UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO “PROPUESTA SU STENTABLE, APLICAD A A UNA VIVIENDA SALUDABLE” TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DE TÍTULO DE ARQUITECTA Cuenca, Julio d e 2014 DIRECTOR: ARQ. ALFREDO ORDÓÑEZ CASTRO AUTORA: DEISY JOHANNA VELEPUCHA MORA U N I V E R S I D A D D E C U E N C A R E S U M E N A B S T R A C T Consiente que la arquitectura de la ciudad de Cuenca, es una Agree that the architecture of the city of Cuenca is a vernacular arquitectura vernácula, que se ha mejorado de generación en architecture, which has been improved from generation to generation, generación, es conveniente reflexionar y aprender de ella, pero it is appropriate to reflect and learn from it, but also need to enrich and también es necesario enriquecerla y renovarla. renew. En la actualidad, debido a los problemas ambientales, debemos pensar At present, due to environmental problems, we must think not only no solo en edificaciones visualmente agradables, sino también en visually pleasing buildings, but also in those that are friendly to the aquellas que son amigables con el ambiente, por tal razón, es environment, therefore it is essential sustainable housing project, to indispensable proyectar viviendas sustentables, para crear un mayor create a higher level of comfort, optimizing leverage resources and nivel de confort, optimizando los recursos y aprovechar materiales de materials from the region considering the climatic conditions to obtain la región considerando las condiciones climáticas, para obtener el maximum performance with the least impact through energy efficient máximo rendimiento con el menor impacto, mediante proyectos and formally well-conceived projects, as a result of climate analysis and energéticamente eficientes y formalmente bien concebidos, como be able to apply the requirements to a sustainable project, based on consecuencia de un análisis climático y así poder aplicar los program needs for a family interested in environmental quality, requerimientos sustentable a un proyecto, basándose en un programa through a conscious architecture. de necesidades para una familia interesada en la calidad medio ambiental, a través de una arquitectura consiente. As a result, this paper can take as an input, which provides sustainable architectural solutions that can be applied to housing. To achieve this, it Como consecuencia, este documento se lo puede tomar como un is very important to the relationship Architecture - Environment, which aporte, que ofrece soluciones arquitectónicas sustentables, que se allows us to know better the resources provided by nature to enhance pueden aplicar a una vivienda. Para lograr esto, es muy importante them for housing and thus reduce environmental impacts through tener presente la relación Arquitectura – Medio Ambiente, lo cual nos mechanisms that reduce or eliminate dependence on non-renewable permite conocer de mejor manera los recursos que nos brinda la resources. naturaleza para potenciarlos a favor de la vivienda y de esta manera disminuir los impactos medio ambientales, mediante mecanismos que reducen o eliminan la dependencia de recursos no renovables. KEY WORDS: PALABRASCLAVE: Sustainable architecture, Sustainability, Environment, Housing, Arquitectura Sustentable, Sustentabilidad, Medio Ambiente, Design, Climate, Efficiency, Renewable Energy, Recycle, Comfort. Vivienda, Diseño, Clima, Eficiencia, Energía Renovable, Reciclar, Confort. 2 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A Í n d i c e Introducción 17 Elementos Climáticos 65 Objetivos 19 Temperatura Atmosférica 65 Humedad del Aire 66 Precipitación 66 CAPÍTULO 1: ARQUITECTURA Y VIVIENDA SUSTENTABLE Presión Atmosférica 66 Factores que influyen en el Clima 67 Sustentabilidad 23 Latitud 67 Conceptos Básicos 24 Longitud 68 Antecedentes Históricos 25 Altitud 68 Determinantes 29 Relieve 69 Determinantes Sociales 30 Soleamiento 70 Determinantes Económicos 31 Movimientos de Tierra 70 Determinantes Ambientales 32 Movimiento de Rotación 70 Arquitectura Sustentable en el Mundo 34 Movimiento de Traslación 71 Arquitectura Sustentable en América Latina 41 Cartas Solares 73 Arquitectura Sustentable en Ecuador y Cuenca 49 Radiación Solar 74 Transferencia de Calor 74 Inercia Térmica 76 CAPÍTULO 2: EL MEDIO AMBIENTE COMO DETREMINANTE Efecto Climático del Suelo 76 DEL DISEÑO Aislamiento y Masa Térmica 76 Confort Térmico 78 Arquitectura y el Medio Ambiente 59 Viento 78 Clima 59 Vientos Locales 79 Zonas de Clima Cálido 60 El Aire como necesidad 80 Zonas de Clima Templado 62 Viento y Arquitectura 81 Zonas de Clima Frío 64 Protección frente al Viento 82 3 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A Efecto de la Vegetación 83 Energía Biomasa 116 Utilización Climática de la Vegetación 84 Biodigestores 117 Cuenca y su Clima 85 Energía Solar 117 Datos Climatológicos de Cuenca 86 Energía Solar Térmica 118 Temperatura 86 Colector de Agua Solar Heat Pipe 119 Humedad 87 Piso Radiante 121 Precipitación 88 Energía Solar Fotovoltaica 123 Velocidad del Viento 89 Sistema Energéticos Pasivos 128 Dirección del Viento 90 Calefacción Solar por aportes pasivos 128 Insolación 91 Captación Directa 129 Análisis Climatológicos de Cuenca 92 Captación Indirecta 131 Captación Aislada 133 Sistema de Ventilación Pasiva 134 CAPITULO 3: SISTEMAS CONSTRUCTIVOS, SISTEMAS Formas de Ventilar 135 ENERGÉTICOS Y MATERIALES DE Pérdidas por Ventilación 136 CONSTRUCCIÓN Fachada Ventilada 136 Actuaciones sobre el Calentamiento 137 Sistemas Evaporativos de Refrigeración 138 Sistemas Constructivos 95 Materiales de Construcción 139 Construcción en seco 96 Estrategias para disminuir el Impacto Ambiental de los Materiales 140 Steel Frame 96 Técnicas para la Evaluación de Materiales 142 Sistema de Micro Hormigón Vibro Prensado 107 Sistemas Energéticos 110 Sistemas Energéticos Renovables o Alternativos Energía Eólica 111 Sistema Eólico de Baja Potencia 113 4 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A CAPÍTULO 4: SISTEMAS DE VALORACIÓN AMBIENTALES Cortes 203 Análisis de los elementos constructivos 204 Sistemas de Valoración Ambientales 167 Incidencia del sol en la vivienda 205 Tipos de Sistemas de Valoración y Certificación Ambientales 168 Incidencia del viento en la vivienda 213 Sistemas de Certificación LEED 168 Sustentabilidad del proyecto 217 Sistemas de Certificación GREEN GLOBE 174 Perspectivas interiores 218 Sistemas de Certificación STM 175 Perspectivas exteriores 219 Sistemas de Valoración HQE 176 Conclusión 223 Sistemas de Valoración HOLCIM 178 Bibliografía 225 Sistemas de Certificación BREAM 179 Sistemas de Certificación DNGB 180 Sistemas de Certificación CASBEE 180 Certificaciones en Ecuador 181 CAPÍTULO 5: ANTEPROYECTO ARQUITECTÓNICO Selección del terreno 187 Opciones de Emplazamiento del Terreno 187 Matriz de Selección 190 Usos de suelo y características para las Cabeceras Parroquiales 192 Estudio del terreno y su contexto inmediato 193 Estudio de soleamiento y vientos en el sector del lugar 194 Necesidades de una familia promedio 195 Interrelación de espacios 196 Emplazamiento 197 Planos 198 Elevaciones 201 5 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A Universidad de Cuenca Cláusula de derechos de autor Yo, Deisy Johanna Velepucha Mora, autora de la tesis “Propuesta Sustentable, aplicada a una Vivienda Saludable”, reconozco y acepto el derecho de la Universidad de Cuenca, en base al Art. 5 literal c) de su Reglamento de Propiedad Intelectual, de publicar este trabajo por cualquier medio conocido o por conocer, al ser este requisito para la obtención de mi título de Arquitecta. El uso que la Universidad de Cuenca hiciere de este trabajo, no implicará afección alguna de mis derechos morales o patrimoniales como autor/a Cuenca, Julio del 2014 Deisy Johanna Velepucha Mora C.I: 1104046733 6 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A Universidad de Cuenca Cláusula de propiedad intelectual Yo, Deisy Johanna Velepucha Mora, autor/a de la tesis “Propuesta Sustentable, aplicada a una Vivienda Saludable”, certifico que todas las ideas, opiniones y contenidos expuestos en la presente investigación son de exclusiva responsabilidad de su autora . Cuenca, Julio del 2014 Deisy Johanna Velepucha Mora C.I: 1104046733 7 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A AGRADECIMIENTO En primer lugar doy gracias a Dios por guiarme en cada paso que doy, fortaleciendo mi corazón e iluminando mi mente. A mis padres quienes a lo largo de toda mi vida me han apoyado y han motivado mi formación académica, depositando su confianza en cada desafío que se me presenta sin dudar de mi capacidad. A mi esposo y compañero por brindarme su apoyo y alegría para seguir adelante. A mi director de tesis y a mis profesores a quienes les debo gran parte de mis conocimientos, gracias a su paciencia y enseñanza y finalmente un eterno agradecimiento a esta prestigiosa Universidad, la cual me abrió sus puertas, preparándome para un futuro competitivo y formándome con principios para ser una profesional de bien. 8 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A DEDICATORIA Con todo mi cariño, esta tesis se la dedico, en primer lugar a Dios por estar conmigo en cada momento. A mi papi y mami, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar, convirtiéndose en mi apoyo incondicional, gracias por compartir mis sueños y ser parte de ellos. También dedico este trabajo a mi esposo, mi compañero y amigo, por estar a mi lado alentándome para seguir adelante y ser parte fundamental de mi vida, gracias mi amor. A toda mi familia, por ser parte primordial de este proceso brindándome la fuerza necesaria para continuar. 9 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A U N I V E R S I D A D D E C U E N C A I n t r o d u c c i ó n Para definir que es la Arquitectura Sostenible, previamente todos los procesos de fabricación como la elaboración de los debemos tener en cuenta el concepto de Desarrollo Sostenible, materiales. que es aquel que satisface las necesidades presentes, sin crear El término de Arquitectura Sustentable, es un término muy fuertes problemas medio-ambientales y sin comprometer la genérico, dentro del cual se puede encuadrar la Arquitectura demanda de generaciones futuras. bioclimática, como medio para reducir el impacto del consumo La Arquitectura Sostenible, reflexiona sobre el impacto ambiental energético de la vivienda. de todos los procesos implicados en una vivienda desde los Los adelantos que en las últimas décadas se evidencian en los materiales de fabricación, que no produzca desechos tóxicos y no procesos y las técnicas arquitectónicas y de planificación que consuma mucha energía, las técnicas de construcción que están relacionadas con la innovación tecnológica y la relación ser supongan un mínimo deterioro ambiental, la ubicación de la humano – naturaleza. Sin embargo, existe la tendencia a un uso vivienda y su impacto con el entorno, el consumo de energía de la indiscriminado de los recursos naturales y de los desechos misma y su impacto, y el reciclado de los materiales cuando la arquitectónicos, lo cual incide de manera negativa en la relación casa ha cumplido su función. del ser humano con su propia existencia y con el entorno en el La arquitectura sustentable se basa en cinco pilares básicos: que se desarrolla sus actividades. • El ecosistema donde se asienta. En este sentido, se anuncia una interrogante sobre la posibilidad • Los sistemas energéticos que fomentan el ahorro. de alcanzar una articulación real de la arquitectura y el desarrollo • Los materiales de construcción. sostenible en el marco de tendencias respetuosas con el entorno • El reciclaje y la reutilización de los residuos. natural, se concibe una serie de criterio y técnicas de diseño, los • La movilidad. cuales se convierten en herramientas fundamentales para formular conclusiones y propuestas que pretendan aportar de Cuando hablamos de Edificación Ecológica, no solo nos referimos manera integral al desarrollo sostenible con el fin de consolidar al ahorro en el consumo energético, sino que además incluye una relación armónica ser humano – naturaleza. 10 J O H A N N A V E L E P U C H A M O R A