1Rafael Alavéz Ramírez, 1Valentín J. Morales Domínguez, 1Margarito Ortiz Guzmán. 

Uno de los desafíos importantes para profesionales de la arquitectura e ingeniería es generar conocimiento y capacidades en el desarrollo de sistemas alternativos de construcción amigables con el medio ambiente que contribuyan al ahorro de energía y a la calidad de vida de sus ocupantes. 

En este sentido, se tiene la necesidad de que la arquitectura adopte criterios de diseño y construcción sostenible para el beneficio del ser humano y la naturaleza. El trabajo de investigación y desarrollo tecnológico que viene efectuando el Instituto Politécnico Nacional CIIDIR IPN Unidad Oaxaca a través de la línea de Arquitectura Bioclimática, se ha aplicado a los sistemas constructivos y proyectos en donde se han validado sus características mecánicas y termofísicas en condiciones reales de operación. 

La construcción con materiales naturales ha generado mucho interés a nivel mundial en asociaciones no gubernamentales, así como de grupos de constructores y técnicos que buscan alternativas ecológicas respecto a construcciones convencionales. 

Con este enfoque, se tienen construcciones hechas con base en materiales de tierra y de desecho de esquilmos agrícolas, como son las fibras, pajas, cenizas, etc., materiales que llegan a proporcionar muchas bondades de confort térmico y acústico en los seres humanos. 

En cuanto a las fibras naturales, en la actualidad tienen un gran auge al ser utilizadas como refuerzo de otros materiales, formando materiales compuestos con diversas ventajas como bajo costo de procesamiento, amplia disponibilidad, amigable con el medio ambiente, sustentabilidad, buena resistencia a la tracción y capacidad para modificaciones químicas y mecánicas (Adekomaya, et al., 2017; Mori, et al., 2018). 

Se han realizado diversos estudios con fibras vegetales para el ahorro de energía en las construcciones, logrando materiales compuestos con baja conductividad térmica (Charca, et al., 2015; Boumhaout, et al., 2017). 

Por otra parte, el confort térmico influye en la salud de sus ocupantes y en las percepciones del ambiente interior, esto es muy importante sobre todo en viviendas de interés social consideradas las más vulnerables, estas son más sensibles cuando se exponen a altas o bajas temperaturas, es por ello que resulta interesante el empleo de los materiales naturales.

Dentro de los proyectos de investigación que actualmente se han desarrollado con el apoyo del CONACYT y de la Secretaría de Investigación y Posgrado (SIP) del Instituto Politécnico Nacional, se tienen: 

  1. Potencial térmico de un sistema constructivo híbrido utilizado en muros y techos de un módulo prototipo de clima templado.

El objetivo del proyecto fue diseñar, construir y caracterizar mecánica y térmicamente un componente constructivo prefabricado a base de mortero armado y suelo aplicable a los sistemas de muros y techos para climas templados. 

Figura 1. Módulo experimental con sistema híbrido en muros y losas.

Como resultado final del proyecto se logró la caracterización mecánica y térmica de los sistemas de muros y techos que fueron empleados en la construcción de un módulo experimental (Figura 1), al cual se le realizaron pruebas térmicas cuyas temperaturas al interior estuvieron dentro del polígono de confort térmico de las personas que viven en climas templados.

Otro proyecto financiado por la SIP del IPN es la determinación de las propiedades termofísicas de paneles biodegradables de techos para climas cálidos en el estado de Oaxaca. 

El objetivo del proyecto es diseñar el comportamiento termofísico de paneles biodegradables de techos como escudos térmicos para climas cálidos de Oaxaca. 

Figura 2. Elaboración de paneles biodegradables.

En este proyecto se diseñan y construyen componentes constructivos con base en plantas vegetales tales como varas de jamaicas, carrizo, olote etc., (Figura 2).

El Instituto Politécnico Nacional CIIDIR Unidad Oaxaca cuenta en sus instalaciones con el laboratorio de Arquitectura bioclimática y de resistencia de materiales donde se tiene equipo especializado para la caracterización de las propiedades mecánicas y térmicas de componentes constructivos de muros, pisos y techos. 

Regularmente se tiene la participación de estudiantes de ingeniería civil, mecánica y de arquitectura, quienes realizan trabajos de investigación dentro de los proyectos financiados por el Instituto Politécnico Nacional. 

Figura 3. Estudiantes trabajando en las células térmicas experimentales.

Se muestran las células térmicas para medir propiedades termofísicas en materiales de muros y techos (Figura 3). 

La figura 4 muestra a estudiantes de arquitectura realizando pruebas en el marco de carga equipado con cilindro hidráulico y capacidad de 50 toneladas.

Uno de los objetivos del Instituto Politécnico Nacional es apoyar en el desarrollo tecnológico de la sociedad mediante proyectos de investigación y de asesorías externas. 

Estas acciones se realizan a través de la impartición de cursos y talleres sobre los diferentes sistemas alternativos de construcción. 

Figura 4. Estudiantes trabajando en el marco de carga del laboratorio de materiales.

Por otra parte, se trabaja con la comunidad para hacer conciencia sobre el uso de los materiales y las ventajas que tienen con el medio ambiente. En los talleres participan las mujeres, padres de familia y niños y niñas. 

La figura 5 muestra el taller “Pantalla de mortero armado” con la participación de estudiantes de ingeniería civil y arquitectura realizado en la comunidad de San José Hidalgo, Atzompa, Oaxaca.

Figura 5. Taller “Pantalla de mortero armado” con estudiantes de arquitectura en la comunidad de San José Hidalgo, Atzompa, Oaxaca.
Figura 4. Estudiantes trabajando en el marco de carga del laboratorio de materiales.

Los autores agradecen al Instituto Politécnico Nacional a través del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) Unidad Oaxaca, por el apoyo financiero otorgado al proyecto SIP 20195480 “Propiedades termofísicas de paneles biodegradables de techos para climas cálidos del estado de Oaxaca”.


(1) Instituto Politécnico Nacional. Departamento de Investigación del CIIDIR IPN Unidad Oaxaca. Hornos 1003 Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México.

Referencias

Mori, S., Tenazoa, C., Candiotti, S., Flores, E., & Charca, S. (2018). Assessment of Ichu Fibers Extraction and Their Use as Reinforcement in Composite Materials. Journal of Natural Fibers, 1-16.

Adekomaya, O., Jamiru, T., Sadiku, R., & Huan, Z. (2017). Negative impact from the application of natural fibers. Journal of cleaner production, 143, 843-846.

Charca, S., Noel, J., Andia, D., Flores, J., Guzman, A., Renteros, C., & Tumialan, J. (2015). Assessment of Ichu fibers as non-expensive thermal insulation system for the Andean regions. Energy and Buildings, 108, 55-60.

Boumhaout M; L. Boukhattem; Hassan Hamdi, Brahim Bernhamou and Fatima Ait Nouh (2017). Thermomechanical characterization of a bio-composite building material: Mortar reinforced with date palm fibers mesh. Construction and Building Materials 135, 241-250