicamente cuando se le relaciona con el concepto habitacional, cabe mencionar el cómo desde tiempos precarios el entorno climático tuvo tal importancia llegando a ser pieza fundamental en la organización y desarrollo de hombre, logrando una integración de características clima-hombre mediante un óptimo y eficaz aprovechamiento de recursos y energías. Brindar habitabilidad a través del confort al habitante (usuario) mediante adecuaciones y protecciones a posteriori limitan la adecuada planeación y organización de áreas dentro de un espacio sobre un entorno bioclimático especifico, lo cual hace de la edificación un generador pasivo de emisiones de CO2, ya que para lograr su confort se bastara de calefacción, iluminación y refrigeración (Edwards, Brian 2004: 21) Aunado a la consideración del usuario como un componente extra que tiende a adaptarse al espacio, de ahí que surge la importancia y solidez para el estudio a priori del contexto donde se desarrolla cualquier proyecto. De igual manera tales acciones tienden afectar la “funcionalidad” del espacio que por consecuente intervienen en el concepto de habitabilidad de cada área, ligado a una actual tendencia arquitectónica formalista que solo responde a una alta exigencia en tecnología, formas y materiales, pero ineficiente en cuanto al valor ambiental. La aplicación de una arquitectura bioclimática pretende asociar los elementos climatológicos con el diseño y la construcción, a través del proceso metodológico (Aguillon Robles 2009: 14) es decir, desarrollar una premisa de diseño apropiada y específica para una región con el objeto de lograr una máxima habitabilidad y confort dentro de la edificación, en este caso un pie de casa como modulo inicial de estudio, que se convertirá en una vivienda autoconstruible en dos niveles apropiada para una región especifica. De ahí que nace la inquietud de abordar un tema con tal importancia y magnitud a nivel nacional, que no solo involucre cuestiones antropométricas y ergonómicas, sino ver un poco más allá de la mera proyección y construcción, es decir, que pasa con el usuario dentro del espacio, ¿en verdad, el espacio cumple con su total de expectativas al momento de planear su casa?, quizá la respuesta de prioridad en muchos sectores, se enfoca a lo estético-formal, pero ¿qué pasa con la cuestión de confort térmico?. Al pasar los años en el predio dichos usuarios darán por hecho que la vivienda no es tan acogedora a como la contemplaban al inicio. Aunado para algunos, que la vivienda es de tipo en serie, donde las dimensiones son mínimas, y por consecuente acarrea mayores problemas consigo. Es entonces que el control solar es el principal punto a probar y demostrar como una estrategia climática a “priori” que se puede adecuar a los climas de la Zona Centro del Estado de San Luis Potosí. Sirviendo como unidad de análisis un Pie de casa prototipo idealizado para la Zona Metropolitana, así como una Vivienda de interés social en un contexto existente. Generando con dicha información una hipótesis que englobe la condicionante de un diseño planeado y desarrollado con vista progresiva; “a mejor planteamiento a priori del diseño de los componentes climáticos de la vivienda al clima estacional de la zona, mejor control solar y térmico obtendrá la vivienda-autoconstruible en el Estado de San Luis Potosí”.

Desarrollo Una vez teniendo el qué y él cómo, comencé con la selección de proyectos ya realizados en la capital de estado, dichos proyectos con la única característica de ser realizados por el programa de apoyo anteriormente mencionado, y sobre todo con la propia característica de ser para un sector más desprotegido, mi sorpresa fue encontrar una de las más radicales características en este tipo de vivienda, ya que en base a un dato cuantificable del sector al que va dirigido, se denota con base a resultados de censo y población, que estas se desarrollan en gran cantidad no solo a nivel estado, sino a nivel nacional, con un predominio de características similares por estas organizaciones, es decir; a pesar de las distintas regiones y zonas que presenta nuestro

país, resulta más práctico y en muchas de las ocasiones con mayor resultado económico para los constructores, elaborara una misma tipología tanto funcional como formal para cada uno de sus fraccionamientos. Así entonces, con la primacía de ubicar un terreno factible para el estudio del pie de casa con futuro crecimiento, se realizó una matriz de evaluación a partir de conceptos ya mencionados, arrojando un proyecto ubicado al noroeste de la Ciudad de San Luis Potosí, sobre una de las periferias de la capital, dato característico de ese tipo de asentamientos, el cual cuenta con una superficie de 12,204m2, de los cuales la superficie vendible abarca 8, 070m2, sin contar banquetas, circulación ni el área de donación. Dicha superficie vendible se compone de 114 lotes, con dimensiones 6x15 mts cuadrados, todos presentando un mismo prototipo de vivienda. Es aquí que para llegar a un mejor análisis en particular, se opto por estudiar el caso de estudio con diversos enfoques que nos a un resultado más preciso y con mayor rango de alcance:

Ilustración 1. Esquema de Entornos Generales. Fuente: Construcción propia con base Aguillón Robles, J., “Atlas Bioclimático para el Estado de San Luis Potosí”. H+D Hábitat Mas Diseño, Revista de Divulgación Científica de la Facultad del Hábitat de la UASLP, Año 1, Numero 1, 2009.

Entorno Arquitectónico. El fraccionamiento ubicado en la colonia Diez de Abril al noroeste de la mancha urbana de la ciudad de San Luis Potosí, como ya se menciono cuenta con una superficie construida de 8, 070 m2, sin contar banquetas, circulación ni el área de donación. Dicha superficie vendible se compone de 114 lotes, con dimensiones 6x15 mts cuadrados, todos presentando un mismo prototipo de vivienda, con una orientación noroeste, oeste y este (poniente y oriente principalmente), para nuestro caso la vivienda seleccionada es la que se encuentra en el lote No. 15 en la calle Molino con orientación al poniente y una superficie de 90 m2.

Ilustración 2. Macro localización de la colonia Diez Gutiérrez en San Luis Potosí. Fuente: Construcción propia con base a imagen digital, Google Earth, 2013.

Ilustración 4. Localización del lote dentro del Fraccionamiento en la Colonia Diez Gutiérrez en San Luis Potosí. Fuente: Construcción propia con base a imagen digital, Google Earth, 2013.

Ilustración 3. Localización del lote dentro del Fraccionamiento en la Colonia Diez Gutiérrez en San Luis Potosí. Fuente: Construcción propia con base a imagen digital, Google Earth, 2013.

El desarrollo del Planteamiento Arquitectónico a estudiar parte con un pie de casa enriquecido funcionalmente, que termina en una vivienda de dos niveles como a continuación se muestra;

Ilustración 5. Desarrollo progresivo del pie de casa. Fuente: Elaboración propia en el Programa Grafhisop Archicad 2013.

Entorno Climático. Basándonos en el planteamiento del Entorno Climático de la Zona Centro del Estado de San Luis Potosí y en específico de la zona de estudio se determina la recopilación de información de los elementos climáticos de la localidad. Los datos que se obtienen de las observaciones climatológicas, son temperatura, precipitación pluvial, vientos y fenómenos especiales, por lo tanto, requerimos de modelos para simular la humedad relativa, soleamiento, radiación y gráfica solar para complementar la información del entorno climático para su análisis (Tabla 1).

Entorno Bioclimático. Se realizó en conjunto con los elementos climáticos en relación los rangos de confort establecidos, de acuerdo a la latitud, longitud y altitud de la localidad, considerándose el déficit y superávit acumulado de grados de temperatura por debajo del nivel de confort para las áreas establecidas de acuerdo a los elementos del clima en el estado. Que en suma nos arrojan un resumen grafico del clima estacional en la zona de estudio, por subestaciones particulares:

San Luis Potosí, San Luis Potosí Latitud 22.3° N. Longitud 100.9° W Altitud 1887 msnm

Con una temperatura media de 18.1°C., máxima de 25.7°C., y mínima 10.6°C., con una oscilación térmica promedio de 15.9°C., el mes más cálido es mayo con 21.7°C., siendo la temperatura máxima registrada en mayo con 36.5°C., y el mes más fresco es enero con 6.2°C., siendo la temperatura mínima registrada en febrero con -6.0°C, determinándose la temporada más cálida en marzo, abril; y la temporada más fría en los meses de diciembre, enero y febrero.

En Cuanto a humedad relativa, se registran promedios anuales de 82.4% máxima, 66.2% media y 38.0% de mínima, el mes más húmedo es septiembre con 88.5% y el mes más seco es mayo con 31.5%, determinándose la temporada más húmeda los meses de junio, julio, agosto y septiembre; determinándose la temporada más seca los meses de diciembre, enero y febrero.

En cuanto al soleamiento la superficie que más radiación directa recibe es la superficie horizontal, la máxima altura solar es en junio a 91.75° y la mínima altura solar sucede en diciembre con 44.85°.

En cuanto a precipitación anual con 458.4 mm., con una máxima en el mes de septiembre de 202.0 mm., y precipitación total en el mes de septiembre de 70.0 mm.

En cuanto a vientos con una dirección cambiante durante todo el año del W, E y predominante SW con una velocidad promedio de 4.8 m/s y NNE con una velocidad promedio de 4.1 m/s.

En cuanto a los días nublados cerrados con un promedio anual de 70.80 días, días medio nublados con un promedio anual de 135.00 días, días soleados con un promedio anual de 159.40 días.

La temperatura de confort estimada para San Luis Potosí es de 23.2 °C, el déficit acumulado de grados de temperatura por debajo de 19°C de confort mínimo es de 2369.15 días grado calefacción, el superávit acumulado de temperatura por arriba de 27°C de confort máximo es de 286.69 días grado enfriamiento.

Tabla 1. Entorno Bioclimático para San Luis Potosí, San Luis Potosí. Fuente: Aguillón Robles J., 2005, Atlas Bioclimático para el Estado de San Luis Potosí, ESDEPED, Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

Objetivos Primordiales de Climatización

Control y Optimización de los aportes caloríficos del exterior. Controlar y Optimizar la ventilación del Exterior. Propiciar la Humidificación. Evitar la disipación del calor estructural de la Edificación.

Temporada Semiseca Fría Enero, Febrero y Diciembre.

Temporada Seca Cálida Marzo y Abril.

Aprovechar la producción interna de Calor. Control de la producción interna del calor. Aprovechamiento de la Ganancia Térmica, optimizando la radiación, prácticamente todo el día.

Bloqueo de la radiación para evitar la ganancia térmica principalmente en las horas posteriores del medio día, de las 11:00 Hrs a las 18:00 Hrs.

Bloqueo de la Ventilación exterior. Control de la ventilación del exterior, teniendo principal cuidado de las ráfagas.

Control de la Humidificación prácticamente durante las 11:00 Hrs. a las 17:00 Hrs.

Provocar la humidificación en el interior de los espacios alrededor del mediodía y acentuándolo por las tardes, entre las 11:00 Hrs. y las 16:00 Hrs.

Propiciar el uso de materiales con retraso térmico. Materiales de alta resistencia térmica.

Temporada Semiseca Templada Mayo, Junio, Julio, Agosto y Septiembre.

Temporada Seca Templada Octubre y Noviembre.

Control de la producción interna del calor. Control y Optimización de la producción interna de calor. Control de la Ventilación. Fomentar y Controlar la ventilación en el interior. Optimización de la humidificación. Provocar la humidificación interna, principalmente de 11:00

Hrs a 16:00 Hrs.

Bloqueo de la radiación para evitar la ganancia térmica, prácticamente después de las 9:00 Hrs.

Bloqueo y Optimización de la radiación solar para una adecuada ganancia térmica, el bloqueo en especial entre las 11:00 Hrs. y las 16:00 Hrs.

Control para evitar infiltraciones por la lluvia. Materiales de alta resistencia térmica. Materiales de alta resistencia térmica.

Tabla 2. Objetivos de Climatización y Requerimientos por Temporadas. Fuente: Aguillón Robles, J. 1996, Propuestas Bioclimáticas para la Vivienda para el estado de San Luis Potosí. Tesis de Maestría, Facultad de Arquitectura y Diseño, Universidad de Colima.

Es entonces que comprobado el objeto principal de estudio; basado en la estrategia climática de control solar, da como resultado las diferencias y similitudes del clima estacional en el Estado de San Luis Potosí, que dan pie a recomendaciones conceptuales para el diseño de protectores solares en la vivienda. Así mismo se da por hecho la hipótesis planteada de inicio

<<mejor planteamiento a priori del diseño de los componentes climáticos de la vivienda al clima estacional de la zona, mejor control solar y térmico obtendrá la vivienda-autoconstruible en el Estado de San Luis Potosí>>. En base a dicho antecedente, se realizó el estudio general en una orientación a modo de obtener las recomendaciones en cuanto a los generales del proyecto con el apoyo de Programa Autodesk Ecotect®. Las aberturas, las dimensiones de las mismas y los tipos de protección solar, así como las fachadas en la cuales se deberá implementar mayor protección solar, todo ello en la zona climática de la ciudad de San Luis Potosí.

Ilustración 6. Simulación solar de pie de casa a las 9:00 am en temporada de primavera. Fuente: Construcción propia en base a Autodesk Ecotect.

Ante el estudio anterior y aplicando las características establecidas por CONAVI se plantea la siguiente tabla prototipo, mostrando los principales conceptos que toma esta organización a fin de establecer los requerimientos principales que, a primera se apegan a una solución a priori.

Tabla 3. Recomendaciones generales del proyecto arquitectónico. Fuente: elaboración propia en base a CONAVI, 2009.

Conclusiones La armonía de aspectos funcionales, perceptuales, estructurales y de confort (requerimientos básicos de todo usuario), con el contexto físico, condiciones climáticas y sobre todo la orientación (requisitos de la zona de estudio), hacen de la Arquitectura una profesión en armonía con la naturaleza, dualidad que recae en la correcta relación entre el usuario y el medio ambiente. Lejos de una expresión monumental y escultórica dirigida a un sector en especifico, la Arquitectura bioclimática basa su estudio en lo realmente importante para el habitante (mal llamado “usuario”), “la habitabilidad”, que retomando el concepto precario de inicios <<lo que se construye debe ser habitable para el ser humano, ya que esto se reflejará en la calidad de vida que el usuario llevará en su propio hogar>>. En la sección de antecedentes, hago referencia al hecho de construir por diversas organizaciones las viviendas tipo, idealizadas en serie por diversas regiones del país y cuyos errores de origen son multiplicados en serie, pero ello implica también la generación de fachadas tipo con orientaciones tipo, que lejos de generar algún confort y más aun alguna funcionalidad y organización conjugado con la expresión estética, terminan siendo solo un refugio temporal para el habitante que en un futuro hará grandes modificaciones a fin cubrir un par de necesidades. Lo cual genera gran inquietud en este trabajo de investigación; si tan solo se llegara a hacer un estudio de la orientación de estas fachadas en su etapa de diseño y del cómo va a ser afectada cada una de ellas por la trayectoria solar a lo largo del año, se podría llegar a una solución donde el común denominador de la mayoría de estas viviendas fuese distinto a lo ya conocido como la ausencia de confort, evitando las orientaciones agresivas en espacios de estancia prolongada, e implementando dispositivos pasivos de control solar en las orientaciones que se requieran. Más aún si no se pretende implementar el dispositivo al momento de la construcción del conjunto, se puede generar una serie de recomendaciones para que el usuario las integre a lo largo de su estancia en su unidad habitacional, según su presupuesto. Es ahí que surge entonces necesidad de cambiar ese triste panorama entre los habitantes más limitados, que por el bien de unos pocos se perjudica el futuro de una mayoría, cuyo estudio basado en el prototipo inicial de un pie de casa prototipo e idealizado en un futuro crecimiento, de igual manera el estudio sirve como base y guía para la futura proyección de vivienda en diversas orientaciones, el mismo prototipo un estudio en la misma zona, con las mismas condiciones climáticas a excepción de la orientación, de donde está, como factor fundamental en la proyección y consolidación de cualquier proyecto nos arroja recomendaciones conceptuales en ventanas y sobre todo en la superficie de mayor exposición solar como lo es losa esto a fin de mejorar el confort interno, aunado a recomendaciones pasivas como son el uso de vegetación en orientaciones noreste, suroeste, noroeste y sureste se recomienda de manera pasiva el uso de vegetación caducifolia, mientras que en resto de las orientaciones una vegetación perene, así como la implementación de remetimientos en los vanos de gran exposición solar. A continuación se muestra la tabla final cuyos resultados darán mayor importancia al posible estudio para la implementación de nuevos proyectos arquitectónicos.

Tabla 5. Comparativa de prototipos, en recomendaciones conceptuales para mejora el confort interno, en las diversas orientaciones. Fuente: Elaboración propia en base a “Interpretación Climática para el Diseño de Viviendas Auto-Construibles. Vivienda Institucional en la Zona Centro del Estado de San Luis Potosí” tesis 2013.

Bibliografía. Aguillón Robles, J. (1996), “Propuestas Bioclimáticas para la Vivienda para el estado de San Luis Potosí”. Tesis de Maestría en Diseño Bioclimático, Facultad de Arquitectura y Diseño, Universidad de Colima. Aguillón Robles J., (2005), “Atlas Bioclimático para el Estado de San Luis Potosí”, ESDEPED, Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

Aguillón Robles, J., (2009) “Atlas Bioclimático para el Estado de San Luis Potosí”. H+D Hábitat Mas Diseño, Revista de Divulgación Científica de la Facultad del Hábitat de la UASLP, Año 1, Numero 1. CONAVI (2010), “Código de Edificación de Vivienda”, Comisión Nacional de Vivienda, 2ª. Edición. Edwards, Brian, (2004) “Guía Básica de la sostenibilidad”. Ed. GG, Barcelona, España, 2004, pp.21. Ortiz Rodríguez, J. G., (2013) “Interpretación Climática para el Diseño de Viviendas Auto-Construibles. Vivienda Institucional en la Zona Centro del Estado de San Luis Potosí” Tesis de Licenciatura de la Carrera de Arquitectura, Facultad del Hábitat, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.