Implementación de sistema de fachada ventilada en un edificio de tres niveles ubicado en la zona 15 de la Ciudad de Guatemala

Abstract

Las nuevas exigencias de confort climático por parte de los usuarios, así como los cambios en la temperatura mundial, requieren tomar medidas de control climático en regiones en las que no se acostumbraba, como Guatemala. Para el cual, se pueden implementar soluciones activas, que requieren consumo energético para su funcionamiento, o pasivas, utilizando soluciones a nivel de arquitectura y aprovechamiento del entorno. Las fachadas ventiladas se encuentran en el segundo grupo, esta estrategia de diseño arquitectónico consiste en la creación de una capa de aire entre la fachada externa del edificio y la estructura interna. Las fachadas ventiladas funcionan creando un espacio de ventilación entre la fachada externa del edificio y la pared de cerramiento interna. Dicho espacio permite que el aire circule libremente, eliminando puentes térmicos, lo que permite disipar el calor y reducir la irradiación solar que afecta al interior. Estas fachadas ayudan a regular la temperatura interior de un edificio al reducir la transferencia de calor desde el exterior. Durante la época de verano, el aire caliente se disipa a través del espacio de aire, manteniendo el interior más fresco. Mientras que, durante el invierno, el espacio de aire actúa como un aislante adicional, reteniendo el calor interior. Otra de las propiedades de las fachadas ventiladas es la reducción de la humedad en las paredes internas del edificio al permitir que el aire circule y se seque de manera natural, previniendo la formación de moho y distintos problemas de humedad en el interior. Gracias a la variedad de materiales que se pueden utilizar en las fachadas ventiladas, este sistema puede aportar a la estética del edificio. Adicional a esto, también aportan significativamente a su sostenibilidad. Esta mejora en la sostenibilidad se alcanza principalmente al reducir la necesidad de sistemas de aire acondicionado, disminuyendo el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas. Para identificar la mejora alcanzada en términos de transmitancia térmica es necesario calcular el factor de transmitancia térmica “U”. Este es una medida de la cantidad de calor que puede ser transferida a través de un material. El factor se expresa en vatios por metro cuadrado por grado Celsius o en unidades equivalentes. Para poder calcular este valor el primer paso es identificar los materiales que componen la fachada, incluyendo el revestimiento exterior, el aislamiento y cualquier otro material presente. Una vez se cuenta con las propiedades térmicas de cada material, como la conductividad térmica y el espesor, se procede a calcular las resistencias térmicas. Estas resistencias de las capas individuales posteriormente se suman para obtener la resistencia térmica de la fachada. Esta resistencia total se utiliza finalmente para calcular el factor de transmitancia térmica U. Este trabajo de graduación en modalidad de tesis busca encontrar la mejora energética al implementar una propuesta de fachada ventilada en un edificio que actualmente tiene fachada de mampostería. Al reducir el consumo energético por sistemas de climatización, se persigue reducir la huella de carbono anual de la edificación.

The increasing demand for climatic comfort from users, along with global temperature changes, necessitates the implementation of climate control measures in regions where such measures were previously uncommon, such as Guatemala. These measures can involve active solutions, which require energy consumption, or passive solutions that leverage architectural strategies and environmental advantages. Ventilated facades fall into the latter category. This architectural design strategy involves creating an air layer between the external facade of the building and its internal structure. Ventilated facades function by establishing a ventilation gap between the external facade and the internal enclosure wall. This gap allows air to circulate freely, eliminating thermal bridges, dissipating heat, and reducing solar radiation affecting the interior. These façades help regulate a building’s interior temperature by minimizing heat transfer from the exterior. During summer, hot air is dissipated through the ventilation gap, keeping the interior cooler. In winter, the air gap acts as additional insulation, retaining interior heat. Another key feature of ventilated facades is the reduction of humidity in the internal walls by allowing air to circulate and dry naturally, preventing mold growth and other moisture related issues indoors. Thanks to the variety of materials that can be used in ventilated facades, this system also contributes to the building’s aesthetic appeal. Furthermore, it significantly enhances building sustainability by reducing the reliance on air conditioning systems, thus decreasing energy consumption and associated with greenhouse gas emissions. To quantify the improvement in thermal transmittance, it is necessary to calculate the thermal transmittance factor "U." This metric measures the amount of heat transferred through a material and is expressed in watts per square meter per degree Celsius or equivalent units. Calculating this value begins with identifying the materials comprising the façade, including the external cladding, insulation, and any additional materials. Once the thermal properties of each material, such as thermal conductivity and thickness, are determined, the thermal resistances are calculated. The individual layer resistances are summed up to obtain the total thermal resistance of the facade. This total resistance is then used to calculate the thermal transmittance factor "U." This graduation project, in the form of a thesis, aims to identify the energy improvement achieved by implementing a ventilated facade system on a building that currently has a masonry facade. By reducing energy consumption from air conditioning systems, the goal is to lower the building’s annual carbon footprint.