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Medio Ambiente y Sostenibilidad. Construccion Sostenible
Arquitectura y Medio Ambiente
Ciclo de conferencias del INSTITUTO CERVANTES:
Borja Frutos Vázquez. Dr. Arquitecto
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja -CSIC

Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
17.319 PERSONAL TOTAL
126 Institutos
TEMATICAS DIVERSAS:
Ciencias Materiales, Medicina, Sociales,
tecnológicos (carbón, metales,
polímeros,…), etc.
163 Unidades asociadas
CATALUÑA
BALEARES
ARAGON
NAVARRA
ASTURIAS
CASTILLA-LEON
CASTILLA-LA MANCHA
MADRID
GALICIA
EXTREMADURA
ANDALUCIA
MURCIA
C. VALENCIANA
21
6
1
2
2
2
1
11
40
1
22
5
3
5
ROMA
1
CANARIAS
1
CANTABRIA
PAIS
VASCO
1
1
LA RIOJA
Calar Alto
Oceanographic vessel
Hespérides
Antarctic base
Juan Carlos I

“Technicae plures opera unica”
MISIÓN:
Investigaciones científicas y
tecnológica en el campo de la
construcción y sus materiales.
Instituto de Ciencias de la
Construcción
EDUARDO TORROJA
MATERIAL
SISTEMAS
CONSTRUCTIVOS
EDIFICACIÓN
OBRA CIVIL

RESEÑA HISTÓRICA
1934, se funda el Instituto de la Construcción y la Edificación
(privado)
1946, adscripción al Consejo Superior de Investigaciones Científicas
1953, se traslada a su sede actual. Construcción del edificio
1961, muere su fundador Eduardo Torroja

A día de hoy…

Calidad ambiental interior:
• Estudios de confort en espacios habitados. Ventilación, CO2, temperatura, humedad, iluminación.
• Contaminación por Radón: Sistemas de protección frente a la inmisión de gas radón en espacios habitados.
• Comportamiento térmico de envolventes y modelización energética de edificios.
• Rehabilitación energética. Estudios de barrios vulnerables. Pobreza energética.
• Vibroacústica en sistemas constructivos.
Sistemas constructivos:
• Ecoeficiencia. Evaluación del impacto ambiental de la edificación, mejora de la sostenibilidad y ciclo de vida.
• Industrialización y racionalización de los sistemas constructivos para viviendas y su relación con los materiales.
• Análisis de sistemas y componentes de instalaciones en la edificación.
• Energías renovables.
Líneas de Investigación

IETcc: www.ietcc.csic.es CSIC: www.csic.es

El concepto: Medioambiente
Arquitectura y medioambiente
Conjunto de componentes físicos, químicos y biológicos externos con los que
interactúan los seres vivos y determinan su curso y su forma de existencia
En arquitectura:
Se estudian los procesos físicos de relación del individuo con el medio.
GENERACIÓN DEL HABITAT
Ambiente Exterior Ambiente Interior Ser vivo

1º Cuestión: Generación del hábitat.
- Procurar abrigo, proteger, generar un hábitat al ser vivo
- en un ambiente exterior determinado para el correcto
desarrollo de la actividad humana
Dotar de condiciones de
Confort y Salubridad.
Diversos climas
(estrategias distintas)

El hábitat:
La Habitabilidad, Confort y la Salubridad. (IEQ)
“Lo habitable” debe proporcionar abrigo y cuidado
al ser humano”
• Referente al Bienestar de las personas, a la calidad
de vida en un espacio determinado al que
llamamos “habitable”.
• Reúne las condiciones necesarias para el desarrollo
óptimo de la actividad humana.

2ª Cuestión:
El proceso constructivo y el desarrollo de la actividad generan
impactos ambientales
- Construir consume energía
- Construir consume recursos y materias primas
- Construir afecta al lugar y modifica el microclima
- Construir produce residuos
- Habitar consume energía: Mantener las condiciones de confort
- Habitar emite gases contaminantes
SOSTENIBILIDAD !!!!

Earth Overshoot Day
What is Earth Overshoot Day and why is it coming earlier
each year?
Independent:
https://www.independent.co.uk/news/science/earth-overshoot-day-humans-
fossil-fuels-natural-resources-date-year-a8471121.html?amp

World Is Going Down The Drain. https://www.demilked.com/environmental-graffiti-street-art/

Objetivo en Arquitectura Sostenible:
Diseños arquitectónicos bioclimáticos pasivos, que logren un alto grado de confort para
limitar el uso de energía y recursos
“Mayor bien estar con menos recursos”
Habitabilidad
Lograr los estándares de Confort y
Salubridad
Sostenibilidad
Reducir el impacto ambiental en todos
los procesos
No provocar más daño al planeta; No consumir más de lo que genera;
Disminuir el uso de energía y recursos no renovables

El CONFORT???
El confort. Estándares
La habitabilidad entraña distintos aspectos:
Confort higrotérmico
Confort acústico,
Calidad del aire (salubridad)
Iluminación
Radiación ionizante
Radiación electromagnética
…
- ¿Edificios enfermos? El síndrome (SEE)
Por su falta de calidad contribuye al desarrollo
de enfermedades o trastornos en los usuarios
que lo habitan.
- Edificio “Sano”:
Aquel que reúne las condiciones adecuadas
para proporcionar salubridad y habitabilidad a
los usuarios.

“Lo que no se define no se puede medir”
“Lo que no se mide no se puede mejorar”
“Lo que no se mejora, se degrada siempre”
(William Thomson Kelvin. Físico y matemático británico S.XIX)
1- PASO. Entender los aspectos que definen la habitabilidad.
Confort, bienestar…. Conceptos SUBJETIVOS.
2- PASO. Conocer los procesos físicos involucrados en la alteración o mantenimiento
de las condiciones de confort. Medir, Cuantificar, Acotar.
3- PASO. Conocer y diseñar las estrategias que ayuden a mejorar mediante la
alteración de los procesos físicos.
El confort. Estándares

Confort VIBRO-ACÚSTICO: Evitar molestias asociadas a un excesivo ruido aéreo y vibraciones
Ruido Aéreo
Origen: Vibración mecánica.
Alcanzan el sistema auditivo en forma de
compresiones y dilataciones en el aire que
ponen en vibración nuestro tímpano.
Vibración
Origen: Vibración mecánica.
Oscilación de partículas solidas.
Percepción en cuerpo
Confort acústico. Ruido y vibración

Instrumentación y técnicas de medida:
Medida de ruido aéreo.
Particiones, fachadas,
cubiertas.
Medida de ruido impacto.
Maquina de impactos
normalizada
Confort acústico. Ruido y vibración
Instrumentación avanzada. Puentes acústicos

Confort lumínico
Estrategias: Natural y Artificial
Luxómetro
Medida de iluminación en plano de trabajo
Confort LUMÍNICO:
Intensidad de luz necesaria para el desarrollo de
actividades
RD. 486/1997 niveles de iluminación.
Zonas donde se ejecuten tareas

Calidad del aire
El aire limpio es un requisito básico de la salud y el bienestar humanos.
WHO guidelines for indoor air quality: selected pollutants.
Contaminantes del aire EXTERIOR
• NO2, Azufre, Ozono, CO, CO2 (Productos de
mala combustión de hidrocarburos,
calderas, chimeneas, estufas, Vehículos)
• Partículas en suspensión, alérgenos
Contaminantes del aire INTERIOR
• COV, Fibras, Radón, CO, CO2

Calidad del aire
Ejemplos de contaminación por CO2. Colegios de la Comunidad de Madrid
Medida de Concentración
de radón
Medida de compuestos
orgánicos volátiles
(VOCs)

Calidad del aire
Mecanismos de Ventilación (Natural o Forzada)
Uso de recuperadores de calor.
Ayuda a la Eficiencia Energética
2015 de J. Serrasolses. LA FÀBRICA DEL SOL
Incorporación de vegetación

Calidad del aire
Contaminantes especiales
gas RADÓN
Gas radiactivo de origen natural cuya fuente principal
es el terreno
• Considerado agente cancerígeno Grupo 1. (OMS)
• Segunda causa de contracción de cáncer pulmonar
detrás del tabaco
• 15% de cáncer pulmonar en todo el mundo es
causado por el radón
• 21.000 muertes al año en Estados Unidos se deben
a la inhalación de gas radón
• Equiparable a las muertes por accidente de tráfico
DATOS:
- Organización Mundial de la Salud (OMS)
- International Agency for Research on Cancer (IARC)
- Environmental Protection Agency (EPA) de EE.UU.
- Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales. España.
- Notas Técnicas de Prevención
NTP 440: Radón en ambientes interiores
NTP 533: El radón y sus efectos sobre la salud

Calidad del aire
Ejemplos de contaminación por RADON
Despresurización
del Terreno
Evacuar el gas.
Crear vías
preferentes
Barreras
Reforzar la
estanquidad
Ventilación. Dilución
Natural Forzada

Confort Higrotérmico
Confort HIGRO-TÉRMICO:
Condiciones adecuadas de Temperatura y Humedad para el desarrollo de las actividades de
trabajo y descanso.
Rangos Temperatura
invierno: 22 ± 2ºC
verano: 24 ± 1.5ºC
Humedad relativa (30-50%).
HR> 70% Proliferación de hongos
HR<30% Sequedad mucosas

Convección
Radiación
Conducción
Evapotranspiración
Transmisión del calor
Conducción
Convección
Radiación
Evapotranspiración
(Fourier)
(Newton)
(Stefan)
540 kcal/kg
El cuerpo intercambia energía
con el medio

Evaluación del confort. Parámetros:
UNE-EN ISO 7730: Ergonomía del ambiente térmico. Determinación analítica e interpretación del bienestar térmico
mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar térmico local.
PMV: Voto medio estimado (PMV-predicted mean vote)
PPD: Porcentaje de personas insatisfechas (PPD-predicted percentage dissatisfied)
Parámetros ambientales:
Temperatura seca
Humedad relativa
Temperatura radiante media (To)
Velocidad media del aire
Parámetros de persona:
Metabolismo (W/m
2
)
Grado de vestimenta
(1clo = 0,155 m
2
K/W)
PMV (Voto medio previsto) Sensación térmica experimentada
+3 Muy caluroso
+2 Caluroso
+1 Ligeramente caluroso
±0 Neutralidad térmica
-1 Fresco
-2 Frío
-3 Muy frío

Ábacos
Ayuda para la toma de decisiones estratégicas
Diagrama bioclimático Ábaco psicométrico
Givoni, B.: Man, Climate and Architecture. Elsevier, Amsterdam, 1969.
Olgyay, V.: Arquitectura y Clima. Manual de diseno bioclimatico para
arquitectos y urbanistas. p. 20, Gustavo Gili. Barcelona, 1998 (Ed. original:
Design with climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism. Va
Nostram Reinhold, Nueva York, 1963.

 Una vez DEFINIDOS Y CUANTIFICADOS una serie de parámetros de confort:
 Entra en juego la ESTRATEGIA ARQUITECTÓNICA para lograrlos…
Ambiente Exterior Ambiente Interior Ser vivo
Balance energético
y con el menor uso de energía y posible
(Eficiencia energética- SOSTENIBILIDAD)

Consumo energético unitario según tipo de vivienda.
(GJ/hogar)
Fuente IDAE, 2011
CO2
Eficiencia energética
Los gases de la atmosfera hacen que sea opaca al
infrarrojo
(H2O); (CO2); (O3); (N2O); (CH4),
Fuente: (Taller Virtual de Meteorología y Clima)

Temperatura media global de la superficie
Fuente: NASA earth Observatory
IMPACTO GLOBAL The Carbon MAP
CO2 emitido
Personas en riesgo
Responsabilidad histórica

Notas de la UE:
- Los edificios son responsables del 40% de consumo de energía. (DESPILFARRO)
- Los edificios son responsables del 36 % de las emisiones de CO2. (EFECTO INVERNADERO)
Reducir Consumos- Reducir Emisiones
Origen o motivación:
Lucha contra el cambio
climático
SOSTENIBILIDAD

Compromisos a nivel global PARA LA LUCHA CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO
• CUMBRES DE LA TIERRA: Convenciones Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio
Climático (desde 1972).
• El 11 de diciembre de 1997 los países industrializados se comprometieron en Kioto a reducir un
5% de gases de efecto invernadero (PROTOCOLO DE KIOTO)
• Directivas Europeas de Eficiencia energética:
EPBD: Energy Performance of Buildings Directive
Reducción demanda, consumo y emisiones en la edificación
Directiva 2002/91/CE “Eficiencia energética”
Directiva 2009/28/CE “Fuentes renovables”
Directiva 2010/30/UE “Etiquetado energético”
Directiva 2010/31/UE “Eficiencia energética
Directiva (UE) 2018/844 “actualización EE”
Objetivos hasta 2030: 40-27-27
(20% reducción gases; 20 % uso energías renovables; 20% edificios con mejora energética)
Objetivos hasta 2020: 20-20-20
Nueva Agenda Urbana (ONU, UN-2016): Vivienda de calidad, sostenible, sin desigualdad social
- Evitar el calentamiento progresivo del planeta
- Reducir el uso de energía mediante una reducción de la DEMANDA (mejorar envolvente)
- Reducir las emisiones (Reduciendo demanda, y aplicando energías limpias)
- Reducir la vulnerabilidad energética. Hogares en pobreza energética.
- Mejorar las condiciones de confort
Entre 50 y 125 millones de personas de
disconfort térmico, con riesgos para su
salud y de exclusión social (BPIE, 2014)
Buildings Performance Institute Europe

Como lograr el cumplimiento????
Tendencias futuras:
Políticas que ayuden a construir nZEB – (nearly Zero Energy Building)
“2021 todos los edificios nuevos deben ser de consumo de energía casi nulo”
(30 kWh/m2. año) .. Edificio convencional 150 kWh/m2.año
Fuente: DYNASTEE
1- DEMANDA. Arquitectura Bioclimática
- Geometría. Factor de forma, orientación, etc.
- Construcción. Aislamiento. Captación. Protección.
- uso
2- CONSUMO
- Rendimiento sistemas clima
- Control en gestión de energía
- Iluminación inteligente (Natural artificial)
- Ventilación doble flujo (heat Recovery)
3- RENOVABLES
-generación

Comportamiento energético
Estudios del BALANCE ENERGÉTICO DE UN EDIFICIO
Ganancias:
• Internas:
 Climatización
 Equipos
 Personas
 iluminación artificial
• Externas
 Radiación
 Infiltración
 etc)
Pérdidas
 Transmisión Envolvente
 Filtraciones
 Ventilación

GANANCIAS
 Radiación
Incidencia (kWh/m2) por orientación Madrid.
Intensidad variable:
• Latitud
• Época del año
• Climatología
• Hora del día
• Orientación
Radiación solar kWh/m2.a (MED-SCP 2005)

Estrategia de protección. Kasbah. Ait ben haddou
Ghardaia. Valle de Mzab
Estrategia de aprovechamiento
Fuente: M. Luxan

GANANCIAS
Ejemplo de estrategias. (Fuente: Fernández y Carella)
Protección en verano. Aprovechamiento en invierno.
Radiación por huecos – Radiación acumulada (Trombe) – Radiación en Invernadero

TRANSMISIÓN EN ENVOLVENTES
Capacidad de un cerramiento de
resistir al flujo de calor

Los efectos de la INERCIA TÉRMICA
Efectos:
1. Reducción de picos térmicos
2. Reducción de fluctuaciones diarias de
Temperatura
3. Desplazamiento horario de la energía
térmica.

Técnicas para el estudio T int
20ºC
T ext
5ºC
Q1
Q’1
Q’1=Q1
Q1= K(∆T) (Fluxómetro)
Q’1= U (Tint-Text)
U=Q1/(Tint-Text)
Demandas por elementos
Perdidas analizadas por cámara infrarrojos
Perdidas analizadas por flujo de calor

INFILTRACIONES
Técnicas. Sondas y BlowerDoor ACH (50Pa)
Infiltración. Ventilación no buscada
Ventilación
TASAS HABITUALES
Nuevas
0.1-0.5 ACH
Antiguas
0.3-0.8 ACH

Estudios de comportamiento térmico mediante
SIMULACION MATEMATICA CON CÁLCULO DINAMICO.
Ecuación de BALANCE ENERGÉTICO en
régimen DINÁMICO. Ejemplo: Software Design Builder (v4)
Motor de cálculo Energy Plus

1 ACH 5 ACH
Consumo
ANALISIS DE CONSUMOS!!!
Consumos en climatización en un caso
de aumento de tasas de ventilación
interior (1-5 ach)

Objetivos de CONSUMO CASI NULO.
Ahorro energético;
Reducción del consumo de agua;
Utilización de materiales de bajo impacto medioambiental;
Gestión de residuos (fases de construcción, uso y demolición)
Buenas prácticas
Edificio lucia. U. Valladolid. http://edificio-lucia.blogspot.com/
Ejemplo de buenas practicas

El DISEÑO BIOCLIMÁTICO. (reducción de la demanda
energética en más del 50%)
• Factor de forma
• Orientación. Captación solar según épocas. Disipación de
energía nocturna
• incremento del aislamiento
• ventilación pasiva. Recuperadores de calor.
• Pozos canadienses
• Iluminación. ahorro del 45%: dispositivos de iluminación cenital
(tubos de luz); luminarias F(luminosidad exterior)
Buenas prácticas

Cogeneración y renovables:
Buenas prácticas

Etiqueta energética:
EVALUACION de las PRESTACIONES ENERGÉTICAS
Consumo de energía: (kWh/m2.año)
• Calefacción
• Refrigeración
• Iluminación
• Ventilación
consumo = demanda/rendimiento
Emisiones de CO2 equivalente: (kg CO2)
emisiones= consumo*factor de emisión
En energías renovables es 0
Letras D y E son la media

Buenas ….. Y MALAS prácticas
Republica
Dominicana.
Clima Cálido-Húmedo
Vivienda vernácula. “Bohio” (Fuente propia)
Propuesta de vivienda en altura. ACRISTALADA.
Santo Domingo.
http://bienesraicesdel.net/torre-anacaona-es-un-
rascacielos-en-santo-domingo.html

IMPACTOS AMBIENTALES
Nuestra huella …..
La actividad en el proceso de construcción, uso y demolición
genera un impacto. (Puede ser expresado en emisiones de carbono equivalente)

ANALISIS DE CICLO DE VIDA
Fuente: (Weber.es)
IMPACTOS AMBIENTALES
fases de un proceso
EN EDIFICACIÓN:
- Obtención de materias
- Uso de energía
- Fase de producción
- Distribución
- Construcción
- Uso
- Demolición
https://www.construction21.org
Norma de aplicación: ISO 14040:2006.
Gestión ambiental — Análisis del ciclo de
vida — Principios y marco de referencia
Bases de datos:
• EUROPEAN PLATFORM ON LIFE CYCLE
ASSESSMENT
• Base de datos BEDEC (ITEC)
• openDAP (D. Ambiental de producto)

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