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ANTEPROYECTO ARQUITECTONICO DE COLEGIO DE EDUCACION SECUNDAR

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walt molina

on 11 August 2015

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ANTEPROYECTO ARQUITECTONICO DE COLEGIO DE EDUCACION SECUNDARIA CON ENFOQUE BIOCLIMATICO, UBICADO EN LA CUIDAD DE ESTELI, DEPARTAMENTO DE ESTELI.

OBJETIVOS
HIPOTESIS
PRESENTACION
FACULTAD DE ARQUITECTURA.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA.
CURSO DE GRADUACIÓN HERRAMIENTAS CONTEMPORÁNEAS PARA EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO.


ANTEPROYECTO ARQUITECTONICO DE COLEGIO DE EDUCACION SECUNDARIA CON ENFOQUE BIOCLIMATICO, UBICADO EN LA CUIDAD DE ESTELI, DEPARTAMENTO DE ESTELI.

Autores:
Br. Jenyffer Lissela Hernández Morales.
Br. Walter José Molina Mendoza.

Tutor:
Arq. Pablo Medrano Aguirre
Managua , Nicaragua 02 de octubre del 2013

La tesina, ANTEPROYECTO ARQUITECTONICO DE COLEGIO DE EDUCACION SECUNDARIA CON ENFOQUE BIOCLIMATICO, UBICADO EN LA CUIDAD DE ESTELI, DEPARTAMENTO DE ESTELI, es una respuesta a la problemática del confort climático en las edificaciones. En esta tesina se aplica los conocimientos adquiridos durante el curso diseño de titulación herramientas contemporáneas para el diseño arquitectónico.

Consiste en la utilización de herramientas y métodos para el acondicionamiento bioclimático, dando como resultado a través de estrategias de climatización pasiva, el confort térmico para el bienestar de los usuarios en la edificación de tipología educativa y que sirva de referencia para el diseño de futuras edificaciones que busquen el aprovechamiento climático tanto para el ahorro energético como para disminuir el impacto ambiental.


Se emplearon herramientas y software de análisis climáticos tales como: tablas de Mahoney, Ecotect, Métodos Empíricos de ventilación interna y Dialux, con los resultados obtenidos de estos cálculos y de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de arquitectura realizamos el anteproyecto arquitectónico con enfoque bioclimático, teniendo en cuenta las normativas de establecimientos escolares del MINED, Nicaragua, y los principios de diseño bioclimático.

La arquitectura bioclimática optimiza los recursos disponibles en el medio, obteniendo así soluciones eficaces en términos energéticos, económicos, de confort y de calidad ambiental. La implantación en el medio de manera no agresiva permite vivir en armonía con el entorno y mejorar el medio ambiente en el presente y en el futuro.


Se emplearon herramientas y software de análisis climáticos tales como: tablas de Mahoney, Ecotect, Métodos Empíricos de ventilación interna y Dialux, con los resultados obtenidos de estos cálculos y de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de arquitectura realizamos el anteproyecto arquitectónico con enfoque bioclimático, teniendo en cuenta las normativas de establecimientos escolares del MINED, Nicaragua, y los principios de diseño bioclimático.
El colegio brindara servicio en el sector educativo de secundaria brindando ambientes que propicien el nivel de confort necesario en ellos, aplicando herramientas contemporáneas fundamentadas en el diseño bioclimático.

OBJETIVO GENERAL.
Elaborar propuesta de Anteproyecto Arquitectónico de un colegio de educación secundaria con enfoque bioclimático, en la ciudad de Estelí, departamento de Estelí.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.
•Recopilar, analizar y seleccionar normativas y especificaciones técnicas referentes al diseño del Colegio de educación secundaria.
•Recopilar datos de evaluación climática para establecer criterios de diseño a través del estudio de modelos análogos nacionales e internacionales de colegios para educación secundaria.
•Realizar estudios de sitio para determinar las condiciones y características físico-naturales del territorio donde se localizara el diseño.
•Realizar el anteproyecto arquitectónico aplicando las herramientas bioclimáticas en particular a la zona educativa.

CARACTERISTICAS NATURALES
El terreno se encuentra orientado en dirección de noroeste.
su configuracion es un polígono irregular

Curvas de nivel.
según los datos obtenidos del plano topográfico del casco urbano de la ciudad de Estelí, se determinó que la curva de nivel más baja que presenta el terreno es de 836.00 m y la curva más alta de 839.00 m, la diferencia en alturas entre las curvas es de 1m, lo cual permite determinar que la mayor parte del terreno no posee pendientes pronunciadas.

Pendientes.
La mayor parte del terreno presenta pendientes del 2% por lo tanto el terreno cuenta con la pendiente mínima para drenar las aguas pluviales


PELIGROS NATURALES
MACROLOCALIZACIÓN
El sitio se ubica en el casco urbano del municipio de Estelí, localizado en la parte oeste contiguo al preescolar Panamá Soberana del distrito III del municipio.

Riesgos y amenazas
El terreno no se encuentra en zona de riesgo ya que la única posible amenaza se da al ubicarse en las cercanías del rio Estelí, pero por la altitud a la que se encuentra con respecto al nivel del rio dicho riesgo disminuye.

MICROLOCALIZACIÓN

VEGETACION EXISTENTE

En el perímetro del terreno se pueden apreciar un predomino de árboles de eucalipto, neem, chilamate y abundante maleza.

ANÁLISIS VISUAL GRAFICO DEL SITIO.
VISTAS DEL TERRENO


A continuación se presentan las vistas del paisaje que pueden ser más agradables y por consiguiente conservadas al momento de ejecutar el proyecto.

IMAGEN URBANA.
ANÁLISIS DE LAS CONSTRUCCIONES ALEDAÑAS.

La mayor parte de las construcciones que encontramos son obras de arquitectura vernácula, en los elementos compositivos que podemos encontrar que en algunas construcciones sobresalen la utilización del arco en puertas y ventanas, el juego de alturas en cubiertas y el predominio de las cubiertas a dos aguas, en algunos casos la utilización de altos relieves en paredes. En cuanto al sistema constructivo se utiliza mampostería confiada, el material utilizado en las paredes es el ladrillo de barro.

INTRODUCCIÓN
Este Anteproyecto se ejecutó con el fin de diseñar un colegio de educación secundaria con enfoque bioclimático que satisfaga las necesidades de confort de los usuarios, priorizando los ambientes con una mayor permanencia donde se aplican las actividades de enseñanza, favoreciendo a un mejor aprendizaje, a través de espacios diseñados especialmente para el desarrollo de estas funciones y aplicando estrategias que propician el confort térmico.

ZONAS
Las zonas que componen el anteproyecto se propusieron conforme a la necesidad de los usuarios (alumnos) y a los ambientes necesarios en este tipo de tipología arquitectónica, se presentan a continuación:
Zona administrativa
Zona educativa
Zona complementaria
Zona exterior
Zona de servicio

ANALISIS
ESTUDIO DE ASOLEAMIENTO-INCIDENCIA SOLAR.
(ZONA EDUCATIVA)

Para determinar la incidencia solar en el interior de las aulas de clases se realizó el análisis de mascara de sombra a través del software ECOTECT haciendo énfasis en el aula ubicada contiguo a la caja de escaleras, ya que la cubierta en este punto se encuentra a una mayor elevación protegiendo una menor superficie de pared
MASCARAS DE SOMBRA EN AULAS
MASCARAS DE SOMBRA EN LABORATORIOS
PROYECCION SOLAR EN AULAS
PROYECCION SOLAR EN LABORATORIOS
PROYECCIÓN DE SOMBRAS

En el análisis de proyecciones de sombras, observamos que tanto en los equinoccios como en el solsticio de verano la mayor exposición solar se da en la fachada sur, y en el solsticio de invierno se da en la fachada norte, concluyendo que la fachada sur es la que presenta mayor exposición solar en el año.

NIVEL DE RADIACION SOLAR
En el análisis observamos que la radiación solar en la fachada sur es mínima al encontrarse protegida la cubierta, por lo tanto la fachada que recibe mayor radiación solar es la ubicada al oeste con valores de van desde los 1,200000 w/h en algunas áreas determinando que esta fachada es la que requiere mayor protección de la radiación solar. En la fachada oeste se propone la utilización de árboles para minimizar la incidencia directa de los rayos solares.

ANALISIS DE ILUMINACION
El análisis de iluminación se realizó con el software DIALUX, teniendo en consideración los rangos de lux que se deben de tomar para lograr un confort visual en el aula de clase, que son como mínimo 300 lux según la Norma Técnica De Establecimientos Escolares De Perú.

El análisis demuestra que en el área de trabajo el valor mínimo de iluminación es de 400 lux cumpliendo con los rangos establecidos por la Norma Técnica De Establecimientos Escolares De Peru.

ESTUDIO DE VENTILACIÓN NATURAL EN ESPACIOS INTERNOS

Con estos análisis determinamos que la ubicación de las ventanas debe ser en paredes opuestas, para obtener un flujo de aire de 1.357m/s. en su interior.

El método de florida solar energy establece que el área mínima de abertura debe de ser de 5.541m2.

A través del estudio de ventilación con el software VASARI, se demuestra la aplicación de ventilación cruzada en el pabellón de aulas tipo, cumpliendo con las recomendaciones del diagnóstico obtenido con las tablas de MAHONEY.

Se realizó estudio de iluminación para los laboratorios en el cual el rango de lux que se debe de considerar para este ambiente es de 350 lux según la norma técnica de establecimientos escolares de Perú.

El análisis demuestra que en el área de trabajo el valor mínimo de iluminación es de 400 lux cumpliendo con los rangos establecidos por la Norma Técnica De Establecimientos Escolares De Peru.

ESTRATEGIAS BIOCLIMATICAS PASIVAS
1.La ubicación y orientación en que se encuentran ubicados los edificios (eje largo este-oeste) esta imagen demuestra que la mayor cantidad de radiación solar se da en las fachadas sur de los edificios.

2.En los andenes de circulación así como en la plaza se propone adoquines calados ya que permite que la vegetación crezca en los espacios vacíos reduciendo la ganancia de calor solar y el deslumbramiento sobres las superficies.

3. Se propone la utilización de vegetación para absorber la radiación solar y sombrear el suelo, por lo que contribuye a bajar la temperatura de la superficie. Al mismo tiempo refresca el aire circundante mediante la transpiración.

DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS Y MATERIALES CONSTRUCTIVOS

En la elaboración del anteproyecto se contemplaron la utilización de varios materiales para llevar a cabo su ejecución, el cual se mencionaran a continuación.

Cubierta de techo:
Se propone una cubierta de lámina PALRUF ondulada de pvc en color azul claro, con una pendiente de 5 y 6 %.

resisten durante largo tiempo la radiación solar UV intensa y excesiva, resisten temperaturas frías y calurosas además de grandes variaciones de otras condiciones del clima, trae como consecuencia ahorro de energía en comparación con todos los materiales metálicos para techados.

Las láminas PALRUF retienen sus propiedades físicas y su atractivo aspecto no obstante su exposición a diversas condiciones climáticas. Toleran perfectamente humedad, lluvias y nieve, y proporcionan protección en un extenso rango de temperaturas, desde –20°C hasta +50°C. Su probada tenacidad contra las condiciones meteorológicas asegura el rendimiento impecable a largo plazo.

Y se propone usar PRODEX que es un aislante térmico reflectivo, diseñado para ahorrar energía eliminando el calor radiante que emiten los techos .
Es espuma de Polietileno de celda cerrada con ambas caras de aluminio en un espesor de 5mm, laminada con aluminio puro en ambas caras con un refuerzo de poliéster transparente del lado interno .

ANALISIS DE SITIO
ANTEPROYECTO

Sistema constructivo:
Se realizó con mampostería confinada con ladrillos de barro y estructura de concreto reforzado, revestida con pintura de color gris claro tanto en el interior como en el exterior, con una reflexión del 59% para facilitar el mayor confort visual.





En esta tabla se puede observar que el desfase con este material se da aproximadamente a las 5 horas.

Cielo raso: se propuso de láminas de plycem con estructura de aluminio,
con una altura de entrepiso libre de 2.70m.
Losa de entrepiso: se realizó con concreto reforzado.
Piso: para el interior se propone baldosa arenista con una reflexión del 63% y en el exterior baldosa de ladrillo de barro color rojo con una reflexión de del 34%.
Ventanas: se proponen ventanas de pivote verticales de vidrio con perfil de aluminio lo cual permite redirijir el flujo de aire . y un mayor aprovechamiento del area del vano.

PROPUESTA DE VEGETACIÓN
Los Árboles Reducen la Contaminación Sonora, el tejido vegetal amortigua el impacto de las ondas sonoras, reduciendo los niveles de ruidos en calles, parques y zonas industriales. Plantados en arreglos especiales alineados o en grupos, las cortinas de árboles abaten el ruido desde 6 a 10 decibeles.

En el sitio donde se realizara el anteproyecto se encuentran arboles como son: eucalipto, neen y el chilamate, el cual se va a preservaran, así mismo se hace la propuesta de integrar otros tipos de árboles y arbustos.

TABLA PROPUESTA DE ARBOLES
PROPUESTA DE ARBUSTOS

Giganton (Tithonia diversifolia)
Origen: México y Centroamérica
Clima: 0- 2,000 msnm. Con lluvias de 500 a 5,000 mm/año. Zona: 1, 2, 3 y 4.
Usos: Tiene propiedades medicinales, alimento para animales, atrae insectos benéficos, cerco y barreras vivas, barreras rompe vientos, como abono verde mejorador de suelo.
Descripción: Arbusto perenne de más de dos metros de altura.
Siembra: Sembrar la estaca directa en el suelo a una distancia de 50 cm.

Tulipancillo (Malvaviscos arboreus)
Clima: cálido frío de 0 a 2,400 msnm.
Usos: Flores comestibles, como barrera y cercos vivos, medicinal.
Descripción: Arbusto de 1 a 5 m según se maneje la poda por 3 m de ancho.
Siembra: Sembrar a una distancia de 3 m para que se desarrolle como arbusto o a una distancia de 10cm para barreras y cercos.
 
Psidium guineese (guisaro)
Arbusto de 1-7 metros de altura,
Clima: bosque seco, bosque húmedo a muy húmedo
Fenología: florece casi todo el año y fructifica principalmente de julio a octubre.
 


 


Para la elaboración de este diseño se tomó como referencia las recomendaciones de las tablas de Mahoney y diagnostico obtenido en el Climograma de Bienestar Adaptado, que resultaron del análisis climático del municipio de Estelí,

FUNDAMENTOS PARA LA ELABORACIÓN DEL DISEÑO BIOCLIMÁTICO.
MICROLOCALIZACION
EUCALIPTO
NEEM
CHILAMATE Y MALEZA
RESUMEN

La tesina, ANTEPROYECTO ARQUITECTONICO DE COLEGIO DE EDUCACION SECUNDARIA CON ENFOQUE BIOCLIMATICO, UBICADO EN LA CUIDAD DE ESTELI, DEPARTAMENTO DE ESTELI, se desarrolla ante la necesidad de dotar de confort climático a las edificaciones y resolver el déficit de infraestructura educativa de la ciudad de Estelí. Como resultado se obtiene el diseño experimental, un colegio de educación secundaria que tiene los espacios arquitectónicos necesario para el correcto funcionamiento y aprovechamiento del clima para potenciar el bienestar térmico de los usuarios. La investigacion de la tesina se dirige a entrevistas (autoridades del MINED ), recopilación y procesamiento de información relevantes a esta tipología arquitectónica y datos climáticos del municipio de Estelí a través de herramientas como: tabla de Mahoney y el Climograma de bienestar adaptado obteniendo criterios para el diseño bioclimático del conjunto educativo y desarrollar el anteproyecto arquitectónico auxiliándonos de software como: Ecotect, Vasari y Dialux para el estudio y diagnostico bioclimático del anteproyecto arquitectonico.

ANALISIS DE ILUMINACION
COMPOSICION
Durante la elaboracion de este anteproyecto se tomo como criterio la utilizacion de principios de la arquitectura funcionalista ya que esta se carateriza por una mayor efisicencia en la utilizacion del espacio y se adapta su forma segun las funciones que se ejecutan en el inmueble favoreciendo a la identificacion de la tipologia arquitectonica del conjunto, a su vez se utilizan algunos elementos de la arquitectura post moderna y elementos curvos con fines esteticos para rezaltar la verticalidad de la edificacion y darle gerarquia a la parte central educativa.

Las edificaciones del complejo se integran al mantener el mismo esquema de colores ( azul y griss claro)
En las edificaciones educativas se aplican aparte de de lo antes mecionados colores anaranjado y amarillo, los cuales estumulan el esparcimiento , la vitalidad , incrementan el optimismo e inspiran la creatividad de las personas.

Exite un predominio de las formas geometricas simples en su volumetria y de cubiertas suabes a una y dos aguas con pendientes que van desde el 5% a 10%

Uno de los criterios de diseño aplicados es la jerarquizacion de los accesos de manera centralizada permitiendo asi un mejor flujo hacia los ambientes.

se aplica ritmo simple en averturas reflejando el modulo estructural, se da un juego de franjas color naranja siguiendo un ritmo progresivo acentuando el acceso y caja de escaleras de la edificacion.

ORGANIZACION
El conjunto se organiza radialmente a partir de la plaza civica facilitando la organizacion de los edificios en el terreno y a su vez la facil identificacion de los mismo y permite una rapida y facil concentracion de los usuarios del complejo en casos de emergencia
El edificio educativo se organiza apartir de un eje central desde el cual de manera lineal se distribuyen los recorridos hacia los distintos ambientes facilitando un rapido acceso a los mismos.


DISEÑO METODOLOGICO
PROGRAMA ARQUITECTONICO
PREESCOLAR
PANAMA SOBERANA
El grafico de isopletas indica que durante la mayor parte del ano desde las primeras horas del dia, hasta las 11:00 am se necesitan estrategias con radiacion solar, a causa de la necesidad de ganacias de calor en el interior de los ambientes , posterior a esto se requieren estrategias con cargas internas durante una hora, apartir de a mediados de septiembre y los meses de octubre, noviembre, diciembre y enero se da un confort termico favorable en el periodo de la tarde con un 10% y 20% de insatisfaccion y desde febrero hasta a mediados de septiembre en horas que van desde las 12>30pm a las 6>30 pm se requiere ventilar los ambientes a causa de un incremento en la temperatura.
DIAGRAMAS DE RELACIONES
ZONA COMPLEMENTARIA
ZONA EDUCATIVA
ZONA ADMINISTRATIVA
DIAGRAMA GENERAL DE ZONAS
EJE CENTRAL DE CIRCULACION
EL SITIO
PREESCOLAR PANAMA SOBERANA
EL SITIO
En la fachada posteriorpredomina la horizontalidad reflejada en los pasillos en voladizo,
acentuando cada extremo con dos falsos apoyos, creando una sensacion de continuidad
que se proyecta del primer apoyo hasta la cubierta.
GRACIAS POR SU ATENCION
B
B
LEYENDA

1 - ADMINISTRACION
2 - BIBLIOTECA
3 - CAFETERIA
4 - SALON USOS MULTIPLES
5 - AULAS
6 - TALLERES
7 - LABORATORIOS
PLANTA DE CONJUNTO
PLANTA ARQUITECTONICA - ZONA EDUCATIVA (PLANTA ALTA)
VISTA INTERNA - LABORATORIO DE COMPUTACION
VISTA INTERNA - AULA TIPO
`
conclusiones
En base al desarollo del anteproyecto se concluye que las distintas herramientas para la elaboracion del diseño bioclimatico cumplen con su objetivo, logrando la adaptacion de la edificacion de manera que se obtiene el confort termico.

se tomaron en cuenta las condiciones climaticas del sitio y las necesidades de confort climatico en esta tipologia arquitectonica.

se determinaron los sistemas pasivos para el logro del confort en la zona educativa siendo esta la zona de analisis en el conjunto.

la arquitectura debe ser una arquitectura amigable con el medio ambiente, tratando de aprovechar los recursos que nos ofrecen al maximo para evitar la destruccion de nuestro planeta.
Recomendaciones
Se recomienda que las futuras edificaciones arquitectonicas realicen sus diseños basados en enfoques bioclimaticos, para lograr minimizar el impacto ambiental en nuestro pais.

Tomar en consideracion las condiciones climaticas del sitio y las necesidades de confort de los usuarios al momento de crear y ejecutar un proyecto de construccion.

Hacer buen uso en los proyectos de los recursos naturales que ofrece la naturaleza como el espacio, la iluminacion y la ventilacion.


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