Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 4 (4): 256-274. Julio-Septiembre 2021 https://doi.org/10.37636/recit.v44256274.
ISSN: 2594-1925
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Análisis del desempeño térmico de un sistema constructivo
de ensamblado en clima cálido seco extremoso
Analysis of the thermal performance of an assembly constructive system in an
extreme’s dry warm climate
Francisco Gibranny Curiel Sánchez 1, Luisa Paola Murguía Tostado 2, Gonzalo Bojórquez Morales 1,
Ixchel Astrid Camacho Ixta 2
1Facultad de Arquitectura y Diseño, Universidad Autónoma de Baja California, Blvd. Benito Juarez S/N, Unidad
Universitaria, Mexicali, C.P. 21280, Baja California, México
2Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Baja California, Blvd. Universitario 1000.
Unidad Valle de las Palmas, Tijuana, C.P. 22260, Baja California, México
Autor de correspondencia: Gonzalo Bojórquez Morales, Facultad de Arquitectura y Diseño, Universidad Autónoma de Baja
California, Blvd. Benito Juárez S/N, Unidad Universitaria, Mexicali, Baja California, México. E-mail:
gonzalobojorquez@uabc.edu.mx. ORCID: 0000-0001-9303-9278.
Recibido: 16 de Junio del 2021 Aceptado: 24 de Septiembre del 2021 Publicado: 14 de Octubre del 2021
Resumen. - La calidad del ambiente térmico es determinante en la sensación térmica percibida del
usuario, por lo que los efectos de los sistemas constructivos utilizados en la edificación son clave en la
habitabilidad térmica del espacio. El conocer el desempeño térmico con la técnica de monitoreo permite
una evaluación realista bajo las condiciones del microclima donde se construye. El objetivo de este estudio
fue evaluar el ambiente térmico del periodo de transición y frío de dos viviendas construidas con un sistema
constructivo de ensamblado (Thermorock), aplicado en muros y techo, para establecer las variaciones de
temperatura de bulbo seco en su interior comparándolas con un caso base de un sistema de uso
predominante en un clima cálido seco extremoso (Mexicali, Baja California). Se desarrolló una estrategia
de monitoreo con siete puntos de medición en una vivienda; dos puntos en otra y dos más en una vivienda
de referencia, más un sensor al exterior en cada una de las viviendas. Se colocaron los sensores con base
en la normatividad de ISO 7726 y ASTM 168 – 97. Los resultados indican que el sistema evaluado permite
condiciones de confort térmico para los usuarios en un clima desértico.
Palabras clave: Monitoreo térmico; Ambiente térmico; Habitabilidad térmica; Confort térmico; Sistema constructivo de
ensamblado.
Abstract. - The quality of the thermal environment is a determinant in the user’s thermal perception, so
the effects of the construction systems used in the building are key in the thermal habitability of the space.
Knowing the thermal performance with the monitoring technique allows a realistic evaluation under
conditions of the microclimate where it is built. The objective of this study was to evaluate the thermal
environment of the period of transition and cold of two houses built with a assembly constructive system
(Thermorock), applied in walls and roof, to establish the variations of dry bulb temperature in its interior
comparing them with a base case of a system of predominant use in an extremous dry warm climate
(Mexicali, Baja California). A monitoring strategy was developed with seven measuring points in one
house; two points in the other and two more in a reference house, plus an outdoor sensor in each of the
houses. The sensors were placed based on the standards of ISO 7726 and ASTM 168 - 97. The results
indicate that the evaluated system allows thermal comfort conditions for users in a desert climate.
Keywords: Thermal monitoring; Thermal environment; Thermal habitability; Thermal comfort; Assembly construction system.
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1. Introducción
La necesidad de edificios de calidad que
garanticen confort térmico se ha vuelto cada vez
más evidente a raíz de los cambios en los hábitos
de vida de sus ocupantes [1], de acuerdo a Morsy
et al (2017), las personas viven al menos 90% de
su vida al interior de edificios [2], es por ello que,
el estudio de la calidad del ambiente interior
adquiere una gran importancia. El patrón
constructivo actual no toma en cuenta las
variaciones climáticas, ni los materiales
empleados en sus sistemas constructivos, en
consecuencia, no se presentan condiciones de
confort térmico, por ende, una nula habitabilidad
interna [3].
Diversas investigaciones orientadas a evaluar la
habitabilidad y calidad de la vivienda, reconocen
la importancia del ambiente térmico [4], por su
impacto en la salud de los habitantes, en el
consumo de energía y su influencia en el cambio
climático [5]. Múltiples variables influyen en el
ambiente térmico interior; estos pueden ser
internos, externos y los propios de la solución del
diseño de la edificación. Dentro de los factores
externos; se encuentra el microclima de la ciudad,
así como, su latitud, altitud, temperatura, humedad
relativa del aire, comportamiento del viento y la
radiación solar. El ambiente térmico interior es
influenciado por la solución arquitectónica;
materiales, sistemas constructivos -conjunto de
elementos y unidades de construcción-, así como
acabados [6].
Con el fin de alcanzar los parámetros de confort
térmico al interior de las viviendas, sus usuarios
optan por el uso de aparatos de climatización. Esta
problemática se aborda en enfoques económicos,
políticos, ecológicos y sociales desde hace más de
30 años [7] en donde se concluyó que los
excedentes de consumo de energía aumentan el
costo y las emisiones contaminantes cuando el aire
acondicionado funciona en un área con
temperaturas más altas dentro de la misma ciudad
[8], Santillán y García [9] abordan el tema con una
perspectiva ambiental, exponen una relación de
círculo vicioso respecto al uso de sistemas
mecánicos de climatización y el aumento de
temperatura. En México el acondicionamiento
térmico de estas edificaciones repercute en gran
medida en la demanda pico del sistema
eléctrico, siendo mayor su impacto en las zonas
norte y costeras del país, en donde es más
común el uso de equipos de enfriamiento que el
de calefacción [10]. Los edificios consumen
alrededor del 40% de energía, en gran
proporción destinada para confort térmico en
interiores [11-12]. De acuerdo a los datos del
perfil energético de Baja California 2010–2020,
la ciudad de Mexicali representa el 52.8% de
consumo eléctrico de todo el Estado, esto se
debe a que, durante la temporada de calor, el
sector habitacional incrementa de modo
significativo el uso de aparatos de aire
acondicionado esto con el fin de mitigar la falta
de confort térmico, lo cual implica sensación de
incomodidad o molestia [7],[9], [13-17], entre
otras consecuencias.
De modo que el uso excesivo de sistemas
mecánicos de climatización, es una de las
principales alternativas para generar
microclimas que permitan alcanzar los
parámetros de confort térmico al interior de las
viviendas, pone en evidencia la ausencia de uso
de sistemas constructivos que garanticen
condiciones de confort térmico, así como la
falta de adecuación de los edificios, al ambiente
de la región [1]. Con base en lo señalado, es
posible comprender que los métodos, sistemas
y materiales utilizados en la construcción de las
edificaciones en la región, no cumplen con los
parámetros mínimos de habitabilidad en los
espacios interiores, poniendo en riesgo “la
presentación funcional, así como el apropiado
desarrollo físico, social y mental de las
condiciones de salud, seguridad, higiene,
comodidad y privacidad” [18] de sus
habitantes.
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En climas con condiciones adversas, el uso de
aislantes térmicos en edificios es necesario y
gradualmente se vuelve un requisito en muchos
países, particularmente en aquellos donde la
energía se convierte en un recurso más valioso y
demandado [19-20]. En México, la NOM-020-
ENER-2011 regula la eficiencia energética en
edificios de uso habitacional. Un edificio eficiente
se logra cuando el ambiente interior es
satisfactorio y el consumo de energía es mínimo
[21]. Para el diseño de edificios energéticamente
eficientes, es necesario identificar y evaluar los
factores que incrementan la pérdida de energía en
un edificio. Uno de los factores más relevantes son
los puentes térmicos, los cuales se presentan en los
materiales del sistema constructivo [22].
Atendiendo a la problemática presentada en la
ciudad de estudio, así como en diversas regiones,
se han empezado a desarrollar distintas
alternativas con el fin de adaptarse a las
necesidades requeridas para aumentar la calidad de
vida de los usuarios. Esto por medio de materiales
de construcción que priorizan la búsqueda de
confort térmico como es el caso del sistema
constructivo de ensamblado Thermorock [23].
El objetivo del presente trabajo fue evaluar el
comportamiento térmico del sistema constructivo
de ensamblado (Thermorock) durante un periodo
de transición y frío, en un clima cálido seco
extremoso como es el caso de la ciudad de
Mexicali, Baja California. Los valores se
determinaron por el método de monitoreo, el cual
nos permite conocer de manera más acertada las
condiciones térmicas del microclima creado por el
sistema. Se realizó un análisis comparativo con un
sistema de uso predominante en la región: bloque
de concreto. Ambos sistemas se evaluaron con
base a la normativa ISO 7726, ASTM 168 – 97,
ASTM 1046 – 95 y ASTM 1155 – 95. Los
comparativos fueron por diferencia de unidades de
medida de las variables: Temperatura de
Bulbo Seco, Humedad Relativa y Temperatura de
Globo Negro.
Los resultados muestran que el sistema
constructivo de ensamblado (Thermorock),
permite condiciones de habitabilidad, pues
logra un ambiente de confort térmico al interior.
2. Antecedentes
De acuerdo con la literatura revisada sobre el
tema en cuestión, se presentan algunos estudios
que han aportado conocimiento basado en
pruebas científicas.
Manzano, 2017, en Ambato, Ecuador, por
medio de su investigación menciona que para
que exista un óptimo desarrollo de las
capacidades y un mejoramiento en la vida de
quien habite el espacio arquitectónico, es
importante hacer una selección adecuada de su
envolvente, tomando en cuenta aspectos de
confort, que garanticen la habitabilidad y a su
vez brinde un entorno sugestivo y de bienestar
corporal y mental [24].
Asimismo, Villamagua, 2019, en Loja,
Ecuador, realizó una investigación sobre
vivienda y condiciones de habitabilidad,
menciona que, la habitabilidad térmica
corresponde a la sensación de una persona en
relación a un ambiente, estrechamente
relacionado con el confort térmico según los
criterios de la ISO 7723. A su vez, aporta
parámetros máximos y mínimos sobre
temperatura y humedad relativa en relación al
confort; tomando en cuenta, como variable
principal para el bienestar térmico, a la
envolvente de la vivienda [25].
Marchante y González, 2020, en La Habana,
Cuba, en su aporte investigativo sobre modelos
de confort, estrés térmico y zonas de confort,
mencionan que, para que los modelos cumplan
con los requerimientos básicos de análisis, se
deben tomar en cuenta factores y parámetros,
tanto ambientales, como personales, pues
comunican que según la ASHRAE 55, el
confort térmico se define como una condición
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mental que expresa satisfacción en base al
ambiente térmico [26].
González y Molina, 2017, en Bogotá, Colombia,
realizaron un estudio sobre la envolvente
arquitectónica, con el fin de demostrar su
importancia en términos de habitabilidad, a su vez,
la definen como el dispositivo que aporta
protección al objeto arquitectónico, además de ser
el intermediario entre; el aire, la luz y el calor, con
el ambiente interior. Por medio de una sistemática
revisión de documentación, concluyen que, para
que la envolvente cumpla con los requisitos
básicos de habitabilidad se debe someter a un
riguroso y detallado proceso de diseño [27].
Molina, 2019, en Valencia, España, realizó un
estudio del comportamiento térmico de la
arquitectura habitacional, haciendo mención a los
cuatro componentes en los que se da la
interrelación entre el ambiente térmico y los
organismos que lo habitan, entre ellos menciona la
temperatura del aire, la humedad, la velocidad del
aire y la temperatura radiante. Asimismo,
establece condiciones de confort térmico por
medio del análisis de distintos elementos
constructivos y ambientales [28].
Aunado a lo anterior, se puede comprender que,
para una edificación de calidad, la selección
adecuada de la envolvente, es un factor básico en
cuestiones de habitabilidad y de bienestar térmico.
Es por ello, que analizar los distintos sistemas
constructivos pasa a ser un factor clave para el
tema en cuestión.
Con relación al estudio de sistemas constructivos,
Andrade, 2015, en el Estado de México, México,
realizó una investigación donde analiza materiales
de fácil anclaje y desensamble, detectando que
existen características en los elementos
constructivos para lograr espacios habitables,
demuestra factores fisiológicos de dos tipos:
estructurales y funcionales, este último
relacionado a los agentes físicos del medio
ambiente y al equilibrio térmico: temperatura y
humedad ambiental [29].
A su vez, Fonseca, 2016, en Bogotá, Colombia,
realizó una investigación de propuesta de
diseño de vivienda de interés social modular,
bajo criterios de habitabilidad, como un
conjunto de condiciones físicas y no físicas que
permiten la permanencia y comodidad humana
en un lugar, entre otros. Concluyendo que el
sistema constructivo de paneles tipo sándwich
(OBS y el aislante), cumple con los requisitos
básicos de habitabilidad [30].
Igualmente, Ramos, 2019, en Puebla, México,
efectuó una investigación sobre sistemas
constructivos para vivienda, tomando en cuenta
rangos de confort térmico, bajo criterios de
evaluación de las Naciones Unidas. Como
conclusión se obtuvo que el Sistema Beno
(sistema constructivo de ensamblaje), utilizado
en cerramientos verticales, frente a otros
sistemas constructivos hace que la vivienda
tenga mejores condiciones y aislamiento
térmico [31].
Por otra parte, Girón, 2014, en Ciudad de
Guatemala, Guatemala, en su investigación de
uso y aplicación del método constructivo
Electropanel, retoma aspectos generales de
habitabilidad y confort térmico. Como
conclusión afirma que este tipo de sistema
constructivo da mejores resultados como
aislante térmico, en comparación con cada uno
de los diferentes sistemas tradicionales de su
región [32].
Además, Perea, 2012, en Colombia, Medellín,
encontró que los sistemas constructivos ligeros,
hablando específicamente de; PCH (Panel
constructivo HOPSA), Durapanel y ICF
PROFORM, sistemas constructivos de
ensamblado, se han convertido en una potencial
alternativa en comparación de los sistemas
tradicionales, por sus distintas características
que van desde, recorte en tiempos de
construcción hasta factores de habitabilidad,
como es el confort térmico [33].
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Por igual, Vidal y Barona, 2019, en Santiago de
Cali, Colombia, estudiaron diversos tipos de
sistemas constructivos ligeros en vivienda,
mediante dos tipos de aplicaciones: con cámara de
aire y relleno de aislante térmico. Dentro de sus
conclusiones se encuentra una aprobación de los
sistemas de construcción ligeros, ya que poseen un
potencial de aislamiento acústico, térmico y
resistencia al fuego [34].
Además, Mendez, 2014, en Barcelona, España,
por medio de su análisis de comparación entre el
sistema tradicional de la región de estudio (bloque
de concreto) y un sistema constructivo de
ensamble (Emmedue), determinó que este último,
permite alcanzar estándares de confort térmico,
durante más horas, en comparación al tradicional
[35].
Asimismo, Ronquillo, 2015, en Quito, Ecuador,
por medio de su estudio comparativo entre los
distintos sistemas constructivos tradicionales y el
sistema de paneles de EPS, concluye que, por sus
características, el ya mencionado permite obtener
condiciones térmicas y de habitabilidad, creando
espacios de confort y salud, en comparación a los
materiales tradicionales utilizados en la
construcción [36].
Desde otra perspectiva, Benavides, 2013, en
Bogotá, Colombia, evaluó distintos sistemas
constructivos, con el fin de promover la
optimización de la calidad de la VIS, tomando en
cuenta parámetros de confort, que permitan hacer
la vivienda habitable. Por medio del método de
comparación, concluyó que los sistemas
constructivos de panel (ensamble),
específicamente; el 3D panel (Panel EVG 3D),
Royalco y Speedco (poliuretano expandido y
fibrocementos), permiten mejores condiciones de
confort térmico, acústico y de resistencia en
comparación a los de mampostería [37].
En 2011, los investigadores Mandilaras,
Stamatiadou, Katsourinis, Zannis y Founti en
Grecia el comportamiento térmico de sistemas de
ensamblado multicapa aplicados a una vivienda
sin habitar, concluyendo que, las capas de
aislante aplicadas generaban una temperatura
ambiente interior con una variación no
significativa durante las 24 horas del día,
además de un desfase de calor térmico en los
muros de 30-40% de aproximadamente 100
minutos, en todas las habitaciones examinadas
[1].
Posteriormente Mandilaras, Zannis y Founti
continuaron su investigación con apoyo de
Atsonios en 2014, donde evaluaron dos
sistemas de ensamblado con diversos tipos de
aislantes térmicos, considerando los parámetros
de humedad en el ambiente y comparándolos
entre ellos; se concluyó que añadir el panel
aislado al vacío es 74% más eficiente
térmicamente en fachadas [38].
En Australia, Ramakrishnan, Wang, Sanjayan y
Wilson, 2017, experimentaron con sistemas de
ensamblado ordinarios de la región,
incorporaron diversos añadidos y aislantes. En
los resultados se demostró que el prototipo con
paneles de cemento reduce 2.8°C en un día
típico durante el verano y 4.43°C durante el día
de calor máximo en verano [39].
Con relación a los requerimientos de
habitabilidad y comportamiento térmico en
viviendas de interés social (VIS), Fonseca,
2019, en Colombia, Bogotá, por medio de su
estudio, demuestra que, la materialidad actual
(Muro en bloque estructural) de las viviendas
en la región de estudio, no garantiza los
parámetros necesarios de comodidad al interior,
por lo que propone una serie de sistemas
constructivos en panel y bloque que generan
óptimas condiciones de confort térmico [40].
Asimismo, Molina, 2016, en Lima, Perú, con el
fin de evaluar aspectos bioclimáticos de una
vivienda, estudió el comportamiento térmico de
los espacios interiores, por medio de sensores
de estrés térmico, tomando en cuenta
temperaturas y humedades relativas al interior
y exterior de la vivienda, así como una estación
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meteorológica, además de otros dos métodos
(computacional y analítico). Los métodos
utilizados resultaron apropiados para comparar los
casos de estudio [41].
Al mismo tiempo, Sanchez, 2016, en Guadalajara,
México, a través de su investigación, plantea una
propuesta de adecuación bioclimática, con el fin de
lograr condiciones de confort térmico y de
habitabilidad. Bajo el método de monitoreo,
analizó la temperatura y humedad relativa, así
como el comportamiento térmico de la envolvente;
hace uso de sensores de estrés térmico que
registran ciertas variables meteorológicas como
es: temperatura de bulbo seco, temperatura de
bulbo húmedo, humedad relativa y temperatura de
globo negro. De acuerdo a este estudio se lograron
determinar estrategias térmicas de diseño [42].
De igual manera, Cárdenas, 2019, en Cuenca,
Ecuador, en su investigación sobre el
comportamiento térmico de envolventes
multicapa, comparar distintos sistemas
constructivos, con el fin de identificar cuál de ellos
cumple con un correcto desempeño como aislante
térmico y de pie a espacios de confort, bajo un
enfoque experimental-cuantitativo, por medio del
método de monitoreo [43].
Además, Campos, 2016, en Lima, Perú, realizó un
análisis sobre confort térmico y habitabilidad en
viviendas, por medio del método de monitoreo de
la temperatura y humedad relativa en el interior y
en el exterior. Se concluyó que, la habitabilidad y
las condiciones de confort, están condicionadas
por las estrategias bioclimáticas y el sistema
constructivo de la vivienda [3].
En síntesis, los estudios revisados en este apartado,
analizaron problemáticas que corresponden a la
habitabilidad y confort térmico en relación con la
envolvente de la edificación.
3. Consideraciones teóricas
Las consideraciones teóricas expuestas en este
apartado facilitarán la comprensión de los
conceptos utilizados en el presente trabajo y la
importancia de los mismos, principalmente en
función a la habitabilidad y confort térmico.
La función esencial de una vivienda es
garantizar un ambiente interior adaptado a las
necesidades del usuario y su confort [44-45]. El
confort térmico es una característica de vital
importancia en las viviendas, esto se refleja en
los niveles de estrés térmico de sus ocupantes
[44], [46]. De acuerdo a la norma ISO
7730:2005 de la ASHRAE, se define confort
térmico como la condición mental que expresa
satisfacción con el ambiente térmico [47].
Con relación al estudio de las sensaciones
térmicas y la comodidad percibida, según la
ISO 7730:2005, se evalúa el efecto del
ambiente térmico en función de la sensación
física y la satisfacción psicológica de los
usuarios al espacio habitado [48].
Por otra parte, la habitabilidad térmica se define
en relación a las horas en las que un espacio
presenta condiciones de confort térmico [49].
Asimismo, se entiende como habitabilidad al
producto resultante de una acertada aplicación
de los principios básicos del diseño
arquitectónico, donde se consideran aspectos
tales como confort, funcionalidad y seguridad
[50].
Es importante mencionar que el espacio
habitable también se desarrolla como un factor
relevante para la calidad de vida. Es por ello que
dentro del concepto de bienestar habitacional se
seleccionan criterios de relevancia térmica,
tales como; temperatura del aire, humedad
relativa, velocidad del aire, temperatura media
radiante, nivel de vestimenta y tasa metabólica
[45], [51-52], así como las características
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térmicas del sistema constructivo envolvente [53].
La habitabilidad térmica al interior de un espacio,
debe garantizar una sensación de calidad en climas
fríos y protección del calor en climas cálidos. La
búsqueda por resolver esta cuestión de manera
universal ha sido por mucho tiempo una
preocupación para los diseñadores, uno de los
objetivos de la arquitectura consiste en la
satisfacción de sus usuarios a través del bienestar
térmico [54].
Es por ello que es relevante tomar en cuenta los
factores con los que se configuran los distintos
sistemas constructivos, que a su vez permitan una
comprensión precisa de su comportamiento al
medio.
Se conoce como puente térmico a los elementos
estructurales donde existe un intercambio de calor
con mayor facilidad entre el interior y el exterior
del edificio [12], la norma ISO 10211:2017 lo
define como los cerramientos de un edificio donde
la resistencia térmica, que es usualmente uniforme,
presenta un cambio significativo debido a cambios
geométricos: diferencias de conductividad térmica
o grosores en los cerramientos [55].
Los puentes térmicos tienen un efecto directo
sobre la demanda de consumo eléctrico ya que
causa pérdida de calor durante temperaturas bajas
y ganancia del mismo cuando la temperatura
ambiente exterior es elevada [12].
La conductividad térmica es un factor importante
a considerar ya que este determina la cantidad de
calor que se transfiere mediante conducción, esta
acción afecta directamente la cantidad de energía
que consumirá un edificio [56]. La efectividad de
un aislante térmico depende de su conductividad
térmica y su capacidad para mantener sus
características térmicas durante un tiempo
determinado [19]. El uso de sistemas de
ensamblado con propiedades de aislamiento
térmico es clave para mejorar la eficiencia
energética de un edificio [57].
Es habitual que el valor de la conductividad
térmica publicada por las manufacturas se
evalúe bajo condiciones de laboratorio:
temperatura y humedad en control; es por ello
que al instalarse en situ su valor de
conductividad puede cambiar sustancialmente a
lo predicho en laboratorio, por ello la
importancia de evaluar su comportamiento
[19].
La transferencia de calor, ya sea por
conducción, radiación o convección, puede
reducirse mediante aislantes térmicos en
conjunto a sistemas constructivos apropiados
[58]. La capacidad de un material en no
transmitir la temperatura con facilidad está en
función a su espesor, densidad y conductividad
térmica, esta resistencia térmica en la industria
de la construcción se le denomina factor R, una
transmitancia baja representa un material más
eficiente térmicamente [31],[58].
La inercia térmica es la capacidad del sistema
de almacenar calor y variar su temperatura en
determinado tiempo [31]. En la siguiente figura
[Figura 1] se enlistan propiedades térmicas de
los materiales convencionales y de ensamblado
en la región:
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Figura 1. Propiedades térmicas de sistemas constructivos. Fuente:
[16],[59],[60].
Las propiedades térmicas del sistema constructivo
Thermorock no se encuentran disponibles, sin
embargo; este dato no es necesario en la técnica de
monitoreo, ni relevante para el alcance de este
artículo.
4. Metodología, materiales y método
La metodología implementada en el desarrollo de
la investigación está basada en los parámetros del
método por monitoreo. Con el fin de cumplir el
objetivo planteado, fue ejecutada una metodología
general del estudio, con base a las etapas que se
muestran de forma específica en el siguiente
apartado, en el que se describe: Diseño de
investigación, área de estudio, casos de estudio,
caso base, periodo de estudio, instrumentos de
medición, estrategia de instalación, así como
procesamiento de datos.
4.1 Diseño de investigación
La investigación desarrollada se aplicó a dos
sistemas constructivos, éstos bajo un esquema
metodológico con la técnica de monitoreo, que
hace énfasis en la evaluación de ambientes con
condiciones térmicas elevadas, específicamente
en la siguiente situación; Verificación de
cumplimiento del límite permisible del Índice
de TBS (°C), HR (%) y TGN (°C) [61], lo antes
descrito se esquematiza en la [Figura 2].
Figura 2. Método de investigación aplicado. Fuente:
Elaboración propia.
4.2 Área de estudio
El estudio se realizó en la ciudad de Mexicali,
B.C., México [Figura 3], su tipo de clima BW,
indica que la ciudad de Mexicali tiene un clima
seco, muy árido, con un invierno lluvioso y una
oscilación anual de temperaturas medias
mensuales muy extremas [62].
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Figura 3. Vista aérea de Mexicali, Baja California. Fuente: Imagen
obtenida de Google Earth.
Su temperatura media anual es de 22.4 °C, la
cual corresponde al periodo junio - septiembre con
temperaturas medias superiores a 33.1 °C, y una
media máxima de 42.2 °C; el periodo más frío
corresponde a diciembre-enero con un promedio
mensual de 12.4 °C. [63]. Su precipitación es
escasa con 75 mm anuales, su insolación es
abundante durante el verano, de 2,400 a 2,500
horas al año con una distribución uniforme. La
velocidad del viento alcanza los 100 km/h [14].
4.3 Casos de estudio
Los casos de estudio son dos viviendas construidas
con un sistema constructivo de ensamblado
(Thermorock), aplicado en muros y techo, en
Mexicali, Baja California, por sus características y
volumen de construcción, se les clasifica dentro de
la categoría de “interés medio”.
Figura 4. Localización de los casos de estudio. Fuente: Imagen
obtenida de Google Earth.
El sistema constructivo de ensamblado o
material ligero (Thermorock), está formado por
dos placas de cemento Portland mortero
fibratado (mortero con celulosa), fibras
naturales y aditivos adicionales.
4.4 Caso de base
La selección del caso de base, corresponde a
una vivienda, construida por un sistema
convencional constructivo de uso predominante
en regiones de clima cálido seco extremoso,
ubicada en Mexicali, Baja California. Dicho
sistema es de bloque de concreto común 0.12m.
Su procedimiento de construcción se rige por
bloques de concreto de 0.12x0.20x0.40m
unidos con mortero con proporción cemento-
arena 1:3, con una junta de 0.01m de espesor
entre cada pieza, con celda colada y varilla de
acero de 3/8” colocada verticalmente a cada
0.60m de separación, con un acabado de
mortero cemento-arena. [16, p.2].
4.5 Periodo de estudio
Con base a los alcances de este documento, el
criterio considerado para realizar el estudio, fue
la transición térmica que da lugar entre el
periodo de transición y el periodo frío; el
estudio fue desarrollado del 24 de octubre al 19
de diciembre de 2020. En dos periodos de 30
días, el primero del 24 de octubre al 21 de
noviembre, correspondiente al periodo de
transición y el segundo del 21 de noviembre al
19 de diciembre, al periodo de frío.
4.6 Instrumentos de medición
La temperatura de bulbo seco (TBS),
temperatura de Globo Negro (TGN) y humedad
relativa (HR), fueron medidos mediante
sensores de estrés térmico RC-51H certificado
EN12830, CE, RoHS; para la medición del
Globo Negro se modificaron dos de ellos: se les
añadieron una pelota de plástico con 8.5 cm
diámetro de color negro. Cada sensor fue
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calibrado y programado en campo. Este sensor
corresponde a la carga neta de calor a las que se
exponen los usuarios de las viviendas estudiadas,
condiciones dadas por el microclima de cada
sistema constructivo.
Para garantizar la confiabilidad los resultados
obtenidos e instalación de cada sensor se aplicaron
normas de la organización, American Society for
Testing and Materials (ASTM) [64] y normas de la
International Standardization Organization (ISO)
[65]. Estas normas refieren sobre aspectos de
materiales aislantes, métodos para medición de
temperatura ambiente y estándares para establecer
criterios y zonas de confort para cierto rango de
individuos, las normas aplicadas se enlistan en la
siguiente figura 5.
Figura 5. Método de investigación aplicado. Fuente: Jiménez, V.
[66]
4.7 Estrategia de instalación
En una de las viviendas (Casa 1) se colocaron ocho
puntos de medición: 3 exteriores y 5 interiores. En
la segunda vivienda de estudio (Casa 2) se
colocaron dos sensores interiores. Finalmente, en
la vivienda tipo base se colocaron tres sensores:
dos de ellos en el interior y uno en el exterior.
Los sensores de estrés térmicos ubicados en la
Casa 1, se nombraron de la siguiente manera;
Temperatura Exterior (C1-THE), Temperatura
Interior (C1-SALATH), Globo Negro (C1-GN),
Muro Sur Exterior (C1-MSE), Muro Sur Interior
(C1-MSI), Muro Oeste Interior (C1-MOI),
Temperatura Techo Exterior (C1-TCE),
además, Temperatura Techo Interior (C1-TCI)
[Figura 5].
En cuanto a los sensores instalados en la Casa
2, se nombraron de la siguiente manera; Muro
Sur Interior (C2-MPI) y Temperatura Interior
(C2-SALATH) [Figura 6].
Asimismo, para la vivienda tipo base se
utilizaron las siguientes nomenclaturas;
Temperatura Exterior (CB-THE), Temperatura
Interior (CB-THI), además de, Globo Negro
(CB-GN).
Figura 6. Ubicación de los sensores en Casa 1. Fuente:
Elaboración propia.
Figura 7. Ubicación de los sensores en Casa 2. Fuente:
Elaboración propia.
5. Resultados y discusiones
El tiempo de evaluación abarca el periodo de
octubre-diciembre, donde se considera como
transición al periodo de octubre-noviembre y de
frío noviembre-diciembre. Para el análisis de
266 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 4 (4): 256-274
este trabajo se tomaron los días críticos de ambos
períodos, se consideran críticos al ser los días
donde se registra la temperatura de bulbo seco más
elevada en el exterior de las viviendas de su
respectivo ciclo de observación; para el tiempo de
transición se analizó el día 04 de noviembre, en
frío es el día 22 de noviembre. Los datos
considerados para la evaluación son los registros
de Temperatura de Bulbo Seco (TBS) y Humedad
Relativa (HR) de los monitores de estrés térmico y
la Temperatura de Globo Negro (TGN) capturada
por el monitor de Globo Negro (variables con
terminación GN).
De acuerdo con los resultados obtenidos se puede
confirmar que el sistema constructivo de
ensamblado (Thermorock) permite condiciones de
confort térmico por más tiempo, así como periodos
prolongados continuos, esto en comparación al
sistema de uso predominante en la región (bloque
de concreto), como se aprecia en la siguiente
[Figura 16].
5.1 Monitoreo de casa con sistema
constructivo de ensamblado (C1)
Este análisis consiste en la comparación en el
comportamiento durante ambos periodos de
estudio, transición y frío, en la Casa 1 (C1), en esta
vivienda se colocaron ocho sensores de estrés
térmico, de los cuales se utilizaron dos del interior:
Globo Negro (C1-SALAGN), de Ambiente
interior (C1-SALATH); y uno de exterior:
Ambiente exterior (C1-THE). En el monitoreo se
observa que el sistema constructivo de ensamblado
(Thermorock) la TBS y TGN en el interior de la
vivienda se comportan de manera similar durante
el periodo de transición [Figura 8], ambos sensores
registraron TBS y TGN máxima de 29°C en el
mismo horario, mientras que el valor mínimo de
los mismos en menor a 1°C; este comportamiento
se repite durante el periodo de frío [Figura 9], el
retraso térmico en los puntos máximos TBS y
TGN es de 9 horas con una diferencia de 1.4°C y
en su punto mínimo de 2 horas; esto significa que
el microclima creado por este sistema constructivo
es afectado por la radiación infrarroja un 0.2°C
durante el periodo de transición y 1.4°C en frío,
de acuerdo con esta observación, se puede
afirmar que la sensación térmica es igual o
similar a la registrada por TBS.
Figura 8. Día crítico (04/11/20) y comparación de C1-THE vs
C1-SALATH vs C1-SALAGN en periodo de transición
(Thermorock). Fuente: Elaboración propia.
Figura 9. Día crítico (22/11/20) y comparación de C1-THE vs
C1-SALATH vs C1-SALAGN en periodo de frío (Themorock).
Fuente: Elaboración propia.
267 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 4 (4): 256-274
5.2 Monitoreo de casa base, sistema
constructivo convencional (CB)
De manera análoga, se realizó una comparativa en
la casa base (CB), construida con bloque de
concreto común, el análisis requirió de ambos
monitores instalados en el interior: Globo Negro
(CB-GN) y de Ambiente interior (CB-THI); en
conjunto con el monitor de Ambiente exterior de
la Casa 1 (C1-THE).
Durante el periodo de transición [Figura 10] el
comportamiento en la TBS marca una oscilación
entre su punto máximo y mínimo de 5.5°C, en el
caso de TGN la oscilación es de 30.8°C, lo que
resulta en una diferencia en oscilaciones de
25.3°C. En el periodo de frío [Figura 11] ocurre un
comportamiento similar, la diferencia de
oscilación entre TBS y TGN es de 24.7°C. Lo
anterior representa que la sensación térmica será
mayor a la registrada en TBS, contrario a la
vivienda con sistema de ensamblado.
Figura 10. Día crítico (04/11/20) y comparación de C1-THE vs
CB-THI vs CB-GN en periodo de transición (Bloque de concreto).
Fuente: Elaboración propia.
Figura 11. Día crítico (22/11/20) y comparación de C1-THE vs
CB-THI vs CB-GN en periodo de frío (Bloque de concreto).
Fuente: Elaboración propia.
5.3 Comparativo en periodo de transición
La estrategia de análisis en periodo de transición
consiste en concentrar el comportamiento de los
monitores de Ambiente interior en las viviendas
estudiadas: CB-THI, C2-MPI y C1-SALATH, con
la finalidad ilustrar el desempeño térmico en TH y
HR de ambos sistemas constructivos. El segundo
enfoque es una comparación directa de los
monitores de ambiente de ambos sistemas
constructivos (C1-SALATH y CB-THI) con
respecto a la temperatura exterior.
Durante el periodo de transición ambos sistemas
constructivos tienen un comportamiento similar en
TBS, un margen de diferencia en su oscilación de
TBS de 1.4°C [Figura 12], sin embargo; la
sensación térmica reflejada, debido al efecto de
radiación infrarroja, es distinta, en el sistema
constructivo de bloque de concreto, se percibe una
temperatura mayor y menor a las temperaturas más
altas y baja registradas respectivamente. En lo que
refiere a la humedad relativa la sensación de
humedad en el ambiente con el sistema de
ensamblado presenta un 0.20% menos oscilación y
5 horas más de confort que la registrada por el bulbo
húmedo del sistema de uso predominante cuya
sensación es de sequedad [Figura 13].
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Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 4 (4): 256-274
Figura 12. Día crítico (04/11/20) y comparación de CB-THI, C2-
MPI, C1-SALATH en periodo de transición (Thermorock y bloque
de concreto). Fuente: Elaboración propia.
Figura 13. Día crítico (04/11/20) y comparación de C1-THE, C1-
SALATH, CB-THI en periodo de transición (Thermorock y bloque
de concreto). Fuente: Elaboración propia.
5.4 Comparativo en periodo de frío
Para el análisis en el periodo de frío se siguió la
misma estrategia que en el periodo de calor. En
este periodo la temperatura de bulbo seco del
interior de la vivienda construida con sistema
de ensamblado (Thermorock) presentó un total
de 22 horas dentro de la zona de confort, que
representa 4 horas más de confort respecto al
caso base [Figura 14]. En el caso de humedad
relativa se observó que es más estable la
registrada por la vivienda (CB) por 3.80%;
mientras que la humedad relativa de la vivienda
de ensamblado ofrece 5 horas más en confort
[Figura 15], al igual que en el periodo de
transición, el efecto de radiación infrarroja
desfavorece la sensación de humedad del
sistema constructivo de uso convencional
creando una sensación de falta de humedad en
el ambiente.
Figura 14. Día crítico (22/11/20) y comparación de CB-THI,
C2-MPI, C1-SALATH en periodo de frío (Thermorock y
bloque de concreto). Fuente: Elaboración propia.
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Figura 15. Día crítico (22/11/20) y comparación de C1-THE, C1-
SALATH, C1-CB-THI en periodo de frío (Thermorock y bloque de
concreto). Fuente: Elaboración propia
5.5 Síntesis de horas en confort
De acuerdo con los resultados obtenidos se puede
confirmar que el sistema constructivo de
ensamblado (Thermorock) permite condiciones de
confort térmico por más tiempo, así como periodos
prolongados continuos, esto en comparación al
sistema de uso predominante en la región (bloque
de concreto), como se aprecia en la siguiente
[Figura 16].
Figura 16. Cantidad de horas de confort TBS y HR durante el día
crítico de periodo de Transición (04/11/20) y periodo Frío
(22/11/20). Fuente: Elaboración propia.
6. Conclusiones
Durante el periodo de transición el sistema
constructivo de ensamblado presentó 2 horas
(8.33%) más de confort en TBS y 8 horas
(33.33%) más en sensación térmica TGN. En lo
que respecta al periodo de frío, 4 horas
(16.66%) más de confort en TBS, 22 (91.66%)
horas más en sensación térmica. En ambos
periodos, 5 horas (20.83%) más de confort en
HR; los resultados anteriores en comparación al
de bloque de concreto.
El sistema constructivo de ensamblado
(Thermorock) es afectado en un rango de
0.20°C-1.4°C por la radiación infrarroja, por lo
que la sensación térmica percibida por el
usuario será similar a la registrada por los
monitores de TBS.
Los resultados obtenidos demuestran que el
sistema constructivo de ensamblado
(Thermorock) estudiado:
1. Genera condiciones de ambiente
térmico que facilitan entrar a los parámetros de
confort en comparación del sistema
constructivo de uso predominante en la región
de Mexicali.
2. Existe la posibilidad de disminuir las
horas de funcionamiento de sistemas de
aclimatación para conseguir confort térmico.
3. Satisface criterios de habitabilidad en
cuestión térmica, a favor de calidad de vida de
quien habita el espacio.
Es necesario resaltar que el alcance del artículo
es la evaluación del ambiente generado por el
sistema constructivo de ensamble
(Thermorock), no se evaluaron sus propiedades
físicas por lo que se propone en futuras
investigaciones se realicen estudios de
laboratorio. De misma forma, se invita a
realizar estudios donde se evalúe su eficiencia
energética en sistemas de aclimatación, esto
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Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 4 (4): 256-274
con relación a un ahorro económico y ambiental,
con una perspectiva a la sustentabilidad. Además,
se propone que, en futuras investigaciones, se
plantee la capacidad del material en cumplir con
los demás aspectos de habitabilidad, es decir, en la
acústica, ventilación, confort visual y confort
espacial.
7. Reconocimiento de autoria
Francisco Gibranny Curiel Sanchez:
Metodología; análisis formal; investigación;
curación de datos; escritura-borrador original;
escritura-revisión y edición; visualización. Luisa
Paola Murguía Tostado: Metodología; análisis
formal; investigación; curación de datos; escritura
borrador original; escritura-revisión y edición;
visualización. Ixchel Astrid Camacho Ixta:
Conceptualización; recursos; escritura-revisión y
edición; supervisión; administración de proyecto;
adquisición de fondos. Gonzalo Bojórquez
Morales: Validación, recursos; escritura-revisión
y edición; supervisión.
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Derechos de Autor (c) 2022 Francisco Gibranny Curiel Sánchez, Luisa Paola Murguía
Tostado, Gonzalo Bojórquez Morales, Ixchel Astrid Camacho Ixta
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