130 tedra Villarreal | Lima, perú | V. 11 | N. 2 |julio - diciembre| 2023 | e- issn 2311-2212
Estrategias de calefacción pasiva y el confort térmico en
viviendas altoandinas en Apurímac - Perú
 ABSTRACT
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        
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RESUMEN
      
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 
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Palabras clave:     
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






131tedra Villarreal | Lima, perú | V. 11 | N. 2 |julio - diciembre| 2023 | e- issn 2311-2212
Introducción
El hombre desde sus orígenes siempre ha buscado la
necesidad de encontrar en su vivienda las condiciones
mínimas de confort interior, de no sentir ni frío ni calor,
que lo ha llevado a través de los años hacia la búsqueda
de diversos sistemas o estrategias de climatización
pasiva que lo protejan del frío del microclima al que está
expuesto y que repercute en su bienestar térmico.
Según el Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología del Perú (SENAMHI), las llamadas heladas se
producen en zonas sobre los 3000 m.s.n.m. de nuestra
serranía. Los meses de bajas temperaturas pueden ser
extremadamente intensos llegando a afectar la vida
y salud, en especial en la población más vulnerable
(INDECI, 2020)
Molina (2016) considera que en la zona rural existe
un predominio del uso del adobe y tierra en los muros y
suelo de las viviendas, respectivamente. El uso del adobe
es bueno si no fuera por un inadecuado manejo del
material, debido al mal cierre con otras componentes
de la envolvente de la vivienda que ocasionan pequeñas
grietas o agujeros por donde se pierde calor por

       
mayor o menor acceso a la radiación solar en función
de cuatro factores: la latitud, la pendiente del terreno

orientación (citado en Franco-Medina y Bright-Samper,
2016). En su trabajo de investigación Javanroodi y Nik
      
climáticas principales (velocidad del viento, dirección
del viento, temperatura del aire, presión del aire,
humedad relativa, radiación global y cobertura de
nubes) a microescala con un intervalo de tiempo por
hora para generar datos meteorológicos de microclima a
través de un estudio de simulación CFD (Fluidodinámica
computacional).
El uso de materiales de aislamiento térmico y el
diseño de la estructura de aislamiento térmico a través
de la envolvente externa se llevan a cabo para mejorar
el rendimiento del aislamiento térmico de la habitación.
Al mismo tiempo, tecnologías como el diseño de
calefacción solar pasiva de la habitación combinado con
la recolección de calor y la pared de almacenamiento y
la luz solar adicional se adoptan para cumplir con los
requisitos de confort térmico interior (Li y Zou, 2022).
El aislamiento térmico de la envolvente es necesario
para garantizar el buen funcionamiento de los sistemas
de calefacción solar pasiva; plantear aislamientos
térmicos en muros y techo reduce las pérdidas térmicas
en las noches frías, y de esta manera el calor acumulado
brindará las condiciones adecuadas para la comodidad
de los ocupantes al mantener las temperaturas interiores
dentro del rango de confort térmico (Giraldo y Arango,
2020).
Medina y Escobar, citando a Ogunkah y Yang (2012)
señalan que como respuesta a las condiciones del
clima es imperante la selección de los materiales de las
estrategias a aplicar y, además, esta información debe
        
      
(Medina y Escobar, 2019).
Las estrategias de calefacción pasiva son elementos
constructivos que adecuadamente diseñados y con una
correcta tecnología solar pasiva acorde al clima dan
lugar a un confort higrotérmico o reducen la demanda
de energía para calefacción (Rivasplata, 2018). Las
estrategias bioclimáticas pasivas tienen cuatro pilares
sobre la energía solar en los cuales se fundamentan:
su captación, su acumulación, su distribución y su
almacenamiento; según Neila (2004) “al fallar uno de
estos pilares la estructura bioclimática se derrumbaría
“(Pari et al., 2021, p.71).
Según Müller (2002) la climatización pasiva y el
aprovechamiento de la energía solar en la vivienda ya sea
para refrigerar o calentar, son estrategias de uso cada vez
más frecuente en el diseño de viviendas sustentables,
tanto en países ricos como en vías de desarrollo:
permiten el mejoramiento de las condiciones de confort
térmico a bajo costo ecológico como económico y por
lo tanto viable a largo plazo y accesible para la mayoría
de las personas. Los principales sistemas de calefacción
pasiva son el invernadero adosado a la vivienda
conocidos también como solariums que representan
zonas de amortiguamiento al proteger el espacio
interior adyacente calentado contra cambios externos
repentinos (Vukadinovic et al., 2018); las claraboyas o
tragaluces cenitales, ventanas, el muro Trombe, entre
los más usados para calefacción pasiva.
Mamani (2022), propuso el mejoramiento en
los componentes de la envolvente, en donde la
orientación de las viviendas debe ser de sur a norte su
eje longitudinal, el muro de mayor área, las ventanas
     
hacia el este y oeste. En muros añade un material
llamado aislante térmico con doble capa de aluminio
adherida a burbujas de polietileno con un espesor de
6 mm (milímetros). En la cubierta añade una capa de
paja de 2 cm, otra de estera de totora de 1cm y aislante
térmico con doble capa de aluminio adherida a burbujas
de polietileno con un espesor de 4 mm. En la cubierta
amplia el área de policarbonato translucido en 4.01 m2
para obtener una mayor ganancia de calor por radiación
 tedra Villarreal | Lima, perú | V. 11 | N. 2 |julio - diciembre| 2023 | e- issn 2311-2212
solar. Para la protección en ventanas, añade poliestireno
expandido dentro de la contraventana.
En la investigación realizada por Zhao et al. (2022)
mencionan que la aplicación de calefacción pasiva de un
espacio solar adjunto juega un papel importante en la
reducción de carbono de la construcción rural en China.
Cuando la radiación solar es intensa, los adjuntos
sunspace (espacio solar) tienen una excelente captación
de calor y por efecto de calentamiento pueden crear un
interior satisfactorio.
Beyraghshamshir y Sarkardehei (2023) evaluaron los
efectos de un atrio en el patio central en el rendimiento
       
Simularon dos modelos hipotéticos que involucraron
            
ciudad de Belgrado obteniendo como resultado que el


Cuando un atrio recibe la luz del sur, a través de la cual
absorbe el calor del sol como un invernadero, reduce así
la energía de calefacción.
Según Arrieta y Maristany (2018) citando a
Nematchoua et al. (2014) señalan que el confort
térmico no solo depende de factores ambientales sino
      
y psicológicas del ser humano. Es por lo que su
     
Pari et al. (2021) señalan que es importante que los
estándares internacionales que regulan los límites de
confort no pueden abarcar especialidades para cada tipo
de clima, así como las preferencias de cada población,
la aclimatación y sus expectativas cambian, por lo que
es necesario determinar condiciones particulares para
cada lugar.
El objetivo del presente estudio fue determinar
en qué medida las estrategias de calefacción pasiva
se asocian con el confort térmico de los pobladores en
viviendas altoandinas, y plantear las estrategias de
calefacción pasiva que puedan implementarse en las
viviendas altoandinas en Sabaino -Apurímac.
Método
La investigación es de tipo descriptivo correlacional
       
grado de asociación que exista entre las variables para
determinar el grado de confort térmico que se logra por
las estrategias de calefacción pasiva en las viviendas
rurales. Asimismo, el diseño de la investigación es no
experimental porque se realiza sin la manipulación
deliberada de variables y en los que solo se observan los
fenómenos en su ambiente natural y el estudio es de
corte transversal.
La población objetivo está constituida por las viviendas
que no cuentan con bienestar térmico (se estima en más
de 400 viviendas en el distrito de Sabaino-Apurímac). Se
utilizó el muestreo no probabilístico, ya que la elección
se realizó a conveniencia del investigador. La muestra
se determinó en 34 profesionales especialistas en el
área de Arquitectura Sostenible y Energías Renovables
de la Universidad Nacional Federico Villarreal y la
Universidad Nacional de Ingeniería
Los instrumentos aplicados son el cuestionario
       
técnicas: la encuesta y la observación. La encuesta estuvo
dirigida a evidenciar las estrategias de calefacción pasiva
óptimas a plantearse para viviendas rurales altoandinas
para la mejora del confort térmico del poblador por
medio de preguntas a docentes especialistas en el área,
mientras que la observación fue dirigida a conocer
algunas características de la vivienda para dar las pautas
de adecuación de estrategias de calefacción pasiva a
las viviendas altoandinas en Sabaino-Apurímac. Para
       
alfa de Cronbach en una prueba piloto, el valor obtenido
del alfa de Cronbach fue de 0,866 lo cual nos indica
        
además fue validada por tres expertos.
El procedimiento consistió en el análisis climático
del lugar de estudio (mediciones los días 14 y 15 de junio
de 2022 de temperatura, humedad relativa, radiación
solar, dirección y velocidad de vientos). Luego se
analizó la situación actual de las viviendas rurales
en Sabaino- Apurímac (orientación, materiales de la
envolvente, etc.) y se realizó una encuesta (utilizando
la herramienta digital Google Forms) la cual se validó
mediante juicio de expertos y se efectuó de manera
virtual a los 34 especialistas del área en el año 2022.
Las preguntas que se desarrollaron en la encuesta
están vinculadas a las dimensiones de las variables
(las estrategias bioclimáticas de calefacción pasiva y
el confort térmico). Los datos fueron recogidos a
través de una encuesta y diversas investigaciones con
el objetivo de analizar la relación entre las estrategias
bioclimáticas de calefacción pasiva y el confort térmico.
Para ello, se utilizó la prueba de Spearman con el objetivo
de determinar la correlación entre ambas variables
      

for the Social Science).
133tedra Villarreal | Lima, perú | V. 11 | N. 2 |julio - diciembre| 2023 | e- issn 2311-2212
Resultados
Ubicación del área de estudio y características
climáticas exteriores
El centro poblado de Sabaino se localiza en el
departamento de Apurímac, provincia de Antabamba,
           
           
m.s.n.m.

      
tipo lluvioso, frío y con otoño e invierno seco. Esta región
presenta temperaturas máximas de 19°C en promedio
durante el año y temperaturas mínimas de hasta-3°C
en el mes más frío de invierno; con precipitaciones
acumuladas anuales que van desde los 500 mm. hasta
los 1200 mm. aproximadamente (SENAMHI, 2020). La
temperatura media anual en la zona es de 6,61 °C, con una
temperatura mínima promedio de 1.30°C y temperatura
máxima promedio de 13.94 °C y salto térmico del mes
más frío en julio con un valor de 13.61°C. La precipitación
es de 45,15 mm. al año, con bajas precipitaciones en los
meses más fríos: junio, julio y agosto (se obtuvo los
siguientes datos climatológicos en el periodo de años

Tabla 1
Parámetros climáticos en Sabaino Apurímac (Latitud -14.3136, Longitud -72.945)
Datos
climáticos Ene            

             

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Nota. Datos promedios del 2010 al 2019 obtenidos de Nasa Power https://power.larc.nasa.gov/
De los datos mostrados en la Tabla 1, el lugar de
estudio presenta una irradiación total incidente
considerable con valores entre 5 KWh/m2 a 6 KWh/m2.
Además muestra temperaturas mínimas promedio
entre -0.09°C a 2.18°C y una humedad relativa entre
59% a 78%. En la tabla señalada, se observa que la
temperatura promedio exterior es de 6.61°C y según la
ecuación de confort de Humphreys (temperatura neutral
o de confort) se obtiene una temperatura de confort de
15.42°C con margen de error de ± 3°C, obteniéndose un
rango de confort térmico entre 18.43°C y 12.43 °C para el
lugar de estudio en Sabaino.
Análisis de la situación actual de las viviendas
en la zona de estudio
Las viviendas rurales predominantes en el lugar
de estudio en Sabaino Apurímac, son de adobe y los

muestran en la Figura 1.