UN PASO A LA VEZ: Casas sustentables en Juchitán, Oaxaca

Proyecto final del desafío de Clubes de Ciencia México 2021. Lineamientos y reglas.

El cambio climático es un tema preocupante en la actualidad. Desde los inicios de la industrialización en la segunda mitad del siglo XVIII, los gases de efecto invernadero han incrementado de manera notable. De acuerdo con Caballero et al. (2007), el efecto invernadero hace referencia a "un mecanismo por el cual la atmósfera de la Tierra se calienta, y es un mecanismo que ha existido desde que la Tierra tiene atmósfera". Si bien, estos gases son necesarios para mantener una temperatura adecuada en la Tierra, su exceso ha hecho que nuestro planeta se caliente a una velocidad alarmante. La NASA menciona que la temperatura promedio global se ha incrementado un poco más de 1 °C desde 1880, siendo que dos tercios de este incremento se han producido desde 1975.

Debido a la presente emergencia climática en la que se debe evitar el aumento de la temperatura global, se debe limitar el uso de combustibles fósiles para generar energía. El secretario general de la ONU, Antonio Guterres, mencionó: "El 2021 es un año decisivo para enfretar la emergencia climática global. La ciencia es clara: para limitar el aumento de la temperatura global a 1.5 °C debemos reducir las emisiones mundiales en un 45% para 2030 desde los niveles de 2010." Es en este momento en el que las energías renovables juegan un papel vital en la lucha contra el acelerado calentamiento global.

Energías renovables

Panorama a futuro: Costos

Conociendo la necesidad de cambiar las fuentes de energías convencionales por fuentes de energía renovables, es necesario plantearnos que tan factible es, económicamente hablando, el uso de energías renovables. Deacuerdo con la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), con las políticas adecuadas, el costo de la electricidad de las tecnologías de energía solar y eólica podrías caer al menos un 26% y hasta un 59% entre 2015 y 2025. El costo promedio ponderado global de la electricidad para 2025 podría caer en un 26% para la energía eólica terrestre, en un 35% para la energía eólica marina, en al menos un 37% para tecnologías de energía solar de concentración (CSP) y en un 59% para la energía solar fotovoltaica (PV). Esto nos abre camino a que el uso de carbón en la generación de electricidad pueda bajar un 80% por debajo de los niveles que se usaba en 2010, ya que al ser una energía contaminante, sucia y cada vez más cara, se optará por usar energías más limpias como la energía solar, principalmente con el uso de paneles solares.

Paneles fotovoltaicos

Estos son un conjunto de celdas solares conectadas en paralelo o serie. Funcionan mediante el efecto fotoeléctrico con el cual obtenemos energía eléctrica a partir de la energía luminosa proporcionada por el sol. Actualmente el avances en las tecnologías de paneles solares han ayudado a mejorar la eficiencia de estas a tal punto de utilizar cada vez menos.

¿Por qué Juchitán, Oaxaca?

El municipio de Juchitán está comprendido en la región del Istmo de Tehuantepec al suroeste del estado de Oaxaca y es receptor de la rica tradición cultural zapoteca. Al norte tiene a la Sierra Madre que atraviesa los pueblos de los Chimalapas y Petapa. El clima de Juchitán es tropical por lo que es muy cálido con abundantes lluvias en verano y en otoño. La irradianza solar es alta en esta zona y el calor es atemperado en muchas ocasiones por el viento que proviene del Golfo de México y que azota con mucha fuerza en la región. La ciudad está ubicada sobre una planicie, por lo que no hay elevaciones importantes dentro de la ciudad ni en muchos kilómetros a la redonda. Su población, según el INEGI (2020), es de 113 570 habitantes, colocándose como el tercer municipio más poblado del estado.
Lamentablemente, el 7 de septiembre de 2017 se produjo un terremoto de magnitud 8,2 cercano a las costas de Oaxaca y Chiapas (el más fuerte en México desde hace casi 100 años) que sacudió violentamente la región del Istmo de Tehuantepec causando el colapso de decenas de casas, negocios y oficinas; siendo así la localidad más afectada del país. Es por todo lo anterior mencionado que consideramos que el municipio de Juchitán es apropiado para la construcción de casas sustentables, ya que además de poseer unas condiciones climáticas muy buenas para el aprovechamiento de diversas energías renovables, esto podría beneficiar directamente a los habitantes de la región al introducir formas de usar diferentes energías a bajo costo y de fácil aprovechamiento con un diseño estratégico en la construcción de las viviendas.

UNA CASA SUSTENTABLE

Bioclimática

La arquitectura bioclimática se centra en el diseño y construcción de edificios tomando en cuenta las condiciones climáticas de la región, y se enfoca en el aprovechamiento de los recursos naturales disponibles (sol, vegetación, lluvia, viento) para disminuir en lo posible el impacto ambiental generado por la construcción y el consumo de energía. Este tipo de arquitectura, se basa en la importancia de proporcionar a la construcción confort térmico y acústico, así como de controlar los niveles de dióxido de carbono en los interiores del espacio (Kaminski et al., 2015). El diseño se realiza considerando el aislamiento térmico (muros gruesos, edificios enterrados, semi-enterrados son ejemplos) y la orientación, la cual es importante para el adecuado soleamiento y ventilación.
  • La orientación solar se considera para lograr una iluminación adecuada así como un confort térmico. El sol sale por el Este y se oculta por el Oeste, teniendo una inclinación hacia el Sur. Considerando esto fue pensada la distribución de los espacios de la vivienda. La recámara recibirá la luz natural matutina del Este y gracias a las puertas de carrizo la iluminación será difusa, suficiente para iluminar el espacio sin que resulte saturada.
  • La correcta ventilación en los hogares mejora la calidad del aire y proporciona una temperatura adecuada, por ello se debe considerar la dirección de los vientos a fin de aprovecharlos al máximo. En Oaxaca, los vientos dominantes provienen del Norte; estos vientos son muy fríos, por lo que deben de evitarse. La fachada principal de la vivienda se encuentra prácticamente cerrada con el fin de bloquear la entrada de estos vientos. Por otra parte, los vientos del Noreste resultan ser los más óptimos; éstos serán captados a través de los espacios entre cada caña de carrizo que se encuentran en el muro de la fachada Noreste. Esto a su vez, nos ayudará a generar un efecto de succión; el viento que es conducido a través del muro de carrizo buscará salir y al contar con grandes puertas corredizas en la parte trasera, se genera una presión y el efecto de succión. Asimismo, la posición de las puertas y el muro favorecen la ventilación cruzada, lo que permite el desplazamiento del viento, logrando que las ráfagas se distribuyan a través de toda la vivienda, mejorando ventilación. Otro efecto logrado es el llamado de “chimenea”; debido a la densidad, los vientos calientes tienden a subir y los fríos a bajar. El techumbre elaborado con bambú y carrizo de la región que se encuentran en la cocina y en el baño de la recámara permiten el flujo de estos vientos, mientras que los fríos se mantendrán en el cuarto, brindando confort al habitante.
La aplicación de estas técnicas bioclimáticas nos permite ahorrar energía de manera sencilla y todo está hecho con materiales de bajo costo y amigables con el medio ambiente.

En el vídeo se da un breve recorrido por la casa explicando de manera sucinta el diseño.

MATERIALES

Muros de bahareque

Su sistema constructivo se basa en la combinación de cañas entretejidas con un recubrimiento de barro o lodo. La estructura de la pared de bahareque embutido está recubierta con latas de guadua de bambú de 4 cm de ancho, clavadas horizontalmente con el lado externo hacia adentro y con una separación promedio de 8 cm para facilitar el relleno de su interior con arcilla húmeda o barro. A medida que se va rellenando la pared en su interior se va presionando la arcilla con los dedos hasta que esta quede a ras de la parte externa de las latas de guadua de bambú de la región.
Este método constructivo ha demostrado su buen comportamiento frente a terremotos, pero además, presenta otras ventajas como, por ejemplo, su bajo coste, al usar materiales naturales locales, o su simplicidad constructiva, lo que significa que los hogares pueden ser mantenidos y construidos fácilmente por los beneficiarios, utilizando las habilidades locales y ayudando a mejorar la propiedad de la comunidad. Al emplear este sistema conseguimos frenar las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera (Rivera, 2018).

Pintura ecológica y recubrimiento aislante para exteriores.

Las pinturas tradicionales son sintéticas y suelen incluir en su composición formaldehído, metales pesados, como mercurio o plomo, y Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), como la acetona, que se liberan en un periodo de tiempo de hasta cinco años después de su aplicación. Las pinturas 100% ecológicas naturales no contienen ninguno de estos componentes.
Para el diseño de la vivienda valoramos el uso de pintura de cal. Su componente principal es la cal aérea que proviene de la descomposición, por calor, de las rocas calizas y el agua que actúa como disolvente. El resto de los componentes varía según el fabricante entre resinas naturales, polvo de mármol y otros aditivos (Kaminski et al., 2015). Los componentes otorgan capacidad fungicida y antiséptica, ya que, gracias a su alcalinidad, impiden la formación de algas y hongos, evitando que en su superficie se asienten esporas de moho, líquenes, bacterias, etc. Además se presenta impermeabilidad, ya que la cal penetra en la porosidad del material sobre el que se asienta, hidrofugándolo y evitando, así, las filtraciones de agua hacia el interior. La característica anterior hace que las pinturas de cal, además de muy resistentes a las inclemencias del tiempo, sean lavables y puedan limpiarse con un paño húmedo (Martín, 2020).

Paneles solares

El funcionamiento de los paneles solares ya se ha explicado anteriormente. Según datos emitidos el 2016 por la SEMARNAT, el consumo eléctrico promedio de una casa es de 1107.63 kWh/ año, por lo que por dia un hogar consume 3,034.6 W. Para el diseño de la vivienda consideramos lo siguiente: Si tenemos un panel solar de 300W necesitaríamos tres paneles solares para satisfacer este consumo. Por lo tanto, la casa cuenta con este número de paneles solares. Fueron colocados con dirección hacia el sur con la finalidad de aprovechar la orientación solar y así, captar la mayor cantidad de radiación posible a lo largo del día.

Ventanas solares fotovoltaicas.

Estas ventanas que funcionan como paneles solares, actúan como un concentrador solar luminiscente transparente que crea energía solar. Cabe destacar que son transparentes, porque sólo son capaces de bloquear la luz ultravioleta. Proporcionan la ventaja de que el interior del hogar puede iluminarse con la luz natural a través de la ventana y al mismo tiempo, no interrumpe la vista hacia el exterior.

REFERENCIAS

  • Arquitectura sostenible. (2019). Pinturas ecológicas 100% sostenibles. Revisado el 19 de agosto de 2021. Recuperado de: https://arquitectura-sostenible.es/pinturas-ecologicas-100-sostenibles/
  • Caballero, M., Lozano, S. & Ortega, B. (2007). Efecto invernadero, calentamiento global y cambio climático: una perspectiva desde las ciencias de la Tierra. Revista UNAM. 8(10).
  • Del Toro & Artúnez Arquitectos. (2021). Ventilación natural y arquitectura bioclimática. Revisado el 20 de agosto de 2021. Recuperado de: https://blog.deltoroantunez.com/search/label/Rehabilitaci%C3%B3n
  • Guerrero, L.F. (2017). Pasado y porvenir de la construcción con bajareque. Revisado el 20 de agosto de 2021. Recuperado de: https://editorialrestauro.com.mx/pasado-y-porvenir-de-la-construccion-con-bajareque/
  • IRENA. (2016). The Power to Change: Solar and Wind Cost Reduction Potential to 2025. Junio 2016. Sitio web: https://www.irena.org/publications/2016/Jun/The-Power-to-Change-Solar-and-Wind-Cost-Reduction-Potential-to-2025
  • Kaminski, S., Lawrence, A. & Trujillo, D. (2015). Guía de Diseño para la Vivienda de Bahareque Encementado. INBAR, 38.
  • Martín, A. (2020). La nueva súper pintura blanca para “enfriar edificios”. Revisado el 18 de agosto de 2021. Recuperado de: https://ovacen.com/pintura-blanca/
  • NASA. (2020). Global temperatures. Revisado el 16 de julio de 2021. Recuperado de: https://earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/global-temperatures
  • ONU. (2019). Llegar a cero emisiones netas de carbono para 2050, ¿es posible? Revisado el 30 de octubre del 2019. Recuperado de: https://news.un.org/es/story/2019/10/1464591
  • ONU. (2021). Cambio climático sin freno: los países están muy lejos de cumplir el Acuerdo de París. Revisado el 26 de febrero del 2021. Recuperado de: https://news.un.org/es/story/2021/02/1488722
  • ONU. (2021). Eliminar el carbón de la red eléctrica es el paso más importante para lograr reducir el cambio climático. Revisado el 2 de marzo de 2021. Recuperado de: https://news.un.org/es/story/2021/03/1488902
  • Rivera, Y. (2018). Bahareque, una técnica constructiva sismoresistente en Colombia. Revisado el 19 de agosto de 2021. Recuperado de: https://www.archdaily.mx/mx/892994/bahareque-una-tecnica-constructiva-sismoresistente-en-colombia
  • Rodgers, L. (2018). La enorme fuente de emisiones de CO2 que está por todas partes y que quizás no conocías. Revisado el 20 de agosto de 2021. Recuperado de: https://www.bbc.com/mundo/noticias-46594783#:~:text=Su%20producci%C3%B3n%20emite%20a%20la,m%C3%A1s%20utilizado%20de%20la%20historia.&text=Es%20la%20fuente%20de%20aproximadamente,de%20estudios%20brit%C3%A1nico%20Chatham%20House
  • Sanchez-Montañés, B. (2014). Arquitectura Bioclimática: Conceptos y técnicas. Revisado el 20 de agosto de 2021. Recuperado de: https://ecohabitar.org/arquitectura-bioclimatica-conceptos-y-tecnicas/
  • SEMARNAT. (2021). Consumo de energía por hogar, 2016. Revisado el 18 de agosto de 2021. Recuperado de: http://dgeiawf.semarnat.gob.mx:8080/ibi_apps/WFServlet?IBIF_ex=D2_ENERGIA06_20&IBIC_user=dgeia_mce&IBIC_pass=dgeia_mce&NOMBREENTIDAD=*&NOMBREANIO=

EQUIPO

Aguilar Ramírez José Guadalupe

Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Aspirante a ingeniero en Nanotecnología y Energías Renovables de quinto semestre

Fanatico de las plantas y animales, practica natación y senderismo, le encanta aprender más acerca de botánica y astronomía. En su tiempo libre lee novelas como Harry Potter, Orgullo y Prejuicio, Llano en llamas, entre otras. Practica de vez en cuando fotografía.

Martínez García Jaqueline Adriana

Universidad Autónoma Benito Juárez de Oaxaca
Ingeniera en Innovación Tecnológica

Su pasión es aprender sobre temas de ciencia (astronomía, física, geología, biología) y energías renovables. Entre sus pasatiempos están la lectura, la divulgación de la ciencia, hacer cursos, jugar videojuegos y salir de paseo en la naturaleza.

Mata Montero Lilián Crystell

Universidad Anáhuac Xalapa
Aspirante a arquitecta de quinto semestre

Sus pasatiempos son la lectura y escritura, la fotografía, pintura al óleo y cocinar. Entre sus intereses destacan la arquitectura sustentable y vernácula. Puedes encontrarla en Instagram, Tiktok, Pinterest y Youtube como Granate Arquitectura.

Yáñez Martínez Edoardo

Universidad Nacional Autónoma de México
Aspirante a biólogo de quinto semestre

Botánico. Apasionado por los idiomas, las ciencias y amante de las artes, especialmente el teatro. Disfruta la lectura de novelas cortas, conocer nuevos lugares y la divulgación de la ciencia en sus tiempos libres.