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INTRODUCCIN A LAS CONSTRUCCIONES 2013FACULTAD DE ARQUITECTURA, DISEO ARTE Y URBANISMO -UNIVERSIDAD DE MORN

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LA FUNCIN TRMICA - 1 PARTE

Por arq. Jorge Barroso

Una de las premisas fundamentales de nuestra propuesta de TECNOLOGA PARA ARQUITECTOS, es aquellaque expresa que ARQUITECTURA es;El diseo (imaginar - representar) de la funciones que se concretan con materiales y tecnologas.El DISEO, es imaginar una MATERIALIDAD CON UN FUNCIONAMIENTO INTENCIONADO,PREDETERMINADO, como lo hacemos en el campo de:la FUNCIN EXPRESIN FORMAL( laesttica, la belleza, que le dicen),O FUNCIN ESTRUCTURAL (que el edificio exista, esto es que sesostenga, como le dicen que no se caiga),O FUNCIN DE PLANTA (la relacin entre los locales de un edificio, no tener que pasara por adentro del baopara ir a la cocina).En este documento, nos referiremos al encuadre general de la FUNCIN TRMICA, como una variable delDISEO ARQUITECTNICO.

Comencemos, con premisas cortas:1. Las condiciones del medio natural, no son las apropiadas para el desarrollo de la sociedad humana, ni aunen las condiciones ms primarias de su organizacin.2. Desde su existencia el hombre busca la materializacin de un medio diferenciado, el medio cultural,donde las variables del entorno son favorables a su supervivencia.3. La produccin de un abrigo, avanz desde un proceso de resignificacin de mbitos producidos por lanaturaleza, la caverna, hasta las actuales torres de Kuala Lumpur (del arquitecto argentino Cesar Pelli). Losobjetos son muy diferenciados, pero la razn la misma.4. Una de las variables ambientales que se trata de modificar para asegurar la calidad requerida es, ha sidoy parece ser, los niveles de energa trmica del aire interior. Como hablaremos mas tarde del Confort.5. Cuando las sociedades produjeron estos abrigos, los edificios, por su dimensin se transformaron en losproductos de mayor importancia fsica de la cultura. A la FUNCIN ORIGINAL DE ABRIGO (en el amplio sentidodel termino, inclua tambin evitar que te comieran los leones durante el sueo), se agreg la FUNCIN

SEMIOLGICA, e incorpor a los edificios al sistema de signos que organiza una cultura.6. Pareciera que esta FUNCIN SEMIOLGICA, de los edificios, es la que denominamos ARQUITECTURA.Como todo sistema de significados, su creciente importancia pareci hacer olvidar que su origen era el abrigo.7. Pareciera que existen edificios arquitectura y edificios abrigo. A los primeros dedican casi todos susesfuerzos las Facultades de Arquitectura, en los segundos vive la casi totalidad de la poblacin.8. No parece desvalorizar a los edificios arquitectura, las falencias en las otras funciones que secorresponden con la categora de edificios abrigo. Ni siquiera las funciones estructurales, que tienen unaprioridad total en tanto se requieren para la existencia del edificio (independientemente de una u otra categora),son considerados factores de evaluacin. Es casi un tema excluyente de los ingenieros estructuralistas (suelendar algn premio por estas cualidades de los edificios)9. Dentro de las funciones de los edificios abrigo , la funcin trmica es posiblemente una de lassignificativas y con mayor historia.10. La explicacin es simple, nuestra alma (nuestra mente, nuestro espritu, o como quieran llamarla) , se

sostiene sobre una maquina termo biolgica (nuestro cuerpo), que requiere de la ingesta de recursos conpotencia energtica (los alimentos) para mantener la maquina en funcionamiento.11. Cuando el medio que nos rodea contiene un nivel de energa menor que el de nuestro equilibrio defuncionamiento, se producen perdidas que irn desde sensacin de desconfort al congelamiento y ms...12. Por ello desde el invento del fuego, las sociedades lo han adorado, desde las vestales del templo, a lasamas de casa caverncolas, tratando de que no se apagara, hasta la simbologa de las llamas votivas. (como elde las olimpiadas , que pronto se volver a encender en Sydney)13. La poca resistencia al pasaje de la energa trmica de los materiales ptreos, y cermicos macizos (losclsicos ladrillos) , solo mejorable con la madera y los tejidos, hizo del calor una primera y siempre insatisfechanecesidad, casi en el nivel de los alimentos (con la intima relacin que existe entrambos), durante casi toda lahistoria de la civilizacin.14. La clsica cocina, donde aun se realizan gran parte de las actividades de la familia en invierno, es unatradicin del fuego central de la vivienda popular, donde se agrupaban las funciones bsicas de la vida cotidiana.

15. All se origina la palabra HOGAR.

Y llega la REVOLUCIN INDUSTRIAL, que fue mas que nada una revolucin de las formas deaprovechamiento de la energa.


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De los animales domesticados, el viento, el agua, la lea y la propia fuerza humana, pasamos al carbn y luegoal petrleo.Y lentamente en el inicio y cada vez ms rpido en los tiempos siguientes, el hombre comenz a superar las dosgrandes penurias de su historia: El alimento y el calor. Dos formas de la energa.Vale recordar que estamos haciendo un recorte de la historia, estamos hablando de nuestros antepasados

culturales, los europeos, donde el calor es una rareza.Empujados por la energa que el ingenio del hombre haba desatado (la maquina de vapor es casi su paradigmainicial, luego el motor a explosin), por las tecnologas de higiene urbana (agua corriente y cloacas),elcrecimiento de la produccin de alimentos, la poblacin del mundo comenz a crecer en forma exponencial.

Eran nuestros antepasados menos de 1000 millones hace 200 aos, ahora ya excedimos los 6.000 millones.Y cada habitante consumiendo mas y ms energa. Con la desigualdad que existe entre ricos y pobres, pero aunestos ltimos consumiendo mas que los ricos del siglo VI (por ejemplo). Tuvimos algunos tiempos de euforia,pareca el crecimiento infinito y sin consecuencias.Pero el mundo es complejo y apareci la posibilidad de la extincin de los recursos naturales no renovables,sobre todo el petrleo, y tambin el carbn. Pero sobre todo aparecieron las consecuencias de la contaminacindel medio ambiente por el uso indiscriminado y creciente de estas nuevas formas de energa.

El mundo (al menos el desarrollado) busc a los responsables, para exigirles un mejor uso de la escasa energay de la alta contaminacin.Apareci el principal responsable: la produccin de los materiales de construccin + la construccin de losedificios + el funcionamiento de los edificios, era el demandante del 50 al 60 % de toda la energa consumida porlos pases, por tanto tambin el principal responsable de la contaminacin ambiental.En esta situacin se funda la aparicin de nuevos enfoques tericos que se concentraron en la DEMANDA DEENERGA (DE), en la eficacia de las instalaciones trmicas, y sobre todo en EL DISEO DELFUNCIONAMIENTO TRMICO DE LA CAJA ARQUITECTNICA, de los edificios, de la ARQUITECTURA..A la toma de conciencia de estos aspectos del DISEO, se dirige este documento de encuadre general, y laelaboracin de herramientas que permitan incorporar la teora del funcionamiento trmico a la practica delDISEO.

CAMBIO CLIMTICO Y ENERGA

El clima es el resultado de un sistema circulatorio a escala planetaria, el movimiento de la masa de aire querodea el globo bajo la influencia de la radiacin solar y el constante intercambio con ocano y suelo en unequilibrio dinmico muy complejo, regulado por una serie de factores cuya influencia apenas empezamos acomprender, y que sin embargo, tenemos la certeza de que estamos alterndolos de forma irreversible.

El carcter unitario y global del clima fue percibido ya a principios del siglo pasado. Se intua que atmsfera yocano tenan un papel muy importante en la temperatura media del planeta y que parte de la energa quellegaba del Sol era, de alguna forma, retenida por la atmsfera.No mucho mas tarde (1861) se atribuyo al vapor de agua y al dixido de carbono (CO2) esta absorcin parcial, eincluso algunos cientficos llegaron a aventurar que pequeos cambios en la proporcin de estos gases podantener efectos climticos considerables.

Este es un fenmeno que en los ltimos aos ocupa la atencin mundial, y se denomina comnmente efectoinvernadero. (ya hablaremos del mismo en este documento)La analoga se debe a que agua y dixido de carbono (tambin otros gases como metano, oxido nitroso...)actan como el vidrio en un invernadero: La radiacin solar: Atraviesa la atmsfera y Llega hasta la superficie donde se transforma en calor, Que es re-emitido nuevamente a travs de ella como radiacin infrarroja; Una parte de esta radiacin es absorbida por los gases de efecto invernadero (GI).

Hay pruebas de que en pocas pasadas las variaciones en la cantidad de irradiacin solar y en la composicinde la atmsfera dieron lugar a unas condiciones ambientales muy diferentes a las de hoy.As hace 100 millones de aos, cuando existan los dinosaurios, la cantidad de CO2 era de 4 a 8 veces mayor y

la temperatura media 10 o 15C superior a la actual, mientras durante la ultima glaciacin, hace 10.000 aos, latemperatura media bajo a 9 o 10C, en correspondencia con un contenido en CO2 de unos 2/3 del queconocemos ahora.


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Ciertamente el clima evoluciona, la cuestin es con que rapidez y conque margen de adaptacin para los seresvivos.En poco mas de un siglo la actividad humana ha aumentado la cantidad de CO2 atmosfrico en un 25% ydoblado la concentracin de metano; el reforzamiento consiguiente del efecto invernadero necesariamente darlugar a un aumento de la temperatura, que se calcula de 1C cada 30 aos, mientras que desde la ultima

glaciacin su ritmo de cambio ha sido de 1C cada 500 aos.

Que transformaciones del clima pueden esperarse en adelante? Depende de la cantidad de emisiones en losprximos aos, de que fraccin de estos permanezca en la atmsfera y de los fenmenos de reforzamiento oamortiguamiento del cambio que pongan en marcha las modificaciones del clima ya en curso.En un mundo que no se da por enterado, es decir si todo sigue como hasta ahora, se prev que las emisionesde CO2 continen creciendo un 1% anual hasta el ao 2050, junto con la de otros GI (metano, oxido nitroso,

CFC y ozono troposfrico principalmente) que en conjunto pueden suponer un reforzamiento del efectoinvernadero equivalente al del CO2.El nico modo que tienen los cientficos del clima de hacerse una idea de las consecuencias es elaborarmodelos matemticos en computadora. Pero el clima es tan complejo que aun las estimaciones del futuro soninciertas, de muy difcil estimacin (recuerden las fallas de previsiones en los pronsticos de temperatura, con 48

horas de anticipacin)

Aun as hay suficiente acuerdo entre los cientficos del clima para prever un aumento de 1.5 a 4.5C en latemperatura de la superficie. Este cambio es comparable a los 5C que nos separan del mximo de la ultima eraglacial (hace 18.000 aos), pero desarrollado entre 10 y 100 veces mas deprisa. Las consecuencias no sernuniformes geogrficamente; de nuevo van a pagar justos por pecadores.El ciclo hidrolgico se vera alterado por la mayor evaporacin del agua (que a su vez refuerza el calentamiento),se prev un aumento de las lluvias en las latitudes altas durante el invierno, e intensificacin de las sequas del5% de frecuencia actual a un 50% para el 2050; las zonas con mayor riesgo son el interior de los continentes yprecisamente las que mas la sufren hoy da: Sahel, Norte frica, Sudeste de Asia, India, Centroamrica yMediterrneo.

Con gran probabilidad, el nivel del mar se elevara debido a la expansin trmica del agua y la fusin de los

glaciares de montaa. Se calcula un incremento de 10 a 30 cm para el 2030 y hasta 1 metro para el 2050.Una subida semejante significara la contaminacin de acuferos, la recesin de costas y tierras hmedas, hastael 15% de la tierra frtil de Egipto y el 14% de la de Bangladesh serian inundadas con la subida mxima prevista.Se teme un retroceso de los bosques en el interior de los continentes, sustituidos por ecosistemas msdegenerados. En realidad no hace falta ir a sitios tan lejanos, basta con mirar los noticieros de la televisin,donde aparecen los vecinos de Lomas de Zamora, quejndose de los stanos inundados, o el intendente de Sanisidro, informndoos que existen cerca de 40 bombas, manteniendo baja la napa fretica para evitar lasinundaciones en los stanos. Tengan en cuenta estos fenmenos cuando diseen sus viviendas, ojo a losstanos.

Quiz la agricultura industrializada pueda responder a la nueva situacin con suficiente rapidez (aunque enEE.UU. la ola de calor del ao 1988 significo un descenso del 30% en la cosecha de grano), pero la agriculturade los pases en desarrollo no tiene medios para una adaptacin semejante.

Hay muchos fenmenos de gran alcance cuya evolucin frente al cambio climtico es incierta, por ejemplo, lasconsecuencias de un Ocano rtico sin hielo sobre las corrientes marinas y su influencia en la pesquera, o elprobable desplazamiento de enfermedades tropicales hacia otras zonas de la Tierra.Por que se ha llegado a esta situacin y en un tiempo tan breve? La quema de combustibles fsiles arroja a laatmsfera una media de 3 Kg. de carbono por persona y da; esta media combina los 15 Kg. diarios de unnorteamericano o los 4,5 Kg. de un espaol con el escaso 1,4 Kg. emitido por un habitante de un pas nodesarrollado.

Los combustibles fsiles se queman casi exclusivamente para producir energa que, en el primer mundo esconsumido 7 veces mas por habitante que en el Tercer Mundo.El modelo econmico y productivo dominante identifica bienestar con expansin y esta con consumo de energacreciente (desde principios de siglo se ha multiplicado por 30).El 75% de la energa que se utiliza procede de combustibles fsiles: petrleo (32%),carbn (26%) y gas natural

(17%), que producen unas 6 Gt anuales de CO2. Sin haberlo planeado nos hemos topado con los limites delsistema econmico actual, bastante antes del anunciado agotamiento de los recursos.


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La nica defensa razonable ante el cambio climtico es la reduccin drstica de emisiones de dixido decarbono cambiando el sistema energtico y por tanto el econmico, renunciando a la devoradora filosofa dedesarrollo sin limites. Sin embargo, no es menos cierto que la satisfaccin de las necesidades bsicas del TercerMundo, formado por el 80% de la humanidad y donde tiene lugar el 90% del aumento de poblacin, conlleva uncrecimiento de la demanda energtica que podra alcanzar un 4 o 5% anual en las actuales condiciones.

Para dar salida a ambas prioridades hay que aplicar simultneamente dos estrategias: el ahorro de energamediante la racionalizacin del uso y el empleo de tecnologas eficientes, y obtencin de la energaimprescindible por mtodos renovables de bajo impacto ambiental.

Todo ello dentro de un necesario cambio de modos de vida, reduciendo el consumo en el Norte para que el Surtenga margen para aumentar el suyo hasta niveles dignos.Las crisis del petrleo de los aos 1973 y 1979 demostraron que el ahorro puede considerarse en s mismo unafuente de energa: la intensidad energtica (energa necesaria para producir una unidad de PIB) de laComunidad Europea se redujo en un 25%.

Requiere un considerable esfuerzo la reconversin de las economas occidentales para aprovechar el potencialde ahorro, aunque, irnicamente, algunos analistas sostienen que en un verdadero mercado libre, no deformadopor la presin de grupos de inters, seria la opcin natural pues la obtencin y quema de un barril de petrleo,

por ejemplo, es mas cara que la implantacin de medios de eficiencia que evitaran necesitarlo.Las energas renovables todava reciben una atencin meramente simblica de muchos gobiernos, a pesar deello suministran el 20% del consumo mundial, y para el ao 2030 estaran en situacin de cubrir el 70% si seimpusiera la racionalidad energtica.

Para enfrentar el cambio climtico, la produccin de energa elctrica por mtodos sin combustin basados enrecursos renovables tiene ventajas abrumadoras: una central convencional de carbn emite 962 Tm/GW porhora de operacin mientras una elica tan solo 7.4 durante el proceso de construccin.La energa solar fotovoltaica y trmica se sitan por debajo de esta cifra.

Los impactos ambientales asociados (nicamente el ahorro energtico, la energa no producida, carece deefectos ambientales indeseables) se centran en ocupacin del suelo y alteracin del paisaje (en algunos casosimpacto sobre la avifauna, alto nivel de ruido, elaboracin con productos peligrosos o suma de pequeos

impactos), pero son en cualquier caso menores que los de fuentes convencionales: una central de carbn ocupa2.7 veces mas territorio que una elica para la misma produccin de energa.El 30% del total de energa consumida en el mundo se emplea, como consumo final para transporte (la mitad delpetrleo importado en el caso del estado espaol). Se estima que origina el 25% de las emisiones de carbono ala atmsfera, adems del 47% de los xidos de nitrgeno y cantidades semejantes de hidrocarburos y conocidode carbono.

El transporte de mercancas por carretera en camiones de 40 Tm produce 5 veces mas CO2 que por ferrocarril,y sin embargo se prev un crecimiento del 40 al 70% en los prximos 20 aos del transporte por carretera.Las medidas aplicables para disminuir el impacto del transporte son, esencialmente, maximizar la eficiencia delos vehculos mediante normas de obligado cumplimiento para fabricante y usuarios (limites de velocidad) yreducir su utilizacin fomentando una amplia red de transporte publico con incentivos para el tren, y una polticaurbanstica que favorezca el uso de la bicicleta y cierre el paso del coche al centro de la ciudad (todo lo contrario

a la construccin de aparcamientos subterrneos). Tambin planificacin del territorio para disminuir lasnecesidades del transporte y la dependencia del coche privado en el urbanismo disperso.No hay mucho tiempo para la duda, el panorama con que se presenta el nuevo siglo es muy sombro y nuestracapacidad para modificarlo disminuye con la acumulacin de CO2. Cuanto mas se retrase la adopcin denuevas tecnologas energticas eficientes y blandas mas difciles sern las medidas a tomar.

LOS PASES PASAN A LOS HECHOS CONCRETOS

A titulo de ejemplo, los pases estn tomando medias concretas contra este problema creciente que amenaza sufuturo (el de todos)

Primero fue en Suecia, que despus de los estudios sobre uso racional de la energa en edificios (1973 / 1983),decidi desactivar todas las usinas atmicas que tenia en esa fecha en funcionamiento (casi 25 unidades, cuyo

costo habr superado los 100.000 millones de dlares), antes del ao 2010. Y ha comenzado

Sumo a esta decisin la no iniciacin de nuevas represas para la utilizacin de la energa hidroelctrica, quemostr con el tiempo ms desestabilizante del medio ambiente que otras alternativas. La solucin de la bomba


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de calor, como herramienta bsica para los edificios, no ha podido superar el problema de las perdidas de gasFreon, y con ello su aporte a la destruccin de la capa de ozono.

En el mes de junio del 2000, el Parlamento alemn a decidido dar de baja a sus 35 usinas atmicas, querepresentaron una inversin de casi 150.000 millones de dlares. Todo esto antes del 2020.

Y no solo le toca las usinas atmicas, tambin a las denominadas trmicas en base a combustibles slidos(carbn) y lquido (petrleo).

Al respecto informaba el diario El Pas de Madrid, en los ltimos das de junio del 2000:

Espaa se compromete a cerrar 12 centrales trmicas por sus emisiones contaminantesEl coste de la adaptacin a las nuevas directrices de la UE superar los 1.200 millones de dlares. El sectorelctrico espaol se ver obligado a cerrar 12 de las 57 centrales trmicas (un 22% de su infraestructura) antesde 2008, debido a que sus elevadas emisiones de gases contaminantes a la atmsfera superan los lmitesaprobados ayer por el Consejo de Ministros de Medio Ambiente de la UE.Las dos directivas de la UE aprobadas ayer en Luxemburgo tienen una misma finalidad: proteger la atmsferade las emisiones nocivas para la salud humana y el medio ambiente.

BUSCANDO ALTERNATIVASSon dos camino paralelos a un mismo fin, REDUCIR LA DEMANDA DE ENERGA, y all el ROLFUNDAMENTAL DE LOS DISEADORES DE EDIFICIOS, y procurar encontrar nuevas alternativas de provisinde energa. AMBOS CAMINOS DEBEN SER RECORRIDOS, y a nosotros los arquitectos nos corresponde elaporte del DISEO DEL FUNCIONAMIENTO TRMICO DE LOS EDIFICIOS.

descansemos, tomemos un poco de aire, y ........ vamos a la 2PARTE
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