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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR
ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA
EN PESQUERÍAS
TESIS
“COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE UNA CASA HABITACIÓN DE
INTERÉS SOCIAL EN LA CIUDAD DE LA PAZ, B. C. S. CON
RECUBRIMIENTO ELABORADO A BASE DE CELULOSA APLICADO EN
TECHO Y MUROS”
QUE COMO REQUISITO PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERA EN PESQUERÍAS
PRESENTA:
GEORGINA RAMONA AVILES ESCOBAR
DIRECTOR:
M. EN I. OSCAR RESENDIZ PACHECO
La Paz, Baja California Sur, Agosto del 2012.
El presente trabajo se realizó en el Departamento Académico de Ingeniería en Pesquerías de la Universidad Autónoma de
Baja California Sur, en el laboratorio de Energía, bajo la dirección del M. en I. Oscar Resendiz Pacheco y la asesoría de: Dr.
Federico Tarcicio Poujol Galván y Dr. Alfredo Flores Irigollen.
I
DEDICATORIAS
Dedico este trabajo a mis padres, el Sr. José Merced Aviles Flores (†) y la Sra.
Patricia Escobar Alrich (†), quienes yo sé que desde el lugar donde se encuentren
compartirán con felicidad y orgullo la realización del sueño de verme concluir mis
estudios.
A mi hermano José Oswaldo Aviles Escobar, a prima Adriana Aviles Sánchez y a
mi tía abuela Ana M. Alrich Tirre, quienes de manera incondicional siempre han
estado presentes para apoyarme a salvar los obstáculos del camino.
Asimismo con mucho cariño y respeto a mi amigo Omar Salvador Muril lo Méndez,
por ser un apoyo muy importante en mi vida ya que continuó impulsándome en
los momentos de mayor dificultad en la carrera, y con quien compartí muchos
hermosos momentos de mi vida como estudiante, y a su familia, por adoptarnos a
mi hijo y a mí como dos miembros más, haciéndonos sentir parte integral de ellos.
Quien merece mi mayor reconocimiento, mi más profundo respeto y todo mi amor,
es mi hijo José Manuel Trasvíña Aviles, por su comprensión, paciencia y calidad
de compromiso, pues sin él éste proyecto no hubiese sido posible, ya que es el
universo que conforma mi verdadera razón de ser y el motor que me impulsa a
vivir y seguir luchando día a día por alcanzar el objetivo de terminar lo que en
algún momento comenzó como un sueño pese a las vicisitudes que la vida misma
nos ha ido presentando.
II
AGRADECIMIENTOS.
Deseo dar las gracias a mi director de tesis el M. en I. Oscar Resendiz Pacheco,
quien aparte de ser un excelente elemento universitario es un hombre de
convicciones firmes y de compromiso, de quien siempre he tenido presente una
promesa que me hizo al principio de mi carrera; “Gina, hombro con hombro
caminaré contigo hasta lograr que cumplas el objetivo de terminar la carrera” y ese
día es hoy, el cual yo veía muy lejano porque al fallecer mi madre pensé en que no
tendría la fortaleza suficiente para continuar estudiando, a lo que mi maestro
brindándome palabras de aliento el mismo día de su fallecimiento, a través de una
atinada y oportuna intervención me dijo; “Gina, cuando creas que todo en tu vida
está en contra de ti, recuerda que los aviones despegan con el viento en contra
para subir hasta lo mas alto”, y hoy le digo ¡GRACIAS MAESTRO! por creer en mí
mucho más de lo que yo misma creí.
También agradezco mis maestros a quienes pronto orgullosamente podré llamar
“colegas”. Mi gratitud a mis asesores de tesis el Dr. Alfredo Flores Irigollen y al Dr.
Federico Tarcicio Poujol Galván quienes han sido parte fundamental durante mi
formación académica, ofreciéndome siempre su apoyo incondicional para poder
lograr el objetivo trazado.
A todas las personas que de alguna manera intervinieron para la realización de mi
trabajo, al Sr. Gpe. Martín Jesús López Castillo, Fco. Eduardo Sánchez Paredes, a
la familia González de la colonia Calafia, a Cinthya, Erick, y su pequeña Génesis,
quienes me facilitaron toda su hospitalidad para realizar esta investigación.
III
Agradezco a Dios por haberme dado el milagro de la vida que gozo hasta el
momento, por la familia que tengo y por las bendiciones que sigo recibiendo como
fruto de mi esfuerzo. También agradezco a la vida por haberme hecho el mejor
regalo al brindarme la oportunidad de ser madre y procrear un hijo maravilloso, a
quien le agradezco profundamente su amor y paciencia; asimismo a mi madre por
su apoyo y confianza. A mi hermano “El Walo” ¡GRACIAS HERMANO! porque
este proyecto que iniciamos juntos hoy llega a feliz término quien no se equivocó
cuando me dijo “Mi hija, tú estando en la escuela eres garantía estudiando. Hazlo,
yo cuido de tu hijo”.
Conté con el apoyo de mi hermano de corazón el Biólogo Marino Antonio Mariscal
Loza (†), quien fue la persona que me trajo de la mano a la universidad
haciéndome saber que era necesario que luchara por mi vida y el bienestar de mi
hijo y quien lamentablemente ya no pudo luchar por la suya y hoy ya no está entre
nosotros, pero seguramente estará de fiesta en el cielo junto a mis padres
celebrando esté día.
Me parece digna de mención especial la ayuda del M. en Psic. y M. en T.E. Juan
Antonio Lonngi Vélez por fortalecerme emocionalmente cuando por situaciones
adversas yo llegaba a pensar que la mejor solución era abandonar la universidad
y quien siempre tuvo para mí y mi hijo esa frase que lo levanta a uno desde los
escombros cuando ya se siente derrumbado, reactivando nuestra la fortaleza
interna para que sigamos construyendo y no permitiéndome que abandonara mi
sueño.
IV
De la misma manera quisiera agradecer a Dios por esas personas que de alguna
manera se cruzaron como piedra en mi camino, enseñándome que “no hay que
llegar primero sino hay que saber llegar”, porque al manifestarme que yo no debía
tener oportunidad de terminar mis estudio pusieron a prueba mi fortaleza y
perseverancia para continuar demostrándome a mí misma que un sueño NO se
abandona por la voluntad personal de otros o peor aún, por su falta de credulidad
o fe en sí mismos.
Asimismo con mucho cariño y respeto a mi querido amigo Emanuel Partida
Higuera quien nos acompañó a mi hijo y a mí en los momentos más difíciles,
siempre dispuesto a apoyarnos en todo lo posible y lo imposible. Pronto
recordaremos con gusto todas nuestras adversidades universitarias.
No puedo dejar de mencionar a mis amigos: Ángel Álvarez Almaraz, Araceli
Sánchez Reyes, Gabriela Alonso Velázquez y sus familias, Gabriela Roldan
Libenson, Fernando Méndez Espinoza, Joel Eduardo Castro Beltrán, Fco. Javier
Torres Villegas, Mimrrod Ashkenney Carrillo Navarro, José Pantaleón Mendoza,
José Berumen, Onésimo Rivas Bustamante, Juan Ramón Saldaña Lara,
Rosalinda Miranda Carrillo, Ma. De Jesús y Gpe. Ruiz Aripez, Norma Cristina
Sánchez Rivera, Raquel Pérez Aguirre, Juan Félix Méndez Quiroz, Norman Pérez
Rodríguez, Mayra Patricia Calvillo Geraldo, Jesús Verónica Meza Kakogui,
Antonia Guillen Camacho, José Martín Carmona Gastelum, Diego Humberto
Barraza Fonseca, Leticia Pulido Gallegos y Antonio Álvarez Almaraz, quienes han
sido para mí un apoyo fundamental en esta etapa de mi vida.
V
De manera muy especial agradezco a mi amigo Roberto Hal Dupuis, quien es
para mí un ejemplo de lucha constante y quien día a día me ha enseñado a no
rendirme ante ninguna adversidad.
También quiero mencionar el apoyo recibido del Dr. Vizcaíno, Dr. Garcilia, Dr.
Ovalle y al Dr. Valadez, así como el de todas las personas que conocí dentro de
esta aventura que fue estudiar después de haber estado nueve años sin tomar un
lápiz, y expresar un agradecimiento muy especial a todos los trabajadores
administrativos de la universidad, algunos de los cuales forman parte de mis
nuevos amigos y quienes de manera directa o indirecta nos apoyaron a mí y a mi
hijo para lograr alcanzar la meta, y pido por favor disculpas por no saber los
nombre de todos los trabajadores y no recordar el nombre de todos mis amigos;
la emoción es grande y la lista de todas las personas que gracias a Dios me
quieren también es enorme y no terminaría de mencionarlos a todos ¡Muchísimas
Gracias! por estar conmigo cuando lo he necesitado, por el abrazo, por el apoyo, y
por la palabra de fortaleza, pero sobre todo por su muy grata compañía.
Solo me queda decir que este no es el final de la meta sino sólo el principio de
muchas más oportunidades de desarrollo.
VI
RESUMEN
El presente trabajo se elaboró llevando a cabo un estudio con el fin de identificar
estrategias pasivas de reducción de la temperatura interior y ahorro de energía en
una casa habitación de interés social en la Paz B.C.S. Para dicho estudio se utilizó
una vivienda ubicada en la colonia Calafia en esta ciudad a la cual se le aplicaron
capas de diferentes espesores de un material de recubrimiento a base de
celulosa. A dicha vivienda se le determinó la temperatura interior del aire en
diferentes ubicaciones, así como las temperaturas de las paredes, piso y techo. Se
determinaron también la temperatura exterior del aire y se obtuvo, de una estación
meteorológica de la CNA, la radiación en los días que se llevaron a cabo las
pruebas. Se detectaron diferencias de temperatura entre las paredes a lo largo de
las pruebas, lo cual es atribuible a que hay mayor incidencia solar directa en unas
paredes que otras, más que algún efecto causado por la presencia del material de
celulosa aplicado. Este efecto sugiere que hay una oportunidad de reducir la
ganancia solar a través de la envolvente mejorando el aislamiento o mediante
sombreado. También se observó el efecto de amortiguamiento de la temperatura
ambiente por parte de la envolvente de la casa.
VII
CONTENIDO
1. Introducción 1
2. Antecedentes 4
3. Justificación 7
4. Objetivos 9
5. Metodología 10
6. Resultados 24
6.1. Condiciones ambientales 24
6.2. Variación de las temperaturas
superficiales por zonas
28
6.3. Temperaturas comparativas
de las diferentes zonas
ubicadas al interior
45
6.4. Variación de la temperatura
en el aire del interior de la
casa con relación a la
temperatura ambiente
54
7. Conclusiones 61
8. Recomendaciones 62
9. Bibliografía
63
1
1. INTRODUCCIÓN
En México el prototipo de casa habitación aplicada a la construcción de vivienda
social es el mismo en todo el país, sin considerar la ubicación geográfica ni el
clima donde serán construidas estas casas. Sin embargo, las viviendas en clima
cálido confrontan un reto importante: operarlas con un consumo mínimo de
energía para lograr temperaturas bajas en los meses de verano o altas en los
meses de invierno. Uno de los métodos utilizados para lograr este propósito es la
aplicación de materiales de baja conductividad térmica en paredes y techo para
reducir la ganancia de calor hacia el interior de la misma en verano o para reducir
la pérdida de calor en invierno. Otro método recomendado es la ventilación
nocturna, para eliminar ganancias de calor obtenidas durante el día en los meses
de verano, o la ventilación diurna en invierno. Las estrategias recomendadas son
específicas del clima, según señalan Fuentes Freixanet et al (2009) en un estudio
amplio sobre el tema. En este trabajo se propone un estudio experimental del
comportamiento térmico de una casa habitación de interés social en la ciudad de
La Paz B. C. S. con recubrimiento elaborado a base de celulosa aplicado en techo
y muros, con el fin de identificar aquellas estrategias de control de ganancia de
calor más adecuadas a una construcción y clima particulares.
Baja California Sur es uno de los 31 estados que junto con el Distrito Federal
conforman las 32 entidades federativas de México. Se ubica al noroeste del
territorio, ocupando la mitad sur de la península de Baja California. Limita al norte
con el estado de Baja California, situado por encima del paralelo 28ºN, al este con
el Mar de Cortés y al sur y oeste con el Océano Pacífico. Su capital es la ciudad
2
de La Paz. Se extiende por una superficie de 73,475 km², ocupando un 3.8% del
territorio nacional (INEGI, 2011).
En las partes bajas del estado el clima es seco y desértico, con excepción de Los
Cabos (donde termina la península de Baja California). Durante el verano los
termómetros sobrepasan los 40°C en Baja California Sur, (B.C.S.) mientras que
en el invierno especialmente en las zonas altas de la sierra La Laguna (2,080 m
s.n.m.) la temperatura desciende considerablemente, llegando a registrar niveles
bajo cero. Las lluvias son escasas en todo el estado y los vientos soplan de oeste
a sur durante la primavera, de sur al suroeste en verano, de norte y al noroeste en
invierno y del noroeste en otoño (INEGI, 2011).
La ciudad de La Paz, Baja California Sur se ubica al noroeste de México. Cuenta
con una población de aproximadamente 251,871 habitantes, una altitud de 10 m
sobre el nivel del mar, con coordenadas de 24°08´32´´N y 110°18´39´´O. Se
encuentra a 215 kilómetros al sur de Ciudad Constitución, municipio de Comondú
y a 202 km al norte de Cabo San Lucas, municipio de Los Cabos. (INEGI, 2011).
Las temperaturas promedio anuales registradas en el periodo 1980-2004 en el
estado de Baja California Sur se muestran en la Tabla1.
Tabla 1. Registro de las temperaturas promedio en el periodo 1980-2004
(CNA 2010) T
(°C) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual
Min 8.5 9.0 9.9 11.5 13.1 15.8 19.4 20.3 19.6 16.2 12.1 9.6 13.7
Med 16.2 17.0 18.2 20.1 21.4 24.1 27.0 27.5 26.8 23.9 20.0 17.1 21.6
Max 23.8 25.0 26.5 28.6 29.8 32.4 34.6 34.8 34.0 31.6 27.8 24.7 29.5
3
En la Figura 1 se muestra una gráfica de la información contenida en la Tabla 1.
Aunque la gráfica muestra que las temperaturas máximas en promedio en el
periodo de 1980-2004 alcanzan cerca de 35°C, en años recientes se ha observado
que se pueden alcanzar temperaturas superiores a 40°C en verano en un año
particular.
Figura 1. Temperaturas promedio mensuales en el periodo de1980-2004 en La Paz
B.C.S.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Ene
Feb
Mar
Ab
r
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
No
v
Dic
An
ual
T(°C)
Temperaturas Promedios de 1980-2004
Min
Med
Max
Meses del Año
4
2. ANTECEDENTES
Como se mencionó en la sección anterior, un gran número de las casas habitación
de interés social que se han estado construyendo en la ciudad de La Paz B.C.S.
en los últimos 20 años han sido diseñadas sin considerar el clima de esta
localidad. Esto ha generado en algunos casos una falta de confort para los
ocupantes de las mismas, y en otros un consumo desmedido de energía eléctrica
debido a la utilización intensa de clima artificial para obtener el confort deseado
(Resendiz et al, 2002).
Algunas de las características desfavorables al confort y ahorro de energía en el
diseño de estas viviendas son su pequeña superficie de construcción (40 m2);
además, la distancia piso-techo es de 2.40 m. en promedio. Tampoco hay
oportunidad para la suficiente afluencia de viento dentro de la casa para eliminar la
ganancia de calor adquirida por el sobrecalentamiento de las paredes, piso y techo
de la construcción. Estas características mencionadas convierten a estas
viviendas prácticamente en un horno durante los meses de mayor temperatura en
el año (Resendiz et al, 2002).
El ahorro de energía y el confort, como objetivos a lograr conjuntamente han
suscitado el interés de varios autores. Algunos de ellos, como Resendiz et al
(2002), proponen una readecuación ambiental que se puede aplicar a las
construcciones existentes en las casas de interés social, donde el costo para el
usuario podría ser mínimo, con la simple acción de cambiar el color en las
paredes, o colocar pequeños tejavanes en las ventanas o alrededor de la casa,
medidas que disminuyen la ganancia de calor, con lo cual se puede ahorrar
5
energía eléctrica para obtener condiciones de confort. Además proponen el
establecimiento de normas de construcción para las nuevas viviendas en las
cuales se tomen en cuenta factores locales como el clima, el modo de vida, y las
condiciones necesarias para lograr el confort en las personas que habitarán las
viviendas en el lugar donde estas serán construidas.
El siguiente recuento histórico (Resendiz et al, 2002) señala que el tipo de
construcción antiguo de manera empírica ya tomaba en cuenta lo anterior, la cual
ha sido reemplazada por construcciones con materiales de bajo costo, pero que
redundan en mayores costos energéticos y ambientales.
“Las viviendas en nuestro estado desde 1880 hasta 1940 eran de tabique de 40
cm mínimo de espesor, pegados con cal o lodo, con aplanados de cal o acabado
de tabique aparente, cubiertas con vigas de madera, tablones, relleno de tierra y
entortado, con alturas de piso a techo de 5 m, con ventanas de madera angosta y
remetidas al paño interior de la casa.
De 1940 a 1960 los muros eran angostos, de 15 y 20 cm de tabique o bloque
macizo de concreto, las lozas de concreto armado, las alturas de piso a techo de
2.5 a tres metros, las puertas y ventanas de fierro estructural, los pisos de
concreto o mosaico. De 1960 a la fecha en los programas de vivienda de interés
social al mínimo costo de construcción, se utilizan muros de bloque huecos y
lozas de concreto armado. La altura es de 2.4 metros, la cual es la mínima
reglamentaria. Se usan criterios de diseño del Distrito Federal. En menor
proporción, hay lozas prefabricadas del tipo de vigueta y bovedilla y quinta loza.
6
Las grandes alturas de las construcciones permitían un mayor volumen de aire
que servía de amortiguador a la radiación del techo en verano, el cual tenía un
relleno de tierra o terrado que proporcionaba un eficiente aislamiento contra el frio
o el calor. Las paredes gruesas de tabique, de adobe o de barro recocido
proporcionan también un buen aislamiento. Las aberturas angostas de las
ventanas no permitían un excesivo asolamiento y como además estaban
remetidas se producían sombras benéficas.”
Autores como Inocente Bojórquez, (et al. 2001) han realizado estudios de
mediciones superficiales con una cámara foto térmica, a diferentes materiales
aislantes del Caribe mexicano en un estudio en el que obtuvieron indicadores de
amortiguamiento y retardo térmico.
Guadalupe Huelsz, et al (2001) realizaron investigaciones mediante simulaciones,
con un modelo unidimensional en estado no permanente, de la transferencia de
calor en una pared, construida con diferentes materiales como el concreto, el
concreto celular, y poliestireno expandido, donde concluyeron que la difusividad
térmica es mejor indicador que el factor R del desempeño térmico en casas no
climatizadas.
Guillermo Barrios, et al (2010) realizaron una simulación de diferentes sistemas
constructivos en estado no permanente compuestos de diversos materiales como:
concreto, concreto airado, poliestireno expandido a diferentes espesores y un
impermeabilizante de alta densidad. En dicho estudio analizan indicadores de
desempeño térmico de los diferentes sistemas constructivos en casas no
climatizadas.
7
3. JUSTIFICACIÓN
Actualmente el consumo de energía es muy elevado en las casas habitación en
localidades como la Paz, Baja California Sur, por la utilización excesiva de equipo
de refrigeración ambiental para lograr obtener un confort dentro de la misma, ya
que no se aplica la norma de diseño adecuada al clima de la localidad donde se
construye la casa.
Entre las estrategias pasivas aplicadas recientemente en proyectos de viviendas
con financiamiento federal o estatal, en un esfuerzo por reducir las temperaturas
en el interior de la vivienda o en su caso reducir el consumo energético a un
menor costo ambiental, se encuentra el uso de techo de casetón y la aplicación
post-construcción de un material a base de celulosa en las paredes y el techo.
Este último material es interesante como propuesta para el ahorro de energía con
bajo costo de aplicación e impacto ecológico, ya que, de acuerdo con sus
fabricantes, puede ser aplicado sin necesidad de contratar personal calificado,
puesto que se adhiere a cualquier tipo de superficie, como: madera, lámina, vidrio,
bloque, etc., además de poseer elementos que lo hacen inflamable y ser de menor
costo e impacto ambiental que otros aislantes utilizados comúnmente, como el
poliestireno y el poliuretano.
El presente estudio tiene el propósito de observar el comportamiento térmico de
una casa habitación de interés social ubicada en el Fraccionamiento Cola de
Ballena de la ciudad de La Paz B. C. S. en la que aplicaron las estrategias antes
mencionadas. No pretende evaluar el desempeño de los materiales aislantes
8
utilizados en la construcción, ya que las condiciones de la prueba no son
controladas y no es posible establecer una comparación puesto que la prueba se
realizó en una sola casa. Únicamente pretende caracterizar el comportamiento de
la casa y formar una base de datos para validar estudios más extensos que
permitan definir con precisión las estrategias más adecuadas para lograr menores
temperaturas y en su caso un menor consumo energético, así como identificar
indicadores que den evidencia del funcionamiento de estrategias pasivas.
9
4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo General
Analizar mediante mediciones (temperatura de aire, temperatura de globo y
humedad relativa) el comportamiento térmico de una casa habitación de interés
social en la ciudad de La Paz B. C. S. a la que se le aplicará un recubrimiento a
base de celulosa, con el fin de identificar oportunidades para reducir el ingreso de
calor a través de la envolvente de la casa.
4.2. Objetivos Específicos
Selección de casa típica y ubicación de los sitios de medición.
Mediciones de temperatura interior y condiciones meteorológicas con o sin
recubrimiento.
Analizar las mediciones obtenidas con el fin de identificar estrategias para
reducir las ganancias de calor a través de la envolvente.
10
5. METODOLOGÍA
Se tomaron mediciones de temperatura de los muros, techo y piso de la
vivienda para lo cual se utilizaron termopares tipo K, los cuales se conectaron a
una tarjeta de adquisición de datos marca OMEGA OMB-Daq Temp 16-bit/200-
kHz m7 (Figura 2).
Figura 2. OMB-Daq Temp 16-bit/200-kHz m7
El sistema de medición de temperatura se calibró utilizando un calibrador marca
OMEGA y modelo CL-351A (Figura 3). Para tal fin se colocaron los termopares
dentro del calibrador, el cual se encontraba a la temperatura de prueba. Se
esperó un tiempo de unos 5 o 10 minutos para que la lectura del termopar se
estabilizara. Se construyeron curvas de corrección de cada uno de los termopares
11
graficando y haciendo un ajuste de mínimos cuadrados para las lecturas del
sistema de adquisición y del calibrador a tres temperaturas diferentes.
Figura 3. Calibrador Marca OMEGA y Modelo CL-351ª
La casa en la cual se llevaron a cabo las mediciones de esta investigación, cuya
foto aparece en la Figura 4 es la mitad izquierda de una casa dúplex, vista desde
la fachada. Los planos de las Figuras 5 y 6 muestran la casa estudiada en mayor
detalle. Dicha construcción muestra orientación aproximadamente norte sur (el
azimut de la fachada está a 21° del sur verdadero). Las paredes son de bloque
hueco de 10 cm de espesor y el techo es una loza con vigueta y bovedilla, la cual
consta de una capa de concreto de 5 cm y bovedillas de poliestireno 10 cm de
espesor, 40 cm de ancho y 40 cm de largo soportadas por viguetas de 12 cm de
12
ancho y 5 cm de espesor en el apoyo de la bovedilla como se muestran en las
Figuras 7 y 8. Las paredes de la casa tienen 2.70 m. de alto y en total la casa
consta de 42 m2 de construcción.
Figura 4. Casa en estudio
13
Figura 5. Plano arquitectónico de la casa dúplex que incluye la casa en estudio
14
Figura 6. Plano de la casa en estudio
15
Figura 7. Vigueta y Bovedilla
Figura 8.Viguetas
Se seleccionaron 12 sitios de medición de temperatura en la envolvente de la casa
(superficies de muros externos, piso y techo) distribuidas por dentro y fuera de la
casa como se muestra en los esquemas de las Figuras 9, 10 y 11 y se describe en
la Tablas 2 y 3. En esas Tablas se supone que la fachada tiene una orientación
“Sur”. La Figura 9 muestra una vista en planta donde se aprecian las zonas donde
se colocaron los termopares.
16
Figura 9. Plano de Ubicaciones de los termopares
Las Figuras 10 y 11 muestran en diferentes ángulos de visión dentro de la casa la
posición de los termopares de manera más detallada. Los termopares 11 y 14,
ubicados en la superficie interior y exterior del techo, están directamente arriba de
la posición indicada en el piso en la Figura11.
17
Figura 10. Ubicaciones de los termopares en las paredes de puerta sala y cocina
Figura 11. Ubicaciones de los termopares en las paredes de las recamaras 1 y 2
piso y techo
18
Tabla 1. Ubicación de los termopares en los muros de la casa
Tabla 3. Ubicación de los termopares en el piso y techo de la casa
Los termopares se fijaron a las paredes de la casa por medio de una cinta con
adhesivo, la cual se recubrió con pintura de textura y color similares a las del
acabado interior de la casa como se muestra en la Figura 12.
Número de
Termopar
(TP)
Ubicación
Distancia al muro
exterior mas próximo y
sobre el piso (m)
Orientación
TP2 Puerta de Entrada 0.40,2.27 “Oeste”
TP3. Sala 0.45,1.80 “Sur”
TP4 Sala 0.45,1.40 “Sur”
TP5 Cocina 1.0 , 1.80 “Oeste”
TP6 Cocina 1.0 , 1.40 “Oeste”
TP7 Recámara 1 1.40,1.80 “Norte”
TP9 Recámara 1 1.40,1.40 “Norte”
TP10 Recámara 2 1.40,1.80 “Norte”
TP13 Recámara 2 1.40,1.40 “Norte”
Posición
Este-Oeste
Posición
Norte-Sur
a 1.60 m de la fachada
TP11 Techo Interior a 0.50 m del muro “Este” a 2.70 m de la fachada
TP14 Techo Exterior a 2.50 m del muro "Oeste" a 1.00 m de la fachada
Número
de
Termopar
(TP)
Ubicación
TP12 Piso a 1.00 m del muro “Este”
19
Figura 12. Vista de termopar y pintura colocados en la pared
Se registraron también la temperatura del aire, humedad y temperatura de globo
en el interior de la casa con un equipo de medición de estrés térmico modelo
QUESTemp 36, el cual se muestra en la Figura 13.
20
Figura 13. QUESTemp°36
Se tomaron simultáneamente los registros de la temperatura del aire y humedad
del exterior de la casa con una estación meteorológica portátil, modelo WMS-16, la
cual se puede apreciar en la Figura 14.
21
Figura 14. Estación meteorológica portátil WMS-16
La captura de información se llevó a cabo en pruebas de 1 a 4 días de duración
efectuadas a partir del mes de marzo hasta el mes de octubre del 2011. Las
fechas en las que se realizaron las pruebas se seleccionaron con la finalidad de
obtener los registros durante los periodos de equinoccio de primavera y otoño y
solsticios de verano e invierno. Se indican las fechas en la Tabla 4. En esta tesis,
el periodo registrado que se analizará de cada prueba corresponde a un lapso de
24 horas de monitoreo que inicia a partir de las 8:00 horas de la mañana siguiente
a la instalación del equipo y finaliza a las 8:00 horas del siguiente día como se
índica en la Tabla 5.
22
Tabla 4. Fecha y hora de las pruebas realizadas de marzo a octubre
Mes Día inicial Hora de inicio Día final Hora de término
Marzo 19 20:00 21 09:45
Abril 27 19:15 30 09:45
Mayo 19 16:45 22 09:30
Junio 19 18:15 22 09:45
Julio 28 20:30 30 08:45
Agosto 19 20:30 23 08:15
Septiembre 19 22:30 23 07:30
Octubre 19 20:00 21 11:45
Tabla 5. Fecha y hora de los registros de temperatura analizados en esta tesis
Mes Día inicial Hora de inicio Día final Hora de término
Marzo 20 08:00 21 08:00
Abril 28 08:00 29 08:00
Mayo 20 08:00 21 08:00
Junio 20 08:00 21 08:00
Julio 29 08:00 30 08:00
Agosto 20 08:00 21 08:00
Septiembre 20 08:00 21 08:00
Octubre 20 08:00 21 08:00
Las mediciones iniciaron en el mes de marzo, cuando las paredes no tenían
ningún tipo de recubrimiento. Durante los ocho meses siguientes se estuvieron
colocando capas de aislante en diferentes espesores en los muros y superficies
exterior e interior del techo de la casa. En la Tabla 6 se muestran los espesores
del recubrimiento que tenían las paredes de la casa en el momento de las
mediciones efectuadas. Esta tabla indica que a partir del mes de abril se empezó
23
añadir el material y que en el mes de junio se incrementó el espesor de manera
general, sobre todo en la superficie exterior del techo.
Tabla 6. Espesor de material acumulado en las paredes y techo a lo largo del
estudio
ESPESOR (mm)
Mes/Pared Puerta Sala Cocina Rec-1 Rec-2 Techo Interior
Techo Exterior
Marzo 0 0 0 0 0 0 0
Abril 1.5 1.6 1.6 0.0 0.0 0.0 3.2
Mayo 1.5 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 3.2
Junio 3.1 3.2 3.2 3.2 3.2 1.6 6.4
Julio 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1.6 6.4
Agosto 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1.6 9.5
Septiembre 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1.6 9.5
Octubre 3.2 3.2 3.2 3.2 4.8 1.6 25.4
24
6. RESULTADOS
6.1. Condiciones Ambientales
En la Tabla 7 se muestra el comportamiento de la temperatura ambiente durante
los días iniciales de cada una de las pruebas. Las celdas de tono verde corres-
ponden a las temperaturas más bajas, las celdas de color amarillo a las tempera-
turas medias y las celdas de color rojo a las temperaturas más altas. Se aprecia
que la temperatura fue en incremento hasta el mes de septiembre, excepto por el
mes de mayo en el que disminuyó de manera atípica. También se aprecian oscila-
ciones de la temperatura de gran magnitud en todos los meses, sobretodo en junio
donde se aprecia una diferencia de 20.1°C entre las temperaturas máximas y
mínimas.
25
Tabla 7. Registro de temperatura ambiente de marzo-octubre del 2011
TEMPERATURA AMBIENTE
HORA MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT
08:00 21.3 26.1 20.6 19.7 24.0 26.2 27.0 26.9
09:00 22.3 27.8 22.5 23.0 26.6 27.9 30.1 27.9
10:00 26.5 29.6 24.8 27.0 30.0 30.1 32.8 29.5
11:00 29.6 32.0 26.6 29.8 33.7 32.3 36.0 31.3
12:00 31.1 33.0 27.5 31.6 35.3 35.2 37.2 32.1
13:00 29.9 34.3 27.1 33.5 36.6 35.7 37.6 32.6
14:00 30.8 33.3 28.0 35.6 38.1 35.9 38.5 32.3
15:00 32.6 33.7 27.4 35.7 38.6 37.0 38.5 32.1
16:00 32.6 34.8 28.0 37.1 36.3 36.8 38.0 30.7
17:00 30.6 33.7 27.3 32.8 34.1 35.3 38.1 29.5
18:00 29.6 29.9 26.3 29.1 32.6 33.5 36.8 28.3
19:00 28.0 27.5 24.8 25.3 30.6 31.3 32.2 27.6
20:00 25.1 24.5 23.6 22.8 28.1 29.8 30.2 26.8
21:00 23.1 23.3 22.2 20.5 26.5 29.1 28.6 26.3
22:00 22.8 23.4 20.8 19.3 25.5 28.2 27.8 25.9
23:00 23.0 23.4 19.6 18.6 25.0 27.8 28.3 25.1
00:00 22.5 20.5 18.8 18.4 24.9 27.3 26.6 24.7
01:00 22.4 19.2 18.3 18.1 24.1 27.1 25.8 24.4
02:00 21.5 18.2 18.3 18.0 23.5 27.0 24.8 24.1
03:00 21.8 17.6 19.2 17.8 22.9 26.5 26.0 23.9
04:00 22.2 16.9 18.0 17.6 22.7 26.0 24.6 23.7
05:00 21.8 16.0 17.0 17.3 22.5 25.5 24.4 23.5
06:00 20.6 18.0 18.1 17.2 22.5 25.4 25.0 23.2
07:00 21.1 22.0 20.5 17.5 22.6 25.7 24.6 22.7
20 23 26 29 32 35 38 39 40
20.0 23.0 26.0 29.0 32.0 35.0 38.0 39.0 40.0
En las Figuras 15 a 17 se aprecian las proyecciones de sombras sobre el suelo de
la construcción, obtenidas con el programa libre SketchUP 8, las cuales indican
que en los meses de marzo y octubre el sol incide directamente sobre las paredes
oeste de la construcción en horas vespertinas (a las14:00 horas o después) mien-
26
tras que en el mes de junio la incidencia directa del sol en esa parte del día se
desplaza parcialmente hacia las paredes de las recámaras.
Figura 15. Proyección de sombras del 20 de marzo a las 4:00 pm en la fachada
Figura 16. Proyección de sombras del día 20 de junio a las 4:00 pm atrás de la casa
27
Figura 17. Proyección de sombras del día 20 de Octubre a las 2:00 pm en la fachada
28
6.2. Variación de las Temperaturas Superficiales por Zonas
En las Figuras 18 a la 33 se presentan las gráficas de variación de temperatura en
las paredes, techo y piso de la casa. Las figuras están organizadas en pares.
Cada par de figuras corresponde al comportamiento de una zona específica a lo
largo de todas las pruebas: la primera figura del par corresponde a la primera
parte del año 2011 (marzo, abril, mayo y junio) y la segunda figura a la segunda
parte del año 2011 (julio, agosto, septiembre y octubre). Asimismo, en las mismas
figuras se muestra una tabla con los valores máximos y mínimos correspondientes
a cada una de las pruebas, la oscilación o diferencia entre esos valores y el
espesor acumulado de recubrimiento de celulosa en la superficie particular. La
oscilación se está mostrando en estas figuras como indicativo de la variación en la
temperatura a lo largo del día y de manera indirecta de la posibilidad de encontrar
efectos causados por el recubrimiento.
La Figura 18 muestra la variación de la temperatura en el cerramiento de la puerta
que registró el termopar TP2 ubicado en el espacio que media entre el borde
superior de la puerta y el techo. Se puede apreciar en dicha figura que en la
primera parte del año para el mes de marzo se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de mayo las temperaturas más bajas. La tabla anexa a
la figura indica que se empezó añadir el material en los meses de abril y junio.
Esto coincide con que las temperaturas de esos meses, en esa superficie son
menores a las de marzo. Antes de poder concluir si este fue un efecto del
recubrimiento de celulosa o de las condiciones ambientales hay que considerar,
29
como se comentó en la sección anterior, que la incidencia directa del sol se
desplaza hacia las recámaras a medida que se acerca el solsticio de verano.
Figura 18. Comportamiento de temperatura en el cerramiento de la puerta de entrada en los meses de marzo a junio
La Figura 19 muestra la variación de la temperatura en el cerramiento de la puerta
que registró el termopar TP2 en las pruebas efectuadas en los meses de julio a
octubre. Se puede apreciar en dicha figura que en el mes de julio se registraron
las mayores temperaturas y para el mes de octubre las temperaturas más bajas.
Las oscilaciones son más bajas que en la primera parte del año en esta pared.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL CERRAMIENTO PUERTA DE ENTRADA
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
30
Figura 19. Comportamiento de temperatura en el cerramiento de la puerta de entrada en
los meses de julio a octubre
La Figura 20 muestra el valor promedio de los termopares TP3 y TP4, ubicados en
la pared de la sala. Se puede apreciar en dicha figura que en la primera parte del
año para el mes de abril se registraron las mayores temperaturas y para el mes de
mayo las temperaturas más bajas. En este caso también se ameritan
consideraciones del asoleamiento en esta pared, ya que existe una disminución de
la temperatura en junio comparada con los meses de abril y marzo concurrente
con un aumento en el espesor del recubrimiento de celulosa.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL CERRAMIENTO DE LA PUERTA DE ENTRADA
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
31
Figura 20. Comportamiento de temperatura en la pared de la sala en los meses de marzo a junio
La Figura 21 muestra el valor promedio de los termopares TP3 y TP4 para los
meses de julio a octubre, para la variación de la temperatura en la pared de la
sala. Se puede apreciar en dicha figura que en la segunda parte del año para el
mes de septiembre se registraron las mayores temperaturas y para el mes de
octubre las temperaturas más bajas. También en esta pared las oscilaciones son
menores que en la primera parte del año.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA SALA
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
32
Figura 21. Comportamiento de temperatura en la pared de la sala en los meses de julio a octubre
La Figura 22 muestra el valor promedio de los termopares TP5 y TP6, para la
variación de la temperatura en la pared de la cocina en las pruebas efectuadas en
los meses de marzo a junio. Se puede apreciar en dicha figura que en la prueba
realizada en el mes de marzo se registraron las mayores temperaturas y para la
del mes de junio las temperaturas más bajas. Se aprecia que al igual que en la
pared de la sala y en el cerramiento de la puerta también en esta pared las
temperaturas en junio las temperaturas son ligeramente menores que las de
marzo concurrente con un aumento en espesor del recubrimiento de celulosa.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LAPARED DE LA SALA
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
33
Figura 22. Comportamiento de temperatura en la pared de la cocina en los meses de marzo a junio
La Figura 23 muestra el valor promedio de los termopares TP5 y TP6 para la
variación de la temperatura en la pared de la cocina para las pruebas realizadas
en los meses de julio a octubre. Se puede apreciar en dicha figura que para el mes
de septiembre se registraron las mayores temperaturas y para el mes de octubre
las temperaturas más bajas. También en esta pared las oscilaciones son menores
en la segunda parte del año.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA COCINA
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
34
Figura 23. Comportamiento de temperatura en la pared de la cocina en los meses de julio a octubre
La Figura 24 muestra el valor promedio de los termopares TP7 y TP9 para la
variación de la temperatura en la pared de la Recámara 1. Se puede apreciar en
dicha figura que en la primera parte del año para el mes de junio se registraron las
mayores temperaturas y para el mes de mayo las temperaturas más bajas. A
pesar de que el recubrimiento se aplicó en abril y junio las temperaturas fueron
mayores en estos meses que en el mes de marzo. Esta es una tendencia
contraria a la observada en las paredes de la sala y la cocina en las cuales la
aplicación del recubrimiento sí coincidió con temperaturas menores.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA COCINA
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
35
Figura 24. Comportamiento de temperatura en la pared de la recamara 1en los meses de marzo a junio
La Figura 25 muestra el valor promedio de los termopares TP7 y TP9 para la
variación de la temperatura en la pared de la Recámara 1 en las pruebas
efectuadas en los meses de julio a octubre. Se puede apreciar en dicha figura que
para el mes de julio se registraron las mayores temperaturas y para el mes de
octubre las temperaturas más bajas. También las oscilaciones fueron menores en
estas pruebas que en las realizadas en la primera parte del año.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA RECÁMARA 1
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
36
Figura 25. Comportamiento de temperatura en la pared de la recamara 1 en los meses de julio a octubre
La Figura 26 muestra el valor promedio de los termopares TP10 y TP13 para la
variación de la temperatura en la pared de la Recámara 2 en las pruebas
realizadas en los meses de marzo a junio. Se puede apreciar en dicha figura que,
al igual que en la Recámara 1, para el mes de junio se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de mayo las temperaturas más bajas, pero en esta
recámara los valores de las temperaturas máximas son mayores. Este efecto se
puede relacionar con el sombreado que proyecta la Recámara 2 sobre la
Recámara 1. La tendencia de las temperaturas es similar a la de la Recámara 1
con respecto a la aplicación del material. Las oscilaciones son mayores en la
Recámara 2 que en la Recámara 1 para la primera parte del año.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA RECÁMARA 1
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
37
Figura 26. Comportamiento de temperatura en la pared de la Recámara 2 en los meses de marzo a junio
La Figura 27 muestra el valor promedio de los termopares TP10 y TP13 para la
variación de la temperatura en la pared de la Recámara 2 en las pruebas
realizadas en el mes de julio a octubre. Se puede apreciar en dicha figura que
para el mes de julio se registraron las mayores temperaturas y para el mes de
octubre las temperaturas más bajas. Esta es una tendencia contraria a la
observada en las paredes de la sala, la puerta y la cocina en las cuales las
temperaturas en el mes de septiembre fueron mucho mayores que las de julio.
Para esta recámara las oscilaciones son menores para esta parte del año (julio-
octubre) que en la primera parte (marzo-junio).
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA RECÁMARA 2
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
38
Figura 27. Comportamiento de temperatura en la pared de la recamara 2 en los meses de mayo a junio
La Figura 28 muestra los valores del termopar TP11 para la variación de la
temperatura en la superficie interior del techo en las pruebas realizadas en los
meses de mayo a junio. Se puede apreciar en dicha figura que para el mes de
junio se registraron las mayores temperaturas y para el mes de mayo las
temperaturas más bajas. Las oscilaciones fueron menores en esta superficie en
esta parte del año que en otras superficies de la casa exceptuando la del piso.
Cabe recordar que el techo desde su construcción contaba ya con vigueta y
bovedilla y que además se le aplicaron capas de mayor espesor del recubrimiento
de celulosa.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN LA PARED DE LA RECÁMARA 2
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
39
Figura 28. Comportamiento de temperatura en la superficie del techo interior en los meses de mayo a junio
La Figura 29 muestra los valores del termopar TP11 para la variación de la
temperatura en la superficie interior del techo en las pruebas realizadas en los
meses de julio a octubre. Se puede apreciar en dicha figura que para el mes de
septiembre se registraron las mayores temperaturas y para el mes de octubre las
temperaturas más bajas. Se aprecia una disminución de temperatura en agosto
respecto de julio concurrente con un aumento de espesor de recubrimiento de
celulosa. Se aprecia también que en octubre el aumento en espesor con respecto
al mes anterior coincide con una disminución en la oscilación. Las oscilaciones
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL TECHO INTERIOR
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
40
también son menores en esta parte del año que en otras superficies excepto la del
piso.
Figura 29. Comportamiento de temperatura en el techo interior en los meses de julio a octubre
La Figura 30 muestra los valores del termopar TP14 para la variación de la
temperatura en la superficie exterior del techo. Se puede apreciar en dicha figura
que en la primera parte del año para el mes de junio se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de marzo las temperaturas más bajas. Cabe notar
que las temperaturas máximas para los diferentes meses no difieren entre sí en
más de 2 °C.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL TECHO INTERIOR
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
41
Figura 30. Comportamiento de temperatura en la superficie del techo exterior en los meses de marzo a junio
La Figura 31 muestra los valores del termopar TP14 para la variación de la
temperatura en la superficie exterior del techo. Se puede apreciar en dicha figura
que en la segunda parte del año en el mes de agosto se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de octubre las temperaturas más bajas.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL TECHO EXTERIOR
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
42
Figura 31. Comportamiento de temperatura en le superficie del techo exterior en los meses de julio a octubre
La Figura 32 muestra los valores del termopar TP12 para la variación de la
temperatura en la superficie del piso. Se puede apreciar en dicha figura que en la
primera parte del año para el mes de junio se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de mayo las temperaturas más bajas. La oscilación de
esta superficie es la más baja de todas las superficies de la casa y no mayor a
3°C.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL TECHO EXTERIOR
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
43
Figura 32. Comportamiento de temperatura en la superficie del piso en los meses de marzo a junio
La Figura 33 muestra los valores del termopar TP12 para la variación de la
temperatura en la superficie del piso. Se puede apreciar en dicha figura que en la
segunda parte del año para el mes de septiembre se registraron las mayores
temperaturas y para el mes de julio las temperaturas más bajas. En esta parte del
año también la oscilación de esta superficie es la más baja de todas las superficies
de la casa y en este caso no mayor a 2°C.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL PISO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
HORA LOCAL
44
Figura 33. Comportamiento de temperatura en le superficie del piso en los meses de julio a octubre
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29.5
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30.5
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31.5
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32.5
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL PISO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
HORA LOCAL
45
6.3. Gráficas Comparativas de Temperatura Superficial de Diferentes Zonas en los Meses de Marzo, Junio y Octubre
Las Figuras 34 a la 45 corresponden a las pruebas realizadas en los meses de
marzo, junio y octubre (las gráficas para otros meses se encuentran en el anexo 1
al final de la tesis). El objetivo de esta sección es presentar y explicar las
diferencias entre las temperaturas en las distintas zonas de la envolvente de la
casa. Las figuras están organizadas en grupos de tres. La primera figura contiene
gráficas de temperaturas correspondientes a tres zonas: las de las paredes que
alcanzaron los mayores y menores valores de temperatura en la envolvente y la
de la superficie interior del techo. Se muestra también en esta figura un cuadro
que indica para cada zona el espesor del material de recubrimiento que tiene
aplicado, así como las temperaturas máximas, mínimas y la oscilación que se
presentó en ese mes para cada zona. Las otras dos figuras corresponden a la
trayectoria solar (GEOSOL, 2012) y las proyecciones del sombreado de la casa
para el mes en que se realizó la prueba particular. En la gráfica de la trayectoria
solar las coordenadas radiales medidas desde el perímetro hacia el centro de la
circunferencia corresponden al ángulo de altura solar y las coordenadas angulares
corresponden al azimut solar de acuerdo a lo definido en Freixanet (2009).
La Figura 34 muestra la variación de temperaturas superficiales en el cerramiento
de la puerta de entrada, Recámara 1, y en el techo interior. La superficie que
alcanzó mayor temperatura en ese mes fue la del cerramiento de la puerta de
entrada y la de menor temperatura fue la de la Recámara 1. Se aprecia que la
superficie interior del techo es la que presentó menor variación u oscilación de
46
temperatura. La tabla anexa muestra que aún no se había añadido el material de
recubrimiento a base de celulosa a estas superficies. El hecho de que la mayor
temperatura haya ocurrido en el cerramiento de la puerta coincide con una mayor
radiación directa vespertina en esa superficie en ese mes como muestran en la
gráfica de la trayectoria solar para el día de la prueba (20 de marzo 2011) de la
Figura 35 y las proyecciones de sombras de las Figuras 36 y 37.
Figura 34. Comportamiento de temperaturas superficiales en el cerramiento de la puerta de entrada, Recámara 1 y el techo en el mes de marzo.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES MARZO
PUERTA
REC 1
TECHO INT.
HORA LOCAL
47
Figura 35. Grafica de trayectoria solar correspondiente al día 20 de marzo del 2011
Figura 36. Proyección de sombras para marzo 20 a las 4:00 pm vista de la fachada
48
Figura 37. Proyección de sombras para marzo 20 a las 4:00 pm vista trasera
En la Figura 38 se muestra la variación de temperatura de las paredes de la sala,
la Recámara 2 y la superficie interna del techo para el mes junio. Se aprecia que la
Recámara 2 alcanzó mayor temperatura que las otras superficies. La tabla anexa
muestra que las paredes de la sala y la Recámara 2 tenían el mismo espesor
aplicado del material de recubrimiento a base de celulosa en esta prueba y que
había un mayor espesor en el techo. Se aprecia una diferencia de oscilación de
hasta 5.2 °C entre la Recámara 2 y el techo. El hecho de que la mayor temperatu-
ra se haya presentado en la pared de la Recámara 2 se puede relacionar con una
mayor radiación directa vespertina en esta superficie. Esto se puede observar en
la gráfica de trayectoria solar para el día de la prueba (20 de junio 2011) en la
Figura 39 y en las proyecciones de sombras de las Figuras 40 y 41.
49
Figura 38. Comportamiento de temperaturas superficiales en la sala, Recámara 2 y el techo de la casa en estudio en el mes de junio.
Figura 39. Gráfica de trayectoria solar correspondiente al día 20 de junio del 2011
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE JUNIO
SALA
REC 2
TECHO INT.
HORA LOCAL
50
Figura 40. Proyección de sombras para junio 20 a las 4:00 pm vista de la fachada
Figura 41. Proyección de sombras para junio 20 a las 4:00 pm vista trasera
51
La Figura 42 muestra la variación de temperatura en las superficies de las paredes
de la cocina y la Recámara 2 y la superficie interior del techo en el mes octubre.
La pared de la cocina alcanzó mayor temperatura que las otras superficies. La ta-
bla anexa muestra que la Recámara 2 tiene un mayor espesor de material a base
de celulosa aplicado que la cocina. Se aprecia una diferencia de hasta 3.4 °C en-
tre las oscilaciones de la cocina y el techo. También para este mes la pared de
mayor temperatura (la de la cocina) es la que recibe mayor radiación directa ves-
pertina, según muestran las gráficas de trayectoria solar (Figura 43) y las proyec-
ciones de sombra (Figuras 44 y 45) para el día de la prueba (20 de octubre 2011).
Figura 42. Comportamiento de las temperaturas superficiales en la cocina, Recámara 2 y el techo en el mes de octubre.
26
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE OCTUBRE
COCINA
REC 2
TECHO INT.
HORA LOCAL
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Figura 43. Grafica de trayectoria solar correspondiente al día 20 de Octubre del 2011
Figura 44. Proyección de sombras para octubre 20 a las 4:00 pm vista de la fachada
53
Figura 45. Proyección de sombras para octubre 20 a las 4:00 pm vista trasera
En resumen, en esta sección también se observa que las zonas de mayor
temperatura son las de mayor incidencia de sol vespertina, por lo cual existe una
oportunidad de disminuir el ingreso de calor hacia el interior de la casa mediante
aislamiento o sombreado de las paredes. También se aprecia que el techo es la
superficie en el cual la temperatura tiene la menor oscilación. Cabe recordar que
este componente de la envolvente tiene vigueta y bovedilla.
54
6.4. Variación de la Temperatura en el Aire del Interior de la Casa con Relación a la Temperatura Ambiente
En la Tabla 8 se muestra nuevamente el comportamiento de la temperatura am-
biente registrada por la estación meteorológica portátil que se ubicó en el techo de
la vivienda y en la Tabla 9 se muestra el comportamiento de la temperatura pro-
medio del aire en el interior de la vivienda obtenida con los valores registrados por
los equipos de medición ubicados uno en la cocina y el otro en la Recámara 2
durante los días iniciales de cada una de las pruebas. Las celdas de tono verde
corresponden a las temperaturas más bajas, las celdas de color amarillo a las
temperaturas medias y las celdas de color rojo a las temperaturas más altas. Se
aprecia comparando las dos tablas que en los meses cálidos la tabla de la tempe-
ratura interior tiene tonos de rojo menos intensos distribuidos de manera más gra-
dual a lo largo del día; es decir, se aprecia un efecto de amortiguamiento de la
temperatura exterior.
55
Tabla 8. Registro de temperatura ambiente de marzo-octubre del 2011
TEMPERATURA AMBIENTE
HORA MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT
08:00 21.4 26.1 20.6 19.8 24 26.3 27 26.9
09:00 22.4 27.9 22.6 23 26.6 27.9 30.2 27.9
10:00 26.5 29.6 24.8 27.1 30.0 30.2 32.8 29.5
11:00 29.7 32.1 26.6 29.9 33.8 32.4 36 31.3
12:00 31.2 33.1 27.5 31.6 35.4 35.3 37.3 32.1
13:00 29.9 34.3 27.2 33.6 36.7 35.8 37.7 32.7
14:00 30.9 33.3 28 35.7 38.1 35.9 38.5 32.3
15:00 32.7 33.8 27.4 35.8 38.7 37.1 38.5 32.1
16:00 32.6 34.9 28.1 37.2 36.3 36.8 38 30.8
17:00 30.6 33.8 27.3 32.9 34.2 35.4 38.1 29.6
18:00 29.7 29.9 26.3 29.2 32.7 33.5 36.9 28.3
19:00 28.1 27.6 24.9 25.3 30.6 31.3 32.3 27.7
20:00 25.1 24.6 23.7 22.8 28.1 29.9 30.3 26.9
21:00 23.1 23.3 22.3 20.5 26.6 29.1 28.6 26.3
22:00 22.9 23.4 20.8 19.3 25.5 28.3 27.8 25.9
23:00 23 23.4 19.7 18.7 25 27.9 28.3 25.1
00:00 22.5 20.5 18.8 18.4 24.9 27.4 26.6 24.8
01:00 22.4 19.3 18.3 18.2 24.1 27.2 25.8 24.4
02:00 21.5 18.3 18.3 18 23.6 27 24.8 24.2
03:00 21.9 17.6 19.3 17.9 22.9 26.5 26 23.9
04:00 22.3 16.9 18 17.7 22.8 26 24.7 23.8
05:00 21.8 16.1 17.1 17.4 22.6 25.5 24.4 23.5
06:00 20.6 18.1 18.1 17.3 22.5 25.4 25 23.3
07:00 21.2 22 20.5 17.5 22.6 25.8 24.6 22.8
19 22 25 28 31 34 37 40 43
19 22 25 28 31 34 37 40 43
56
Tabla 9. Registro de temperatura promedio del aire del interior de la casa de abril-
octubre del 2011
HORA ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT
08:00 23.0 21.7 24.7 27.9 28.5 30.0 28.9
09:00 23.1 22.0 24.9 28.0 28.6 30.2 29.1
10:00 23.6 22.6 25.5 28.2 28.9 30.7 29.5
11:00 24.5 23.4 26.2 28.8 29.4 31.3 30.0
12:00 25.4 24.2 27.1 29.4 30.0 31.9 30.5
13:00 26.5 24.9 28.0 30.2 30.6 32.7 31.1
14:00 27.5 25.7 29.1 31.0 31.3 33.3 31.5
15:00 28.4 26.4 30.1 31.9 32.0 33.8 31.9
16:00 29.3 27.2 31.1 32.8 32.6 34.4 32.1
17:00 30.2 27.7 31.7 33.3 33.1 34.8 32.1
18:00 30.6 27.9 31.8 33.5 33.4 34.9 31.9
19:00 30.6 27.7 31.3 33.4 33.2 34.9 31.6
20:00 30.0 27.3 30.6 33.1 33.0 34.5 31.3
21:00 29.3 26.9 29.8 32.6 32.7 34.1 31.0
22:00 28.6 26.4 28.9 32.2 32.3 33.8 30.7
23:00 28.0 25.9 28.1 31.7 32.0 33.3 30.4
00:00 27.4 25.4 27.4 31.2 31.6 32.9 30.2
01:00 26.8 25.0 26.8 30.8 31.3 32.5 29.9
02:00 26.1 24.5 26.2 30.4 31.0 32.0 29.7
03:00 25.6 24.2 25.7 29.9 30.8 31.7 29.5
04:00 25.0 23.9 25.3 29.6 30.4 31.3 29.2
05:00 24.5 23.5 24.9 29.2 30.2 30.9 29.0
06:00 24.0 23.1 24.6 28.8 29.9 30.6 28.9
07:00 23.7 23.1 24.4 28.6 29.7 30.3 28.7
22 25 28 31 34 37 40 43
22 25 28 31 34 37 40 43
En la Figura 46 se muestra un ejemplo de la variación de las temperaturas del aire
en el exterior e interior de la vivienda. La gráfica corresponde al mes de julio
(gráficas para otros meses se encuentran en los anexos 2 y 3 al final de la tesis).
Se aprecia que la temperatura del ambiente es mayor a la del aire del interior de la
vivienda en aproximadamente 6°C y que las diferencias entre máxima y mínima
57
son mucho mayores en el ambiente que en el interior de la vivienda. Es decir, se
observa un amortiguamiento de la amplitud de la oscilación de temperatura am-
biental en la oscilación de la temperatura interior causada por la envolvente de la
edificación. También se observa un desfase o retraso de aproximadamente 4
horas de la temperatura del interior con respecto a la ambiental.
Figura 46. Comportamiento de temperatura en la pared de la cocina, Recámara 2 y am-
biente
Para determinar con mayor precisión la magnitud del retraso y amortiguamiento de
la temperatura del interior con respecto a la del ambiente se llevaron a cabo con la
herramienta SOLVER del programa EXCELL ajustes sinusoidales del promedio
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T(°C)
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR DEL AIRE EN JULIO
COCINA
REC-2
AMBIENTE
Hora Local
58
de las temperaturas del interior y de la temperatura ambiente registradas por la
estación meteorológica.
El tipo de función sinusoidal de ajuste tiene la forma siguiente:
Donde:
T es la temperatura
t es el tiempo en horas
A0, A1, A2, d1, d2 son parámetros de ajuste.
Un ejemplo de este ajuste se muestra en la Figura 47
Figura 47. Ajustes sinusoidales en el mes de julio 2011 para la temperatura del aire en
el interior y exterior de la casa
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTES SINUSOIDALES EN JULIO
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
59
El retraso y el amortiguamiento se definen de la manera siguiente:
b = Temperatura máxima interior – Temperatura media interior.
a = Temperatura máxima exterior – Temperatura media interior.
Amortiguamiento= b/a
Retraso= tiempo de máxima temperatura interior- tiempo de máxima temperatura
exterior.
Entre más bajo sea el valor de amortiguamiento de la temperatura al interior de la
casa, será menor la temperatura interior con respecto a la del exterior.
La Tabla 10 muestra el amortiguamiento y el retraso de la temperatura interior con
respecto a la temperatura ambiente. Se aprecia que en septiembre las temperatu-
ras del interior fueron más bajas con respecto a las del exterior (valor de amorti-
guamiento más bajo), mientras que el mayor retraso se presentó en julio.
Estos valores de amortiguamiento y retraso son similares a valores que se han
encontrado para construcción con ladrillo en otros trabajos (Salaverry, 2009).
Tabla 10. Amortiguamiento y retraso durante los meses de marzo – octubre.
Mes Amortiguamiento Retraso (horas)
Abril 0.45 4.75
Mayo 0.86 3.5
Junio 0.44 3.25
Julio 0.35 4.25
Agosto 0.37 3.75
Septiembre 0.33 3.75
Octubre 0.71 3.25
60
Estos valores de amortiguamiento son una indicación de que la masa térmica de la
edificación está teniendo un efecto positivo en la dirección del confort, aunque ca-
be comentar que todavía no se llega a esas temperaturas de confort según el mo-
delo de Szokolay (Freixanet, 2009).
Tn = 17.6+0.31Tm
Zc = Tn±2.5ºC
Donde:
Tn = Temperatura neutra.
Tm = Temperatura media anual o mensual.
Zc = Zona de Confort.
Por ejemplo:
En agosto la temperatura media es de 27.5 ºC lo cual indica que la temperatura
neutra es de 26.1 ºC y las temperaturas de confort se encontrarían entre 28.6 ºC y
23.6 ºC (Freixanet, 2009).
61
7.- Conclusiones
Se concluye que las diferencias de temperaturas entre paredes de las diversas
zonas de la casa están más ligadas a un asoleamiento diferencial a lo largo del
año que a diferencias en espesores de recubrimiento. Esto quiere decir que existe
la oportunidad de reducir el ingreso de calor a través de algunas paredes aplican-
do mayor aislante o sombreando.
El piso fue la superficie de la envolvente que mostró menor variación de tempera-
tura. Después del piso, el techo fue la superficie de la envolvente que presentó
menor oscilación. Cabe comentar que también fue la superficie de mayor aisla-
miento térmico.
La masa térmica y las propiedades aislantes de algunos de los materiales aplica-
dos permitieron amortiguar la temperatura del ambiente sin llegar a condiciones de
confort de acuerdo al modelo de Szokolay (Freixanet, 2009).
La base de datos obtenida en esta investigación puede utilizarse como referencia
para validar modelos del comportamiento térmico de viviendas en esta ciudad.
62
8.- Recomendaciones
Para que la temperatura dentro de la casa pueda alcanzar valores más bajos que
los que se registraron en este estudio, se recomienda ventilación nocturna. De
esta manera las paredes tardarán más en calentarse durante el día en las horas
de mayor asoleamiento.
También se observó que la temperatura del piso se mantiene a niveles más bajos
que el resto de la casa. Esto quiere decir que una estrategia de reducción de tem-
peratura que involucre hacer pasar el aire por intercambiadores de calor en con-
tacto con el suelo antes de entrar a la casa merece la pena considerarse como
tema de otros estudios. Esto se ha probado en otros países en otras investigacio-
nes sobre sistemas pasivos (Arizona Solar Center, 2012).
Se recomienda hacer un estudio numérico para determinar con exactitud en qué
medida el aislante reduce el consumo energético en las viviendas y comparar el
ahorro de energía y el beneficio ambiental contra la inversión inicial.
63
9.- Bibliografía
Arizona Solar Center año (2012). www.azsolarcenter.org/tech-science/solar-
architecture/passive-solar-design-manual/passive-solar-design-manual-cooling.html
Barrios Guillermo, Elías Pablo, Huelsz Guadalupe y Rojas Jorge (2010). Análisis de Indicadores del Desempeño Térmico de la Envolvente de una Edificación no Climatizada. Memorias de la XXXIV Semana Nacional de Energía Solar.
Comisión Nacional del Agua y el Sistema Meteorológico Nacional. Página web: http://smn.cna.gob.mx 2010.
Ecomarc año (2012) www.ecomarc.es
Fuentes Freixanet, Víctor. (2009). Curso de Arquitectura Bioclimática.
Criterios de adecuación Bioclimática en la Arquitectura, Semana Nacional de Energía Solar Guadalajara, Jal.
Geosol (2012) carta solar: http://www.unsa.edu.ar/~alejo/geosol/cartasolar.htm
Huelsz Guadalupe, Rechtman Raúl y Rojas Jorge (2009) Memoria de la semana Nacional de Energía Solar XXXIII, Altos Valores de la Resistencia Térmica No
Aseguran un Buen Desempeño Térmico de la Envolvente de una Edificación. Guadalajara Jalisco. México.
INEGI (2011) Anuario Estadístico.
Resendiz, O., Velázquez, M.A., Poujol, F.T., Soria, I (2002) Memoria de la semana
Nacional de Energía Solar XXIV, Chetumal, Quinta Roo. México.
Salaverry Ramírez Marcial Andrés (2009). Memoria para optar al Título de Ingenie-ro Civil. Inercia Térmica: Influencia de la Masa de Muros en el Comportamiento
Térmico de Viviendas Sociales. Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil. Chile.
Anexos
Anexo 1. Gráficas comparativas de temperatura superficial de diferentes zonas en los meses de marzo, junio y octubre.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE ABRIL
COCINA
REC 1
TECHO INT.
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE MAYO
COCINA
REC 1
TECHO INT.
HORA LOCAL
20
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30
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE JULIO
SALA
REC 2
TECHO INT.
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE AGOSTO
COCINA
REC 1
TECHO INT.
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS SUPERFICIALES EN DIVERSAS ZONAS EN EL MES DE SEPTIEMBRE
PUERTA
REC 1
TECHO INT.
HORA LOCAL
Anexo 2. Gráficas de variación de la temperatura en el aire del interior de la casa con relación a la temperatura ambiente.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
HORA LOCAL
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR DEL AIRE EN ABRIL
COCINA
REC-2
AMBIENTE
15
17
19
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23
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29
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR EN MAYO
COCINA
REC-2
AMBIENTE
HORA LOCAL
17
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURA EN EL INTERIOR Y EXTERIOR EN JUNIO
COCINA
REC-2
AMBIENTE
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR DEL AIRE EN AGOSTO
COCINA
REC-2
AMBIENTE
Hora Local
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR DEL AIRE EN SEPTIEMBRE
COCINA
REC-2
AMBIENTE
Hora Local
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
TEMPERATURAS INTERIOR Y EXTERIOR DEL AIRE EN OCTUBRE
COCINA
REC-2
AMBIENTE
Hora Local
Anexos 3. Gráficas de Ajustes sinusoidales en el mes de julio 2011 para la temperatura del aire en el interior y exterior de la casa.
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTE SINUSOIDAL DE ABRIL
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
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19
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTE SINUSOIDAL DE MAYO
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTE SINUSOIDAL DE JUNIO
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
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T(°C)
AJUSTES SINUSOIDALES DE AGOSTO
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTE SINUSOIDAL DE SEPTIEMBRE
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
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08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00
T(°C)
AJUSTE SINUSOIDAL DE OCTUBRE
PROMEDIO INTERIOR
AMBIENTE
AJUSTE INTERIOR
AJUSTE EXTERIOR
HORA LOCAL
