Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Ener-Habitat: Evaluación térmica de la envolvente arquitectónica en México.

Dra. Guadalupe Huelsz Lesbros / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México, campus Morelos.
Dr. Guillermo Barrios del Valle / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México, campus Morelos.
Dr. Jorge Antonio Rojas Menéndez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México, campus Morelos.
Archivo: Energía en edificaciones

Probablemente todos hemos tenido la experiencia de haber entrado en una casa o un edificio antiguo en época de calor y sentir que el interior se encuentra a una temperatura agradable, a pesar de que la temperatura al exterior sea muy alta y de que el edificio no cuente con algún sistema de aire acondicionado.
         Si reflexionamos cómo están construidos esos edificios antiguos, tal vez recordemos que los muros y techos son muy gruesos y que las ventanas son relativamente pequeñas. Estos elementos ayudan a que se reduzca la transferencia de calor del exterior al interior, logrando que el interior se encuentre más fresco que el exterior en época de calor y que el interior se encuentre más caliente que el exterior en época de frío. Si esto se puede conseguir sin uso de aire acondicionado o calefacción, entonces ¿por qué actualmente no se construye así en nuestro país?
         Antes de que se llevara a cabo la Revolución Industrial del siglo XVIII, los seres humanos construían sus casas y edificios de acuerdo al clima en que habitaban; dependía del fuego, de los animales, del sol, del viento, del agua y de sí mismo para realizar trabajo y obtener energía. A partir de la Revolución Industrial la humanidad ha desarrollado máquinas que queman combustibles fósiles como carbón, gas, petróleo o sus derivados para calentar (estufas, hornos, calderas) o para producir electricidad (termoeléctricas). También ha desarrollado máquinas que usan electricidad para enfriar (refrigeradores y aires acondicionados) y para ventilar. Desde esa época se empezó a usar esas máquinas para calentar, enfriar y ventilar sus edificios y dejó de construir de acuerdo al clima. Ahora podemos ver el mismo tipo de edificios en cualquier lugar del mundo. Por ejemplo, en Morelos hay edificios con grandes ventanales que requieren uso de sistemas de aire acondicionado de enfriamiento durante casi todo el año.
          A pesar de que los sistemas de climatización consumen grandes cantidades de energía, su  uso se ha extendido en parte porque los combustibles fósiles han sido relativamente baratos y en parte porque el costo de estos sistemas ha bajado. La consecuencia de la quema de combustibles fósiles es la contaminación de la atmósfera que está contribuyendo al calentamiento global.  En el mundo y en particular en nuestro país,  se ha empezado a tomar conciencia de este fenómeno y se han iniciado acciones para reducir el consumo de energía para la climatización de las casas y edificios.
         En nuestro país se han establecido normas oficiales (NOM-008-ENER-2001 y NOM-020-ENER-2011) con el objetivo de reducir el consumo de energía por el uso de aire acondicionado de enfriamiento. Estas normas intentan limitar las ganancias de calor a través de la envolvente de la edificación (envolvente de una edificación o envolvente arquitectónica son todos los muros, techos y ventanas que delimitan el interior de la edificación y están en contacto con el exterior).
         Las normas oficiales mexicanas están basadas en el modelo de trasferencia de calor independiente del tiempo. En este modelo, se supone que la temperatura del aire exterior y la radiación solar tienen valores constantes a lo largo del día. Sabemos que esta suposición no es cierta. Sin embargo, en países como los del norte de Europa, con inviernos muy fríos, donde la variación de la temperatura exterior a lo largo del día no es tan grande comparada con la gran diferencia entre la temperatura exterior y la interior del edificio, y con poca radiación solar, suponer que la temperatura exterior y la radiación solar son constantes da resultados cercanos a los reales.  Pero, en los climas de nuestro país, esta suposición da resultados muy diferentes a los reales, por lo que se debe utilizar el modelo de trasferencia de calor dependiente del tiempo, que sí considera las variaciones de la temperatura del aire exterior y la radiación solar a lo largo del día. El problema es que, mientras que con el modelo de trasferencia de calor independiente del tiempo, el cálculo de la trasferencia de calor a través de los muros y techos de la envolvente es muy fácil de hacer, con el modelo de trasferencia de calor dependiente del tiempo es necesario resolver las ecuaciones involucradas con el uso de computadoras.
Para contribuir al desarrollo de normas mexicanas que calculen correctamente la trasferencia de calor a través de la envolvente arquitectónica, un grupo de investigadores de seis instituciones de educación superior (Universidad Nacional Autónoma de México, Universidad de Sonora, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Universidad de Colima, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico y Universidad Autónoma Metropolitana) hemos desarrollado una herramienta de cálculo denominada Ener-Habitat que resuelve las ecuaciones del modelo de trasferencia de calor dependiente del tiempo.  Esta herramienta permite comparar el desempeño térmico de sistemas constructivos de techos y muros opacos de la envolvente de una edificación, tomando en cuenta la variación de la temperatura y de la radiación solar en el día típico de cada mes en un lugar determinado de la República Mexicana.  Con ella, se puede seleccionar el sistema constructivo que propicie el confort térmico al interior de la edificación cuando no se usa acondicionamiento de aire o seleccionar el que reduzca la demanda de energía cuando se usa acondicionamiento de aire. Ener-Habitat es de acceso gratuito a través de la página de Internet www.enerhabitat.unam.mx y fue patrocinado por el Fondo de Sustentabilidad Energética CONACYT-SENER.