Artículo Académico / Academic Paper
Recibido: 28-04-2024, Aprobado tras revisión: 13-06-2024
Forma sugerida de citación: K., Tituana-Tituana; V., Guillén-Mena (2024). “Percepción de confort térmico mediante la
caracterización de la envolvente de edificaciones residenciales en la ciudad de Loja”. Revista Técnica “energía”. No. 21, Issue I,
Pp. 122-132
ISSN On-line: 2602-8492 - ISSN Impreso: 1390-5074
Doi: https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.647
© 2024 Operador Nacional de Electricidad, CENACE
Esta publicación está bajo una licencia internacional Creative Commons Reconocimiento –
No Comercial 4.0
Analysis of the Thermal Comfort Perception in Residential Buildings in Loja
City based on Ecuadorian Energy Efficiency Standard
Análisis de Percepción del Confort Térmico de Edificaciones Residenciales en
la Ciudad de Loja basado en la Norma Ecuatoriana de Eficiencia Energética
K.T. Tituana1
0009-0002-9920-2085
V.F. Guillén 2,3
0000-0003-4001-1831
1Universidad Técnica Particular de Loja, Loja, Ecuador
E-mail: kbtituana@utpl.edu.ec, vguillen001@ikasle.ehu.eus
2Universidad del País Vasco UPV/EHU, Departamento de Ingeniería Energética, Escuela de Ingenieros de Bilbao,
Bilbao, España
E-mail: vguillen001@ikasle.ehu.eus
Abstract
The building envelope plays a crucial role in interior
thermal comfort and energy efficiency. Hence, the
importance of implementing the energy efficiency
chapter of the Ecuadorian Construction Standard (NEC-
HS-EE). This chapter establishes minimum
requirements for thermal transmittance of envelope
elements. However, it is unknown whether these values
guarantee a satisfactory perception of indoor thermal
comfort. This study aims to determine the thermal
comfort perception in residential buildings in Loja city,
through defining typologies and characterizing their
envelope. Typologies are defined using information
from the National Building Survey (ENED), while the
envelope is characterized by surveying construction
professionals in the locality. Finally, a thermal
perception survey is conducted on occupants of the
defined typologies. The results show that several
construction packages comply with the NEC-HS-EE
standard (except for the use of 7 cm thick brick wall,
which is a common practice) and provide satisfactory
comfort perception to occupants during the day,
achieving a comfort perception within 80%
acceptability. However, this is not maintained during
the night.
Resumen
La envolvente desempeña un papel crucial en el confort
térmico interior y eficiencia energética de las
edificaciones, por ello la importancia de la
implementación del capítulo de eficiencia energética de
la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC-HS-
EE). Este capítulo establece requisitos mínimos de
transmitancia térmica para elementos de la envolvente.
Sin embargo, se desconoce si estos valores garantizan
una percepción satisfactoria del confort térmico interior.
El presente estudio tiene como objetivo determinar la
percepción de confort térmico en edificaciones
residenciales en la ciudad de Loja, a través de la
definición de la tipologías y caracterización de su
envolvente. Para la definición de tipologías se considera
la información de la Encuesta Nacional de Edificaciones
(ENED), mientras que, para la caracterización de la
envolvente se encuesta a profesionales de la
construcción en la localidad. Finalmente, se aplica una
encuesta de percepción térmica a ocupantes de las
tipologías definidas. Los resultados muestran que,
varios paquetes constructivos cumplen con la NEC-HS-
EE (a excepción del uso de pared de ladrillo de 7 cm de
espesor, que representa una práctica común) y brindan
una percepción satisfactoria de confort a los ocupantes
durante el día, alcanzando una percepción de confort
dentro del 80% de aceptabilidad, no obstante, esto no se
mantiene durante la noche.
Index terms— Thermal perception, envelope, thermal
transmittance, energy efficiency, building typologies.
Palabras clave— Percepción térmica, envolvente,
transmitancia térmica, eficiencia energética, tipologías
edificatorias.
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Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
1. INTRODUCCIÓN
El Plan Nacional de Eficiencia Energética 2016-2035
(PLANEE) [1], establece como meta del objetivo del eje
residencial, que para el año 2020, el 20% de los GADs
implementen y apliquen la normativa NEC-HS-EE [2] de
forma satisfactoria; sin embargo, a la fecha aún no se ha
cumplido. La aplicación de normativas de eficiencia
energética “representan una oportunidad significativa
para ahorrar energía y mitigar emisiones de GEI en
edificaciones residenciales y no residenciales” [3].
En muchos países alrededor del mundo, se han
establecido requisitos prescriptivos para los diseños de
envolventes de edificios. Estas regulaciones, destinadas
a controlar el diseño especifican los límites mínimos y
máximos aceptables de ganancia de calor a través de las
envolventes. De esta manera se promueve diseños
energéticamente eficientes con características térmicas
óptimas de los materiales, como el valor U, resistencia
térmica (valor R) y coeficiente de ganancia de calor solar
(SHGC) [4].
Dentro de los requisitos prescriptivos que deben
cumplirse dentro de la norma NEC-HS-EE se encuentra
el valor máximo de transmitancia térmica para elementos
constructivos opacos (techos, paredes, pisos y puertas
opacas) y ventanas (verticales y horizontales), los
mismos que están determinados según la zona climática
en donde se encuentra la edificación [2].
Además de estos valores, la normativa establece otros
parámetros que se deben cumplir para mejorar el
desempeño de la envolvente como infiltración de aire,
calidad de aire e iluminación para viviendas, la
reflectancia solar de la cubierta, el coeficiente de
ganancia de calor solar, relación ventana-muros, entre
otros.
Los valores de propiedades de materiales de
construcción usados en la norma NEC-HS-EE como
información para el cálculo de transmitancia térmica, que
se presentan en sus anexos se encuentran basados en
normas internacionales como la Norma Básica de la
Edificación NBE-CT-79 [5] y otras fuentes
bibliográficas, por lo que, en su contexto se refiere a la
necesidad de establecer valores mediante ensayos
realizados dentro del país y materiales locales.
Esta normativa aún no se ha visto implementada, más
es importante validar su aplicación, por lo que el presente
trabajo se ha visto motivado para verificar que los valores
de transmitancia térmica establecidos como máximos
para la ciudad de Loja, sobre viviendas existentes, sean
suficientes para generar una percepción aceptable del
confort y pueda ser aplicado a nuevas construcciones y
remodelaciones
Entre los estudios revisados a nivel nacional
encontramos un estudio [6], que establece un déficit
cualitativo de las viviendas en Ecuador, lo que significa
que no están construidas con materiales adecuados. De
igual manera en [7] afirma que el ámbito de la
construcción “no contempla las propiedades termo-
físicas de los materiales en función de las condiciones
climáticas a las cuales están expuestas”; además, en su
estudio evalúa el confort interior de la aplicación de
materiales de cambio de fase (PCM) en tres sectores del
Ecuador, mediante simulaciones cuyos resultados
muestran que su uso es beneficioso en Quito. En
Zumbahua no mejora las condiciones de aire interior.
Finalmente, en Guayaquil resulta beneficioso su uso en
viviendas en combinación con sistemas de aire
acondicionado.
El estudio elaborado por [8], evalúa condiciones de
confort específicas para la zona de Quito a través de un
estudio de campo comparativo entre el modelo
adaptativo propuesto por la Norma UNE-EN 15251, y el
modelo estático PMV, para establecer un registro de
confort térmico de edificaciones de oficinas
acondicionadas naturalmente en una zona climática
determinada. Como base para futuras investigaciones,
obtiene que el método de aplicación adecuado en zonas
templadas y con variaciones de temperaturas bajas es el
método adaptativo de la norma UNE-EN 15251, y el
método Griffiths para establecer el rango de temperatura
adecuado. El modelo PMV tiende a subestimar o
sobreestimar la sensación de los ocupantes.
En Cuenca, el estudio de [9] toma en cuenta factores
ambientales y la percepción de ocupantes de viviendas,
para definir los rangos de confort adaptados al lugar,
mediante un análisis de regresión. Además, analiza la
calidad del aire, confort visual y confort auditivo. Usa el
método adaptativo establecido en la ISO 7730 [10],
UNE-EN-15251 [11] y ASHRAE 55 [12]; y la escala de
7 puntos de Fanger para las encuestas [12]. En cuanto a
la percepción de confort como resultados obtiene que el
65% de usuarios considera que la temperatura interior es
confortable y se evidencia que los ocupantes tienden a
adaptarse a una temperatura menor que lo establecido por
las normas.
De igual manera uno de los estudios que destacan es
la evaluación del confort térmico en viviendas de interés
social elaborado por [13] mediante simulaciones en
software Design Building analiza el rendimiento térmico
de los materiales utilizados, en cada parroquia del
Ecuador Continental, ya que estas edificaciones se
encuentran implantadas en diversos lugares, sin
considerar las diferentes condiciones. Como resultado se
obtiene un mapa del Ecuador de clasificación según las
horas que no se encuentran en confort. Con respecto a la
ciudad de Loja se encuentra dentro de la Clase 3: 4101-
5100 h. En esta clasificación las viviendas tienen un
rendimiento térmico aceptable, ya que las horas que se
encuentra en disconfort, son horas de la noche o
madrugada en donde los habitantes normalmente
duermen. Por esta razón recomienda el uso de materiales
tradicionales, ya que los materiales que conforman estas
edificaciones no cumplen con las condiciones requeridas
123
Tituana et al. / Percepción de confort térmico mediante la caracterización de envolvente de edificaciones residenciales
de confort, y el uso estrategias bioclimáticas. Las
estrategias de diseño recomendadas consisten en
aprovechar las ganancias de calor interna y emplear
estrategias de calentamiento pasivo.
De acuerdo a [8] en el Ecuador, en el sector de la
construcción los problemas de confort aún no juegan un
papel importante en la etapa de diseño y en el
funcionamiento diario, principalmente debido a la falta
de conocimiento y comprensión del confort térmico
humano, por lo que es importante la implementación de
estándares de confort térmico en las edificaciones del
país.
De esta manera se puede establecer la importancia de
ejecutar esta investigación, ya que los materiales usados
regularmente como envolvente en las construcciones
contemporáneas no han sido analizados y evaluados tanto
en sus propiedades térmicas y paralelamente con la
percepción de confort interior que estas brindan a sus
habitantes. Además, la mayoría de los estudios se han
realizado previo a que se publicara la Norma de
Eficiencia Energética de Ecuador (NEC-HS-EE) [2]. Con
lo cual hace falta contar con estudios que permitan
determinar el aporte de esta Norma en obtener eficiencia
energético y confort en viviendas
Por tanto, el objetivo del presente estudio consiste en
determinar la percepción del confort térmico a través de
la caracterización de materiales predominantes en la
envolvente de las edificaciones residenciales de la ciudad
de Loja. Para ello, se propone establecer tipologías
representativas de edificaciones residenciales con base en
los materiales de construcción comúnmente utilizados,
que se obtienen de la Encuesta Nacional de Edificaciones
(ENED). Posteriormente se plantea la caracterización de
la envolvente basado en los requisitos establecidos por la
NEC-HS-EE y encuestas a profesionales locales y el
análisis de confort interior de los habitantes mediante el
método adaptativo, para determinar los rangos de
aceptabilidad de confort.
Este estudio permite determinar que, en su mayoría,
los paquetes constructivos usados por los constructores
cumplen con los requisitos máximos de transmitancia
térmica. Sin embargo, se logra determinar que cuando se
usa paredes de ladrillo de 7cm, que es una práctica común
en la construcción, no se cumple con el valor máximo
establecido. Con respecto al confort térmico se encontró
que los sistemas constructivos utilizados en la localidad
cumplen, en su mayoría con las exigencias de
transmitancia térmica de envolvente y permiten alcanzar
el confort la mayor parte del tiempo durante el día,
mientras que en la noche se experimenta disconfort,
especialmente en la planta baja.
El documento se estructura de la siguiente manera: en
la siguiente sección se aborda la metodología, que
consiste en la definición de tipologías representativas
para el área urbana de Loja, la caracterización de la
envolvente de las viviendas y la percepción de confort
térmico interior. En la sección 3 se presentan los
resultados obtenidos, en la sección 4 la discusión y
finalmente en la sección 5 las conclusiones y
recomendaciones.
2. METODOLOGÍA
El estudio se realiza en el área urbana de la ciudad de
Loja, al sur del Ecuador. Se localiza en la latitud -4.03° y
longitud -79.20°, a una altitud aproximada de 2040
msnm. La ciudad presenta un clima ¨continental lluvioso¨
[2], con CDD10°C≤ 2500 y HDD18°C ≤ 2000. Su
temperatura media anual es de 16°C y la humedad
relativa de 74.06%. Existe una variación de temperatura
diaria que puede alcanzar los 20°C en medio día. Las
horas de la madrugada y noche son las más frías, mientras
que, al medio día se incrementa hasta alcanzar los niveles
de confort térmico, que se encuentran establecidos en la
NEC-HS-CL entre 20°C y 23°C para el clima frío [14].
Los meses más fríos son de junio a septiembre y los
meses más cálidos de noviembre a enero.
Según la Norma NEC-HS-EE los requisitos para la
envolvente (Valor U) que se debe cumplir en el piso
climático indicado son los que se muestran en la (Fig. 1).
Figura 1: Requisitos de envolvente para la zona climática 3 según
NEC-HS-EE
La investigación se desarrolló en tres pasos: el
primero consistió en identificar las tipologías
representativas del parque residencial de Loja, el segundo
paso en caracterizar las envolventes de las tipologías
definidas y finalmente en la aplicación de encuestas de
percepción a los habitantes.
2.1 Identificación de tipologías representativas
Para identificar las tipologías representativas del
parque residencial de la ciudad de Loja se consideran los
datos de permisos de construcción otorgados por el GAD
Municipal, obtenidos mediante la Encuesta ENED
correspondiente al año 2019 [15].
A partir de esta información, se identificó el tipo de
edificación predominante, el número de pisos y los
materiales comúnmente empleados. Para el análisis de la
materialidad se considera las viviendas de nueva
construcción y no las ampliaciones o remodelaciones, ya
que en estos dos últimos casos no se informa sobre la
materialidad de la totalidad de las viviendas.
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Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
2.2 Caracterización de la envolvente
La caracterización de los paquetes constructivos de la
envolvente se realiza mediante la aplicación de una
encuesta digital dirigida a constructores profesionales de
la ciudad de Loja, con un total de 19 respuestas entre
ingenieros y arquitectos. El propósito de esta encuesta
consiste en identificar los componentes, espesores y
características de las cubierta, paredes y pisos que
constituyen las tipologías representativas previamente
identificadas para determinar su transmitancia térmica.
El cálculo de transmitancia térmica se realiza de
forma teórica a partir de la norma UNE-EN ISO 6946
[16]: Método de cálculo de resistencia térmica y
transmitancia térmica, y según lo establecido en el
Código técnico de la edificación para el Cálculo de
parámetros característicos de la envolvente [17]. Para su
cálculo, se ha identificado estudios en la literatura
científica nacional para obtener información sobre la
conductividad térmica de los materiales locales. En los
materiales que no se ha encontrado información local se
utiliza los datos proporcionados por la norma UNE ISO
10456 [18] y la NEC-HS-EE. (Tabla 1).
Tabla 1: Valores de conductividad térmica de materiales
Material
Conductividad
(W/m K)
Bloque (Pichincha)
0.312*
Hormigón a base de cemento
0.545*
Mortero a base de cemento
0.465*
Bloque hueco de piedra
pómez
0.273*
Ladrillo común
0.80
Teja de arcilla
1
Cerámica/ Porcelanato
1.3
Acero (Steel)
50
Zinc
110
Gypsum
0.18
Piedra sedimentaria natural
2.3
Suelo arena o grava
2.0
Nota: * Materiales con información local
2.3 Percepción de confort térmico interior
Para determinar la percepción de confort interior de
los habitantes de la ciudad de Loja en cada una de las
tipologías, se realizó el desarrollo y aplicación de
encuestas dirigidas a la ciudadanía en general mediante
medios digitales, ya que el presente estudio se desarrolló
en el marco de la Pandemia de la COVID-19. La
condición de aplicación fue que habiten en viviendas de
tipología unifamiliar de 2 pisos, por ser la tipología
predominante. Se obtuvieron 65 respuestas válidas de un
total de 102 encuestas realizadas desde el 13 de enero del
2022 hasta el 01 de febrero del 2022. Con lo cual se
obtuvo una tasa de respuesta del 63.70%.
En esta fase del estudio, se ha tomado en cuenta la
temperatura exterior promedio, utilizando los datos
registrados por la estación meteorológica de la UTPL
durante el periodo de aplicación de la encuesta, que
abarca 7 días previos al registro, como lo recomienda la
norma ASHRAE 55. De acuerdo con estos datos, se
determina que la temperatura media exterior de los días
en que se realizó el estudio es de 17.48°C.
La encuesta se estructuró en cuatro partes: la primera
parte con preguntas relacionadas con el tipo de
edificación, número de pisos y localidad para verificar el
cumplimiento de las condiciones requeridas por el
estudio; la segunda para obtener información general de
la vivienda como su ubicación dentro de la ciudad,
antigüedad de la edificación, tipo de implantación,
materialidad, entre otros aspectos que inciden en el
confort térmico; la tercera parte centrada en preguntas de
percepción térmica. Las preguntas de percepción de
confort estuvieron enfocadas para planta baja y planta
alta, y tanto en el día como en la noche. Para ello, se usó
el método de evaluación de viviendas existentes
mediante encuestas a los habitantes siguiendo la norma
ASHRAE 55, en donde se empleó la escala de sensación
térmica de 7 puntos de Fanger, que va desde el 0 como
una temperatura neutra hasta +3 muy caliente o -3 muy
frío. Para su aplicación en la localidad de estudio, se han
adaptado los términos para un mejor entendimiento.
La ASHRAE 55 [12] establece que el porcentaje de
satisfechos en un espacio se encuentran en las escalas
entre -1 y +1, es decir abarca los ocupantes que marcaron
ligeramente caliente, ni caliente ni frio y ligeramente frío,
debido a que se pueden realizar cambios de adaptación
en los ocupantes (como la vestimenta o tomar algo
caliente) o en el ambiente (como abrir o cerrar ventanas).
A partir de ellos se establecen 2 rangos de aceptabilidad
el primero entre 80% - 90% y el segundo rango mayor al
90%.
Por último, la cuarta parte se enfocó en recopilar
información respecto a las estrategias pasivas a las que
pueden optar para mejorar o adaptarse al ambiente
interior, con la finalidad de realizar análisis
complementarios.
3. RESULTADOS
3.1 Identificación de tipologías representativas
Se identifica que la tipología predominante corresponde
a las edificaciones residenciales unifamiliares
predominan en el parque residencial con el 67.38%. La
diferencia se distribuye de manera equitativa entre
viviendas para 2 familias y para 3 o más familias. De las
viviendas unifamiliares, se evidenció que en su mayoría
son de dos pisos con el 49.32%. Por tanto, se considera
a la edificación unifamiliar de dos pisos como la
predominante en el parque residencial de la ciudad de
Loja, seguida de la vivienda de un piso con el 45.51%.
Para el estudio se considera la vivienda de dos pisos y se
analiza tanto la planta baja como la planta alta. Tomando
en cuenta los materiales que se emplean comúnmente en
este tipo de edificación se evidenció que el hormigón
armado predomina en cimientos (94.32%), en estructura
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Tituana et al. / Percepción de confort térmico mediante la caracterización de envolvente de edificaciones residenciales
(96.96%) y en la cubierta (78.6%). En las paredes
predomina el uso de ladrillo (94.76%), seguido del
bloque (5.24%).
Hasta el año 2019 no se registra el material de piso, por
lo que este elemento de envolvente se determinará
mediante la encuesta de caracterización que se indica en
la sección 3.2. En cuanto a la forma de la cubierta, si bien
predomina la cubierta plana de hormigón armado con el
78.6%, el 21,4% restante emplea cubierta inclinada con
láminas metálicas (8.73%), fibrocemento (3.93%) y teja
de arcilla u otros (8.30%).
En base a estos datos recopilados en la materialidad
de la envolvente, se establecen cuatro tipologías de
estudio que se muestran en la Tabla 2, todas con
estructura de hormigón armado. La tipología T1 se
conforma por paredes de ladrillo y cubierta de hormigón
armado; la tipología T2 con paredes de ladrillo y cubierta
de láminas metálicas; la tipología T3 con paredes de
bloque y cubierta de hormigón armado; y la tipología T4
con paredes de bloque y cubierta de láminas metálicas.
Tabla 2: Tipologías según materiales de envolvente
TIPOLOGÍA
TIPOLOGÍA T1
TIPOLOGÍA T2
MATERIAL
Estructura
Hormigón
Armado
Hormigón
Armado
Paredes
Ladrillo
Ladrillo
Cubierta
Losa de
hormigón
armado
Láminas
metálicas
TIPOLOGÍA
TIPOLOGÍA T3
TIPOLOGÍA T4
MATERIAL
Estructura
Hormigón
Armado
Hormigón
Armado
Paredes
Bloque
Bloque
Cubierta
Losa de
hormigón
armado
Láminas
metálicas
3.2 Caracterización de la envolvente
Las respuestas obtenidas de la encuesta aplicada a
constructores profesionales de la ciudad de Loja,
permitió obtener información para la caracterización de
cada paquete constructivo de las tipologías identificadas
previamente. En el caso de paredes, se establece que el
tipo de ladrillo predominante es el de obra macizo
(89.47%), colocado mayormente de filo con un espesor
de pared de 7 cm (78.95%) y en menor escala echado de
14 cm (21.05%).
Cuando las paredes perimetrales se conforman por
bloques de cemento, se emplean los de 10 cm o 15 cm de
espesor en igual proporción. Los materiales
predominantes que se utilizan como recubrimiento
exterior son mortero y pintura en un 68.42% de las veces,
mientras que, en el interior en un 94.74%. Otras opciones
de revestimiento para el exterior son los cerámicos
(10.53%) y la piedra (5.26%). También se identificó que
el 15.79% de los encuestados no emplea ningún tipo de
revestimiento exterior.
Las cubiertas planas (losas de hormigón armado) son
realizadas por los profesionales encuestados con losas
alivianadas con casetones en un 42.11% y con losas
alivianadas con bloque pómez en un 36.84%. Hacia el
exterior el recubrimiento comúnmente empleado es el
mortero con cerámico (36.84%) o con piedra (15.79%),
no obstante, un alto porcentaje no emplea ningún tipo de
recubrimiento o emplea solo mortero (47.37%). Hacia el
interior se define predominantemente el uso de gypsum
(52.63%); sin embargo, también se evidencia que los
profesionales emplean únicamente mortero más pintura
(26.32%). En menor medida se emplea la plancha de
estuco (10.53%) o simplemente no se usa ningún tipo de
revestimiento (10.53%).
En las cubiertas inclinadas se utilizan láminas
metálicas simples con estructura metálica de 15 cm.
Según el grupo de profesionales encuestados, la
pendiente que comúnmente emplean en las edificaciones
para la ciudad de Loja esta entre el 16% y 20 %. El
recubrimiento predominante por el exterior es la teja
cerámica con el 52.94%, mientras que, en la diferencia
emplean las láminas metálicas sin algún tipo de
recubrimiento. En cuanto al recubrimiento interior
generalmente emplean planchas de gypsum (58.82%) o
de estuco (17.65%).
Finalmente, el paquete constructivo del piso en planta
baja está dominado por dos opciones. El primero
conformado por material de mejoramiento con losa de
hormigón (57.89%), y el segundo por un replantillo de
piedra con loseta de hormigón (42.11%). En ambos casos
se emplea losas de 7 cm (57.89%) o de 5cm (31.58%).
En un bajo porcentaje (10.53%) el contrapiso está
conformado por losas de 10 cm. El recubrimiento que
más se aplica es el piso de cerámica (89.47%) y el piso
flotante (10.53%).
A partir de la caracterización de los paquetes
constructivos, se realiza el cálculo de la transmitancia
térmica, usando los valores de conductividad térmica de
la Tabla 1. Los resultados de los paquetes constructivos
predominantes se muestran en la Tabla 3.
De ello se determina que la tipología T1, se valida el
cumplimiento para la mayoría de los elementos de
envolvente, a excepción de las paredes de ladrillo de 7
cm, que son las predominantes en la localidad.
En la tipología T2 los paquetes constructivos que no
cumplen con el valor máximo son las paredes con
ladrillos de 7 cm y la cubierta con láminas metálicas sin
recubrimiento de teja.
En la tipología T3 todos los paquetes constructivos
cumplen con los requisitos de la norma.
Y finalmente en la T4, al igual que en la tipología T2
no cumple la cubierta de láminas metálicas sin
recubrimiento exterior.
126
Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
3.3 Percepción de confort térmico interior
De las encuestas de percepción se pudo receptar
respuestas de habitantes de cinco parroquias urbanas:
Carigán (6.15%), El Sagrario (15.38%), El Valle
(26.15%), Punzara (26.15%) y San Sebastián (26.15%).
La información recopilada muestra que el 69.23% de las
viviendas están ocupadas entre 3 y 5 personas. Además,
se ha establecido que el 96.98% de las viviendas
incluidas en el estudio tienen una antigüedad de hasta 30
años, distribuidas de la siguiente manera: hasta 10 años
el 32.31%, hasta los 20 años el 40.00% y hasta los 30
años el 24.62%. En cuanto al tipo de implantación, se
identificaron cuatro condiciones diferentes: Aisladas
(9.23%), pareadas (23.08%), continuas o adosadas
(52.31%) y sobre línea de fábrica (15.38%).
Tabla 3: Caracterización de la envolvente predominante en la construcción de viviendas en la ciudad de Loja, cálculo de transmitancia
térmica y cumplimiento de la NEC-HS-EE
Envolventeente
Opción
Material
Espesor
(mm)
Conductividad térmica
(W/m K)
Resistencia térmica
total
Valor U
(W/m2 K)
Cumplimiento
NEC-HS-EE
Paredes
1
Mortero (enlucido)
20
0.465
0.35
2.83
NO
Ladrillo de obra
70
0.72
Mortero (enlucido)
20
0.465
2
Mortero (enlucido)
20
0.465
0.45
2.22
SI
Ladrillo de obra
140
0.72
Mortero (enlucido)
20
0.465
3
Mortero (enlucido)
20
0.465
0.58
1.74
SI
Bloque de concreto
100
0.312
Mortero (enlucido)
20
0.465
4
Mortero (enlucido)
20
0.465
0.74
1.36
SI
Bloque de concreto
150
0.312
Mortero (enlucido)
20
0.465
Cubierta
1
Cerámico
9
1.3
0.63*
1.58
SI
Mortero
10
0.465
Hormigón
50
0.545
Casetones + Hormigón
150
1.067
0.545
Cámara de aire
50
Plancha de gypsum
6.4
0.18
2
Cerámico
9
1.3
0.92*
1.08
SI
Mortero
10
0.465
Hormigón
50
0.545
Bloque pómez +
Hormigón
150
0.273
0.545
Cámara de aire
50
0.16
Plancha de gypsum
6.4
0.18
3
Teja de arcilla
7
1
0.35
2.89
SI
Láminas metálicas
0.25
110
Estructura metálica
150
50
Cámara de aire
20%
Plancha de gypsum
6.4
0.18
4
Hormigón
50
0.545
0.61*
1.65
SI
Casetones + Hormigón
150
1.067
0.545
Cámara de aire
50
0.16
Plancha de gypsum
6.4
0.18
5
Hormigón
50
0.545
0.90*
1.11
SI
Bloque pómez +
Hormigón
150
0.273
0.545
Cámara de aire
50
0.16
Plancha de gypsum
6.4
0.18
6
Láminas metálicas
0.25
110
0.34
2.95
NO
Estructura metálica
150
50
Cámara de aire
20%
Plancha de gypsum
6.4
0.18
Piso Planta Baja
1
Cerámico
9
1.3
0.42
2.38
SI
Losa de hormigón
70
0.545
Material de mejoramiento
150
2
2
Cerámico
9
1.3
0.41
2.44
SI
Loseta de hormigón
70
0.545
Replantillo de piedra
150
2.3
* Representa la resistencia térmica total, calculada mediante el método de cálculo aplicado para un elemento de edificación constituido por
capas homogéneas y heterogéneas
Con relación a los materiales de construcción las
viviendas encuestadas son principalmente de ladrillo
(87.69%) y bloque (10.77%). Se identificaron viviendas
con paredes de tierra en un porcentaje muy bajo (1.54%).
En cuanto a la cubierta las viviendas son de losa de
hormigón armado en un 69.23%, láminas metálicas
127
Tituana et al. / Percepción de confort térmico mediante la caracterización de envolvente de edificaciones residenciales
(21.54%) y de teja (9.23%). De las viviendas que cuentan
con cubierta inclinada se identificó que el 64.71% tienen
cielo raso falso a nivel, el 23.53% cuenta con un cielo
raso que sigue la pendiente de la cubierta, el 5.88%
cuenta con un espacio habitable o buhardilla y el 5.88%
no tiene cielo raso falso. Con relación a la materialidad
del piso de la planta baja, se encontró que el 60% de las
viviendas son de cerámica sobre losa de hormigón, el
33.85% de madera sobre losa de hormigón y un 6.15%
son de tierra estabilizada.
A partir de estos resultados se clasificaron los casos
estudios según las tipologías definidas obteniendo mayor
número para la tipología T1, 40 casos, tipología T2, 12
casos y para la tipología T3 y T4, con un registro de pocos
casos, 4 y 2 respectivamente.
Para proceder con los análisis de la percepción
térmica se ha tomado las tipologías identificadas en el
paso 1 y se asocia con la información faltante obtenida
en los pasos 2 y 3.
En la Fig. 2 se analiza los resultados obtenidos de
sensación térmica de cada tipología aplicando la escala
de 7 puntos de Fanger. En la parte superior se analizan
los datos de planta baja, en la parte inferior los de planta
alta, en la izquierda durante el día y en la derecha durante
la noche.
(a) Tipología T1
(b) Tipología T2
(c) Tipología T3
(d) Tipología T4
Figura 2: Resultados obtenidos de sensación térmica según escala de Fanger
128
Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
De ello, podemos determinar que en la tipología T1,
la planta baja es percibida por la mayoría de los
ocupantes como ligeramente frío y frío tanto en el día
como en la noche respectivamente, mientras que, en
planta alta para más de la mitad de los ocupantes se
encuentra en confort o ligeramente caliente. En la
tipología T2 se puede observar que en planta baja la
mitad de los ocupantes se encuentra en confort durante el
día y la noche; mientras que, en la planta alta esto cambia
a ligeramente caliente.
En la tipología T3, en la planta baja, durante el día el
espacio se percibe en confort o ligeramente caliente,
mientras en la noche cambia a ligeramente frío. En planta
alta durante el día se percibe en confort para gran parte
de los ocupantes, mientras que, en la noche la mitad de
los ocupantes se encuentran en confort o ligeramente
caliente y la otra mitad consideran que los espacios son
ligeramente fríos o fríos. Finalmente, la tipología T4
tanto en planta baja como en alta se siente ligeramente
frío o frío tanto en el día como en la noche.
De forma general los espacios de planta baja de todas
las tipologías se perciben como espacios más fríos que
planta alta (a excepción de la T2), siendo aún menor en
la noche que en el día, esto puede deberse a la forma de
implantación, y a que en la localidad es común que en
planta baja se desarrolle el área social, con espacios
abiertos y mayor superficie de vitrales.
Por lo tanto, en la Tabla 4 los valores que se
encuentran en rojo no cumplen con el porcentaje de
satisfacción requerido, es decir un valor mayor al 80% de
aceptabilidad. Esto es las tipologías T1, T3 Y T4 en
planta baja durante la noche, y las tipologías T3 y T4 en
planta alta durante la noche. La tipología que presenta
mayor porcentaje de ocupantes satisfechos es la T2.
Tabla 4: Porcentaje de ocupantes satisfechos según tipología
de vivienda
Tipología
Envolvente
Materiales de
Construcción
Planta Baja
Planta Alta
Día
Noche
Día
Noche
T1
Pared
Ladrillo
82.50%
52.50%
80%
82.50%
Cubierta
Hormigón Armado
Piso
Loseta de hormigón
T2
Pared
Ladrillo
100%
100%
100%
91.67%
Cubierta
Láminas metálicas (con
cielo raso a nivel)
Piso
Loseta de hormigón
T3
Pared
Bloque
100%
75%
100%
75%
Cubierta
Hormigón Armado
Piso
Loseta de hormigón
T4
Pared
Bloque
100%
0%
100%
50%
Cubierta
Láminas metálicas (con
cielo raso a nivel)
Piso
Loseta de hormigón
De acuerdo con la información acerca de las
preferencias de los ocupantes para sus espacios, las
tipologías T1, T2 Y T3 no requieren cambio en
asoleamiento y temperatura, mientras que la T4 sí. Con
respecto a la humedad todas las tipologías requieren
menor humedad al interior de las viviendas. Cabe
destacar que la tipología T1 y T3 indican haber realizado
cambios anteriormente para mejorar el ambiente interior
como sellar ventanas para reducir las infiltraciones,
cambiar el piso, usar alfombras en las habitaciones y
construir una cubierta sobre la terraza.
3.4 Relación de la norma NEC-HS-EE con la
Percepción de Confort Interior de las
Viviendas
Luego del análisis de resultados de las encuestas, se
realiza la validación de la Norma NEC-HS-EE,
relacionando los paquetes constructivos de cada tipología
con la aceptabilidad que presentan en los ocupantes y
verificando si el valor establecido (Fig.1) permite
alcanzar el confort interior en la ciudad de Loja.
A partir de los valores máximos de transmitancia
térmica proporcionados por la norma NEC-HS-EE se
establece si los paquetes constructivos de cada tipología
cumplen o no con este requisito. Además, se verifica el
rango de aceptabilidad de los ocupantes en el interior de
estas viviendas según las respuestas de los casos
analizados.
En la Tabla 5, se determina que para la tipología T1,
los ocupantes se encuentran satisfechos con el confort del
espacio tanto en planta baja como en planta alta dentro de
un rango de aceptabilidad del 80% al 90%. Sin embargo,
durante la noche en planta baja el porcentaje es menor a
80%. Las causas de este disconfort no se han definido en
el estudio, más puede ser por el uso de materiales de piso
como cerámica o porcelanato y mayores áreas de cristal,
mientras en áreas de planta alta es común el uso de
madera o piso flotante.
De acuerdo con las respuestas obtenidas para la
tipología T2, los habitantes se encuentran satisfechos con
el confort del espacio tanto en el día como en la noche,
tanto en planta baja como en planta alta, convirtiéndose
en el tipo de vivienda con mejor confort interior. Esto
puede ser a causa de que las viviendas analizadas en su
mayoría cuentan con cielo raso, lo que permite evitar las
pérdidas de calor nocturnas.
En el caso de las tipologías T3 y T4 todos los paquetes
constructivos analizados cumplen con el valor U
máximo, más en la noche se encuentran en disconfort
tanto en planta baja como en planta alta con una
aceptabilidad menor al 80%.
Se evidencia que todas las tipologías cumplen con los
requisitos prescriptivos de la Norma NEC-HS-EE y
dotan de un ambiente de confort interno a los habitantes
durante el día, más en la noche al bajar la temperatura
esta situación cambia, en este caso los ocupantes pueden
129
Tituana et al. / Percepción de confort térmico mediante la caracterización de envolvente de edificaciones residenciales
tomar medidas para modificar estas condiciones y
alcanzar el confort interior en sus viviendas. Es
recomendable analizar otros aspectos como la
implantación, orientación, superficies acristaladas, entre
otros que permitan obtener otros aspectos por los que las
viviendas pueden encontrarse en disconfort.
Tabla 5: Relación de Cumplimiento de NEC-HS-EE y porcentaje
de satisfacción del ambiente interior
Tipología
Elemento
Cumple NEC-HS-EE
Porcentaje de ocupantes satisfechos
Planta Baja
Planta Alta
Día
Noche
Día
Noche
>90%
90%−80%
<80%
>90%
90%−80%
<80%
>90%
90%−80%
<80%
>90%
90%−80%
<80%
Tipología
T1
Paredes
●*
●
●
●
●
Piso
●
Techo
●
Tipología
T2
Paredes
●*
●
●
●
●
Piso
●
Techo
●*
Tipología
T3
Paredes
●
●
●
●
●
Piso
●
Techo
●
Tipología
T4
Paredes
●
●
●
●
●
Piso
●
Techo
●*
*Se presenta una variación en el paquete constructivo que no
cumple con el valor U máximo
4. DISCUSIÓN
La cantidad de casos analizados por cada tipología
concuerdan con la información estadística, de tal forma
que en la mayoría de casos corresponden a la tipología
T1 y T2, con 40 y 12 casos respectivamente. Por otro
lado, de la tipología T3 y T4 se cuenta con 4 y 2 casos,
por lo que sus resultados no son concluyentes, más han
servido para tener indicios del comportamiento de su
envolvente.
Los paquetes constructivos de la tipología T1
cumplen con los requerimientos de la NEC-HS-EE,
excepto las paredes de ladrillo de 7 cm, que es la
respuesta predominante de espesor de ladrillo usado en la
construcción de viviendas unifamiliares, razón por la cual
puede verse afectada la sensación térmica interior de este
tipo de viviendas.
Se puede evidenciar que las respuestas de la tipología
T2 presentan mayor número de habitantes satisfechos,
mayor al 90%, tanto en planta baja y en planta alta,
durante el día y durante la noche. En este caso se analiza,
que las viviendas cuentan con un cielo raso a nivel por lo
que se crea un espacio de cámara de aire sin ventilar, el
cual puede ser la razón por la que se presenten estos
resultados. En cuanto a los materiales que conforman esta
tipología, las paredes de ladrillo con espesor de 7 cm y
cuando la cubierta de láminas metálicas no se encuentra
con recubrimiento de teja, no cumplen con los
requerimientos de la NEC-HS-EE.
En estas dos tipologías se ha identificado que la pared
de ladrillo puede variar de 7 cm a 15 cm generando una
variación significativa en la capacidad de aislar por lo
que su variación en la transmitancia térmica es
indiscutible, esto influye directamente en la percepción
del confort de las viviendas, de acuerdo con [19] quien
determina que, a mayor resistencia térmica, y por lo tanto
menor transmitancia térmica, es mejor el
comportamiento de la envolvente.
Existen otros factores; además, de la transmitancia
térmica que influyen en la temperatura interior, acorde
con el estudio realizado por [20] y [21] que son la masa
térmica, la orientación de la edificación y el color de las
superficies exteriores, más la transmitancia térmica es
uno de los principales para estimar el adecuado material
de envolvente.
En la localidad no se coloca un aislamiento térmico
en las paredes por lo que la diferencia de temperatura
exterior, especialmente en horas de la noche, afecta
directamente el confort térmico de los habitantes en
concordancia con [21], por lo que no puede
incrementarse de esta forma tanto la transmitancia
térmica y evitar los cambios drásticos de temperatura, ya
que el 70% de intercambio de calor ocurre a través de las
paredes y ventanas.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En la ciudad de Loja, que tiene como principal
propósito de construcción las residencias unifamiliares es
posible alcanzar el confort interior mediante la aplicación
de estrategias de confort pasivas como ganancias de calor
interno y calefacción solar pasiva mediante alta masa
térmica; además, de una correcta selección de materiales
de construcción, por lo que la elección de materiales de
envolvente es fundamental.
La percepción térmica de cada una de las tipologías
analizadas mediante la escala de sensación térmica de 7
puntos de Fanger, determina que las viviendas de la
ciudad de Loja presentan mayor insatisfacción en la
planta baja durante la noche. Se puede concluir que la
tipología con mejor confort térmico es la tipología T2
seguido por la tipología T1. Las tipologías T3 y T4, no
son concluyentes debido que se cuenta con pocos casos
de estudio, por lo que los resultados solo representan
indicios de lo que sucede.
La tipología T2, presenta la mejor sensación térmica
de las personas encuestadas, su material de paredes al
igual que el tipo T1 es el ladrillo y cuenta con cubierta
inclinada, la mayoría de los casos cuenta con cielo raso a
nivel y recubrimiento exterior, por lo que crea una
cámara de aire, lo que resulta beneficioso en esta
tipología permitiendo a los usuarios sentirse en confort
tanto en planta alta y baja, durante el día y la noche.
130
Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
La construcción de las paredes de ladrillo de 7 cm
puede ser la causa de la insatisfacción de las viviendas,
principalmente de las tipologías T1 y T2, por lo que es
importante al momento de construir tomar en
consideración el cumplimiento de la transmitancia
térmica.
Uno de los parámetros que son importantes de
analizar es la influencia de la implantación ya que de ello
depende la superficie de la envolvente expuesta de forma
directa a las condiciones exteriores.
Los paquetes constructivos de la envolvente de las
edificaciones residenciales permiten evidenciar que las
viviendas cumplen con el valor U establecidos por la
norma nacional NEC-HS-EE en su mayoría, más al
momento de alcanzar los niveles de satisfacción de sus
ocupantes al interior se demuestra que presentan
aceptabilidad durante el día, pero en la noche en planta
baja este porcentaje de satisfacción disminuye y tiene una
sensación de un ambiente más frío. Por lo que
consideramos que, si la exigencia para la envolvente en
la zona climática trabajada fuera mayor, ayudaría a
mejorar la estabilidad térmica en el interior de las
edificaciones.
Se recomienda hacer énfasis en la determinación de
las propiedades térmicas de forma local de los materiales
que conforman los paquetes constructivos ya que estas
pueden diferir ampliamente de la bibliografía y con ello
los valores de transmitancia térmica.
La temperatura promedio de los días en que se
realizaron las encuestas de sensación térmica fue 17,48°,
en el mes de febrero, por lo que los resultados pueden
variar al considerar otras épocas del año, por ejemplo, en
los meses entre junio y agosto que son los más fríos.
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[21] M. Iranfar and S. S. M. Al-Din, “The cognition of
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pp. 929–941, 2020, doi: 10.13189/cea.2020.080520.
Karina Tituana Tituana. - Nació
en Loja, Ecuador en 1993. Recibió
su título de Arquitecta de la
Universidad de Cuenca en 2017; de
Máster en Técnicas Constructivas
para Edificaciones Sostenibles de
la Universidad Técnica Particular
de Loja en 2022. Ha realizado
investigación en el campo de Documentación del
Patrimonio y actualmente se encuentra en libre ejercicio
profesional enfocado en la construcción de edificaciones.
Vanessa Guillén Mena. - Nació en
Cuenca, Ecuador en 1987. Recibió
su título de Arquitecta de la
Universidad de Cuenca en 2012, de
Máster en Investigación en
Eficiencia Energética y
Sostenibilidad en Edificación y
Urbanismo de la Universidad del
País Vasco en 2013. Actualmente, se encuentra cursando
sus estudios de Doctorado en la Universidad del País
Vasco, España. Su campo de investigación se encuentra
relacionado con los aspectos energéticos y de confort
térmico a escala de edificación y urbano.
132