procedimientos constructivos y ambientales energéticos en muros

7/29/2019 Procedimientos Constructivos y Ambientales Energticos en Muros

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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS YAMBIENTALES ENERGTICOS EN MUROS


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DIRECTORIO

Dr. Jos Enrique Villa RiveraDirector General

Dr. Efrn Parada AriasSecretario General

Dra. Yoloxchitl Bustamante DezSecretaria Acadmica

Dr. Jos Madrid FloresSecretario de Extensin e Integracin Social

Dr. Luis Humberto Fabila CastilloSecretario de Investigacin y Posgrado

Dr. Hctor L. Martnez CastueraSecretario de Servicios Educativos

Dr. Mario Alberto Rodrguez CasasSecretario de Administracin

Lic. Luis Antonio Ros CrdenasSecretario Tcnico

Ing. Luis Eduardo Zedillo Ponce De LenSecretario Ejecutivo de la Comisin de Operacin y

Fomento de Actividades Acadmicas

Ing. Jess Ortiz GutirrezSecretario Ejecutivo del Patronato de Obras e Instalaciones

Ing. Mara Lizarraga IriarteEncargada del despacho de la direccin general XE-IPN TV Canal 11

Lic. Luis Alberto Corts OrtizAbogado General

Lic. Arturo Salcido BeltrnDirector de Publicaciones


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS Y AMBIENTALES

ENERGTICOS EN MUROS

Jos Luis Montesinos Campos

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

MXICO


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Procedimientos constructivos y ambientales energticos en muros

Primera edicin: 2007

D.R. 2007 INSTITUTO POLITCNICO NACIONALDireccin de Publicaciones

Tresguerras 27, 06070, Mxico, DF

ISBN: 978-970-36-0477-7FIPN: 2007-508

Impreso en Mxico /Printed in Mexico


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NDICE

Prlogo ............................................................................................................ 11

Introduccin ...................................................................................................... 5Antecedentes .....................................................................................................6

1. Conceptos relativos a muros ..................................................................... 7

2. Los muros del edificio ............................................................................. 192.1. Acciones exteriores sobre la envoltura del edificio ...................... 20

2.1.1. Agua ................................................................................................. 20

2.1.2. Condiciones higrotrmicas de los muros.................................. 252.1.3. El viento ......................................................................................... 282.1.4. La radiacin solar .......................................................................... 292.1.5. El sismo .......................................................................................... 302.1.5.1. Principios urbansticos............................................................ 312.1.5.2. Principios de diseo y constructivos ................................... 32

2.1.6. El ruido ........................................................................................... 332.1.7. El fuego ........................................................................................... 34

3. Generalidades de los muros .................................................................... 373.1. Conceptos relativos a las estructuras .............................................. 373.2. Las funciones de los muros ............................................................... 393.3. Seleccin de materiales ...................................................................... 453.4. Fisuras y grietas en mampostera ..................................................... 463.5. Comportamiento ambiental de los muros ...................................... 50

3.5.1. Trayectoria solar ............................................................................ 513.5.2. Formas de transmisin del calor ................................................ 52

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8 Procedimientos constructivos y ambientales energticos en muros

3.6. Confort trmico ................................................................................... 543.7. Efecto invernadero ............................................................................. 573.8. Factores ambientales .......................................................................... 613.9. Aislamiento y masa trmica .............................................................. 68

4. Utilizacin de ladrillos y bloques .......................................................... 814.1. Resistencia estructural ....................................................................... 834.2. Resistencia a la humedad................................................................... 854.3. Aislamiento trmico ........................................................................... 864.4. Aislamiento acstico .......................................................................... 874.5. Resistencia al fuego ............................................................................ 87

4.6. Defectos en los muros de ladrillos ................................................... 92

5. Cambios dimensionales en muros ......................................................... 955.1. Movimientos por la humedad ........................................................... 975.2. Movimiento estructural ...................................................................... 995.3. Accin qumica .................................................................................... 995.4. Acciones del fro .................................................................................. 995.5. Materiales dispares ............................................................................ 100

6. Otras tendencias ..................................................................................... 1016.1. Muros con sistema convintec ......................................................... 1016.2. Muros panel w .................................................................................... 1036.3. Muros divisorios y canceles............................................................. 1066.4. Muros en bamb carrizo .................................................................. 1096.5. Muros en madera ............................................................................... 113

7. Dimensin, forma y mtodos de colocacin de muros................... 123

7.1. Tipos de ladrillo ................................................................................. 1237.2. Fabricacin de ladrillos de arcilla .................................................. 1247.3. Otros tipos de ladrillo ...................................................................... 1267.4. Tipos de aparejo ................................................................................ 1297.5. Diversos tipos de muro de adobe .................................................. 1317.6. Amarres en muros ............................................................................. 1327.7. Muros de ferrocemento .................................................................... 1337.8. Muros de concreto ............................................................................ 136


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9ndice

8. Muros de material ptreo ...................................................................... 1418.1. Rocas .................................................................................................... 1418.2. La piedra en la construccin ........................................................... 1428.3. Muros de piedra ................................................................................. 143

9. Morteros ................................................................................................... 1459.1. Eleccin de morteros........................................................................ 1459.2. Tipos de mezclas y morteros........................................................... 1469.3. Concreto hecho en obra ................................................................... 1489.4. Reglas para no fallar con las mezclas ............................................ 150

10. Uso del concreto................................................................................... 15310.1. Clases de concreto .......................................................................... 15410.2. Construccin de muros de concreto ........................................... 15510.3. Muros para vivienda ....................................................................... 15610.4. Principales caractersticas fsico-mecnicas .............................. 161

11. Pruebas de laboratorio ........................................................................ 16511.1. Prueba en madera ........................................................................... 16611.2. Prueba en block .............................................................................. 17011.3. Prueba en tabique ........................................................................... 17111.4. Prueba en bamb ............................................................................ 17311.5. Pruebas en material saturado ....................................................... 178

12. Los muros como elementos de un sistemade control ambiental ................................................................................... 18312.1. Caractersticas trmicas ................................................................. 18312.2. Prediccin de la condensacin ..................................................... 190

12.3. Comportamiento acstico ............................................................. 19312.4. Aspectos bioclimticos en muros ................................................ 19712.5. Los muros y la radiacin ................................................................ 19912.6. Los muros y el calor........................................................................ 200

Conclusiones ................................................................................................ 205Bibliografa ................................................................................................... 207


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PRLOGO

Este libro es resultado de un proyecto de investigacin (denominado los mu-ros y su contexto energtico climtico), y se enmarca en la filosofa de actua-cin del Instituto Politcnico Nacional, que tiene entre sus objetivos promovery divulgar la investigacin de sus diferentes centros y escuelas.

Se presenta este estudio tcnico y los resultados obtenidos, ubicado dentro delas actividades que sobre materiales, procesos de construccin, aspectos ener-gticos y medio ambientales, realiza la Escuela Superior de Ingeniera y Ar-

quitectura unidad Zacatenco.Es menester destacar el gran auge que tales temas estn suscitando, tanto enMxico como internacionalmente, donde organizaciones como la AgenciaInternacional de la Energa estn poniendo en prctica importantes progra-mas de investigacin y desarrollo. No se debe olvidar que ms de 30% delconsumo de energa primaria proviene del sector de la edificacin, y el papelque puede jugar la arquitectura bioclimtica para reducir el consumo energ-tico se presenta muy relevante.

La edificacin actual se caracteriza por una evolucin de las tcnicas cons-tructivas, por una mayor rapidez en el desarrollo y ejecucin de los proyectosy obras, y por los prximos cambios en las normas de aplicacin que requerirel conocimiento de los nuevos requisitos y prestaciones que deben cumplirseen los edificios. Estas circunstancias motivan la necesidad de una mejor defi-nicin de los proyectos y de una gestin y control ms eficaz durante la ejecu-cin de las obras.


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La gran novedad de este libro no es slo exponer de una manera sencilla lasdistintas condiciones que el arquitecto o ingeniero tiene en cuenta en la pro-puesta de muros en el diseo de los edificios, sino que adems proporcionaestudios desde leyes reglamentarias, pasando por una contribucin efectivaen el sistema estructural, hasta conocer el comportamiento ambiental de losmuros de tabique y bloques, mediante una serie de pruebas de laboratorio.

Estamos convencidos que esta investigacin y las sucesivas que sobre el temase estudian, contribuirn a la extensin del conocimiento y a la aplicacin detcnicas para que el proceso de edificaciones sea ms eficaz, y as conseguirque los conceptos de arquitectura e ingeniera se encuentren cada vez ms

vinculados con los conceptos energticos.


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INTRODUCCIN

Si vemos las diversas construcciones y observamos su evolucin, nos encontra-mos que ha habido una seleccin natural, que se ha ido adaptando a la cultura yal clima de las zonas; ha aprovechado los materiales del entorno y los conoci-mientos tecnolgicos disponibles. Este proceso contina, y lo nico innovadorha sido la no limitacin de los materiales autctonos, por lo que dispone delibertad de eleccin de stos, al influir menos el costo del transporte.

En los pases desarrollados surgen otros condicionantes: econmicos,medioambientales, sociolgicos y normativos. Si estos condicionantes no setienen presentes en el momento de proyectar una edificacin, puede llevar aconstrucciones inadecuadas; para evitar estos errores y dar con una posiblesolucin, analizamos y reflexionamos al respecto.

El objetivo es llamar la atencin sobre el comportamiento trmico de losmuros cuando estn sometidos a variaciones peridicas de temperatura, ypoder mejorarlo para as contribuir a solucionar los problemas

medioambientales y energticos; adems de su anlisis como elemento es-tructural y de los procedimientos de montaje. Con la finalidad de que losestudiantes de ingeniera empiecen a comprender las consecuencias proba-bles de las decisiones que tomen con respecto a materiales y mtodos deconstruccin.


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ANTECEDENTES

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Los muros de las diversas construcciones se pueden edificar de diferentesmaneras y usando distintos materiales. Para apreciar las diferentes tcnicas deconstruccin y sus ventajas relativas, es necesario conocer las funciones delos muros en distintos sitios. En este trabajo se examinarn los principalesmtodos que se emplean en la construccin, tanto de los muros exteriores einteriores como de los muros divisorios.

Los muros estructurales significan una contribucin efectiva en un sistemaestructural, de dos maneras posibles: como muros de carga en cuyo caso sedeben proyectar para soportar cargas verticales adems de su propio peso ylos muros de estabilizacin proyectados para soportar las fuerzas horizontaleso inclinadas resultantes de la presin del viento, de los temblores de tierra(sismos), de la presin del agua o de la tierra, o bien de empujes oblicuos delas formas arqueadas, resistiendo tensiones de cortante y de flexin. Lo nor-mal es que los muros estructurales de los edificios realicen simultneamentela doble funcin de soporte de carga y estabililizadora. La capacidad de carga

de un muro viene determinada por la resistencia del material utilizado y porsu capacidad para aguantar las tensiones que surjan.

El comportamiento del edificio puede verse afectado por las variaciones queen los muros se presenten debido al calor, al sonido, al movimiento del aire ya ciertos aspectos ocasionados por la penetracin del agua.


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En los ltimos tiempos se habla de desarrollo sustentable que, segn el pro-grama de Medio Ambiente de las Naciones Unidas (1991), es aquel desarrolloque implica mejoras de la calidad de vida dentro de los lmites de losecosistemas. Y con el fin de adaptar la idea de sustentabilidad a la ciudad, elConsejo Internacional de Iniciativas Ambientales Locales (ICLEI, siglas eningls) propuso la siguiente definicin el desarrollo sustentable es aquel queofrece servicios ambientales sociales y econmicos bsicos a todos los miem-bros de una comunidad, sin poner en peligro la viabilidad de los entornosnaturales, constructivos y sociales de los que depende el ofrecimiento de es-tos servicios. (Kibert, Ch., 1996.)

En tal sentido destacan fundamentalmente tres categoras: la concepcin ser-vicial en trminos ampliamente sociales, la adecuacin a una idea de ciudad yla capacidad de expresar integralmente la realidad tangible de la buena cons-truccin. Al hablar de la ltima de esas tres categoras, solemos referirnos alos materiales, los sistemas de construccin y, en general, a los temas de ca-

rcter tectnico. Pero a su vez, olvidamos otros elementos que tienen la mis-ma trascendencia, y que estn tambin en la base de los procesos componentesde la arquitectura y de la ingeniera, especialmente las de los ltimos aos,durante los cuales se ha ampliado considerablemente el concepto de confor-tabilidad, y se le ha exigido mayor atencin a las cuantificaciones energticas.La exigencia de la construccin ya no se plantea slo en trminos tectnicos,sino tambin en los especficamente ambientales: lo visual, lo acstico y loclimtico. La lgica de la forma de la arquitectura viene, por tanto, determi-

CONCEPTOS RELATIVOS A MUROS

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nada tambin por los parmetros objetivos del ambiente, los cuales entran yaa formar parte de las propuestas para un nuevo orden arquitectnico; por talrazn aqu vamos a hablar del muro desde el punto de vista de la envolturaglobal o recubrimiento, que permita aislarse de las acciones exteriores y con-seguir condiciones adecuadas en el interior del edificio, para que el ser huma-no pueda realizar sus actividades en condiciones ptimas y con seguridad;buscando con esto responder prioritariamente a las realidades sociales,contextuales y constructivas, para propiciar un sistema general desustentabilidad.


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A lo largo de la historia, la edificacin ha hecho posible que el hombre realicesus distintas actividades protegido frente a las inclemencias exteriores. Pornaturaleza el ser humano se protege y adapta a las diferentes condiciones delclima y medio que lo rodea. Los muros desempean un papel importante, yaque para cada clima esta cubierta cambiara su color, grosor, la orientacin otextura; asimismo, es flexible ante las variaciones de temperatura que experi-menta, en lo cual cumple su principal funcin: protegernos del medio externo.

En la edificacin los muros son elementos importantes para resolver proble-mas de energa y fomentar su sustentabilidad, pues sus superficies pueden seraprovechadas para integrar otras funciones que vayan ms all de la esttica.

Se puede decir que edificar es la respuesta de los elementos constructivos alas exigencias de quien los utiliza. Los muros o envoltura global son los ele-mentos que mayor incidencia tienen en esta misin. La envoltura global sedefine como el elemento de fbrica que separa el espacio interior del exteriory que sirve a la vez de pared vertical y cobertura, sin que haya discontinuidad

entre estos dos elementos.

Se puede definir al edificio como construccin fija, hecha con materialesresistentes, para habitacin humana o para albergar otros usos. Y como muroa, cualquier porcin de la envoltura del edificio cuya superficie sea mayor de0.5 m2 y separa el interior del edificio del exterior de un espacio no acondicio-nado, de un espacio no habitable o de un edificio adyacente. Comprende lascubiertas, suelos, huecos, fachadas y medianeras. (Snchez-Ostiz, 2002.)

LOS MUROS DEL EDIFICIO

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A continuacin se exponen las diferentes acciones exteriores que pueden ac-tuar sobre un edificio, as como las exigencias actuales de los usuarios paraconsiderar un edificio habitable. (Idem.)

2.1. ACCIONESEXTERIORESSOBRELAENVOLTURADELEDIFICIO

2.1.1. Agua

En una edificacin el agua es un agente que est presente en todos los casosde patologa de la construccin; en los casos patolgicos el agua se presentapor medio de:

La accin indirecta del agua en otros casos de daos se debe a que sta produ-ce procesos fsicos, qumicos, y adems causa numerosos perjuicios y deterio-ros bsicos en la construccin del edificio.


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21Los muros del edificio

Estas humedades pueden ser originadas por:

El agua atmosfrica: nieve, vapor de agua de superficie y del subsuelo. Vapor de agua atmosfrica (domstica e industrial). Agua procedente de roturas y prdidas de las instalaciones del edificio,abastecimiento, saneamiento, calefaccin, refrigeracin, etctera. Agua por el nivel fretico.

Los daos que pueden producir en los edificios cuando los muros sobre losque inciden tienen defectos constructivos o de diseo.

Diferentes tipos de humedades:

Humedad de construccin de obra: Humedad de materiales y ele-mentos constructivos, cuya cantidad de agua es superior a la humedad deequilibrio. Origen del agua: Agua generada durante la construccin deledificio. Defecto constructivo: Contenido de humedad superior a la hu-medad de equilibrio.

Humedad ascendente: se trata de la ascensin del agua por una red detubos de poros muy finos en el sentido contrario a el de la gravedad; fen-meno de difusin, ya que se produce en cualquier direccin, hecho quefavorece el mortero por su naturaleza porosa. Origen del agua: agua delsubsuelo. Defecto del muro capilaridad.

Humedad de condensacin: el vapor de agua del aire ambiente secondensa en la superficie del local que ha alcanzado la temperatura deroco. Esta temperatura es la que corresponde a un ambiente que ha al-

canzado la saturacin: 100% de humedad. Origen del agua: vapor de aguaatmosfrica. Defecto del muro: Falta de aislamiento trmico de los murosy cubiertas y/o falta de ventilacin de los locales.

Humedad por eflorescencia: se define como la formacin de depsi-tos de sales minerales solubles sobre la superficie de una pieza cermicaterminada, por exposicin a los agentes atmosfricos. La causa real de laformacin de estos depsitos es la migracin de una solucin salina a


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travs de los poros inmediatos de sta, al evaporarse el agua existente.Origen: Agua atmosfrica. Defecto del muro: deterioro del material.

Humedad de absorcin: el agua atmosfrica se desplaza a travs de laestructura porosa del elemento constructivo, por sus poros abiertos. Ori-gen: agua atmosfrica. Defecto del muro: capilaridad y porosidad.

Humedad infiltrada: agua que entra a travs de fisuras, grietas y juntasde los muros. Origen: agua atmosfrica. Defecto del muro: fisuracin yjuntas mal resueltas.

Adems, tambin pueden producirse humedades por rupturas o averas de lasredes o instalaciones del edificio; inundaciones.

Para paliar los efectos de la humedad se han utilizado tradicionalmente siste-mas de impermeabilizacin, a base de morteros de cemento. Pinturas plsti-cas o frisos y chapados que, lejos de solucionar el problema agrava susconsecuencias a corto o mediano plazos.

La solucin adecuada consiste en evitar las causas, y facilitar la ventilacin delos muros enterrados por debajo del nivel del suelo de la planta baja. Si el edifi-cio est exento, y no se encuentra entre colindancias, la solucin es crear unacmara de ventilacin perimetral por el exterior del inmueble. Si no puede rea-lizarse por el exterior, por tratarse de un edificio adosado, pueden crearse cma-ras de ventilacin interiores, cuya eficacia aumenta considerablemente sidisponemos en ellas las conducciones de agua caliente sanitaria o calefaccin.

Para sanear los paramentos en el interior de nuestras casas, el remedio esutilizar morteros muy porosos, denominados morteros drenantes, que faci-litan la transpiracin natural de muros y tabiques.

En el exterior de los edificios debe facilitarse la evacuacin del agua medianteel uso de determinados productos, que variarn en funcin de que los acaba-dos sean de piedra y granito o se trate de muros de ladrillo visto. En las facha-das revestidas debe evitarse los enfoscados de cemento, ya que trasladan la


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humedad hacia el interior de las viviendas. Es menester sustituir estosenfoscados por revocos tradicionales de cal y arena, mucho ms estables yduraderos, y que expulsan el exceso de humedad procedente del subsuelo.

Aunque las humedades por capilaridad son muy difciles de combatir, su re-duccin o eliminacin no slo mejora las condiciones de vida de los usuarios,sino que evita la aparicin de problemas estructurales, especialmente en lasconstrucciones con estructura metlica o de entramados de madera.

La accin indirecta del agua puede producir:

Asentamientos diferenciales de cubiertas por arrastre de finos del terre-no de cimentacin.

Variaciones dimensionales del terreno, los terrenos expansivos que porla accin del agua se hundan y cuando se desecan disminuyen de volu-men. Estas variaciones producen movimientos sobre el cimiento y otroselementos constructivos, y provocan asentamientos diferenciales.

Variaciones dimensionales debidas a la absorcin de agua por los mate-riales que aumentan de volumen, y al perder humedad disminuyen de vo-lumen. Cuando estos movimientos estn coartados se fisuran los materialeso elementos constructivos. Hay que distinguir estas variacionesdimensionales de las retracciones o hundimientos que ocurren por un fe-nmeno fsico-qumico, como sucede en la retraccin del fraguado delconcreto o en la timidez del yeso al fraguar seguida de una retraccin pordesecacin, o en el caso de la dilatacin potencial de algunos materialescermicos.

Corrosin qumica. Fenmeno de oxidacin que se produce cuando elhierro u otros metales estn en presencia de oxgeno disuelto en agua o deloxgeno del aire. No hay que olvidar que los metales estn en la naturalezaen forma de xido, y para poderlos utilizar en la construccin los transfor-mamos. Una vez puestos en contacto con el ambiente exterior sin ningunaproteccin, empieza un proceso de oxidacin natural para volver a su es-tado original. El agua, el polvo y la suciedad favorecen este fenmeno,


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por ello, un adecuado diseo de los elementos metlicos tiene que evitarque se deposite el agua y la suciedad.

Corrosin electroqumica. Se debe a la formacin de un par galvnicoentre dos elementos con distinto potencial en presencia de un electrolitoque los pone en contacto y que puede ser el agua. El metal mselectronegativo hace de nodo de sacrificio y va desapareciendo y el mselectropositivo es el ctodo. La escala de electronegatividad de los metalesms utilizados en construccin es: aluminio, zinc, hierro, plomo y cobre.

El aluminio es el ms electronegativo y el cobre el ms electropositivo.

Cada uno de estos metales hace de nodo de sacrificio con los que quedena su derecha. Cuanto mayor es la diferencia de potencias, mayor es elriesgo de corrosin.

Un ejemplo de aplicacin en la construccin es el caso de cubiertas de pane-les de aluminio y tornillos de acero (no inoxidables), el orificio entre la chapade aluminio y el tornillo se va haciendo cada vez ms grande debido a lacorrosin electroqumica. Para solucionarlo hay que emplear tornillos de ace-ro inoxidable o un taco de neopreno o material elctrico entre ambos.

Tambin la corrosin electroqumica se puede producir en un mismo metalque tenga dos zonas con diferente potencial debido a la aireacin diferencialo concentracin variable (polvo, suciedad, etc.) del electrolito.

Pudricin de la madera.En los diferentes cdigos y reglamentos existentes en el mbito mundialse establecen una serie de exigencias que cumplir:

- Las paredes deben construirse de tal forma que se impida la penetra-cin inadecuada de las precipitaciones atmosfricas.

- Las partes del edificio que puedan ser afectadas por escurrimientosdeben construirse de manera que se impida el paso inadecuado del aguaal interior.


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- Los elementos constructivos que estn en contacto con el terreno de-ben tener unas caractersticas apropiadas para que se impida el paso in-adecuado del agua procedente de ste y la transmisin de agua inaceptablehacia el interior del edificio.

- Debe disponerse una instalacin de saneamiento para evacuar el aguarecogida procedente de las precipitaciones atmosfricas, de losescurrimientos y del terreno.

- Los muros deben construirse de tal forma que no se produzcancondensaciones inadecuadas en la superficie interior.

- Es menester disponer medios adecuados para extraer o eliminar el va-por de agua que se produzca en los recintos en los que se utilice aguacaliente.

2.1.2. Condiciones higrotrmicas de los muros

Se define como ambiente al espacio tanto interior como exterior a la envol-

vente del muro, en el cual se incluyen todos los parmetros fsicos que inter-vienen en los procesos de transferencia de calor, sea por radiacin o porconveccin.

Se define como muros a los elementos de separacin entre el ambiente inte-rior y el ambiente exterior de un edificio y que constituyen su envolventeciega. Los elementos delimitadores del ambiente interior que pueden permitirel paso del aire, la luz, etc., se denominarn huecos, y no sern objeto de esteestudio, ni tampoco las particiones entre diferentes zonas del ambiente inte-

rior. (Engelbert, A., 2000.)


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Figura 1. Regiones definidas en los muros.

En la transmisin del calor a travs de los muros, entre el ambiente exterior yel ambiente interior de los edificios, se distinguen varios mecanismos de trans-ferencia y regiones donde se realizan:

Superficies, en contacto con el ambiente exterior e interior, donde seintercambia calor por radiacin y conveccin entre el ambiente y el interiordel muro.

La temperatura y la humedad del aire determinan el bienestar higrotrmico.Ante la presencia de aire fro el cuerpo pierde calor rpidamente, mientrasque en aire caliente lo hace ms lentamente, siempre que la temperatura delaire sea inferior a la del cuerpo. Por otro lado, un aire ambiente demasiadohmedo produce una evaporacin en la piel lenta e incmoda, mientras que siel aire es demasiado seco, la piel y las superficies respiratorias se secan fcil y

rpidamente.

El aire a menor temperatura admite menor porcentaje de humedad que a unatemperatura ms elevada. Cuando el aire a una temperatura dada y con 100%de humedad entra en contacto con una superficie fra, por ejemplo, un cerra-miento con temperatura y se mantiene constante la humedad, o bien se au-menta la cantidad de gramos de vapor de agua en el aire y se mantiene constantela temperatura, como podemos ver en un diagrama psicomtrico.


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As, para lograr una aceptable comodidad trmica dentro de un edificio esnecesario buscar el equilibrio de las condiciones de temperatura y humedad.Los muros del edificio deben conseguir ese equilibrio, ya que modifican latemperatura y la humedad del aire interior, por tanto, es importante sabercmo disearlas para conseguir el bienestar trmico.

Cuando una pared opaca y homognea se coloca entre dos ambientes a dife-rente temperatura, se produce una transferencia de calor de la cara caliente ala cara fra, dicha transmisin se produce en varias formas:

- Del aire interior (ambiente ms caliente) a la cara interna de la pared por

conveccin (a travs del aire caliente en contacto con la pared ms fra).

- A travs de la pared por conduccin (transmisin de calor por contactodirecto entre dos materiales a distinta temperatura).

- De la cara externa de la pared al aire exterior (ambiente ms fro) porradiacin (emisin de calor de cualquier cuerpo en forma de radiacinelectromagntica infrarroja).

Las caractersticas de los materiales constituyentes (especialmente de aisla-miento trmico) y su disposicin constructiva dentro del muro, disminuyenesta transmisin de calor y deben garantizar que no se producen humedadesde condensacin superficiales ni intersticiales.

Tambin hay que tener en cuenta el concepto de inercia trmica, que sedefine como la capacidad de un material para almacenar calor. En general, esproporcional a su masa, segn el uso que se vaya a dar al edificio o locales,

puede interesar que los cerramientos tengan mucha o poca inercia trmica. Sista es baja, las temperaturas varan rpidamente en funcin de que est o noen funcionamiento la calefaccin y viceversa.

Existe una serie de exigencias mnimas de comportamiento higrotrmico quedeben reunir los muros de los edificios, cuyos objetivos son el ahorro de ener-ga y mejorar el entorno medio ambiental al reducir la emisin de contaminan-tes (dixido de carbono) asociada a la generacin de energa.


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- Los muros deben construirse de tal forma que la demanda energticaanual del edificio necesaria para alcanzar el bienestar trmico debe estarlimitada en funcin de la localidad y del uso del edificio en las estacionesdel ao extremas (verano e invierno).

- La contribucin de los muros a la demanda energtica del edificio sedeterminar teniendo en cuenta sus caractersticas de aislamiento e iner-cia, permeabilidad al aire y exposicin a la radiacin solar.

- Los muros se construirn de forma que no presenten humedades decondensacin en su superficie interior ni dentro de la masa del muro que

degraden sus condiciones, as como tampoco las espordicas que causendaos a otros elementos.

- Las partes de los muros en las que se puede formar puentes trmicosdeben ser tratadas adecuadamente.

2.1.3. El viento

El viento es el movimiento del aire producido por la diferencia de temperaturasentre dos masas de aire, tanto en la atmsfera como en el interior de un edificio.

La accin del viento produce los siguientes efectos sobre un edificio:

- Presiones y succiones. Los edificios altos y estrechos hay que disearloscontra el viento. La distribucin y el valor de las presiones que ejerce el

viento y las fuerzas resultantes dependen de la forma y de las dimensio-nes de la obra, de las caractersticas y de la permeabilidad de su superfi-

cie, as como de la direccin e intensidad y de las rfagas de viento.Tambin hay que tener en cuenta las condiciones locales, como las si-tuaciones de una cima montaosa en un acantilado, en el fondo de un

valle, etctera.

- Movimientos y rupturas de materiales de cubierta para contrarrestar-las, hay que disear las cumbreras en direccin opuesta a los vientosdominantes y fijar determinados elementos que conforman la cubierta.


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- El viento combinado con la lluvia causa que sta penetre a travs de lasfachadas cuando los materiales son porosos. Tambin puede penetrar atravs de las juntas del revestimiento exterior (fachadas transventiladas) oa travs de fisuras, grietas y juntas ms resueltas que puede tener el muro.

- Tambin puede producir el desgaste superficial de materiales, por ejem-plo, erosin de ladrillos y sillares, abrasin de los elementos metlicos deuna fachada en un edificio situado en la playa.

2.1.4. La radiacin solar

La radiacin recibida en la superficie de la Tierra es un porcentaje del total dela radiacin que incide sobre la atmsfera terrestre, debido a los procesos deabsorcin, reflexin y difusin que sufren los rayos solares al incidir sobre loscomponentes de la atmsfera; una tercera parte de la energa solar intercepta-da por la Tierra es devuelta al espacio exterior por reflexin, difusin y refrac-cin, mientras que las dos terceras partes restantes son absorbidas yposteriormente enviadas en su mayor parte al espacio exterior en forma deradiacin de onda larga.

Los procesos citados sern mayores cuanto mayor sea el trayecto o masa deaire que han de recorrer los rayos solares a travs de la atmsfera.

El Sol produce dos tipos de efectos sobre los edificios:

- A travs de la radiacin ultravioleta con la que quema, produce cam-bios de color en los materiales, degradacin de los materiales plsticos(por ejemplo, espumas de poliuretano) y fotodegradacin de la madera

en la que produce la descomposicin de la liguina.

- A travs de la radiacin infrarroja, con la que calienta, produce dilata-ciones y contracciones en estructuras y elementos constructivos en fun-cin de que aumente la temperatura o disminuya, generando fisuras ogrietas cuando estos movimientos estn coartados; la magnitud de estasacciones derivadas de las variaciones de la temperatura depende bsica-mente de las condiciones climticas regionales y locales de la orienta-


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cin y de la exposicin de los elementos estructurales y constructivos,as como de las caractersticas de los materiales. Por ello, en el diseo demuros habr que tener en cuenta las deformaciones que puedan produ-cirse, que sern funcin del coeficiente de dilatacin trmica de cadauno de los materiales constituyentes. En el caso de distintos materialessuperpuestos o unidos de forma adherida, por ejemplo, en fachadas ocubiertas, se producen rupturas y desprendimientos debido a los movi-mientos que experimenta cada uno de ellos.

Mediante el diseo podemos controlar el efecto de la accin solar sobre eledificio, e influir en tres frentes: orientacin, tipos de vidrios y refraccin

entre superficie acristalada y superficie maciza.

2.1.5. El sismo

De acuerdo con diversos autores que nos describen qu es un sismo, podemosdecir:

La parte ms superficial de la Tierra est formada por un mosaico de placas,

que se desplazan muy lentamente unas respecto de otras. En este desplaza-miento se produce un choque y una friccin en sus bordes, rompindose alldonde la deformacin supera la resistencia de la roca. Debido a esta rupturade las rocas, se genera una perturbacin (ondas) que son las que constituyenel terremoto.

Clsicamente, se ha interpretado el origen de los terremotos como conse-cuencia de la lenta, pero continua acumulacin de esfuerzos, que tienden adesplazar la superficie de la tierra en sentidos opuestos, y deforma la roca

hasta que se supera su resistencia, en cuyo caso se rompe y libera la energaacumulada (con violencia), en forma de ondas, y adems se desplaza unaparte de ella respecto de la otra, formndose una discontinuidad entre ambosbloques o falla.

El estado actual de la sismologa no permite an predecir cundo ocurrir unterremoto, pero s se sabe que seguir ocurriendo, y se conocen cules son laszonas de nuestra regin ms peligrosas ssmicamente. Lo que s podemos es


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mitigar sus efectos con construcciones adecuadas, medidas preventivas y ac-tuaciones prudentes y protectoras.

Consecuentemente, es necesario tomar conciencia de la peligrosidad de losterremotos y prever un conjunto de medidas para prevenir sus efectos des-tructores.

Est comprobado que la aplicacin de medidas de prevencin y autoproteccindisminuyen significativamente los daos. Por esta razn resulta obligado dar aconocer una serie de recomendaciones encaminadas a la reduccin de daos apersonas y construcciones.

2.1.5.1. Principios urbansticos

1) La topografa desempea un papel muy importante a la hora de considerarel emplazamiento de una obra en zonas ssmicas; segn las caractersticas decada zona, las ondas ssmicas variarn su comportamiento. Esto es especial-mente importante cuando existen materiales sueltos o de baja coherencia yextremadamente peligroso cuando concurren los tres factores siguientes:

gradiente topogrfico alto, materiales no consolidados y alto contenido en agua.En las cuencas sedimentarias, se producen fenmenos de amplificacin, y seincrementan la amplitud y la duracin del movimiento.

Cuando la onda ssmica incide en una zona con sedimentos confinados seproduce amplificacin para unas frecuencias determinadas que coinciden conlos modos propios de vibracin de esa estructura sedimentaria. Este mismofenmeno se produce cuando la onda ssmica incide en una edificacin.

2) No deben considerarse como terrenos edificables aquellos que:

Por tener subsuelo heterogneo pueden inducir aceleraciones diferencialesentre distintos puntos de la cimentacin del edificio.

Se encuentren prximos o sobre grandes fallas naturales.Se encuentren prximos o sobre grandes taludes naturales o artificiales.


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3) La densidad de poblacin en las zonas urbanas ssmicas debe ser lo msbaja posible, con amplios espacios prximos accesibles sin que los atravie-sen vas de circulacin rodada, que permitan refugiarse en caso de producir-se un terremoto.

4) El desarrollo de ncleos urbanos en rgimen de manzanas debe realizarsea partir de construcciones absolutamente homogneas en sistema construc-tivo, en altura y en uso.

2.1.5.2. Principios de diseo y constructivos

Los criterios de diseo ssmico adoptados por la mayora de los reglamentosen los pases que tienen tal problema, establecen la necesidad de disear lasestructuras para resistir sin daos los sismos de baja intensidad de ocurrenciarelativamente frecuente, prevenir daos estructurales, minimizar daos noestructurales que pudieran suceder en sacudidas de intensidad media y evitarel colapso o daos serios en caso de fuertes sacudidas, pero con probabilidadde ocurrencia muy baja.

Comportamiento ssmico1) Poco peso.Se recomienda que las estructuras sean ligeras, pues las fuer-zas de un terremoto surgen como consecuencia de la inercia de las masas aldesplazarse, por lo que cuanto menos pesen, menores sern los efectos delos cataclismos sobre ellas.

2) Sencillez, simetra y regularidad tanto en planta como en elevacin.Comola respuesta a las sacudidas ssmicas es debida a la inercia de las masas que

estn distribuidas en el edificio, conviene que el diseo de ste sea sencillopara que los modelos matemticos sean realistas, pues una estructura com-pleja que mezcla distintos tipos de sistemas estructurales y materiales no esfcil de calcular; adems, el diseo de la planta debe ser simtrico para redu-cir los efectos de torsin, por lo que se deben evitar las plantas en forma del, T, y triangulares, aunque estas disposiciones sean favorables para soportarel empuje del viento.


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En construcciones de planta simtrica, la distribucin de la masa influye en elclculo si sta es excesiva en la altura del edificio. En este caso, es recomen-dable prever una distribucin lo ms regular posible y evitar grandes masas enla parte alta de la construccin. Desde este punto de vista, la ubicacin depiscinas en las terrazas es muy poco recomendable.

Cuando se tiene exclusivamente muros como fachadas; todos los paos ypaneles deben enlazarse correctamente a los elementos estructurales para evitarel desprendimiento de las piezas durante las sacudidas ssmicas, especialmen-te si se ha supuesto que la ductilidad de la construccin es alta o muy alta.

2.1.6. El ruido

El ruido es un sonido no deseado. Puede ser de origen natural: viento o lluviasobre una cubierta o una ventana; o de origen no natural: voz, msica, soni-dos de motores, mquinas

El sonido se traslada a travs del aire, pero tambin puede propagarse a me-diante los materiales: acero, madera, concreto, albailera o de cualquier ma-

terial rgido de construccin. Por ejemplo, el sonido de una pisada o el correrde un nio son transmitidos inmediatamente a travs de una losa de concretoal aire de la habitacin de abajo. La estructura puede transmitir el ruido o la

vibracin de una mquina sujeta a la pared o apoyada sobre el suelo.

Hoy en da, un problema de las viviendas es la falta de aislamiento acsticopor deficiencia de aislamiento de las particiones interiores o por el incumpli-miento del aislamiento global en las fachadas. En las soluciones constructi-

vas hay que tener en cuenta dos puntos:

- Que el aislamiento acstico es funcin de la masa de la envolvente.- Hay que solucionar los puentes acsticos, rendijas, etctera.- En locales de msica, salas de conferencias y otros, hay que emplearmateriales absorbentes.- Hay que aislar las mquinas sobre bancadas independientes de materia-les elsticos o fijarlas mediante ganchos especiales, con amortiguadores.


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El diseo de los edificios tiene que cumplir los requisitos y las exigencias esta-blecidas en la normatividad vigente, cuya finalidad es evitar que los usuarios delos edificios padezcan enfermedades o molestias causadas por el ruido.

2.1.7. El fuego

En cuanto al riesgo de incendio, la funcin de un muro consiste en aislar delfuego al evitar la propagacin de las llamas, del humo y de los gases, as comola transmisin excesiva de calor de uno a otro lado del lugar. En caso deincendio, el muro debe seguir realizando sus funciones normales de envol-

vente y/o soporte de carga durante el tiempo que sea necesario para proteger

al edificio, a sus ocupantes y vecinos.

La incidencia de un incendio sobre un edificio es mayor o menor en funcindel grado en que la estructura se pueda ver afectada. No se puede decir queun material estructural tiene bueno o mal comportamiento al fuego. Es nece-sario establecer los conceptos de:

Reaccin al fuego, que es el alimento que un material proporciona al

desarrollo de un incendio. Resistencia al fuego, que es el tiempo durante el cual el material siguecumpliendo su funcin.

Segn estos conceptos se puede decir:- El acero tiene buena reaccin al fuego, ya que no se quema, y una malaresistencia, pues al calentarse pierde sta; se dilata por el calentamiento, seretuerce porque hay partes que coartan esa dilatacin y acaba cayndose.

- La madera tiene mala reaccin al fuego porque se quema, y buenaresistencia al fuego, ya que en un principio por la accin de las altastemperaturas pierde humedad y, por tanto, aumenta su resistencia. Amedida que se va quemando la superficie exterior de la pieza, estacarbonizacin protege el interior de la pieza e impide que se queme por-que no deja pasar el oxgeno necesario para la combustin, mientras nodure excesivamente el incendio.


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- El concreto reforzado tiene buena reaccin y resistencia, aunque vadisminuyendo esta ltima a medida que se ve sometido a altas tempe-raturas.

Un edificio, adems de la estructura contiene mucha carga de incendio: mue-bles, papel, alfombras, revestimientos de paredes, etc. Presenta muchas fuen-tes potenciales de ignicin accidentales: calderas defectuosas, chimeneas malaisladas y que arrojan chispas, conexiones elctricas flojas, sobrecargas en lostubos elctricos, cerillos y cigarrillos, entre otras.


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GENERALIDADES DE LOS MUROS

3.1. CONCEPTOSRELATIVOSALASESTRUCTURAS

En el anlisis de todos los miembros de una estructura, stos debern dise-arse para resistir los efectos mximos de todas las cargas aplicables, para locual debe tenerse en cuenta las especificaciones y los reglamentos de cons-truccin, donde se establecen la naturaleza y magnitud de las cargas a queestar sometida la estructura.

Por ello, en el anlisis de los miembros estructurales se deben de tener encuenta las siguientes consideraciones, que se sealan en el Reglamento deConstruccin para el Distrito Federal 2005 (Reglamento de Construccionespara el D. F., 2005):

En todo miembro estructural la resistencia esperada se expresa como unesfuerzo de tensin o de compresin, dividido por un factor de seguridadpara obtener un esfuerzo permisible de trabajo. Esto obliga a disear el

elemento estructural, de tal forma que el esfuerzo causado por la cargaesperada de servicio, sea siempre igual o menor que el valor permisible. Aeste procedimiento se le conoce como Diseo por esfuerzo permisible ode trabajo, ms comnmente se le llama Diseo Elstico.

En todo miembro estructural, la resistencia esperada ser igual o mayorque la carga de servicio especificada, proporcionndole una resistenciaadecuada mediante la aplicacin de los factores de carga (Fc), y el factor

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de reduccin (Fr) especificados en el Reglamento. En este procedimientoel anlisis de fuerza tiene en cuenta un efecto de comportamientoinelstico. Este procedimiento se conoce como Diseo Plstico.

Para ambos procedimientos se requiere un anlisis elstico, pues de propor-cionar las secciones nicamente por exigencias de resistencia mxima, existeel peligro de agrietamientos y deflexiones excesivas bajo carga de servicio.

La seguridad en las estructuras precisa que se tenga en cuenta todos los efec-tos de las cargas que especifica el reglamento y que son:

1. Acciones Permanentes. Son las que actan en una estructura en formacrtica y cuya intensidad se considera que vara muy poco en el tiempo.

2. Acciones Variables. Son las que actan en una estructura con una intensi-dad que vara en el tiempo en forma significativa.

3. Acciones Accidentales. Son las que actan en una estructura con intensi-dades significativas solamente durante cortos espacios de tiempo.

1. Dentro de las acciones permanentes se pueden mencionar:

1. 1 La carga aumenta debido al peso de materiales, estructura, instalacio-nes, peso de equipo, etctera.

1.2 El empuje esttico de slidos o lquidos de carcter permanente.

1.3 Los desplazamientos y deformaciones impuestos a la estructura.

2. Las acciones variables son:

2.1 La carga viva debido al peso de las personas, muebles y maquinaria no fija.

2.2 Los efectos producidos en una estructura por cambio de temperaturacuando la expansin o contraccin son impedidas.


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39Generalidades de los muros

2.3 Las deformaciones y hundimientos diferenciales que con el tiempo ten-gan una intensidad variable.

2.4 Los efectos de equipo y maquinaria que produzcan acciones dinmicasen la estructura debido a vibraciones, al impacto y al frenaje.

3. Las acciones accidentales son:

3.1Sismo. Debido a las acciones dinmicas o sus equivalentes estticos.

3.2Viento. Las acciones estticas y dinmicas debido al viento.

3.3 Explosiones, incendios y otras acciones que puedan ocurrir en casosextraordinarios.

3.2. LASFUNCIONESDELOSMUROS

Por lo que se refiere a los muros, se puede decir que los estructurales signifi-can una contribucin efectiva en un sistema estructural, de dos maneras posi-

bles: (Fisher, R., 1976.) Como muros de carga, en cuyo caso se deben proyectar para soportarcargas verticales adems de su propio peso. Dichas cargas se deben a lossuelos, techos y quizs otros muros estructurales, adems de otras cargascomplementarias que los citados elementos pueden soportar. Este tipo decargas impone unas solicitaciones de compresin directas,

y los muros de estabilizacin, proyectados para soportar las fuerzas

horizontales o inclinadas resultantes de la presin del viento, de los tem-blores de tierra, de la presin del agua o de la tierra, o bien de empujesoblicuos de las formas arqueadas, y resistir tensiones de cortante y deflexin. Ejemplos de stos, son los muros de contencin, los contrafuer-tes y ciertos tipos de paneles que sirven de relleno para conferir rigidez aun armazn estructural.


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Para estas funciones estructurales bsicas, los muros pueden tomar una ovarias formas:

a) Pueden consistir en bloques o ladrillos sobre mortero y dispuestos demodo que no haya continuidad de juntas en el plano, de lo contrario hayriesgo de que en dichas juntas se concentren esfuerzos, causa de grietas yde debilidad estructural (fig. 2).

Figura 2. Muros en bloques o ladrillos sin continuidad de juntas.

b) Otras estn formadas por materiales homogneos como la arcilla o elconcreto, reforzados a veces con paja o acero contra las solicitaciones detensin (fig. 3).

Figura3. Muros de materiales homogneos reforzados.


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c) Pueden tambin ser de construccin carcasa tensada, es decir, desdelaminados rgidos como el contrachapado o el entablado de intemperie conbastidores de madera o de otros materiales o en forma de un relleno entreplacas, como la espuma de plstico entre placas (fig. 4).

Figura 4. Muros de carcasa tensada.

Lo normal es que los muros estructurales de los edificios realicen simultnea-mente la doble funcin de soporte de carga y estabililizadora. Esto se ve enlas ilustraciones de un simple sistema estructural a base de dos losas horizon-tales, soportada la superior por dos muros estructurales (fig. 5).

Figura 5. Sistema simple en el que intervienen muros de carga.

Si se le aplican fuerzas horizontales, el sistema puede fallar por el desmorona-miento de los muros de apoyo debido a la falta de rigidez lateral (figs. 6a y 6b).Una estructura rgida tambin puede fallar por vuelco o por deslizamientohorizontal.


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Figura 6. Fallas en una estructura simple.

La estructura que aparece en la figura 6a, pertenece a los casos en que los

elementos del sistema se apoyan ms bien sueltos o de forma simple, como enla fabricacin de ladrillos o de bloques. La figura 6b se refiere al caso de quese cree una unin rgida resistente a los momentos propios de una estructuramonoltica de concreto armado. En tales circunstancias la capacidad de per-manencia de la estructura depende de los momentos de resistencia frente a laflexin de los muros y de sus juntas con las losas.

La capacidad de resistir fuerzas horizontales no es independiente de las cargasverticales. Por ello, los muros de contencin muy cargados cumplen mejor sufuncin que los muros descargados en igualdad de las dems condiciones. Elargumento inverso tambin es vlido. La mnima deformacin debida a unacarga horizontal determina unas condiciones de excentricidad y de flexin en elmuro con respecto a su funcin de soporte de cargas verticales y, en consecuen-cia, aumentan las tensiones impuestas a los materiales que lo constituyen.

En las condiciones de la figura 6, la inclusin de un tercer muro (Engelbert,op. cit.)no paralelo a los dos primeros, confiere ms rigidez lateral al sistema

segn la magnitud de la componente de la fuerza horizontal que quede en elplano de cada muro.


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Figura 7. Fuerza horizontal sobre un sistema simple.

En el caso de dos muros estructurales perpendiculares (fig. 8), una fuerza hori-zontal obligar al sistema a girar alrededor del eje comn 0-0. Cualquier muro(idem) no radialmente dispuesto desde el eje 0-0 contribuir a estabilizar elsistema porque la fuerza actuante (o una sustancial componente de sta) quedaen el plano de (idem). Por tanto, sta se ve sometida al esfuerzo cortante.

Figura 8. Fuerza horizontal sobre dos muros estructurales perpendiculares.


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Estos sencillos principios se aplican en las estructuras de concreto armado devarias plantas, en muros de carga de ladrillo o de bloques y tambin en laconstruccin a base de armazones reticulados con muros de relleno de ladri-llo o de concreto armado (fig. 9).

Figura 9.Esquema de paneles de estructuras reticuladas.

En ambos casos, la resistencia del ladrillo o del concreto armado al esfuerzocortante sirve para reforzar las estructuras en la direccin de los planos de losmuros. De ah reciben el nombre de muros cortantes o, en el caso de estructu-ras reticuladas, de paneles de cortante.

En zonas expuestas a terremotos, los reglamentos de construccin suelenprever el hecho de que si bien el armazn presenta uniones resistentes a losmomentos, sus muros o paneles de cierre no dejan de estar sometidos al es-fuerzo cortante. Dichos muros son mucho ms rgidos que los miembros yuniones de un armazn, por lo que soportan un mayor porcentaje de las car-

gas. Este reparto es en proporcin directa a la rigidez de las partes implicadas.La resistencia de una estructura a las fuerzas horizontales tambin dependede la rigidez de los elementos horizontales, como suelos y techos. Cuanto msrgidos sean stos mejor transmiten las fuerzas horizontales desde los elemen-tos verticales menos rgidos a los ms rgidos. Esto se ilustra en la figura 10,donde las fuerzas horizontales que actan sobre el muro A son transmitidaspor los suelos rgidos B y C a los muros D. A estos miembros horizontalesrgidos se les llama a veces diafragmas.


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Figura 10. Resistencia de una estructura a fuerzas horizontales.

La capacidad de carga de un muro viene determinada por la resistencia del

material utilizado y por su capacidad de soportar las tensiones que surjan.Los muros exteriores debern desempear varias funciones:

Sostener los pisos superiores y los techos, as como las cargas superpuestas. Evitar la penetracin de la humedad. Proporcionar un aislamiento trmico adecuado. Proporcionar suficiente aislamiento acstico. Ofrecer suficiente resistencia al fuego.

Tener una apariencia agradable y una distribucin satisfactoria de lasventanas y las puertas.

3.3. SELECCINDEMATERIALES

Antes de elegir algunos materiales para construir casas o edificios hay quepensar en:

Como responde el material al fro o al calor, es decir, si el material ayudaa mantener su casa confortable. Si los materiales son de la regin; si hay suficiente, que no se dependa deotras personas o condiciones de fabricacin y transporte estamos ha-blando de los materiales bsicos, claro que existen algunas cosas nuevasque vienen de afuera de la zona. Si en la regin existe la posibilidad de convertir la materia prima en mate-riales de construccin como madera y un taller de fabricacin de tabiques.


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Si hay en la comunidad bastante mano de obra para utilizar tal tipo dematerial. Por ejemplo, no se van a instalar ventanas de hierro si no hayherrero; entonces el carpintero local las hace de madera. Cuando no hay suficiente materia local; cmo se va a traer de afuerapara que no se rompa, y mientras se tiene guardado cmo evitar que seeche a perder. Cul es el tiempo de duracin de los materiales, y si son apropiados parael clima de la regin. Algunos materiales se desgastan muy rpido en unclima y duran ms en otro. Cmo es su mantenimiento. Ser necesario poner mucho dinero y es-fuerzo para mantener sus condiciones durante la vida de la casa.

Cmo usar un material junto a otro. Por ejemplo, un techo de material pesa-do sobre paredes livianas va a requerir una estructura que puede ser muycostosa. Al igual, en techo de lmina sobre muros gruesos no va a servir bien.El fro o el calor no va a entrar por las paredes, pero s por el techo. La persona o la familia debe comprar todos los materiales necesariospara terminar la obra, para que se pueda habitar al menos una parte de lacasa. Sucede en ocasiones que la gente tiene que parar la obra porquegastaron su dinero en la compra del material tal vez menos adecuado paralas condiciones del lugar.

3.4. FISURASYGRIETASENMAMPOSTERA

Una grieta o fisura puede tener mltiples orgenes. A veces una simple miradapuede darnos la pista, pero en la mayora de los casos para detectar las causasreales hay que realizar una pesquisa que requiere unir datos aislados, observa-ciones, comprobaciones simples o ms complejas, unida al razonamiento l-gico y crtico para determinar la causa del defecto.

Lo ms importante es tener presente que un muro como todo componente dela construccin debe ser considerado un organismo vivo que se mueve per-manentemente, est expuesto a absorcin, retencin o evaporacin de hume-dad, sufre variaciones dimensionales y solicitaciones estructurales depermanente variabilidad.


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Una fisura es una abertura en la superficie del muro o su revestimiento.

Unagrieta es una abertura que abarca todo o casi todo el espesor del muro. Unagrieta en su mxima expresin pasa de lado a lado de un muro. Puede darsesobre el tabique o puede dirigirse siguiendo el camino del mortero (mezcla deasiento).

Las causas pueden ser diversas y darse separadas o conjuntamente.

a. Problemas de humedad.b. Problemas de estabilidad, resistencia del terreno, movimientos diferen-

ciales, etc. Estructurales.c. Mala ejecucin en obra.d. Deficiencias en el diseo.

a. Problemas de humedadEl muro est expuesto permanentemente a diferentes tipos de humedad.Por momentos absorbe y por momentos evapora. Esta variacin en el con-tenido de humedad lo somete a expansiones y contracciones muy impor-tantes que provocan cambios dimensionales, que a su vez se traducen enempujes estructurales a los elementos vecinos.

El muro se calienta, y al enfriarse se contrae y se somete a un esfuerzo detraccin que provoca, en general, fisuras verticales.

Figura 11. Fisuras en muros por humedad


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Si hay anclajes entre las columnas y la pared, estas grietas aparecen a pocadistancia de las columnas, si no tiene anclajes en el centro del pao. Estasfisuras verticales son contrarrestadas por el peso propio del muro. A su vez,estos esfuerzos de contraccin se traducen en empujes horizontales que ac-cionan contra los elementos a los cuales estn vinculados.

Este tipo de esfuerzo est ms vinculado a los arriostres que pueden cederparte de su anclaje, que en problemas en los planos de asentamiento.

Figura 12. Empuje producido por la expansin de la losa sobre las paredes.

Figura 13. Empujes en el plano del muro.

Figura 14. Fisuras tpicas en cargas de muros, por expansin de losasy contrapisos de terrazas sobre los bordes.


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Este tipo de acciones es mayor en paredes que miran al norte y oeste, en elhemisferio Sur; y sur y este en el hemisferio Norte.

b. Retraccin hidrulica en diferentes materialesLa retraccin hidrulica de los bloques de cemento comprimido es de aproxi-madamente 0.5 mm/m, en el hormign armado 0.2 o 0.3 mm/m, por tan-to, es importante almacenarlos en obra sin exposicin a la intemperie nitratamiento trmico y utilizar morteros capaces de retener el agua.

c. Problemas de estabilidad, resistencia del terreno, movimientos diferen-ciales, etctera.

Estructurales Asentamientos diferenciales de cimientos. Cargas puntuales o distribuidas. Estados de carga muy disparejos. Flechas de vigas y apoyos en los extremos. Cuarteaduras en puertas, ventanas y vanos.

Asentamientos diferenciales: Los cimientos sobre terreno con contenido arci-lloso se expanden ante la presencia de agua siguiendo esta secuencia. La pre-sencia de agua expande el volumen del suelo hasta una fuerza deaproximadamente 4 kg./cm2, el muro ejerce una presin hacia abajo de aproxi-madamente 2 kg./cm2, de manera que ante la presencia de determinada can-tidad de agua podemos tener esfuerzos del terreno que empujen a lamampostera hacia arriba.

A su vez existe una relacin inversa entre agua y resistencia de un suelo arci-lloso. A mayor expansin menor resistencia. Luego si el contenido de agua

sigue aumentando, por ejemplo, por largos periodos de lluvias o prdida de lacapacidad de absorcin del terreno, se pierde rpidamente volumen y el me-canismo se invierte.

El fenmeno puede colocar al suelo en el lmite plstico con un porcentaje dehumedad de 26%. El problema ms complejo lo presentan los asentamientosdiferenciales que son los que ms comnmente provocan grietas. Si el altocontenido de humedad se debe a hechos puntuales como ruptura de caos,


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falta de canaleta, etc. observaremos grietas en forma de V invertida o vertica-les. Si hablamos de grandes paos pueden verse incluso despegue de hiladasde ladrillos en forma horizontal o de arco.

Ejemplos: En estos grficos se presenta una buena muestra de las alternativasque podemos encontrar por este fenmeno.

Figura 15. Fisuras y grietas por asentamientos diferenciales.

3.5. COMPORTAMIENTOAMBIENTALDELOSMUROS

Las caractersticas de la edificacin actual, tienen severas implicancias sobreel consumo global de energa: ste puede ser de hasta 40% del total, e implicaun impacto ambiental equivalente a 22% del total de emisiones de C0

2. Esto

obedece en gran medida a las premisas aplicadas al diseo trmico de cons-trucciones, que frecuentemente subestiman la capacidad de almacenamientode calor e inercia trmica provista por los elementos pasivos participantes delproceso.


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Para analizar el comportamiento ambiental de los muros que forman parte delas edificaciones se debe analizar una serie de conceptos que tienen que vercon la energa y su forma de propagacin.

3.5.1. Trayectoria Solar

Como el Sol es la principal fuente energtica que afecta al diseo climtico, esimportante tener una idea de su trayectoria en las distintas estaciones del ao.

Si bien, la existencia de las estaciones sucede porque el eje de rotacin de laTierra no es siempre perpendicular al plano de su trayectoria de traslacin con

respecto al Sol, sino que forma un ngulo variable dependiendo del momentodel ao en que nos encontremos.

Radiacin directa, difusa y reflejada

La energa solar incidente en una superficie terrestre se manifiesta de tresmaneras:

La radiacin directa es, como su propio nombre indica, la que provienedirectamente del Sol. La radiacin difusa es aquella recibida de la atmsfera como consecuen-cia de la dispersin de la radiacin del Sol en la misma. Esta energa puedesuponer aproximadamente 15% de la radiacin global en los das soleados;pero en los das nublados, en los cuales la radiacin directa es muy baja, laradiacin difusa supone un porcentaje mucho mayor. Por otra parte, lassuperficies horizontales son las que ms radiacin difusa reciben, ya que

ven toda la semiesfera celeste, mientras que las superficies verticalesreciben menos porque solo ven la mitad de la semiesfera celeste. La radiacin reflejada es, como su propio nombre indica, aquella refleja-da por la superficie terrestre. La cantidad de radiacin depende del coefi-ciente de reflexin de la superficie, tambin llamado albedo. Por otra parte,las superficies horizontales no reciben ninguna radiacin reflejada, por-que no ven superficie terrestre, mientras que las superficies verticalesson las que ms reciben.


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3.5.2. Formas de transmisin del calor

Es importante tener presentes los mecanismos de transmisin del calor paracomprender el comportamiento trmico de una casa. Microscpicamente, elcalor es un estado de agitacin molecular que se transmite de unos cuerpos aotros de tres formas: (Hinz, H., 1986).

Conduccin. El calor se transmite a travs de la masa del propio cuerpo. Lafacilidad con que el calor viaja a travs de un material lo define como con-ductor o como aislante trmico. Ejemplos de buenos conductores son losmetales, y de buenos aislantes, los plsticos, las maderas y el aire. ste es el

fenmeno por el cual las viviendas pierden calor en invierno a travs de lasparedes, lo que se puede reducir colocando un material que sea aislante. Elcoeficiente de conduccin trmica de un material es una medida de su capaci-dad para conducir el calor.

Conveccin. Si consideramos un material fluido (en estado lquido o gaseo-so), el calor, adems de transmitirse a travs del material (conduccin), puedeser transportado por el propio movimiento del fluido. Si el movimiento del

fluido se produce de forma natural, por la diferencia de temperaturas (airecaliente sube, aire fro baja), la conveccin es natural, y si el movimiento loproduce algn otro fenmeno (ventilador, viento), la conveccin es forzada.

Figura 16. Movimiento del calor por conveccin.


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Radiacin. Todo material emite radiacin electromagntica, cuya intensidaddepende de la temperatura a la que se encuentre. La radiacin infrarroja pro-

voca una sensacin de calor inmediata (una estufa de gas). El Sol nos aportaenerga exclusivamente por radiacin.

Capacidad calorfica e inercia trmica

Si a un cuerpo le aportamos calor, ste eleva su temperatura. Si lo hace lenta-mente decimos que tiene mucha capacidad calorfica, puesto que es capazde almacenar mucho calor por cada grado centgrado de temperatura. Lasdiferencias de capacidad calorfica entre el agua y el aceite, por ejemplo (ma-

yor la primera que el segundo) es lo que hace que, en relacin con el fuego, elagua tarde ms en calentarse que el aceite, pero tambin que el agua guardems el calor.

Se llama calor especfico de un material (en K cal/kg C) a la cantidad de calorque hay que suministrarle a 1 kg. para que eleve su temperatura 1 C.

La capacidad calorfica y el almacenamiento de calor traen aparejados ciertos

fenmenos. Por ejemplo: en casa, en invierno, cuando encendemos la estufaal llegar por la tarde la habitacin tarda en alcanzar una temperatura agrada-ble, y cuando la apagamos, por la noche, la temperatura de la habitacin toda-

va es buena y no se enfra inmediatamente. Esto ocurre tambin en lasestaciones: en el hemisferio norte, el 21 de abril (equinoccio de primavera) elSol est en la misma posicin que el 21 de septiembre (equinoccio de otoo),y sin embargo, las temperaturas son mayores en esta ltima fecha, por la sen-cilla razn de que la tierra todava guarda el calor del verano, que ir per-diendo poco a poco. Esta resistencia de la temperatura a reaccionar

inmediatamente a los aportes de calor es lo que llamamos inercia trmica.

ste es un concepto importante en las viviendas bioclimticas: si tienen pocainercia trmica, reaccionarn rpidamente a la radiacin solar, y se calentarnpronto durante el da (hablamos del invierno), pero tambin por la noche seenfran ms rpido: el retardo entre los aportes de calor y la temperatura al-canzada es pequeo.


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Figura 17. Variacin de temperatura interior-exterior.

En cambio, en viviendas con gran inercia trmica, la radiacin solar no pro-vocar una subida rpida de la temperatura de la casa, porque el calor se estalmacenando, y posteriormente se libera lentamente por la noche, por lo queno se producir una disminucin brusca de temperatura; adems, las variacio-nes de temperatura se amortiguan, sin alcanzar valores tan extremos.

Entonces, la inercia trmica en una vivienda lleva aparejado dos fenmenos:el de retardo (de la temperatura interior respecto de la temperatura exterior),

y el de amortiguacin (la variacin interior de temperatura no es tan grandecomo la variacin exterior).

3.6. CONFORTTRMICO

Muchos tenemos la idea intuitiva de que nuestro confort trmico dependefundamentalmente de la temperatura del aire que nos rodea, y nada ms lejosde la realidad.

Podemos decir que nuestro cuerpo se encuentra en una situacin de conforttrmico cuando el ritmo en el que generamos calor es el mismo que el ritmoen el que lo perdemos para lograr la temperatura corporal normal. Esto impli-ca que, en balance global, tenemos que perder calor permanentemente paraencontrarnos bien, pero en el ritmo adecuado. Influyen varios factores:


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Factores que influyen en el ritmo de generacin de calor

Actividad fsica y mental. Nuestro cuerpo debe generar calor para mante-ner la temperatura corporal, pero tambin es un subproducto de nuestraactividad fsica y mental. Para una situacin de reposo, el cuerpo consumeunas 70 K cal/hora, frente a una situacin de trabajo, donde se pueden con-sumir hasta 700 K cal/h para un ejercicio fsico intenso.

Metabolismo. Cada persona tiene su propio metabolismo y necesita sus pro-pios ritmos para evacuar calor.

Factores que influyen en el ritmo de prdida de calor

Aislamiento natural del individuo. El tejido adiposo (grasa) y el vello, sonmateriales naturales que aslan y reducen las prdidas de calor. La cantidadde cada uno de ellos depende del individuo.

Ropa de abrigo. La ropa de abrigo mantiene una capa de aire entre la super-ficie de nuestro cuerpo y el tejido que nos asla trmicamente. Aunque la ropa

de abrigo provoca una sensacin de calentamiento del organismo, en realidadlo nico que hace es reducir las prdidas de calor, pues, evidentemente, noconsumen energa ninguna y, por tanto, no producen calor. Como no consu-men, es el mecanismo ms barato energticamente hablando para regular latemperatura del cuerpo.

En nuestras pretensiones de climatizacin de la vivienda, debemos consideraresta solucin de una manera razonable, es decir, por ejemplo, en invierno, tanexagerado sera climatizar para estar siempre en camiseta (los costos energticos

se disparan), como para estar siempre con abrigo (demasiado incmodo). Es ab-surdo, ms que ser un smbolo de estatus, pretender tener una casa climatizadadonde podamos estar en invierno en manga corta y en verano con suter.


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Figura 18. Transmisin de calor en el cuerpo humano.

Temperatura del aire. Es el dato que siempre se maneja pero, como deca-mos, no es el fundamental a la hora de alcanzar el confort trmico.

Temperatura de radiacin. Es un factor desconocido, pero tan importantecomo el anterior. Est relacionado con el calor que recibimos por radiacin.Podemos estar confortables con una temperatura del aire muy baja si la tem-peratura de radiacin es alta; por ejemplo, un da moderadamente fro de in-

vierno, en el campo, puede ser agradable si estamos recibiendo el calor del solde medioda; o puede ser agradable una casa en la cual la temperatura del aireno es muy alta (15 C), pero las paredes estn calientes (22 C). Esto es im-portante, porque suele ocurrir en las casas bioclimticas, en donde la tempe-

ratura del aire suele ser menor que la temperatura de las paredes, suelos ytechos, que pueden haber sido calentadas por el sol.

Movimiento del aire. El viento aumenta las prdidas de calor del organismo,por dos causas: por infiltracin, al internarse el aire en las ropas de abrigo yllevarse la capa de aire que nos asla; y por aumentar la evaporacin delsudor, que es un mecanismo para eliminar calor (ver ms adelante calor de

vaporizacin).


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Humedad del aire. La humedad incide en la capacidad de transpiracin quetiene el organismo, mecanismo por el cual se elimina el calor. A mayor hume-dad, menor transpiracin. Por eso es ms llevadero un calor seco que un calorhmedo. Un valor cuantitativo importante es la humedad relativa, que es elporcentaje de humedad que tiene el aire respecto del mximo que admitira.La humedad relativa cambia con la temperatura por la sencilla razn de que lamxima humedad que admite el aire cambia con ella.

3.7. EFECTO INVERNADERO

Es el fenmeno por el cual la radiacin entra en un espacio y queda atrapada,

calentando ese espacio. Se llama as porque es el efecto que ocurre en un inver-nadero, que es un espacio cerrado por un acristalado. El vidrio se comporta deuna manera curiosa ante la radiacin: es transparente a la radiacin visible (poreso vemos a travs de ste), pero opaco ante radiacin de mayor longitud deonda (radiacin infrarroja). Cuando los rayos del sol entran en un invernadero,la radiacin es absorbida por los objetos de su interior, que se calientan, y emi-ten radiacin infrarroja, que no puede escapar, pues el vidrio es opaco.

Figura 19. Efecto invernadero en una vivienda.

El efecto invernadero es el fenmeno utilizado en las casas bioclimticas paracaptar y mantener el calor del sol.


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Fenmenos convectivos naturales

Como ya dijimos, la conveccin es un fenmeno por el cual el aire calientetiende a ascender o el fro a descender. Es posible utilizar la radiacin solarpara calentar aire de tal manera que, al subir escape al exterior, y tiene que sersustituido por aire ms fro, lo cual produce una renovacin de aire que sedenomina ventilacin convectiva. El dispositivo que provoca este fenme-no se denomina chimenea solar.

En un espacio cerrado, el aire caliente tiende a situarse en la parte de arriba yel fro en la de abajo. Si este espacio es amplio en altura, la diferencia de

temperaturas entre la parte alta y la parte baja puede ser apreciable. Estefenmeno se denomina estratificacin trmica. Dos habitaciones coloca-das a diferentes alturas, pero comunicadas entre s, participan de este fen-meno, y la habitacin alta estar siempre ms clida que la baja.

Figura 20. Fenmenos convectivos naturales en una vivienda.

Calor de vaporizacin. Cuando un cuerpo pasa de estado lquido a gaseosonecesita absorber una cantidad de calor que se denomina calor de vaporiza-cin. Entonces, el agua al evaporarse necesita calor, que adquiere de su en-torno inmediato, y lo enfra. Por eso, los lugares donde hay agua estn msfrescos.

Las plantas estn transpirando continuamente, eliminan agua en forma devapor. As, los lugares donde hay plantas estn tambin ms frescos.


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El agua de un cntaro permanece fresca no obstante que haga calor, gracias aque el barro de que est hecho es permeable al vapor de agua, y permite laevaporacin de parte del agua interior, que refresca la masa de agua restante.

Efecto climtico del suelo. El suelo tiene mucha inercia trmica (ya explica-mos lo que es esto), lo que amortigua y retarda las variaciones de temperatu-ra, entre el da y la noche, e incluso entre estaciones. La amortiguacin detemperatura que se produce depende de la profundidad y del tipo de suelo.Para amortiguar las variaciones da- noche el espesor debe ser de 20-30 cm;para amortiguar las variaciones entre das de distintas temperaturas, el espe-sor debe ser de 80 a 200 cm, y para amortiguar variaciones invierno-verano,

ser requieren espesores de 6-12 m.

Figura 21. Efecto climtico del suelo.

Aunque en la prctica no sean factible grandes profundidades en enterramientosde viviendas, s han surgido proyectos de viviendas semienterradas para tratarde aprovechar esta capacidad de amortiguamiento del suelo.


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Prdida de calor en viviendas (invierno)

Ya hemos hablado de los tres mecanismos de transmisin del calor. En unavivienda, los tres funcionan para producir prdidas de calor. En el interior dela casa, el calor se transmite entre los paramentos (muros, techos y suelos)principalmente por radiacin, y entre los paramentos y el aire interior princi-palmente por conveccin. El calor viaja a travs de los paramentos porconduccin, hasta alcanzar el exterior de la casa, donde se disipa porconveccin y radiacin. Para reducir las prdidas de calor, se acta principal-mente sobre el fenmeno de conduccin a travs de los paramentos, interca-lando una capa de material trmicamente aislante.

Hay que cuidar los llamados puentes trmicos, que son lugares de refuerzoo juntas de los paramentos que pueden estar construidos con materiales dife-rentes al resto, existiendo una discontinuidad de la capa aislante. Estos luga-res pueden convertirse en vas rpidas de escape del calor.

Sin embargo existe otra causa de prdida de calor: la ventilacin. Para queuna casa sea salubre necesita un ritmo adecuado de renovacin de aire. Si esta

renovacin se realiza con el aire exterior, estamos perdiendo aire caliente eintroduciendo aire fro. Hay que llegar a un compromiso entre la ventilacinque necesitamos y las prdidas de calor que podemos admitir, a no ser que seprecaliente el aire exterior de alguna manera.

Figura 22.Prdida de calor en viviendas por ventilacin.


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Pero, aunque reduzcamos la ventilacin al mnimo, una baja estanqueidad de lacasa puede forzar la ventilacin aunque no queramos, especialmente en das

ventosos: las infiltraciones. Por ello, es importante reducir al mximo estefenmeno, cuidando especialmente las juntas de cierre de puertas y ventanas.

Aunque se reduzca la ventilacin y las infiltraciones al mnimo, cuando hayviento, la conveccin forzada, fenmeno del cual ya hablamos, propicia queel calor transmitido del interior al exterior de la casa se disipe mucho msrpidamente en el paramento exterior. La nica manera de disminuir este fe-nmeno es evitando que el viento golpee la casa; bien eligiendo una ubica-cin donde la casa est protegida de los vientos dominantes de invierno, bien

estableciendo barreras naturales mediante la vegetacin.

3.8. FACTORESAMBIENTALES

Los factores ambientales que se deben considerar para la proyeccin y la cons-truccin de edificaciones son:

Microclima

El comportamiento climtico de una casa no slo depende de su diseo, tam-bin es afectado por su ubicacin: la existencia de accidentes naturales, comomontes, ros, pantanos, vegetacin; o artificiales, como edificios prximos,etc., crean un microclima que afecta al viento, la humedad, y la radiacinsolar que recibe la casa.

Al construir una casa bioclimtica, el primer estudio tiene que dedicarse a lascondiciones climticas de la regin y, despus, a las condiciones microclimticas

de la ubicacin concreta.

Ubicacin

La ubicacin determina las condiciones climticas con las que la viviendatiene que relacionarse. Podemos hablar de condiciones macroclimticas ymicroclimticas.


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Las condiciones macroclimticas son consecuencia de la pertenencia a unalatitud y regin determinada. Los datos ms importantes que las definen son:

Las temperaturas medias, mximas y mnimas. La pluviometra. La radiacin solar incidente. La direccin del viento dominante y su velocidad media.

Las condiciones microclimticas son consecuencia de la existencia de acci-dentes geogrficos locales que pueden modificar las anteriores condicionesde forma significativa. Es menester tener en cuenta:

La pendiente del terreno, por cuanto determina una orientacin pre-dominante de la vivienda. La existencia cercana de elevaciones, que pueden influir como barrerafrente al viento o frente a la radiacin solar. La existencia de masas de agua cercanas, que reducen las variacionesbruscas de temperatura e incrementan la humedad ambiente. La existencia de masas boscosas cercanas. La existencia de edificios.

La eleccin de la ubicacin de la vivienda, si ello es posible, es una decisinmuy importante en el proceso de diseo bioclimtico, si acaso tan relevantecomo el diseo de la vivienda. Adems de seleccionar la ubicacin ms ade-cuada, debemos tener en cuenta que siempre es posible actuar sobre el entor-no (aadiendo o quitando vegetacin o agua, por ejemplo), para modificar lascondiciones microclimticas. Es lo que llamamos correccin del entorno.


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Figura 23. Seleccin de la ubicacin de la vivienda.

Forma y orientacin

Laforma de la casa influye sobre:

La superficie de contacto entre la vivienda y el exterior, lo cual infl

procedimientos constructivos y ambientales energéticos en muros

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