I , diciembre, 2023 Tutor: Arq. Brian Robinson Borges Alfonso Tutor Consultante: Dr. Ing. Yosvany Díaz Cárdenas Autor: Yailen Hernández González Ideas preliminares para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. Departamento de Arquitectura II , diciembre, 2023 , december, 2023 Academic Departament of Architecture , december, 2023 Preliminary ideas for the bioclimatic design of envelope elements of subsidized houses in Cuba, with Low Carbon Cement LC3. Author: Yailen Hernández González Thesis Director: Arq. Brian Robinson Borges Alfonso Consultant thesis Director: Dr. Ing. Yosvany Díaz Cárdenas III Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui Gómez Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica de la mencionada casa de altos estudios. Se autoriza su utilización bajo la licencia siguiente: Atribución- No Comercial- Compartir Igual Para cualquier información contacte con: Dirección de Información Científico Técnica. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Carretera a Camajuaní. Km 5½. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP. 54 830 Teléfonos.: +53 01 42281503-1419 IV V , diciembre, 2023 VI VII A mi hijo, por demostrarme que siempre se puede… VIII Agradecimientos: A mi madre, por estar siempre. A mi familia toda, a Pepín, por inspirarme a ser lo que soy. A mis tutores y profesores por su constancia y dedicación invaluables. A mi esposo Brian, por compartir cada paso conmigo. A los amigos de siempre por todo el amor y la confianza. IX Resumen: En las condiciones actuales, el problema de la vivienda se ha acentuado, dando lugar a la necesidad urgente de explorar nuevas alternativas que no solo sean económicamente viables, sino que también resulten respetuosas con el medio ambiente. En este contexto, la presente investigación se enfoca en la exploración de criterios estético-formales para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba que permitan mitigar de manera sostenible los efectos del cambio climático y reducir las emisiones de carbono, empleando el Cemento de Bajo Carbono LC3 como material clave. Se desarrolla una estructura de tres capítulos que comprenden la revisión de documentación científica internacional y nacional acerca del tema; la búsqueda de soluciones, alternativas y tecnologías vinculadas al uso del Cemento de Bajo Carbono; y dan como resultado la obtención de premisas y criterios que rigen el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio, como solución idónea y sostenible ante las condiciones del clima cubano actual. Palabras clave: Cemento de Bajo Carbono LC3, envolvente, diseño bioclimático, viviendas de subsidio, sostenible, impacto ambiental. X Abstract: Under current conditions, the housing problem has been accentuated, giving rise to the urgent need to explore new alternatives that are not only economically viable, but also address the changing challenges of the contemporary world. In this context, the present investigation focuses on the exploration of aesthetic- formal criteria for the bioclimatic design of envelope elements of subsidized housing in Cuba, making use of Low Carbon Cement (LC-3) as a key material. The research is based on three chapters that include the review of international and national scientific documentation on the subject; the search for solutions, alternatives and technologies linked to the use of Low Carbon Cement; and the principles and criteria that govern the bioclimatic design of envelope elements of subsidized housing, are defined as an ideal and sustainable solution to the current Cuban climate conditions. Keywords: Low Carbon Cement, envelope elements, bioclimatic design, subsidized housing, sustainable, ambiental impact. XI ÍNDICE INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 2 I. Fundamentos conceptuales de trabajo ................................................. 2 II. Fundamentos metodológicos de trabajo .............................................. 3 Situación problémica .......................................................................................... 3 Problema Científico ............................................................................................ 3 Hipótesis ............................................................................................................. 3 Objeto de estudio ............................................................................................... 3 Campo de acción ................................................................................................ 4 Objetivo General ................................................................................................. 4 Objetivos Específicos ......................................................................................... 4 III. Procedimiento metodológico ................................................................ 4 IV. Tareas de investigación ........................................................................ 4 V. Métodos de Investigación científica ..................................................... 5 VI. Estructura del trabajo de diploma ........................................................ 6 VII. Aportes .................................................................................................. 6 VIII. Análisis Bibliográfico .......................................................................... 7 IX. Esquema metodológico ........................................................................ 8 CAPÍTULO I. ¨Marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda ¨. ..................................................... 10 1.1Conceptos fundamentales .................................................................. 10 1.2 Actualidad del cambio climático ....................................................... 11 1.2.1 Impactos del cambio climático a escala global ........................................ 11 1.2.2 Impactos del cambio climático en Cuba ................................................ 14 1.2.3 Condiciones del clima cubano actual y su impacto en la arquitectura .... 16 1.3Actualidad de las viviendas de subsidio en Cuba. ........................... 18 1.3.1 Tendencias actuales de las viviendas de subsidio. ................................. 18 1.3.2 Tecnologías más empleadas en viviendas de subsidio .......................... 19 1.3.3 Materiales más empleados en viviendas de subsidio.............................. 21 XII 1.4 Principios bioclimáticos para la mejora del confort. ....................... 24 1.4.1 Confort térmico en viviendas ................................................................... 24 1.5 Soluciones de viviendas bioclimáticas. ............................................ 26 1.5.1 Casa the Kenz, India ............................................................................... 26 1.5.2 Casa de tierra, España ............................................................................ 28 1.5.3 Casa Manantial, México .......................................................................... 29 1.5.4 Vivienda Progresiva MZ, México ............................................................. 30 1.5.5 Casos Nacionales .................................................................................... 32 Conclusiones parciales ............................................................................ 33 CAPÍTULO II. ¨ Criterios de diseño estético- formales y modulares para elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3¨. ........................................................................................................................................ 35 2.1 Cemento de Bajo Carbono LC3 .......................................................... 35 2.1.1 Descripción del material ........................................................................... 35 2.1.2 Ventajas de su utilización en la construcción ........................................... 37 2.1.3 Relevancia en la reducción de la huella de carbono en la construcción. . 38 2.2 Estudio de Normas Cubanas ............................................................... 39 2.3 Criterios para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 .. 41 2.3.1 Criterios estético- formales ....................................................................... 41 2.3.1.1 Flexibilidad y modularidad ............................................................. 41 2.3.1.2 Configuración volumétrica ............................................................. 42 2.3.1.3 Integración con el ambiente físico. ................................................ 44 2.3.1.4 Acabado exterior ............................................................................. 45 2.3.1.5 Crecimiento de la vivienda ............................................................. 46 Conclusiones parciales ................................................................................................... 48 CAPÍTULO III. ¨ Propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 ¨. ..................... 50 3.1 Predimensionamiento de elementos de envolvente para viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 ......................... 50 3.1.1 Elementos de muros. ............................................................................... 51 XIII 3.1.2 Elementos de cubierta .............................................................................. 54 3.1.3 Elementos de piso .................................................................................... 56 3.2 Propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. . 57 3.3 Evaluación del rendimiento térmico del diseño ............................... 61 3.3.1 Comportamiento de la incidencia solar .................................................... 61 3.3.2Comportamiento de la ventilación ............................................................. 63 Conclusiones parciales ........................................................................................ 66 Conclusiones generales .................................................................................................. 68 Recomendaciones: .......................................................................................................... 70 Referencias ....................................................................................................................... 71 Página | 1 Página | 2 INTRODUCCIÓN I. Fundamentos conceptuales de trabajo Las condiciones medioambientales a escala global se encuentran exacerbadas debido a la influencia del cambio climático. La frecuencia e intensidad de los peligros relacionados con el clima, como los huracanes, tormentas y el crecimiento del nivel del mar han aumentado su impacto en las ciudades y zonas urbanas de Cuba. Por su ubicación geográfica o estado de deterioro, existen actualmente en nuestro país 209 871 viviendas afectadas, de estos derrumbes totales 60 mil 975, de los Huracanes: antes del Sandy 24 mil 891, del Sandy 13 mil 960, del Mathew 7 mil 311 y el más reciente, Irma, 15 mil 83 (MICONS, 2022). Frente a estos fenómenos, la vivienda resulta especialmente vulnerable debido a la ausencia de sistemas de construcción resilientes al clima cubano actual y el déficit de materiales de construcción que ayuden a combatir estos aspectos. En la actualidad, el crecimiento y desarrollo de la industria nacional de materiales de construcción ha estado marcado por las complejidades macroeconómicas nacionales e internacionales (Reinaldo, 2023). La demanda de recursos requiere de un incremento y uso eficiente en las producciones actuales de la industria nacional, con la ampliación de las capacidades productivas. En este sentido, se destaca la importancia de desarrollar la pequeña industria a partir de materiales que permitan diversificar y explorar nuevas soluciones (Reinaldo, 2023). El cemento Portland representa hoy uno de los materiales más utilizados en la concepción de las viviendas a pesar de que su producción representa un alto consumo de energía, además de emitir grandes volúmenes de CO2 a la atmósfera. En el escenario actual, el desafío consiste en concebir soluciones arquitectónicas que sustituyan en concepto de vivienda ¨digna¨ por una vivienda que resulte ¨adecuada¨ (acorde con la Declaración de Estambul sobre los asentamientos Humanos, de 1996) y que responda al creciente interés por mitigar los efectos del cambio climático y reducir sus efectos (Martín, 2018). El diseño de elementos de envolvente para viviendas ha demostrado ser un factor crucial en la búsqueda de la sostenibilidad y la reducción de impactos ambientales (Manuel Ricardo González Vásquez, 2018b). La envolvente de una vivienda no solo define su estética, sino que también juega un papel fundamental en la eficiencia energética y el confort interior. Por lo tanto, la innovación en el diseño de elementos de envolvente se convierte en una vía prometedora para crear viviendas que sean económicamente accesibles, energéticamente eficientes y ambientalmente responsables. En este sentido, ¨Redefinir la piel es por tanto una de las operaciones que más necesita la arquitectura contemporánea¨(Canales, 2001). Página | 3 En este contexto, la presente investigación se enfoca en definir criterios para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, haciendo uso del Cemento de Bajo Carbono LC3 como material fundamental. Este enfoque no solo busca mejorar la calidad de vida de los ocupantes de viviendas, sino también contribuir a la búsqueda de soluciones innovadoras que puedan abordar de manera holística los desafíos de la vivienda en un mundo en constante evolución y transformación. La investigación se fundamenta en tres capítulos que comprenden la revisión de documentación científica internacional y nacional acerca del tema; la búsqueda de soluciones, alternativas y tecnologías vinculadas al uso del Cemento de Bajo Carbono; y se definen los principios y criterios que rigen el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio, como solución idónea y sostenible ante las condiciones del clima cubano actual. II. Fundamentos metodológicos de trabajo Situación problémica La crisis habitacional actual y los impactos producidos por el cambio climático no solo exige una mayor cantidad de viviendas, sino también una redefinición de cómo construimos y habitamos los espacios. Las tecnologías tradicionales a menudo no satisfacen de manera integral los aspectos de confort térmico y acústico, por lo que se hace necesario optar por nuevas soluciones que resulten sostenibles para enfrentar las condiciones ambientales actuales. Problema Científico La carencia de diseños bioclimáticos para elementos de envolvente de viviendas de subsidio sobre la base de soluciones que permitan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y así mitigar de manera sostenible los efectos del cambio climático. Hipótesis La integración de criterios estético – formales para el diseño bioclimático, combinada con el uso de Cemento de Bajo Carbono LC3, permitirá la creación de viviendas de subsidio que ayuden a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y así mitigar de manera sostenible los efectos del cambio climático. Objeto de estudio El diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba. Página | 4 Campo de acción El diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. Objetivo General Proponer ideas preliminares para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. Objetivos Específicos 1. Elaborar un marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda. 2.Establecer criterios estéticos-formales para el diseño bioclimático de elementos de envolvente para viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. 3.Desarrollar una propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 y los criterios de diseño establecidos. III. Procedimiento metodológico Primera etapa (Análisis): Definición del problema de estudio, campo de acción, objeto de estudio, objetivo general y objetivos específicos. Se elabora el marco teórico que apoyará la propuesta de diseño y demostrará su vialidad. Segunda etapa (Síntesis): Elaboración de una propuesta de criterios de diseño bioclimáticos, estético- formales, sustentada en la normativa cubana. Tercera etapa (Resultados): Elaboración de una propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. IV. Tareas de investigación CAPÍTULO I. ¨Marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda ¨. • Identificar los desafíos específicos del clima actual en términos de construcción y eficiencia energética. • Analizar la situación actual de la vivienda en Cuba, incluyendo estadísticas de déficit habitacional, tipos de viviendas y sus problemas asociados. • Realizar un análisis de las tendencias actuales en la construcción de viviendas de subsidio en Cuba y los materiales de construcción más utilizados haciendo énfasis en el uso del cemento, su modo de producción y demanda actual. Página | 5 • Analizar casos del repertorio nacional e internacional relacionados con los principios bioclimáticos en la construcción de viviendas de subsidio y los materiales empleados. CAPÍTULO II. ¨Criterios de diseño estético-formales, para elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 ¨. • Analizar las características del Cemento de Bajo Carbono LC3, su composición, proceso de fabricación y propiedades. • Investigar las normativas y regulaciones cubanas relacionadas con la construcción y el uso de materiales sostenibles como el LC3. • Establecer criterios para el diseño bioclimático, estético- formales y modulares para los elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba que incorporen LC3 y sean resistentes al clima cubano. CAPÍTULO III. ¨ Propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 ¨. • Desarrollar una propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. • Desarrollar detalles visuales y técnicos del diseño propuesto. • Evaluar el rendimiento térmico y acústico del diseño propuesto mediante posibles simulaciones y pruebas. V. Métodos de Investigación científica Se emplearán métodos de búsqueda y análisis de información científica en fuentes documentales autorizadas, cubanas y extranjeras; con énfasis en bibliografía de mayor nivel científico obtenida de fuentes internacionales. Se hará un análisis de la información procesada y discusión de problemas vinculados con el sistema de términos, conceptos relacionados al Cemento de Bajo Carbono LC3 y su uso en la vivienda de subsidio. Como resultado de la etapa se configurará el Estado del Arte en las problemáticas discutidas, que servirá de marco al resto del trabajo. Se aplicarán métodos de análisis-síntesis y métodos inductivo-deductivos. En el primer caso por el análisis de los principales elementos metodológicos encontrados en la etapa documental y su síntesis en el Estado del Arte. En el segundo caso, los métodos inductivos se basarán en la información acerca de los casos de estudio seleccionados, lo que permitirá a nivel deductivo establecer los criterios para el diseño Página | 6 bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. Se realizará la propuesta de diseño tomando como base los criterios de diseño establecidos. VI. Estructura del trabajo de diploma La tesis está compuesta por una introducción, tres capítulos, las conclusiones, las recomendaciones y la bibliografía. En la Introducción se realiza una breve fundamentación de la situación problémica en torno al tema de investigación y se definen los aspectos claves de su diseño metodológico (problema de investigación, objetivos, esquema metodológico y aportes). El Capítulo I. “Marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda” contiene el análisis de definiciones, teorías, investigaciones y antecedentes sobre el tema que proporcione las bases para proponer Variantes de elementos de envolvente de viviendas sostenibles que se adapten a los escenarios y clima cubano actual; realiza una selección y discusión de ejemplos internacionales y nacionales. El Capítulo II. “Criterios de diseño estético-formales, para elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3”, establece las condiciones climáticas a las que se exponen las viviendas en Cuba y las potencialidades que ofrece el Cemento de Bajo Carbono LC3, lo que permite definir los criterios para el diseño bioclimático que influyen en los elementos de envolvente. Se proponen soluciones estético- formales y modulares con un enfoque bioclimático de forma tal que dé respuesta a los efectos del cambio climático, específicamente al clima cubano actual. El Capítulo III: “Propuesta para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3”, se definen prototipos para elementos de envolvente que cumplan con los criterios establecidos en el capítulo anterior. Detalles sobre los diseños propuestos, incluyendo descripciones visuales y técnicas. Posibles simulaciones y pruebas para evaluar el rendimiento térmico y acústico de los diseños propuestos. Finalmente, en las conclusiones y las recomendaciones se hacen las consideraciones esenciales de los principales aportes del trabajo, y se formulan las líneas de aplicación, continuidad y desarrollo futuro de investigaciones sobre el tema. VII. Aportes 1. Fundamentos teóricos, metodológicos y prácticos de las soluciones sobre adaptación de viviendas al clima actual con el uso del Cemento de Bajo Carbono LC3. Página | 7 2. Propuesta de criterios de diseño estético-formales y modulares que posibilite el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3. 3.Técnico-documental: La información recopilada para el desarrollo de la propuesta de diseño apoyará el desarrollo de trabajos con propósitos similares. VIII. Análisis Bibliográfico FUENTES BIBLIOGRÁFICAS CITADAS CANTIDAD Referenciadas en el texto 62 Distribución de las fuentes Según su antigüedad Período de 1990- 1999 1 Período de 2000-2011 16 Período de 2012-2017 18 Período de 2018-2023 26 Según su composición Libros manuales y folletos 3 Internet 6 Ponencias, conferencias, discursos, informes, talleres, entrevistas 29 Tesis de doctorado, maestría, diplomados, Trabajos de Diploma 13 Normas, Regulaciones, decretos, resoluciones, leyes, planes, proyectos, estrategias, metodologías, políticas 11 Según su carácter Nacionales 28 Internacionales 34 Página | 8 IX. Esquema metodológico Página | 9 Página | 10 CAPÍTULO I. ¨Marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda ¨. El cambio climático es un fenómeno que influye directamente en las condiciones medioambientales a escala global. Sus efectos son ineludibles y se manifiestan en todas las esferas del hábitat. En este escenario, se revela la necesidad de optar por nuevas alternativas que permitan enfrentar este fenómeno al tiempo que se mitigan sus efectos. Este capítulo, establece el marco teórico conceptual sobre los desafíos del clima actual y su impacto en la concepción de la envolvente de la vivienda, específicamente, en las viviendas de subsidio, aplicables al caso cubano. Para ello, se realiza un análisis de definiciones, teorías, investigaciones y antecedentes sobre el tema que proporcione las bases para proponer una variante de diseño bioclimático de elementos de envolventes de viviendas de subsidio que se adapte a los escenarios y transformaciones del clima cubano actual. 1.1Conceptos fundamentales A continuación, se presentan una serie de términos, conceptos y definiciones indispensables para la comprensión del tema en cuestión. Diseño bioclimático: Se define como un conjunto de elementos arquitectónicos, constructivos y pasivos, capaces de transformar las condiciones del clima para lograr valores que lo acerquen a las condiciones de Bienestar termofisiológico del ser humano, utilizando preferentemente energías pasivas, en pos de la reducción de los consumos de energía y minimización de impactos negativos al medio ambiente(Arévalo, 2015). Sostenibilidad ambiental: ¨significa crear espacios saludables, viables económicamente y sensibles a las necesidades sociales. Supone respetar los sistemas naturales y aprender de los procesos ecológicos¨(Brian, 2009). ¨que se puede mantener durante largo tiempo sin agotar los recursos o causar grave daño al medioambiente¨ (ASALE & RAE, 2021a). Envolvente arquitectónica: Se trata de un elemento tridimensional que recubre los objetos arquitectónicos, en el cual convergen de manera significativa los intercambios de luz, aire, y energía, entre los espacios interiores de las edificaciones y su entorno inmediato(Manuel Ricardo González Vásquez, 2018a). ¨que envuelve o rodea¨ (ASALE & RAE, 2021b). Vivienda de subsidio: permite identificar a una asistencia pública basada en una ayuda o beneficio de tipo económico, dirigido a personas de bajos recursos que viven en malas condiciones o que carecen de residencias , para que mejoren o alivien su situación habitacional(Noris Tamayo Pineda, 2018). Página | 11 Cemento de Bajo Carbono (LC-3): Se trata de un material obtenido mediante la reducción del factor de Clinker y la adición al Cemento Portland ordinario de materiales cementicios suplementarios. Es el aglomerante resultante de la mezcla de Clinker + A.A.T. + carbonato de calcio (Iván Machado, 2016b; Roger S. Almenares- Reyes, 2016). Confort: Estado de bienestar físico del sujeto relacionado con sus alrededores, está compuesto por los factores: acústicos, calidad del aire, iluminación y térmico(Jhonny D. Gamboa H., 2011). El confort térmico es una sensación neutra de la persona respecto a un ambiente térmico. “es una condición mental en la que se expresa la satisfacción con el ambiente térmico”. Normas ISO 7730 (International Standarization Organization). 1.2 Actualidad del cambio climático 1.2.1 Impactos del cambio climático a escala global El cambio climático provoca impactos irreversibles a escala global. Es una amenaza grave y creciente para nuestro bienestar y la salud del planeta (OMM, 2022). Se define como el resultado de desequilibrios en el balance energético de la tierra, que son causados por procesos y agentes naturales y antropogénicos, tales como modulaciones de los ciclos solares, erupciones volcánicas y cambios antropógenos persistentes de la composición de la atmósfera o del uso de la tierra (IPCC, 2018). En este sentido, se define como un cambio que se le ha atribuido directa o indirectamente a las actividades humanas que alteran la composición global atmosférica, agregada a la variabilidad climática natural observada en períodos comparables de tiempo (EEI, 1997). El calentamiento global, por otro lado, se define como el aumento estimado de la temperatura media global en superficie promediada durante un período de 30 años, o durante el período de 30 años centrado en un año o decenio particular, expresado en relación con los niveles preindustriales, a menos que se especifique de otra manera. Para los períodos de 30 años que abarcan años pasados y futuros, se supone que continúa la actual tendencia de calentamiento multidecenal (IPCC, 2018). Los modelos climáticos prevén diferencias robustas en las características regionales del clima. Esas diferencias comprenden un aumento de la temperatura media en la mayoría de las regiones terrestres y oceánicas, de los episodios de calor extremos en la mayoría de las regiones habitadas y de las precipitaciones intensas en varias regiones (IPCC,2018). El aumento de temperatura, o calentamiento global, desencadena otra serie de cambios en los factores climáticos, como en el ciclo hidrológico y otros ciclos biogeoquímicos del planeta. Ha Página | 12 habido cambios en los patrones de precipitación, velocidad de los vientos, nubosidad y en la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos (Botello et al., 2010). La intensidad de los ciclones tropicales se ha incrementado siendo el año 2020 el que más tormentas tropicales ha registrado con un total de 30 con nombre, entre ellas, 13 huracanes y 6 huracanes de gran intensidad, que tuvieron consecuencias directas en muchos países de la cuenca del Atlántico, el mar Caribe y el golfo de México (OMM, 2021). El creciente calentamiento global, la proporción de ciclones tropicales intensos (categorías 4 y 5) aumenta a escala mundial y agrava la situación de las comunidades más vulnerables. Cuando múltiples fenómenos se producen de forma simultánea, ocasionan consecuencias en cascada que son cada vez más difíciles de gestionar(OMM, 2022). Los riesgos para la sociedad aumentan, en particular para las infraestructuras y los asentamientos vulnerables según explica el Informe del grupo de trabajo II del IPCC centrado en los impactos, la adaptación y la vulnerabilidad(IPCC, 2021). Imagen 1.1 Impactos y riesgos asociados al cambio climático. Fuente:(IPCC, 2021). El cambio climático está alterando la naturaleza de forma peligrosa y generalizada, además de afectar la vida de miles de millones de personas en todo el mundo(IPCC, 2022). Según las proyecciones publicadas en el informe del IPCC (2021), en las próximas décadas el cambio climático se incrementará en todas las regiones. Si el calentamiento global continúa con el valor de 1,5°C, aumentarán las olas de calor, se alargarán las estaciones cálidas y se acortarán las frías, y se alterará la distribución de las precipitaciones, con las consiguientes repercusiones Página | 13 en las inundaciones y las sequías. Con un calentamiento global de 2°C, los episodios de calor extremo alcanzarán con mayor frecuencia umbrales de tolerancia críticos para la agricultura y la salud. Imagen 1.2 Impacto del calentamiento global de 1,5 C y de 2 C. Fuente:(IPCC, 2021) Un informe especial en 2018 mostró que las ventajas de mantenerse por debajo de ese límite son enormes en comparación con un mundo 2°C, más caliente. Llegar allí requeriría reducir las emisiones de carbono a la mitad, esencialmente, para 2030 y alcanzar las cero emisiones netas para 2050. De lo contrario, el límite se alcanzaría entre 2030 y 2052 (IPCC, 2019). Según refiere la Dra. Friederike Otto (2021), de la Universidad de Oxford, y una de las autoras del informe del IPCC: "El cambio climático no es un problema del futuro, está aquí y ahora y afecta a todas las regiones del mundo". En este contexto, resulta pertinente tener en cuenta que la combinación de opciones de adaptación y mitigación, aplicadas de manera participativa e integrada, puede permitir rápidas transiciones sistémicas en las zonas rurales y urbanas para reducir el calentamiento de 1,5°C. La máxima efectividad de estas acciones y los cambios se lograrán cuando estos se conjuguen con un desarrollo económico y sostenible (IPCC 2018). Página | 14 1.2.2 Impactos del cambio climático en Cuba Como se aprecia en la figura 1.3, la temperatura media anual de Cuba se ha incrementado de forma sostenida desde 1951 hasta la fecha y alcanzó en los años 1997 y 1998 los máximos valores de toda su historia. En su conjunto el promedio de la temperatura de los años posteriores al 2000 resulta el más cálido de todos los registros climáticos disponibles. Imagen 1.3 Temperatura Media Anual en Cuba. Fuente: (Planos Gutiérrez, 2018) Las evaluaciones y resultados recientes de especialistas del Centro Nacional del Clima del Instituto de Meteorología indican que este aumento de la temperatura media anual se explica por un significativo aumento de las temperaturas nocturnas , lo que supone una mayor cantidad de calor disponible en la superficie terrestre en horas diurnas que debe liberarse a la atmósfera durante la noche (Paulo Lázaro Ortíz Bultó, 2008). El clima de Cuba en la actualidad tiene un estado similar al proyectado por el IPCC a nivel global. A partir de 1991 los estudios realizados por el potencial científico-tecnológico del país en las esferas del medio ambiente evidencian cambios en el clima e impactos y vulnerabilidades al cambio climático. Las pequeñas islas tienen características que las hacen especialmente vulnerables a los efectos del cambio climático, al incremento del nivel del mar y a los eventos extremos (IPCC, 2014). Entre estas características se destacan los recursos naturales, generalmente limitados, la concentración de la población, las actividades socioeconómicas, la infraestructura a lo largo de la zona costera, así como la alta susceptibilidad a los ciclones Página | 15 tropicales más frecuentes e intensos. Estos escenarios producirían un deterioro general del medio ambiente como consecuencia de la reducción de los recursos hídricos a escala regional, entre ellos, la pérdida de tierra firme en zonas costeras bajas; el empobrecimiento del suelo; la disminución del rendimiento agrícola en cultivos fundamentales del consumo nacional; la pérdida de la diversidad biológica, principalmente en zonas costeras; la afectación de asentamientos humanos costeros; el incremento de enfermedades trasmisibles; y el consecuente impacto sobre la actividad económica en general (Planos Gutiérrez, 2018). En Cuba desde el año 1997, se incluyó en el marco legal el concepto de reducción de desastres entendiéndose como¨ el conjunto de actividades preventivas, de preparación, respuesta y recuperación, que se establecen con la finalidad de proteger a la población, la economía y el medio ambiente, de los efectos destructivos naturales u otro tipo de catástrofes¨(Civil, 1997). La experiencia cubana parte de que los desastres no son solo el resultado de eventos cada vez más recurrentes y severos, sino que están relacionados con las vulnerabilidades que han sido creadas y acumuladas. Los estudios de riesgos de desastres a nivel de las entidades son requeridos por los órganos de la Defensa Civil dentro de los cuales se garantiza la identificación de riesgos, las medidas preventivas y de preparación para reducirlos, así como aquellas medidas que pueden ser aplicadas en las fases de respuesta y recuperación. Cuba regula la protección al medio ambiente con centro en la Constitución de la República, desde donde se promueve la protección y conservación del mismo, así como el enfrentamiento al cambio climático sobre la base del reconocimiento de responsabilidades comunes, el establecimiento de un orden económico internacional justo y equitativo y la erradicación de los patrones irracionales de producción y consumo. Asimismo, como parte signataria de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, ratificada el 5 de enero de 1994 y a través del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA), ha creado el Grupo Nacional de Cambio Climático, programas científico-técnicos nacionales, ramales y territoriales, que incorporan importantes proyectos relacionados con el cambio climático y su evaluación a niveles global, nacional y local (Abraham González and Rivas Vargas, 2021). Como parte del proceso de actualización del marco legal, se han dictado un sinnúmero de regulaciones ambientales en la materia, tales como: Ley de Agua, Decreto Ley de Manejo Integrado Costero, Decreto Ley de Energías Renovables y la propuesta de un instrumento legal específico en materia de cambio climático enfocado en la adaptación, adoptándose el 25 de abril de 2017 el Plan de Estado para el enfrentamiento al cambio climático, aprobada por el Consejo de Ministros. Página | 16 El Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente es el encargado de implementar y controlar las tareas del Plan de Estado para el enfrentamiento al cambio climático, teniendo dentro de su encargo estatal, diseñar acciones encaminadas a que la población aumente la percepción del riesgo, sus conocimientos sobre el tema y la participación en el enfrentamiento al fenómeno (Abraham González y Rivas Vargas, 2021). El cambio climático constituye un verdadero reto al desarrollo del hábitat en nuestro país. Sus efectos influyen directamente en la calidad de vida de nuestros pobladores debido al aumento del riesgo ante determinadas enfermedades y eventos hidrometeorológicos extremos. En este sentido, resulta necesario un reordenamiento territorial, social y económico que , de forma integrada y planificada, permita enfrentar los problemas y retos que supone el cambio climático en la sociedad cubana (Planos Gutiérrez E. O, 2013). 1.2.3 Condiciones del clima cubano actual y su impacto en la arquitectura Cuba, la mayor de Las Antillas, está ubicada geográficamente en la latitud 23.0 N y longitud 82.3 W. Se encuentra en una de las zonas más calientes del planeta, donde el aire se eleva y se reúnen los vientos del norte y el sur creando la denominada zona de convergencia tropical (ZCIT). Es reconocida por su clima cálido húmedo donde existen temperaturas del aire entre 28°C y 35°C, humedad relativa de hasta 80 %, con solo dos estaciones marcadas: verano e invierno, hay una variación diaria de la temperatura mayor que la anual y la presencia de tormentas tropicales durante los períodos desde junio a noviembre. El Instituto de Meteorología de Cuba ha planteado que el clima de la isla se ha caracterizado, durante la segunda mitad del siglo XX, por el incremento de la temperatura superficial del aire, la mayor frecuencia de eventos de sequías severas, el aumento de la proporción de totales de lluvia en invierno, asociadas a eventos de grandes precipitaciones. Se adiciona el aumento de la capacidad destructiva de las líneas de tormentas prefrontales y tormentas locales severas (Febles & Ruiz, 2009). El clima se caracteriza por su elevada humedad relativa, nubosidad y precipitaciones, el cielo cubierto o parcialmente cubierto no permite una alta insolación diurna, pero tampoco favorece la evacuación del calor hacia la bóveda celeste nocturna cubierta. Como resultado, la oscilación de la temperatura diaria en estos casos no rebasa los 10 grados, de manera que hay calor tanto por el día como por la noche, ya sea invierno o verano (Couret, 2014) y la sensación térmica percibida por las personas se hace más calurosa como consecuencia de la elevada humedad relativa que dificulta la evaporación de la transpiración, que es el principal mecanismo de termorregulación del cuerpo humano. Página | 17 Las tormentas tropicales que la azotan, producen fuertes vientos (de hasta 70m-s en huracanes de categoría 5) y abundantes lluvias que, además de causar grandes daños a la arquitectura, en sus períodos activos generan inseguridad y poco confort al hombre. Imagen1.4 Desastres provocados por el huracán Irma en Isabela de Sagua. Fuente: Tomada por pobladores (2017). Dentro de las ciudades existe un fenómeno denominado ¨isla de calor¨ que alcanza su máximo valor al llegar la tarde, cuando la cantidad de calor absorbida por las construcciones a lo largo del día se desprende con menor rapidez. Este efecto aumenta en las zonas urbanizadas compactas , donde por lo general predominan las cubiertas planas y áreas pavimentadas (Karina Guerrero Naranjo, 2011). En las horas de mayor incidencia del sol la temperatura aumenta hasta 1°C por encima del promedio del resto de la ciudad debido a la influencia del fenómeno. En las zonas donde la tipología urbana posee un sistema de regulación climática más favorable, con el intercambio de aire a través de variantes de patios, pasillos laterales y jardines, la ventilación se produce de manera natural, lo que homogeniza las condiciones térmicas y garantiza ampliamente el recambio de aire y la evacuación del calor de los espacios interiores (Karina Guerrero Naranjo, 2011). Para las condiciones del clima de Cuba, debe garantizarse una protección casi absoluta contra la radiación solar directa y la lluvia, al tiempo que se fomenta la ventilación natural, preferiblemente Página | 18 cruzada y se aprovecha la radiación difusa para la iluminación natural de los ambientes interiores. 1.3Actualidad de las viviendas de subsidio en Cuba. Cuba ha dado pasos concretos en el ámbito nacional e internacional, con el objetivo de enfrentar el problema del cambio climático en forma multilateral creando diferentes mecanismos. El estado cubano, desde el año 1959, ha adoptado varias políticas de subsidio. Estas políticas de encaminan a dar solución a las necesidades de aquellas personas con situación vulnerable de viviendas que, por sus escasos recursos económicos, requieren una ayuda estatal y permite que se equiparen a otro grupo de personas que no presentan esta misma situación. Con tal propósito, se les ha otorgado a los gobiernos locales la facultad de asignar financiamiento a determinadas personas para que con sus propios esfuerzos puedan resolver su problema habitacional, combinándose así la responsabilidad estatal con la individual (Noris Tamayo Pineda, 2018). Durante los años de Revolución se han construido un total de 2 millones 568 mil 267 viviendas; existiendo 115 mil bohíos menos que antes del año 1959; sólo el 5,5% del fondo habitacional se encuentra en condiciones precarias, el 3% tienen piso de tierra, que representa el 60% menos del que existía (MICONS, 2022). El fondo habitacional de nuestro país es de 3 millones 824 mil 861 viviendas, actualizado por el Censo de Población y Viviendas del año 2012 y la evolución del fondo con cierre junio del 2017. El déficit habitacional asciende a 929 mil 695 viviendas. De éstas, nuevas a construir 527 mil 575 y a rehabilitar 402 mil 120, siendo las provincias más afectadas: La Habana con 185 mil 348, Holguín 115 mil 965 y Santiago de Cuba 101 mil 202 viviendas. 1.3.1 Tendencias actuales de las viviendas de subsidio. En la actualidad de las 3 millones 824 mil 861 viviendas que existen en el fondo habitacional; el 88% son de propiedad personal de sus ocupantes y el 12% no son propietarios, con la siguiente distribución: el 34% vinculadas y medios básicos, el 20% usufructos, en arrendamiento permanente el 22% y sin titularidad el 24%. El valor de la vivienda está subsidiado entre el 76 y el 82%, según el sistema constructivo que se emplee. El Estado sólo recupera de la inversión entre el 18 y el 24%; que se ingresa al presupuesto del Estado, según lo establecido en el clasificador del Ministerio de Finanzas y Precios (Tabla 1.1). Página | 19 Tabla 1.1. Precio legal de la vivienda subsidiada. Fuente:(MICONS, 2022) Las direcciones municipales de vivienda ponen al cobro las mismas y concilian mensualmente con los bancos. Las reglas para el precio legal las establece la Ley General de la Vivienda, el Acuerdo del Consejo de Ministros No. 1810 de 1985 y sus normas complementarias. El pago de la vivienda no será subsidiado y se realizará en tantas mensualidades como sea necesario, en función de los ingresos per cápita del núcleo familiar. Aunque la fuerza de trabajo fundamental es la población, la mano de obra calificada se asigna en función de las necesidades. Para ello, se han diseñado programas de capacitación y formación, fundamentalmente en oficios básicos de la construcción y especialidades afines. A todas las fuerzas participantes, vinculadas directamente al programa, se le aplican sistemas de pago que estimulen la productividad, eficiencia, calidad y la durabilidad de las construcciones. 1.3.2 Tecnologías más empleadas en viviendas de subsidio La construcción de viviendas de subsidio se unió a los objetivos nacionales de reducir la vulnerabilidad del fondo habitacional. Con este fin, se aplicaron tecnologías industrializadas con prácticas precedentes en el país y otras donadas por la comunidad internacional en el marco del postdesastre. Entre los sistemas con mayor representatividad, se encontraron el FORSA, el Sandino y Gran Panel. FORSA (Formaletas S.A): Sistema de formaletas metálicas con proyecto típico, donado por los gobiernos de Venezuela y Ecuador. Se caracteriza por el uso de encofrados de aluminio deslizables en forma ascendente, permitiendo la conformación de edificios de cinco plantas, con una estructura de muros de cargas completamente monolítica a partir de la colocación de mallas electrosoldadas y un hormigonado in situ. Página | 20 Grandes paneles prefabricados: Tecnología que parte de modificaciones realizadas al sistema Gran Panel Soviético, conformada por una estructura de muros de carga hormigonados en planta y montados en obra, donde se ejecutan las juntas húmedas. Los edificios quedan constituidos en su totalidad por elementos de hormigón armado. Sistema Sandino: solución constructiva de elementos ligeros basados en columnas de hormigón armado (110x 110 mm) y paneles de hormigón simple (945x 486x 62 mm). Los edificios y casas construidas por el Estado (con exclusión de las Microbrigadas desde los años 70 y hasta 1990) con sistemas industrializados que fueron introducidos con el argumento de que duplican la productividad del obrero. Desde los años 60, se utilizó intensivamente el sistema Sandino con elementos de pequeño tamaño – que es el sistema más simple, rápido y barato. Se encuentra sobre todo en el campo. Mientras, el sistema Gran Panel favoreció la construcción de edificios de cuatro plantas en las ciudades y en los nuevos asentamientos para los campesinos. Las tecnologías constructivas existentes hoy aportan 11 mil 4 viviendas anuales: en sistema Gran Panel 3 mil 930, Sandino 4 mil 390 y FORSA 2 mil 684. Sin embargo, es importante señalar que también predomina la construcción de viviendas con sistema tradicional: bloques, ladrillos, mampuesto, madera con diferentes alternativas (tabla de palma, madera aserrada y yagua, entre otras), constituye la solución más adecuada para el crecimiento de la población en la zona rural, las necesidades identificadas del Plan Turquino y el fortalecimiento de los programas agroalimentarios. Esta opción casi siempre es escogida por los constructores, por esfuerzo propio, porque es la más flexible y da más posibilidades de improvisación en caso de escasez de materiales –y tal vez representa la mitad de las construcciones realizadas en Cuba después del triunfo de la Revolución. En cuanto a las viviendas actuales, la arquitecta Dania González Couret (2015) refiere que las dimensiones y uso de los espacios, así como requerimientos de confort han variado con respecto al momento histórico que dio lugar a este patrimonio edificado. En este escenario, la mayoría de los espacios interiores de las viviendas, deberán ser transformados para adecuarse a los nuevos requerimientos y eso puede demandar el empleo de ecotécnicas y nuevos recursos de diseño bioclimático diferentes a los empleados en la arquitectura tradicional original. La futura arquitectura deberá necesariamente ser bioclimática para que pueda ser también sustentable, y para ello deberá retomar la esencia de la mejor arquitectura cubana de todos los tiempos(Couret, 2015). Página | 21 1.3.3 Materiales más empleados en viviendas de subsidio. El Ministerio de la Construcción tiene la misión de proponer , dirigir y controlar las políticas del Estado y del Gobierno en materia de construcción, producción de materiales y productos para la construcción, las viviendas y sus urbanizaciones, que posibiliten el desarrollo sostenible de la economía para satisfacer las necesidades públicas (CUBADEBATE, 2022). El programa de venta de materiales de la construcción en Cuba se inició en el año 2011. Las unidades para la venta de estos materiales Multimat (anteriormente denominadas Rastros) ofertan a la población: áridos, cemento, tejas de fibrocemento o zinc, muebles sanitarios, pintura, piezas para conexiones hidráulicas y sanitarias, mosaicos, baldosas, viguetas de hormigón, puertas , ventanas, accesorios para instalaciones, etc.(Cubatrámite, 2023). La infraestructura productora de materiales tiene gran dependencia de la importación de materias primas, tecnologías, equipos y piezas de repuesto, que generan elevados costos de producción. El desafío principal hoy en día es encontrar un balance sano entre los materiales tradicionales (ladrillo, piedra de cantera, cal, cementos puzolánicos), los materiales modernos (concreto, láminas de fibrocemento) y los materiales alternativos. Solo en la combinación de todas las opciones disponibles se puede satisfacer la enorme demanda en materiales. La demanda de recursos (Tabla 1.2), requiere de un incremento y uso eficiente en las producciones actuales de la industria nacional, con la ampliación de capacidades productivas en: cemento, áridos, pisos, enchapes, muebles sanitarios, soluciones de impermeables, entre otros. Tabla 1.2 Demanda total de materiales en el país. Fuente:(MICONS, 2022) La producción local de materiales de construcción en los últimos 5 años ha alcanzado entre un 8 y un 10% de crecimiento anual, destacándose en estos, los productos de hormigón y plásticos. Actualmente hay varios centros de producción de materiales de construcción en pequeña escala, operados por municipios y productores por cuenta propia. El balance material de los últimos años Página | 22 demuestra una oferta muy inferior a la demanda de recursos materiales para el desarrollo habitacional. Hay una alta demanda de materiales, para la construcción en general –y para la vivienda en particular– que no logra ser satisfecha por la producción y distribución local/nacional ((ONU-Hábitat), 2014). En Cuba, la producción de cemento es muy demandada por el mercado nacional, al ser el cemento uno de los principales materiales utilizados en la industria de la construcción, se ha convertido en un material que responde a la mayoría de las construcciones modernas y a la de las agravadas necesidades que surgen de los efectos de las catástrofes naturales que cada vez son más frecuentes(Abel Alberto Águila, 2020). La demanda actual excede la producción, lo que indica la necesidad de inversiones en el sector para incrementar la capacidad productiva y su uso (Imagen 1.5). La tecnología vieja no permite incrementar la utilización de la capacidad actual debido al estado de deterioro y los altos costos de mantenimientos de equipos y facilidades. Imagen 1.5 Proyección nacional de la demanda de cemento. Fuente:(MICONS, 2022) Los cambios constantes en la economía cubana han provocado un incremento significativo de la demanda de cemento en el corto plazo (período 2016-2020). La capacidad productiva actual de la industria de cemento no puede abastecer esa demanda en el corto plazo. Esto produce un déficit de cemento que obliga a la necesidad de encontrar nuevas alternativas que eviten tener que importarla a elevados costos. Página | 23 Uno de los cementos más usados en el país es el P-35 que actualmente representa un 65%-75% de la producción anual como promedio (Sofía Sánchez, 2015). Las aplicaciones de albañilería (muros, estucos, repellos) consumen aproximadamente el 40 % de la producción del cemento P- 35, por tales razones se hace necesaria la búsqueda de soluciones que permitan el uso del cemento puro en aplicaciones que realmente lo requieran. A partir de 2011, Cuba inició un proceso de transformaciones significativas en el modelo de desarrollo económico y social del país. Mediante un proceso de consulta popular bastante amplia se ha conformado un Plan de Desarrollo Económico y Social hasta 2030 (PCC, 2017), uno de cuyos ejes estratégicos es el potencial humano y las actividades de ciencia, tecnología e innovación. Las universidades constituyen actores clave de las transformaciones en curso. Un ejemplo relevante lo encontramos en el desarrollo de ecomateriales para la producción de viviendas, proceso liderado por el Centro de Investigaciones de Estructuras y Materiales (CIDEM), de la Universidad Central Marta Abreu de las Villas (Núñez y Armas, 2009; Núñez y García, 2017). Los ecomateriales constituyen un buen ejemplo de tecnologías orientadas a la construcción de viviendas sociales con el uso de materiales de construcción similares a los tradicionales, pero producidos bajo criterios económicos y ecológicos. Nuevos materiales siguen surgiendo, muy especialmente el Cemento de Bajo Carbono LC3. Se trata de una formulación desarrollada por un equipo técnico del CIDEM y del Instituto Federal de Tecnología de Lausana, Suiza (Núñez Jover et al., 2020). La introducción del cemento LC3 podría contribuir a aumentar la capacidad de producción de cemento en el país en un 17-45% en el corto plazo, con inversiones pequeñas de ciclo corto, a partir de emplear los niveles actuales de producción de clinker que tiene la industria. Por esta vía podría mitigarse el déficit que se creará, y consecuentemente evitar las importaciones, y brindar un espacio de tiempo para concretar las inversiones en camino (José Fernando Martirena Hernández, 2017).En este sentido, resulta importante destacar que su producción a nivel local con las tecnologías apropiadas permite la elaboración de morteros y hormigones para la fabricación de elementos de pequeño formato como los bloques huecos, al obtener niveles de resistencia superiores a los 5 MPa en correspondencia con las normativas nacionales e internacionales. Además se debe subrayar representa un gran potencial para satisfacer la demanda acumulada a medida que se logre el perfeccionamiento tecnológico, la reproducción a escala, de la confección de elementos prefabricados en paquetes de pequeños elementos constructivos, flexibles y de fácil manipulación, a fin de facilitar a los cuentapropistas y a las familias el ensamblaje de una vivienda completa con diseño atractivo en un corto espacio de tiempo((ONU-Hábitat), 2014). Página | 24 Es necesario continuar diversificando e incrementando los niveles de producción hasta lograr convertirse en la principal fuente de recursos para el programa de la vivienda. 1.4 Principios bioclimáticos para la mejora del confort. “La arquitectura bioclimática es una arquitectura que diseña con el fin de conseguir unas condiciones de bienestar interior, aumentando notablemente la calidad de vida. Esto se consigue aprovechando las condiciones del entorno, donde el clima, el microclima, la orientación, los vientos, la humedad, y por supuesto una buena elección de materiales, nos dan como resultado una solución particularizada consiguiendo una arquitectura más integrada en el medio, más agradable, económica y sobre todo sana ”(arquitectura-bioclimatica 2009). Este tipo de arquitectura , se basa en la importancia de proporcionar confort térmico y acústico, así como controlar los niveles de CO2 en los interiores del espacio((ONU-Hábitat), 2014). Sus principales características son: • La orientación: se diseña tomando en cuenta la posición para aprovechar al máximo la iluminación natural. • Soleamiento y protección solar: en este punto y dependiendo del país o región se debe contar con estrategias de control solar para disminuir la entrada de radiación solar y evitar la tramitancia térmica asociada a algunos materiales. • Aislamiento térmico: muros gruesos, edificios enterrados o semienterrados son algunas de las soluciones utilizadas para conseguir un correcto aislamiento térmico, que deberá retener el calor o impedir su entrada en dependencia del clima y la estación del año. • Ventilación cruzada: con el objetivo de crear una buena ventilación en todas las áreas de la construcción. En este contexto, es imposible imaginar una arquitectura en la que el ambiente no forme parte integral del diseño y no se creen espacios que estén llenos de confort para sus usuarios. Crear espacios «habitables» que cumplan con una finalidad funcional y expresiva y que sean física y psicológicamente adecuados; que propicien el desarrollo integral del hombre y de sus actividades constituye una necesidad imperante. Esto puede lograrse a través de un diseño lógico, de sentido común, a través de conceptos arquitectónicos claros que consideren las variables climáticas y ambientales en relación al hombre y teniendo en cuenta los materiales y las tecnologías como elemento clave del diseño (Rodríguez, 2009). 1.4.1 Confort térmico en viviendas La arquitectura bioclimática tiene como objetivo fundamental aprovechar el clima y las condiciones del entorno, a fin de lograr confort en su interior. En ese contexto, González (2004) Página | 25 define la arquitectura bioclimática como la relación entre el clima, la arquitectura y los seres vivos, la cual optimiza la gestión energética, promueve la integración paisajística y el empleo de materiales autóctonos y sostenibles. El confort térmico en un factor crucial que depende de varios parámetros, tanto externos como internos (Moyano, 2012). Según Fanger (Roset, 2001), son seis los factores y parámetros básicos que influyen directamente en los porcentajes de pérdida de calor del cuerpo humano, afectando el bienestar térmico. Estos parámetros globales externos, como son la temperatura del aire, la velocidad del mismo y la humedad relativa, y otros específicos internos como la actividad física desarrollada, la cantidad de ropa o el metabolismo de cada individuo permiten llegar a la sensación de confort, mediante el balance global de pérdidas y las ganancias de calor. Alcanzando así el equilibrio térmico (Rodríguez, 2009). En este sentido, y basado en los criterios de autores como Silvia de Schiller (2005), Astudillo Rodríguez (2009) y Moyano (2012) estos parámetros se simplifican en la combinación de los factores ambientales y los factores de confort para así garantizar la habitabilidad de los espacios. En paralelo Garzón (2007) menciona que las viviendas o edificaciones bioclimáticas combinan recursos de diseño para aprovechar las condiciones climáticas y favorables en el entorno natural, al tiempo que brindan protección contra los efectos adversos del medio ambiente externo. El desarrollo de su diseño busca generar confort en el individuo teniendo en cuenta el medio en el que se realiza. Esto se puede lograr mediante la configuración de la forma y agrupación del edificio, la orientación, el material, el color, el tamaño de la abertura y otras variables de diseño. Para la Organización Mundial de la Salud (OMS), la temperatura de confort térmico para el ser humano es de 20°C, por eso recomiendan que las temperaturas de los muros de la envolvente sean menores a 16°C. Las temperaturas bajas de los muros disminuyen la sensación térmica en las viviendas, lo cual se calcula en base a temperaturas ambiente, temperaturas de los muros y humedad relativa del ambiente. Por otra parte, el uso de materiales naturales genera armonía con el contexto inmediato y muchas edificaciones nuevas de los últimos 10 años son reflejo de una arquitectura sostenible (Jodidio, 2020). Los materiales que conforman la envolvente arquitectónica y el comportamiento ante los fenómenos externos a los cuales está expuesta son un factor crucial en la obtención del confort térmico. Los materiales presentan un comportamiento térmico variado por lo que su incremento de temperatura resulta diferente. La captación de la radiación infrarroja solar en cada material depende de la composición química, el colorido, el brillo y la textura. Obtener el confort es posible mediante un adecuado diseño pasivo con la terminación exterior de los materiales para contribuir a que la utilización de la energía sea totalmente eficiente (Cabrera Marino, 2021). Página | 26 Los materiales absorbentes y emisivos son eficaces contra el impacto de la radiación, asimismo los materiales termorreguladores como el adobe (con agregados de paja o ichu), absorben la radiación y la expulsan en forma de radiación térmica para contrarrestar las temperaturas más bajas (Giamarales, 2008). Resulta importante considerar también las aberturas como componentes claves de la envolvente de la edificación, así como la ubicación y el tamaño de las ventanas afectan las oportunidades de luz natural, aprovechamiento del sol y el deslumbramiento (Asiain et al., 2003, citado en Basmaci, 2017). Además, según Ugarte (2007).En climas cálidos y húmedos, el aislamiento térmico, las estructuras fuertes o livianas pueden garantizar el confort del individuo, mientras que la ventilación es muy importante, y las ventanas deben estar orientadas correctamente y cubiertas por grandes aleros. En este contexto, resulta importante destacar que la actual demanda de viviendas a nivel global ha generado la construcción de viviendas de bajo precio, que no cuentan con características adecuadas para el acondicionamiento climático propios de la zona, lo que genera poca confortabilidad. Es por eso, que se debe diseñar teniendo en cuenta el clima de cada población, para lograr el confort térmico, creando espacios más habitables (Marincic, 2012). Por tales razones los elementos componentes de la envolvente de la vivienda son los que determinan el nivel de cerramiento adecuado para incrementar o disminuir las pérdidas de calor, generar circulación, renovar el aire y crear un microclima interno(Beltrán Sáenz, 2021). 1.5 Soluciones de viviendas bioclimáticas. Las soluciones de viviendas con características bioclimáticas, tienen amplios estudios y ejemplos a nivel internacional. Históricamente se ha procurado aprovechar de forma pasiva las condiciones climáticas locales, en aras de producir espacios interiores confortables para el hombre (Couret, 2015). En este epígrafe se realiza un análisis de referentes de viviendas y edificaciones con características bioclimáticas, capaces de manejar las condiciones presentes y variaciones futuras del entorno a su emplazamiento, con respuestas resilientes al clima y el uso de tecnologías y materiales novedosos. Los aspectos analizados servirán de base para el diseño de elementos de envolvente asociados al caso cubano. 1.5.1 Casa the Kenz, India • Arquitectos: Srijit Srinivas- ARCHITECTS • Ubicación: India • Año Proyecto: 2023 Página | 27 • Fuente: Hana Abdel (2023) Imagen1.6 Casa The Kenz. Fuente: Hana Abdel (2023) • Características generales Localizada en un terreno junto a la carretera nacional 66. Su proximidad a la autopista y la necesidad de la familia de un entorno tranquilo constituyeron la estrategia principal del a planificación. De este modo el proyecto responde a la necesidad de intimidad y de espacios abiertos y fluidos entrelazados con la naturaleza. • Principios bioclimáticos Uno de las principales respuestas de la vivienda es su construcción a base de ladrillos que se han colocado cuidadosamente unos sobre otros, con perforaciones en forma de celosías a intervalos para ventilar e iluminar los espacios interiores. Los ladrillos constituyen un material versátil que aporta calidad al diseño. El tejado inclinado acentúa aún más la arquitectura respetuosa con el clima, reduciendo el calor y drenando el agua rápidamente. Desde el punto de vista del consumo de energía, esta casa ecológica es una estructura de cero emisiones netas de carbono. • Aportes Este tipo de arquitectura posee aspectos positivos y aplicables al caso cubano, dados principalmente por la adaptabilidad al medio donde se insertan, y a los impactos producto del cambio climático mediante el uso de celosías y forma de la cubierta. Por otro lado, la materialidad Página | 28 y las tecnologías constructivas aplicadas resultan sencillas y rentables; priorizando el empleo de materiales locales. 1.5.2 Casa de tierra, España • Arquitectos: Lara Fuster Prieto • Ubicación: Boardilla de Rioseco • Año Proyecto: 2022 • Fuente: Benjamín Zapico (2022) Imagen 1.7 Casa de Tierra. Fuente: Benjamín Zapico (2022) • Características generales Localizada en España en un municipio de pocos habitantes, el proyecto es resultado del programa de necesidades y su contexto: una vivienda taller en Tierra de Campos, un escenario de clima extremo y seco. • Principios Bioclimáticos La vivienda, habitada de manera permanente, debía ofrecer un gran confort climático, generando el menor impacto ambiental. Por ello, se escoge el ladrillo de adobe procedente de una adobera Página | 29 próxima para fomentar el uso de materiales locales. Para la construcción de muros de carga se han utilizado adobes en formato de 33x15x10 cm y poseen un revoque de mortero de cal que permite mejorar la transpirabilidad y absortividad, aportando a la edificación un ambiente más fresco debido a la poca absorción del calor. • Aportes El proyecto aporta aspectos positivos a la investigación que se tendrán en cuenta durante el proceso de diseño. Primeramente, el criterio medioambiental de adecuarse y generar espacios vitales para el ser humano sin actuar negativamente en el entorno. Por otro lado, resaltar además la vinculación a la cultura de su contexto a través de la selección de materiales. Se tendrá en cuenta además el uso de materiales de recubrimiento que permitan reducir la ganancia térmica para ayudar a reducir la temperatura interior. 1.5.3 Casa Manantial, México • Arquitectos: Apaloosa Estudio de Arquitectura y Diseño • Ubicación: Tuxtla, Gutiérrez • Año Proyecto: 2023 • Fuente: Benjamín Zapico (2023) Imagen 1.8 Casa Manantial. Fuente: Benjamín Zapico (2023) Página | 30 • Características generales La vivienda se basa en una estrategia constructiva sencilla, y sobre todo de bajo costo. Sus características constructivas y materiales producen un ambiente de confort en los usuarios que la habitan. • Principios bioclimáticos: El proyecto sigue al concepto de sustentabilidad, a partir de estrategias pasivas a través del emplazamiento y la distribución de la casa aprovechando la circulación constante de aire y luz natural sin caer en la incidencia calórica directa. Estos aspectos se logran a través de patios interiores y el empleo de materiales como block de alvéolo pasado. La vivienda está constituida por muros de block de alvéolo pasado de 20 x 20 x 40 centímetros que aportan rigidez a los muros al tiempo que funcionan como aislantes térmicos y acústicos. Además, presentan gran resistencia y durabilidad. • Aportes: Este proyecto aporta aspectos a tener en cuenta como el uso del bloque hueco y sus beneficios en cuanto a confort térmico y acústico se refiere. Resalta la importancia de la modularidad y la distribución de alvéolos interiores para obtener los valores de confort deseados mediante la reducción de puentes térmicos. Además, refiere la necesidad de tener en cuenta aspectos como la ventilación cruzada y el uso de la iluminación natural como elementos que aportan valor al diseño. 1.5.4 Vivienda Progresiva MZ, México • Arquitectos: TACO taller de arquitectura contextual • Ubicación: Municipalidad de Kanasín, México • Año Proyecto: 2017 • Fuente: Danae Santibañez (2019) Página | 31 Imagen1.9Vivienda Progresiva MZ. Fuente: Danae Santibañez (2019) • Características generales Consiste en un modelo de vivienda donde el interesado cuenta con un terreno en una zona urbanizada y se le apoya con el financiamiento y la asesoría técnica para que pueda acceder a una vivienda digna. • Principios bioclimáticos: Se basa en el sistema tradicional de muros de carga mediante bloques prefabricados de concreto. El clima de la región permite que se implementen muros tapones en la parte frontal y trasera de la edificación a base del mismo material colocados a modo de celosía. Estos reducen la insolación y funcionan como rompevientos para los huracanes. La materialidad propuesta considera soluciones populares para su integración con el contexto construido y la posibilidad de autoconstrucción por parte de sus habitantes. Forma envolvente: Forma ortogonal. Los elementos exteriores dan forma al ambiente interior. Un aspecto novedoso es la capacidad de transformación del espacio a través del carácter progresivo de la vivienda. • Aportes: Esta propuesta de viviendas construidas en etapas progresivas con un carácter modular y flexible resultan ideales para las condiciones cubanas. El diseño propuesto hace que el crecimiento progresivo de la vivienda sea ordenado, al encontrarse limitado por el techo; eso hace que se Página | 32 genere una imagen urbana consolidada y diversificada, donde el propietario puede elegir el uso de cada espacio y el tipo de material de acabado. 1.5.5 Casos Nacionales • Ubicación: La Habana, Cuba • Fuente: (Couret, enero-abril, 2012,) Imagen 1.9 de izquierda a derecha Elevación de una de las alternativas del proyecto ganador, realizado por Alfonso, Gabriela Peterssen y un colectivo de estudiantes, de Arquitectura y Urbanismo, no.1 de 1987, p. 84. Proyecto de edificio de viviendas progresivas en Nuevo Vedado. Diplomnte Danessa Urquiola. Profesoras Dania González y Dayra Gelabert. Fuente: (Couret, enero-abril, 2012,) • Características generales: Desde la década de los 70 se empezaron los estudios para proyectar viviendas que respondieran a las necesidades de sus habitantes. El principio de diseñar unidades habitacionales “flexibles” era una de las principales premisas, aunque con algunas variaciones derivadas de la necesidad de insertarse en contextos comprometidos y en lotes específicos, en lugar de constituir módulos básicos a ser repetidos para formar “conjuntos” en grandes extensiones de terreno. • Principios bioclimáticos: Se introdujeron resultados derivados de la investigación realizada para la “Vivienda Bioclimática Solar” con respecto a la forma y orientación más favorable de las cubiertas con vistas a reducir la carga térmica en el espacio interior. Se tuvieron en cuenta también el uso de tecnologías como celosías y la disposición del envolvente para garantizar soluciones espaciales y volumétricas que variaban en función de la orientación, adaptables a la topografía y que podían conectarse entre sí en forma de trama, cuya imagen arquitectónica variaba a partir de la adición de otro sistema de elementos complementarios como portales, barandas, ventanas, aleros y canales pluviales, elementos de protección solar y otros, en cuya selección podría participar el propio usuario. Página | 33 • Aportes: Estos estudios representan aportes aplicables a la investigación pues constituyen un primer acercamiento a la solución del hábitat con características adaptables a nuestro país. Además, resaltan la importancia de la orientación y forma de la envolvente en función de la obtención de las características de confort. Refleja la participación de los como un aporte al diseño, por lo que expresa la necesidad de elementos ligeros y flexibles que permitan desarrollar este proceso. Conclusiones parciales En el capítulo se abordaron temas y conceptos que permiten entender los principios bioclimáticos y su vinculación a las soluciones arquitectónicas de vivienda, ante las condiciones climáticas actuales. Para un mejor entendimiento, se parte del estudio de los impactos del cambio climático en la actualidad y los desafíos que representa para el desarrollo del hábitat. Los casos de estudio analizados aportan diferentes estrategias o combinaciones de las mismas, de acuerdo a las características del entorno y las condiciones socioeconómicas, que permiten su aplicación en Cuba. Los estudios coinciden en el máximo aprovechamiento de materiales locales que produzcan el menor impacto ambiental posible y, por consiguiente, contribuyan a reducir la huella de carbono. En este sentido, reflejan la necesidad de diseñar elementos modulares, ligeros y de fácil montaje que permitan la auto- construcción como forma de incluir a los usuarios en la concepción de su hábitat futuro. Una de las principales prácticas la constituye el empleo el bloque hueco para la concepción de la envolvente rígida y su colocación en forma de celosías, así como el uso de acabados superficiales que intervienen directamente en las condiciones de confort vinculando aspectos de iluminación y ventilación naturales. En este contexto, Dania González Couret (2015), Profesora Titular, Doctora en Ciencias de la Facultad de Arquitectura, Instituto Superior Politécnico José A. Echeverría refiere ¨estos principios básicos tendrán que ser reconsiderados a la luz de los nuevos materiales y tecnologías constructivas, los nuevos usos sociales y los nuevos valores estéticos¨(Couret, 2015). Página | 34 Página | 35 CAPÍTULO II. ¨ Criterios de diseño estético- formales y modulares para elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3¨. Las particularidades de las soluciones de vivienda de subsidio en Cuba vienen dadas por factores de tipo ambiental como los desastres y fenómenos naturales a raíz del cambio climático y otros como las condiciones económicas de nuestro país. En este sentido, la necesidad de actuar en pos de un desarrollo cada vez más respetuoso con el medio ambiente y con el ser humano resulta un aspecto indispensable para el desarrollo del hábitat. En este capítulo, se realiza un análisis del Cemento de Bajo Carbono LC3 como un material factible tanto técnica como económicamente, partiendo de las ventajas de su utilización. A partir de estos aspectos, se definen los criterios para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio, aplicables al caso cubano. 2.1 Cemento de Bajo Carbono LC3 2.1.1 Descripción del material El LC3 es una alternativa que se basa en una mezcla de piedra calcárea, arcilla calcinada y yeso. LC3 puede reducir las emisiones de CO2 hasta en un 40%, se fabrica utilizando piedra calcárea y arcillas de baja calidad que están disponibles en abundantes cantidades, es rentable. La arcilla calcinada y la piedra caliza ya se utilizan comúnmente como material cementicio suplementario SMC. La principal innovación en LC3 es combinar el uso de arcilla de caolinita de bajo grado disponible en abundancia con un 15% adicional de piedra caliza, que juntos tienen un efecto sinérgico y alcanzan un rendimiento similar al cemento portland(Iván Machado, 2016a).El LC3 se formula empleando caolín calcinado (30%), yeso (5%), piedra calcárea (15%) y clinker (50%) (Imagen 2.1). Imagen 2.1 Composición del Cemento de Bajo Carbono LC3. Fuente: (Martirena, 2015) Página | 36 Para fabricar LC3 se requieren adecuaciones en plantas de cemento con hornos verticales. Es necesario añadir un triturador de arcilla anterior a la entrada del horno, ya que este tipo de horno solo permite material pulverizado. En fábricas con horno horizontal no se requiere ningún tipo de modificación, ya que este tipo de horno admite la materia sin tratar. Las investigaciones respecto a sus propiedades mecánicas han sido clave para realizar su importancia como alternativa al cemento portland. Los resultados de laboratorio demuestran un rendimiento igual e incluso superior a este cemento, gracias a las propiedades puzolánicas que presenta la arcilla calcinada. La fluencia del LC3 es alrededor de la mitad de la del cemento portland. Esto potencialmente permitiría reducir las flechas diferidas en elementos que trabajan a flexión, dando lugar a una potencial reducción de cantos en vigas y forjados, permitiendo reducciones adicionales en las emisiones de CO2. LC3 ahorra hasta un 40% de CO2 en comparación con el cemento Portland ordinario. La mayor parte del CO2 proviene del proceso de clinkerización. Por lo tanto, reducir el factor de clinker y combinarlo con materiales cementicios suplementarios, es la intervención más rápida para ahorrar grandes cantidades de CO2 (Santos, 2022). Imagen 2.2 Comparación de la resistencia a la compresión del LC3 con respecto al avance de los días. Fuente: (Bishnoi 2020). Página | 37 La principal ventaja es que se puede producir con factores de Clinker tan bajos como entre el 40 y 50 % sin que se reduzca el rendimiento mecánico a partir de unos pocos días. La resistencia a compresión a los 28 días del LC3 (hasta 63 MPa) iguala y puede superar la del cemento portland “Clase 52,5” (52,5 MPa) (Imagen 2.2). Durante las primeras 24 horas, el LC3 desarrolla resistencias cercanas a 15 MPa, que son inferiores a las del cemento portland (24 MPa). Esto se debe al alto contenido de alúmina en el LC3 cuyo proceso puzolánico se retarda. El séptimo día, la resistencia del LC3 (42 MPa) ya ha igualado a la del cemento portland (40 MPa) (Santos, 2022). Los cementos LC3 dan buenos resultados de resistencia mecánica con respecto a un cemento Portland, ya que estos materiales al unirse reaccionan correctamente gracias al contenido de puzolaneidad de la arcilla calcinada de alta calidad, que al romperse sus capas de sílice y alúmina, más la unión con la piedra caliza se genera una activación produciendo resistencias mecánicas a la mezcla (Scrivener, 2019). 2.1.2 Ventajas de su utilización en la construcción El LC3, es un cemento de bajo costo que ofrece propiedades de rendimiento similares o incluso superiores en comparación con el cemento Portland. La mezcla se puede fabricar fácilmente en líneas de producción existentes y se requieren menores inversiones de capital. Este producto, resultante de las investigaciones del CIDEM en colaboración internacional, posee determinadas ventajas desde el punto de vista económico, social y ambiental según refieren, (José Fernando Martirena Hernández, 2017), (Yisel Muñoz Alfonso, 2019) y (Scrivener, 2019) : Económico: La introducción del cemento LC3 en la producción nacional de cemento permite aumentar la producción de cemento entre un 17-45% en dependencia de la tecnología, para la disponibilidad actual de clinker (José Fernando Martirena Hernández, 2017). Esto permite abastecer la creciente demanda de cemento en el corto plazo, y evitar la realización de importaciones para cubrir el déficit. Estudios económicos realizados mediante la metodología de referencia del Grupo Empresarial de Cemento, GECEM en Cuba, demuestran que el LC3 podría resultar hasta un 15% más barato que los cementos producidos hoy, en dependencia de la distancia de la cantera de arcilla, del medio de transporte y del clinker que se emplea. Esto supone una revolución en el modelo de producción actual, que contribuirá notablemente mitigar los efectos nocivos para el medio ambiente derivados de la actividad fabril e influir positivamente en la economía del país. Página | 38 Social: el incremento de producción de cemento podrá consolidar el programa de producción y venta local de materiales del MICONS, a partir de incrementar las existencias de cemento en los mercados de venta de materiales de construcción del MINCIN. El cemento LC3 al ser producido localmente con tecnologías apropiadas y diferentes fuentes de desechos cerámicos, alcanza valores de finura, resistencia y otros parámetros similares al CPO, lo que permite su aplicación en la fabricación de elementos prefabricados de pequeño formato como los bloques huecos de hormigón, morteros de albañilería y otros usos vinculados a las tecnologías constructivas más utilizadas en el desarrollo del hábitat edificado. Además, la colocación del LC3 en obra no requiere mano de obra especializada ya que su empleo presenta condiciones similares a los cementos tradicionales. Ambiental: la introducción de la producción del cemento LC3, unida a la maximización de la producción de cementos puzolánicos, permitiría a la industria de cemento cubana ampliar la reducción de emisiones de CO 2 de la industria a niveles superiores al 20-30% sin necesidad de realizar grandes inversiones. 2.1.3 Relevancia en la reducción de la huella de carbono en la construcción. La producción del Cemento de Bajo Carbono LC3, ya sea de forma industrial o en producción local, constituye una adecuada contribución para la disminución del consumo de energía y la importante disminución de los gases de efecto invernadero y contribuir a mitigar los efectos del cambio climático (Santos, 2022). Las emisiones de CO2 en la producción de cemento fueron calculadas dividiendo el proceso productivo en dos fases: (I) calcinación de clínker y arcillas, y (II) mezclado y molienda de clínker y aditivos (Imagen 2.3). El Cemento de Bajo Carbono, producido en condiciones de ineficiencia, durante la prueba industrial, reduce aproximadamente 270 kg CO2/ tonelada en relación al cemento P-35 y 150 kg CO2/ tonelada con relación al cemento mezclado tradicional (PP-25)(Iván Machado, 2016a). Esto demuestra la importancia del nuevo cemento ternario que, aún en las peores condiciones de producción, muestra importantes reducciones de las emisiones de CO2 con respecto a los cementos que se producen tradicionalmente en Cuba. Página | 39 Imagen 2.3 Fases principales del proceso productivo del Cemento de Bajo Carbono LC3. Fuente: Elaboración propia tomando como referencia(Santos, 2022). La evaluación ambiental demuestra que el nuevo cemento permite reducir las emisiones de CO2 en un 25-40% en relación a los cementos producidos en Cuba (José Fernando Martirena Hernández, 2017). Esta práctica es un paso hacia el logro de los objetivos planteados en el Protocolo de Kyoto, además que contribuye al crecimiento económico del país. El LC3 puede convertirse en un material de construcción esencial, especialmente en las economías emergentes de rápido crecimiento, donde minimizar el impacto ambiental y el agotamiento de recursos es una prioridad (Santos, 2022). 2.2 Estudio de Normas Cubanas En este epígrafe se tiene en cuenta la consulta de la normativa requerida, vinculada al diseño de viviendas de tipo social y la utilización del cemento como material clave en el diseño. A continuación, se muestran las Normas Cubanas empleadas: -NC: 198: 2004 Edificaciones - Código de buena práctica para el diseño del clima interior térmico y visual. Se instauran prácticas para el diseño ambiental interior térmico y visual de los edificios, en consecuencia, con el clima y criterios energéticos. -NC 250: 2005 Requisitos de durabilidad para el diseño y construcción de edificaciones y obras civiles de hormigón estructural. define a la durabilidad como la capacidad del hormigón para soportar durante la vida útil para la que ha sido diseñado, las condiciones físicas y químicas a las que va a estar expuesto. Varios son los factores que condicionan las propiedades durables del hormigón. Entre ellos, desde el punto de vista interno, se encuentran la composición y distribución de sus componentes o materias primas, así como las características propias de su diseño estructural. Página | 40 -NC 220-1: 2009 Edificaciones - Requisitos de diseño para la eficiencia energética - Parte 1: Envolvente del edificio. Esta Norma Cubana establece requisitos de diseño para la eficiencia energética de la envolvente del edificio, con el fin de minimizar la ganancia de calor solar y disminuir los gastos de energía necesarios para acondicionar los espacios interiores sin afectar las condiciones de bienestar interior. - NC 1055-2: 2014 - Edificaciones- Viviendas- Parte 2: vivienda urbana- Requisitos. Establece los requisitos funcionales y de habitabilidad para la vivienda social urbana gestionada y financiada por el Estado. Se tienen en cuenta las áreas y espacios mínimos. -NC 1055- 9: 2016 Edificaciones- Viviendas- Parte 9: Código de buenas prácticas para el desempeño energético y ambiental. Establece requisitos para el diseño de viviendas y su entorno inmediato relacionado con el bienestar de sus residentes, la reducción de los impactos ambientales mediante el uso racional de los recursos naturales, la conservación y el uso eficiente de la energía y el aprovechamiento de fuentes renovables de energía. - NC ISO 7345: 2007 Edificaciones- Código de buena práctica para el diseño del clima interior térmico y visual. Esta norma define las magnitudes físicas empleadas en el campo del aislamiento térmico. -NC 1340: 2020 Cemento - Especificaciones. Esta Norma Cubana establece las especificaciones, clasificación y designación que deben cumplir los cementos portland, los cementos con adición activa y los cementos de albañilería producidos y comercializados en Cuba. -NC 1208: 2017 Cemento ternario - Especificaciones. Esta Norma Cubana establece las especificaciones, clasificación y designación que deben cumplir los cementos ternarios que se utilicen en trabajos de construcción. -NC 166: Edificaciones. Principios generales Para el diseño ambiental de los Espacios interiores de los edificios: Esta Norma Cubana establece los principios generales para el diseño de los espacios interiores de los edificios, con el fin de lograr un ambiente interior adecuado para la salud y el confort de los ocupantes y para el uso racional de la energía. Es aplicable a todas las edificaciones sociales, de viviendas e industriales tanto obras nuevas como remodelaciones y reconstrucciones. -NC 641: Edificaciones, viviendas sociales urbanas, requisitos funcionales y de habitabilidad: Esta Norma Cubana establece los requisitos funcionales y de habitabilidad para la vivienda social gestionada y financiada por el Estado en Cuba. Es aplicable a las viviendas de nueva construcción; para la cual se ofrecen áreas de espacios interiores recomendables y en el caso de Página | 41 remodelación y ampliación en edificaciones existentes, donde no pueda cumplirse con las áreas recomendables se ofrecen dimensiones y áreas mínimas para los espacios interiores. 2.3 Criterios para el diseño bioclimático de elementos de envolvente de viviendas de subsidio en Cuba, con Cemento de Bajo Carbono LC3 2.3.1 Criterios estético- formales En el contexto actual, la concepción de viviendas respetuosas con el medioambiente resulta un importante aspecto a favor del desarrollo del hábitat en Cuba. En este sentido, lograr el equilibrio y la armonía con el medio ambiente constituyen parámetros básicos para alcanzar las condiciones adecuadas de confort. Por ello, es importante tener en cuenta el clima y las condiciones del entorno, mediante la adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la construcción del edificio. Las características económicas de nuestro país, y los factores socioculturales actuales, a menudo son los que determinan las características formales de la arquitectura. Es por ello que se hace necesaria la búsqueda de soluciones que permitan a la vivienda adaptarse a las condiciones del sitio de emplazamiento al tiempo que responda a las necesidades sociales y códigos expresivos existentes. Se plantea la necesidad de introducir materiales y tecnologías vinculadas a las necesidades, contexto y posibilidades de desarrollo local. Tener en cuenta la autoconstrucción como forma de vincular a los usuarios en la concepción de su hábitat futuro, considerando que el diseño los elementos propuestos debe ser flexible, para adaptarse a diferentes usos y distintas composiciones físicas. La propuesta de criterios de diseño estético- formales se basa en cinco premisas fundamentales que definirán las características de los elementos de envolvente de las viviendas de subsidio a fin de contribuir a elevar la calidad de vida de los habitantes mediante criterios de confort. 2.3.1.1 Flexibilidad y modularidad El modularidad permite la simplificación de los procesos constructivos. No solo se enfoca en reducir los tiempos de ejecución, sino que también favorece la calidad y terminación del proceso logrando un crecimiento ordenado de la vivienda. Con la implementación de la coordinación modular se genera menos desperdicio, pues todos los componentes están diseñados a la medida y bajo ciertos parámetros establecidos por lo que se puede reducir el costo de las construcciones y al mismo tiempo contribuir con la conservación del medio ambiente. Se propone la búsqueda de flexibilidad en el diseño de los elementos de envolvente de manera que permiten transformaciones en los cerramientos según la función o necesidades del usuario. Página | 42 Criterios para el diseño: • Lograr el carácter modular de los elementos de envolvente a partir de la coordinación modular, que permita una mayor flexibilidad de colocación y una variedad de cerramientos y divisiones, de acuerdo a las necesidades del usuario. • Emplear una modulación regular para permitir el diseño de plantas libres. • Deben constituir elementos ligeros que permitan su fácil montaje o colocación en dependencia de la función a desempeñar. • Lograr elementos con dimensiones y características volumétricas sencillas de fácil reproducción y que facilite los procesos de transporte y colocación. Imagen 2.4 Flexibilidad y modularidad de los elementos de envolvente para desempeñar diferentes funciones. Fuente: Elaboración propia. 2.3.1.2 Configuración volumétrica Los componentes de la envolvente rígida por lo general son elementos geométricos compuestos por proporciones equivalentes de área sólida y aire. El aire, atrapado en las celdas (alvéolos), se mueve dependiendo de la diferencia de temperatura que exista entre las caras opuestas de los alvéolos. Este movimiento convectivo aumentará en la medida que la diferencia de temperatura de las caras internas opuestas de la celda sea mayor, lo que dependerá del tamaño y forma del alvéolo. En la medida que el alvéolo sea mayor en el sentido del flujo de Página | 43 calor, la diferencia de temperatura entre las caras opuestas también será mayor y, por lo tanto, el movimiento convectivo será más importante facilitando de esta manera la transferencia de calor por convección. La propuesta volumétrica va enfocada al diseño de elementos de pequeño formato capaces de mejorar el comportamiento térmico del cerramiento de la vivienda teniendo en cuenta la proporción de área sólida y de aire para lograr soluciones más adecuadas. Criterios de diseño: • Concepción de los elementos de envolvente teniendo en cuenta el tamaño y la distribución de los alvéolos para ayudar a reducir las ganancias o pérdidas de calor a través del mismo. • Se proponen elementos de configuración modular y geométrica otorgue libertades de flexibilidad a la envolvente de la vivienda posibilitando variedad de usos en función del cerramiento a emplear. • Posibilitar a una buena solución para la eliminación de puentes térmicos a través del espesor de los elementos reduciendo el riesgo de condensaciones. Imagen 2.5 Configuración volumétrica y función de la distribución de alvéolos interior. Fuente: Elaboración propia. Página | 44 2.3.1.3 Integración con el ambiente físico. Resulta de gran importancia fomentar el intercambio con el medio exterior teniendo en cuenta la disposición de los elementos en función de las características del clima. La ventilación para la renovación del aire, es una de las soluciones más apropiada para la para lograr confort ambiental en el interior de los espacios. El enfriamiento del interior puede conseguirse a través de la ventilación cruzada que trabaja con los movimientos del flujo del aire exterior. Es recomendable posibilitar la ventilación cruzada en todos los espacios, aprovechando al máximo la acción de las brisas en el interior de los locales. Se debe considerar además la protección contra agentes externos como la radiación solar directa. La propuesta de integración con el ambiente físico busca obtener mayor eficiencia energética empleando diferentes soluciones a fin de generar confort y protección ante los cambios de las variables climáticas. Criterios de diseño: • Considerar que la forma volumétrica no debe afectar la integración entre la vivienda y el entorno. Pala lograr una respuesta armónica favorable, la envolvente deberá actuar como un agente flexible, dinámico y versátil, que interactúe favorablemente del interior al exterior y viceversa. • Los elementos de cubierta se desarrollarán de forma inclinada cumpliendo con la Norma Cubana de aleros de 50 cm a fin de generar sombra y evitar la incidencia directa del sol. • Elementos móviles o de cierta apertura para brindarle al usuario dinamismo y flexibilidad espacial sin restarle privacidad. • Disposición adecuada de los diferentes elementos de envolvente de acuerdo a su función a fin de lograr un correcto comportamiento hacia el ambiente físico generando condiciones de confort. • Elevar los elementos de suelo, con un mínimo de 400 mm por encima del nivel del terreno para garantizar la perdida de temperatura por arrastre. Página | 45 Imagen 2.6 Integración con el ambiente físico mediante la solución formal. Fuente: Elaboración propia. 2.3.1.4 Acabado exterior Para limitar las transferencias de calor desde el exterior en verano no se deben colocar materiales con alta capacidad calorífica, ni colores oscuros en terminaciones exteriores puesto que absorben con más facilidad el calor que los colores claros. Las terminaciones porosas con colores como la terracota, desde el punto de vista térmico absorben gran parte de radiación solar y consecuentemente determina una mayor carga térmica. Para solucionar el aspecto térmico se aconseja el aumento de la resistencia térmica del cerramiento no solo desde el punto de vista del aislamiento térmico, sino que también contribuye a un mejor funcionamiento del cerramiento desde el punto de vista de las condensaciones. La propuesta va enfocada al uso de terminaciones que impidan el paso del calor hacia el interior de forma que se obtengan valores de confort adecuados en todos los espacios de la vivienda. Criterios de diseño: • Utilización del Cemento de Bajo Carbono LC3 como material clave en la concepción de los elementos de envolvente debido a su carácter respetuoso hacia el medio ambiente y la relevancia en la reducción en la huella de carbono. Página | 46 • Considerar para el exterior terminaciones con colores claros que eviten la conducción del calor al interior. • Tener en cuenta el uso de acabados lisos para reducir la absorción del calor proveniente del exterior. • Empleo de materiales aislantes de modo que se establezca una barrera al paso del calor y favorezca el acondicionamiento natural de los espacios. Imagen 2.7 Acabado exterior para reducir la tramitacia térmica. Fuente: Elaboración propia. 2.3.1.5 Crecimiento de la vivienda El crecimiento de la vivienda se desarrolla como una solución ante las necesidades futuras de cada familia de ampliar el núcleo habitacional básico. Esta solución permite el desarrollo progresivo de los procesos de ejecución de una forma orgánica y que podrá realizarse por medios propios debido a que las pautas generales estarán ya establecidas. Se propone un crecimiento de la vivienda mediante la estructura existente a modo de cáscara de forma que las familias podrán ampliar su superficie útil mediante acciones de pequeña o mediana envergadura. Criterios de diseño: Página | 47 • Diseñar la estructura envolvente de la vivienda de manera que pueda soportar futuras ampliaciones. • Integrar la vivienda con el contexto de emplazamiento mediante el envolvente de forma tal que permita su expansión y adaptación según sea necesario. • Se proponen estructuras modulares que otorgue libertades de crecimiento y flexibilidad a la vivienda. • Coordinar el crecimiento de la vivienda hacia todas las direcciones posibles a partir de una estructura definida. Imagen 2.7 Esquema de crecimiento de la vivienda. Fuente: Elaboración propia. Página | 48 Conclusiones parciales Nuestro país debido al clima que posee es afectado cada año por fenómenos naturales extremos. Esto, unido a las dificultades económicas y la escasez de materiales de la construcción provoca el deterioro progresivo de las viviendas y por consiguiente el aumento de su demanda. Las nuevas viviendas se caracterizan en su mayoría por su desarrollo mediante la autoconstrucción, sin embargo, carecen de un diseño que permita poner fin a la necesidad habitacional al tiempo que se genera confort hacia los usuarios que la habitan. En este capítulo se describen las características del Cemento de Bajo Carbono LC3 y su aporte a la reducción d