5 conceptos básicos del confort térmico en la vivienda

Las condiciones de comodidad o confort térmico dependen de las variables del medio ambiente, como la temperatura, humedad, velocidad del aire y radiación incidente.
Los métodos para determinar las condiciones de comodidad térmica se desarrollaron desde finales del siglo pasado, y a partir de éstos se implementaron las normas o sugerencias de valores de los parámetros dentro de los cuales el ser humano siente comodidad.
Por ejemplo, la comodidad en la Gran Bretaña está definida entre 14.4 y 21.1 ºC en la temperatura del aire en contacto con el cuerpo humano (58 a 70 ºF), en los Estados Unidos de América entre 20.5 y 26.7 ºC (69 a 80 ºF) y en los trópicos entre 23.3 y 29.4 ºC (74 a 85 ºF) con humedades relativas entre 30 y 70% (Mesa y Morillón, 1997).

Los seres humanos se adaptan a las temperaturas de los lugares donde vivien, ocasionando que la sensasión de confort no sea la misma para todas las personas.

Estas especificaciones de temperatura y humedad que determinan la zona de comodidad, pueden verse modificadas por:

1. La presencia de viento, el cual incrementa el mecanismo de transferencia de calor por convección (movimiento del aire).
2. La incidencia de radiación (calor emitido por el sol o las superficies caliente), lo que dificulta la salida de calor del cuerpo humano.
3. La ocurrencia de enfriamiento por evaporación en el aire que entra en contacto con el cuerpo humano, lo cual aumenta la salida de calor del mismo.
4. La pérdida de radiación infrarroja del cuerpo humano debido a superficies frías que lo circundan, lo que favorece la salida del confort térmico.
5. La modificación de la temperatura del aire que entra en contacto con el cuerpo humano debido a la transferencia de calor por convección, debido a materiales que conforman el medio ambiente y que son capaces de almacenar calor de manera sensible (pueden ser los materiales de construcción del edificio).

Los conceptos listados anteriormente, resultan ser de suma importancia para fijar las estrategias de diseño térmico de una vivienda. Algunos investigadores han plasmado estos criterios en diagramas psicométricos, obteniendo una presentación gráfica de los mismos, con los cuales es más sencillo evaluar el confort, cuando no se está familiarizado con los procesos físicos involucrados en los fenómenos de transferencia de calor que ocurren en el cuerpo humano y en la vivienda.
Para evaluar la comodidad térmica para los ocupantes de una vivienda, también puede utilizarse el método de la temperatura equivalente, que aparece en las normas —1993— de la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE).

Ver también: Medición de temperatura con el multímetro digital 

El confort en la vivienda se puede lograr por medio de una serie de soluciones sencillas y poco costosas, que permiten limitar las ganancias de calor dentro de la vivienda, enfriarla de una manera más económica, o calentarla, si es el caso. Ante cualquier condición climática, la vivienda debe intentar conseguir el máximo nivel de confort, lo cual implica el estudio de un fenómeno complejo en el que intervienen muchos parámetros y factores: el clima, el cual se puede entender como el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan a una región o como el efecto a largo plazo de la radiación solar sobre la superficie y la atmósfera de la tierra en rotación. El modo más fácil de interpretarlo es en términos de medias anuales o estacionales de temperatura, humedad relativa y lluvias.

Uso eficiente de la energía en la vivienda por Bioclima

La vivienda es un elemento fundamental que caracteriza la calidad de vida, la accesibilidad, el entorno ambiental y el carácter único de una comunidad, contribuyendo a dar sentido al lugar. La forma en que las casas son diseñadas y construidas, la planeación, así como la edificación del conjunto, además de las áreas verdes y espacios abiertos localizados y conservados, entre otros, son factores que determinan si una comunidad es sostenible.

Una vivienda sostenible hace uso eficiente de la energía y la infraestructura existente, para salvaguardar la salud, promover un ambiente más confortable y proteger el medio ambiente y los recursos naturales.

Adicionalmente, la electricidad es el tipo de energía que más se relaciona con el consumo energético

en la vivienda, debido al uso de electrodomésticos, equipos de iluminación y de climatización. Por lo tanto, el consumo de energía es uno de los problemas prioritarios a resolver en las instalaciones eléctricas residenciales.

Ante la falta de información y con base en entrevistas a los desarrolladores de vivienda y experiencia de los investigadores, se asume que en el norte y sureste del país, el uso de aire acondicionado es muy alto y rebasa el consumo de los demás equipos.

El desarrollo sostenible de los recursos naturales, aplicado a la vivienda, implica la incorporación de nuevas exigencias a lo largo del proceso constructivo de la casa y un cambio en las técnicas y sistemas de construcción.

Ver también: ¿Qué aparatos no dejar conectados todo el día a nuestras instalaciones eléctricas?

Con el afán de promover criterios y lineamientos generales para que la producción y operación de la vivienda utilicen en forma más eficiente la energía eléctrica, se elaboró la Guía “Uso eficiente de la energía en la vivienda”, con la coordinación de la CONAFOVI y la participación de la SEMARNAT, los Organismos Nacionales de Vivienda (FOVISSSTE, FONHAPO, INFONAVIT, SHF), la Comisión Federal de Electricidad, Luz y Fuerza del Centro, el Fideicomiso para el Ahorro de Energía (FIDE), el Instituto Nacional de Ecología, el Instituto de Ingeniería de la UNAM y la Asociación de Empresas para el Ahorro de Energía en la Edificación.

Con la intención de contribuir a que los desarrolladores de vivienda aprovechen al máximo los beneficios que les brinda la tecnología aplicable al uso eficiente de energía eléctrica, les presentamos este extracto, y recomendamos ampliamente leer la guía completa.

5 pasos para la revisión de falla por cortocircuito entre fase y neutro

Esta falla eléctrica es un cortocircuito entre el conductor de fase y el conductor neutro en cualquier parte de las instalaciones eléctricas residenciales. Puede ocurrir dentro de una caja de conexiones, una chalupa, en un condulet, en un gabinete, en una extensión eléctrica, dentro de un aparato eléctrico, etc.

Localización de la falla eléctrica por cortocircuito.

En la figura anterior se ilustra el cortocircuito entre el conductor de fase y el conductor neutro en la entrada de una caja o chalupa, al ocurrir la falla eléctrica, la corriente que circulará por los conductores será muy alta, por lo que el dispositivo de protección, ya sea un fusible o un interruptor automático (breaker) deberá abrir el circuito derivado que tiene la falla.

Para localizar la falla de cortocircuito, se debe proceder de la siguiente manera:

Primer Paso

• Con un multímetro, revisar el voltaje en la parte inferior del dispositivo de protección contra sobrecorriente. Si la lectura indica 0 volts, el fusible está fundido.
• Retirar el fusible y remplazar el listón fusible.
• En caso de que se tenga un interruptor automático, se debe restablecer el interruptor, pero no energizar el circuito derivado.
• Instalar nuevamente el fusible. No accionar la palanca del interruptor.
• Desconectar los equipos del circuito derivado que tiene el cortocircuito. Retirar cualquier lámpara que se encuentre conectada.

Segundo Paso

• Con el multímetro mueva el selector para medir continuidad eléctrica (ohms). Coloque las puntas del multímetro entre el conductor de fase y el conductor neutro.
• Si el instrumento marca una lectura de 0 ohms, se interpreta que sigue existiendo cortocircuito, y por tanto no se puede energizar el circuito derivado.

Tercer Paso

• Se tendrían que revisar todas las salidas del circuito derivado que tiene el cortocircuito, hasta encontrar la unión que existe entre el conductor de fase y el conductor neutro.
• Retirar la unión y aislar adecuadamente.

Cuarto Paso

• Medir nuevamente la continuidad eléctrica entre el conductor de fase y el conductor neutro con el multímetro.
• Si el instrumento marca una lectura infinita, se interpreta que ya no existe el cortocircuito.

Quinto Paso

• Energizar el circuito derivado.

Recueda también que el dispositivo de protección contra cortocircuito (fusible o interruptor automático) debe corresponder al valor en amperes de la capacidad del cable del circuito derivado que se encuentre protegiendo.

Características de los conductores eléctricos instalados en charolas

El 29 de noviembre de 2012 salió publicada la nueva Norma Oficial Mexicana de Instalaciones Eléctricas NOM-001-SEDE-2012, y entró en vigencia en mayo de 2013, con carácter de obligatoriedad en todo el territorio nacional. Esta norma establece las características que deben cumplir las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales.

El artículo 318 "Soportes tipo charola para cables", regula los sistemas de soporte tipo charola y establece los métodos de alambrado y los tipos de conductores eléctricos que pueden instalarse. A continuación se presentan los tipos de conductores que son fabricados por los productores nacionales:

• Cables con armadura metálica tipo MC
• Cables con cubierta no metálica tipo NM, NMC y NMS.
• Cables monoconductores y multiconductores para entrada de acometida tipos SE, USE, TWD-UV, BTC, DRS, CCE y BM-AL.
• Cables para alimentadores y circuitos derivados subterráneos tipo UF.
• Cables de energía y control para uso en soporte tipo charola tipo TC (designación en EEUU).
• Cables de instrumentos
• Cables de baja energía y señalización
• Cables de fibra óptica
• Otros cables multiconductores de energía, señales y control montados en fábrica, específicamente aprobados para sus instalación en soportes tipo charola para cables.
• Cables monoconductores tipos THW-LS, THHW-LS, XHHW-LS, cables sin contenido de halógenos, para interiores o exteriores donde se requiera mayor protección contra la propagación de incendio y de baja emisión de humos. Cuando no se requieran las características anteriores, pueden usarse conductores con aislamiento tipo THHN y THWN.

Lo destacable de esta versión actualizada de la norma de instalaciones eléctricas es que los los conductores o cables para uso en soportes tipo charola deben ser aprobados para ese uso e identificados con el marcado CT. Los conductores o cables que quedan expuestos a los rayos del sol deben ser aprobados como resistentes a los rayos solares e identificados con el marcado SR.

Proceso de la prueba de resistencia a la no propagación de la flama en conductores eléctricos colocados en charola vertical (NMX-J-498)

Durante esta prueba se colocan las muestras del cable en una charola tipo escalera y se les aplica la flama especificada durante 20 minutos, alcanzándose una temperatura de 720°C. Transcurrido el tiempo se apaga el quemador y si algún cable permanece encendido, se debe permitir que se extinga por si mismo y tomar el tiempo que tarda en extinguirse. El cable cumple satisfactoriamente la prueba si la longitud quemada de las muestras no alcanza la parte superior de las mismas.

Resistencia a la intemperie del aislamiento o cubierta de conductores eléctricos.

Los conductores eléctricos que superen esta prueba, se les graba como SR.

En esta prueba se reproducen los factores presentes a la intemperie; la luz solar y la humedad con lluvia.

Esta prueba consiste en 2 pasos: envejecimiento de los especímenes y medición del esfuerzo y del alargamiento por tensión a la ruptura. Se preparan varios especímenes para la prueba. A unos se les determina el esfuerzo y alargamiento por tensión a la ruptura inicial y se miden sus dimensiones.

A otros especímenes se les coloca en un bastidor rotatorio dentro de un intemperímetro, el cual es una cámara especial que contiene en su interior una lámpara de arco de carbón o una lámpara de arco de xenón y aspersor de agua.

Los especímenes cumplen un ciclo de 2 h entre aspersión de agua y aplicación de la luz de la lámpara de xenón. Deben completar un tiempo de acondicionamiento de 720 h.

Posteriormente a los especímenes envejecidos se les aplican las pruebas de esfuerzo y alargamiento por tensión a la ruptura.

Los especímenes pasan la prueba de resistencia a la intemperie si mantienen el 80 % de sus valores iniciales obtenidos en las pruebas de esfuerzo y alargamiento por tensión a la ruptura.

Es importante mencionar que en esta prueba se busca que los materiales de los aislamientos o de la cubierta conserven sus propiedades físico-mecánicas.

Puede ser que el color de estos materiales se pierda un poco durante la prueba o en la charola a la intemperie cuando ya estén trabajando en el lugar donde se instalaron y haya pasado cierto tiempo.

Como podrá darse cuenta el consumidor, los cables para uso en charolas no sólo se les graba como CT o CT-SR, deben cumplir las pruebas anteriormente citadas para este propósito y otras pruebas muy importantes como son: resistencia de aislamiento, absorción de humedad método eléctrico, envejecidos en horno, doblez en frío, etc., que le garanticen que el producto es de calidad.

Escogiendo productos CT-SR para uso en charola, las instalaciones eléctricas cumplirán en objetivo fundamental de la normalización nacional tanto de producto como de instalaciones eléctricas: la seguridad para las personas y sus propiedades.

Proceso de la prueba sobre resistencia a la intemperie del aislamiento o la cubierta de conductores eléctricos. (NMX-J-553)

Uno de los principales productos que se instala en charolas es el cable con aislamiento a base de PVC tipo THW-LS/THHW-LS ya sea como cable monoconductor o multiconductor. Estos productos se fabrican acorde a lo dispuesto en la Norma Mexicana NMX-J-010-ANCE-2005. Esta norma establece claramente los requisitos que deben cumplir los conductores con aislamiento termoplástico que se grabarán como CT o SR.

Hablando de los métodos de prueba para este grabado podemos comentar que son de 2 tipos:

1. Determinación de la resistencia a la propagación de la flama en conductores eléctricos colocados en charola vertical. NMX-J-498.
2. Resistencia a la intemperie del aislamiento o la cubierta de conductores eléctricos. NMX-J-553.

De manera muy general a continuación comento en qué consisten los métodos de prueba anterior.

Resistencia a la propagación de la flama en conductores eléctricos colocados en charola vertical.

Los conductores eléctricos que superen esta prueba,se les graba como CT.

En esta prueba los conductores eléctricos a probar se colocan en una charola metálica de acero de 2.4 m de altura colocada en forma vertical dentro de una cámara especial para la prueba, en una sola capa y sujetados a los travesaños de la charola por medio de alambres de acero.

Se coloca un quemador del ancho de la charola calibrado frente a la misma y se aplica el fuego directo a los cables por 20 minutos. La temperatura de la prueba es de 720 °C ± 30 °C.

11 principios fundamentales de la NOM-001-SEDE-2012

1. Planeación de las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales.

Para la planeación, deben tomarse en cuenta los siguientes factores para proporcionar: protección de las personas, animales y los bienes de acuerdo con lo indicado en la primera parte de los principios fundamentales; funcionamiento satisfactorio de la instalación eléctrica acorde a la utilización prevista.

Los objetivos de la planeación de las instalaciones eléctricas deben ser el cumplimiento de las normas vigentes, la economía y seguridad para el usuario, la facilidad de instalación, la operación eficiente del circuito y la seguridad durante la instalación y operación de las líneas eléctricas.

La información requerida para la planeación de la instalación eléctrica debe considerar las características de la alimentación o alimentaciones disponibles y las condiciones ambientales en las instalaciones eléctricas.

Nota: Se recomienda tomar previsiones sobre futuras ampliaciones o expansiones de las instalaciones, con objeto de garantizar la seguridad en las instalaciones eléctricas.

2. Características de la alimentación o alimentaciones disponibles

Se debe tomar en cuenta el tipo de corriente (alterna o directa) para la instalación eléctrica a realizar; así como el número de conductores requeridos -conductor(es) vivos, conductor neutro o puesta a tierra, conductor de puesta a tierra.

Es importante considerar las tensiones y tolerancias; frecuencia y tolerancias, corriente máxima admisible, corriente probable de cortocircuito, tener en cuenta las medidas de protección inherentes en la alimentación, como por ejemplo: conductor neutro puesto a tierra, o conductor de puesta a tierra del punto medio o en el vértice de una fase (en un sistema delta abierto o cerrado); y los requisitos

particulares de la alimentación de energía eléctrica como son la demanda, la capacidad instalada, el factor de demanda y la tensión de alimentación.

3. Cantidad de demanda

El número y tipo de los circuitos alimentadores y derivados necesarios para iluminación, calefacción, fuerza motriz, control, señalización, telecomunicaciones, etc., se definen por:

• Puntos de consumo de la demanda de energía eléctrica.
• Cargas probables en los diferentes circuitos.
• Variación diaria y anual de la demanda.
• Condiciones especiales.
• Requisitos para las instalaciones de control, de señalización, de telecomunicaciones, etc.
• Fuentes de emergencia o de reserva.
• Fuente de alimentación (cantidad, características).
• Circuitos alimentados por la fuente de emergencia.
• Circuitos alimentados por la fuente de reserva.

4. Calibre de los conductores

El calibre de los conductores debe determinarse en función:

• de su temperatura máxima admisible.
• de la caída de tensión admisible.
• de los esfuerzos electromecánicos que puedan ocurrir en caso de un cortocircuito.
• a otros esfuerzos mecánicos a los que puedan someterse los conductores.
• el valor máximo de la impedancia con respecto al funcionamiento de la protección contra el cortocircuito.

Nota: Los puntos enumerados anteriormente, conciernen en primer lugar, a la seguridad de las instalaciones eléctricas. Los calibres mayores que los requeridos para la seguridad pueden preferirse por operación económica.

5. Tipo de alambrado y métodos de instalación

La selección del tipo de alambrado y los métodos de instalación dependen de:

• La naturaleza del lugar.
• La naturaleza de las paredes u otras partes de los edificios que soportan el alambrado.
• La accesibilidad del alambrado a las personas y animales domésticos.
• La tensión eléctrica.
• Los esfuerzos electromecánicos que ocurren durante un cortocircuito.
• Otros esfuerzos a los cuales puedan exponerse los alambrados durante la realización de las instalaciones eléctricas o en servicio.

Ver también: Introducción a la NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones eléctricas (utilización)

6. Protecciones eléctricas

Las características de los equipos de protección, deben determinarse con respecto a su función, la cual puede ser por ejemplo, la protección contra los efectos de:

• sobrecorrientes (sobrecargas, cortocircuito);
• corriente de falla a tierra;
• sobretensiones;
• bajas tensiones y ausencia de tensión.

Los equipos de protección deben operar a los valores de corriente, tensión y tiempo los cuales se adaptan a las características de los circuitos y a los peligros posibles.

7. Interruptor de emergencia

Si es necesario, en caso de peligro, la interrupción inmediata de la tensión de alimentación de las fuentes de energía, debe instalarse un dispositivo de interrupción de manera tal que sea fácilmente reconocible y rápidamente operable.

8. Dispositivos de desconexión

Deben proveerse dispositivos de desconexión para permitir desconectar de la instalación eléctrica, los circuitos o los aparatos individuales con el fin de permitir el mantenimiento, la comprobación, localización de fallas y reparaciones.

9. Prevención de las influencias mutuas

La instalación eléctrica debe estar dispuesta de tal forma que no haya influencia mutua perjudicial entre la instalación eléctrica y las instalaciones no eléctricas del edificio.

10. Accesibilidad de los equipos eléctricos

Los equipos eléctricos deben estar dispuestos para permitir tanto como sea necesario:

• espacio suficiente para realizar la instalación inicial y el posterior reemplazo del equipo eléctrico.
• accesibilidad para la operación, pruebas, inspección, mantenimiento y reparación.

11. Proyecto eléctrico

Las instalaciones destinadas para la utilización de la energía eléctrica deben contar con un proyecto (planos y memorias técnico-descriptivas).