Eficiencia energética de escuelas rurales en Santiago del Estero
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Fecha
2019
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Resumen
Introducción
La población de Santiago del Estero, asciende a 874.006 habitantes según INDEC (2010). En este último censo, se pudo determinar que existe un 4% de la población con analfabetismo y un 70% con analfabetismo digital, por no tener acceso a una computadora. Las familias santiagueñas del interior, envían a sus hijos a escuelas públicas rurales, es decir, 1 de cada tres alumnos en la provincia, concurre a una escuela rural. Estás instituciones son primordiales, ya que tienen grandes connotaciones sociales, como servicio público básico y elemento de reunión de la población; donde se generan vínculos entre alumnos, padres, docentes y autoridades comunales. Además de su valor formativo, es un espacio de encuentro e intercambio.
El Censo Nacional de Infraestructura Escolar (CeNIE:1998) reveló que las escuelas públicas del estado, carecían de buenos niveles de servicios de infraestructura; donde no contaban: el 85% con gas natural, un 38% con electricidad y el 74% de agua corriente de la red. Al mismo tiempo, el 47% de estos edificios escolares, no tenían un buen estado de mantenimiento, en la conservación general de los edificios, específicamente: el 58% con sanitarios en estado regular a malo y un 56%, no cuenta con tamaño adecuado de aulas. Sin embargo, desde 2005 hasta la fecha, es evidente un registro dinámico de acciones con planificación previa, de programas nacionales y provinciales para la renovación y construcción de nuevas escuelas, en la capital y en el interior de Santiago del Estero, que permitieron concluir las obras paralizadas e iniciar otras nuevas, de acuerdo con las urgencias y limitaciones de la infraestructura escolar.
Desde la reactivación de las obras de infraestructura escolar hasta el año 2015, no existían antecedentes de escuelas con eficiencia bioambiental y energética. Por lo ello, el presente trabajo de investigación (iniciado en el año 2014), consistió en analizar y evaluar, la producción estatal de tres casos de escuelas rurales, en diferentes zonas bioclimáticas y de distintas tipologías, para poder proponer soluciones apropiadas y apropiables a las problemática local en cuestión, que permitan el fortalecimiento de escuelas rurales en áreas geográficas desfavorables; ya que estas contribuyen a promover igualdad de oportunidades educativas y una mejor educación, se refleja en una mejor sociedad.
Propósito y Objetivos
Los resultados de este estudio, tienen como propósito guiar futuras intervenciones en las instituciones públicas, responsables de la producción de distintas tipologías de edificios en Santiago del Estero y en particular del tipo arquitectónico estudiado en el presente trabajo; contribuyendo a la optimización de la eficiencia energética, mediante el mejoramiento de las condiciones de confort higrotérmico interiores, favoreciendo al proceso de enseñanza-aprendizaje en aulas y a la calidad de vida de las comunidades educativas. El objetivo general del trabajo, es desarrollar propuestas superadoras de edificios escolares estatales rurales de la provincia, logrando rediseños que verifiquen, las recomendaciones de pautas de adecuación bioambiental y el mejoramiento térmico-energético de las envolventes según normativas nacionales; con uso racional y eficiente de la energía convencional e integrando arquitectónicamente tecnologías sustentables para el aprovechamiento de energías renovables. Por lo cual, para alcanzar este objetivo principal, se plantearon los siguientes objetivos específicos:
1) Identificar particularidades climáticas, geográficas, arquitectónicas, constructivas, entre otras; de prototipos escolares estatales rurales característicos de la provincia; definiendo pautas bioambientales adecuadas, a cada zona bioambiental a la que corresponden; 2) Estimar el grado de confort higrotérmico de los usuarios, a través de evaluación subjetiva, de encuestas socio-ambientales y evaluación objetiva, de monitoreos higrotérmicos y simulaciones térmicas; 3) Desarrollar propuestas de rediseños bioambientales con integración arquitectónica de tecnologías sustentables, evaluando en forma comparativa, los prototipos propuestos junto a los casos de estudio, para estimar la optimización de la eficiencia energética, mediante programas de cálculos y simulaciones computacionales en relación a valores Normados; 4) Calcular el costo económico de los prototipos estatales y rediseñados, verificando su factibilidad económica.
Hipótesis de trabajo
1) En Santiago del Estero, las obras nuevas, remodelaciones y ampliaciones de edificios escolares con antigüedad menor a 15 años, evidencian hoy en su mayoría, un estado de mantenimiento regular, por reducción de los costos invertidos, en materiales y mano de obra local especializada. Esta situación, conduce a una reducción de la calidad de la envolvente; la cual, es posible de evaluarse en relación a valores de referencia mínimos, de la serie de normativas IRAM sobre confort higrotérmico y eficiencia energética.
2) Esta baja calidad de las envolventes, ocasiona que los usuarios realicen un mayor consumo de energía convencional para calefaccionar o refrigerar los espacios escolares, y poder mantener un nivel de confort higrotérmico óptimo. Sin embargo, en la mayor parte de los casos, los edificios escolares no cuentan con artefactos adecuados para ello, ni disponen de energía suficiente para su funcionamiento.
3) Una alternativa viable para contribuir a la eficiencia energética en la construcción de estos espacios educativos, sería la obligatoriedad en etapa de diseño, de aplicar las reglamentaciones nacionales, específicamente de IRAM y de Infraestructura Escolar; que posibilitarían bases para poder estimar antes de la etapa de su construcción, óptimos niveles de confort higrotérmico y de ahorro energético; buscando racionalidad en uso de la energía convencional y la incorporación de energía renovable.
4) Es factible contribuir a generar alternativas sustentables para el hábitat escolar rural, incrementando el valor del costo estándar del prototipo, a un mínimo costo superior de inversión económica, para las etapas proyectuales de diseño y de ejecución; mediante una organización interdisciplinar comprometida, involucrando a los sectores: científico-académico, gubernamental-estatal, emprendedor-privado facilitando acciones concretas de gestión y autogestión en las comunidades rurales, mejorando su calidad habitabilidad y vida, dentro de los espacios educativos.
Metodología y Resultados
Se combinaron las siguientes metodologías: analítica, descriptiva, inductivo-deductiva, correlacional y aplicada al estudio de casos. En las primeras tres etapas de trabajo, se definieron prototipos escolares rurales, como objeto de estudio; se analizaron las condicionantes geográficas y climáticas de las localidades correspondientes, en cada zona bioambiental (según Norma IRAM N°11603:1996); además se realizó, un análisis arquitectónico y tecnológico de los prototipos estatales en su estado actual y del grado de cumplimiento de pautas biambientales. Se estimó, el grado de confort higrotérmico de los usuarios, mediante evaluación subjetiva de encuesta socio-ambiental y evaluación objetiva, con registros higrotérmicos, simulaciones térmicas, simulaciones del asoleamiento y cálculos de la eficiencia térmico-energética de la envolvente de los prototipos estatales. Con los datos obtenidos en las primeras etapas de trabajo, se iniciaron otras tres etapas, para completar seis, donde se desarrollaron los proyectos de rediseños bioambiental con integración arquitectónica de tecnologías sustentables. Posteriormente, estos proyectos alternativos fueron evaluados en forma comparativa con los prototipos estatales, calculando y verificando los valores obtenidos, en relación a los valores recomendados por la serie de normas IRAM, referidas a la habitabilidad higrotérmica y racionalidad energética: transmitancia térmica, refrigeración, calefacción y etiquetados de eficiencia energética. Por último, se calculó el costo de las obras de los prototipos estatales y rediseñados.
Conclusión
A partir de la evaluación térmico-energética, de prototipos de escuelas estatales rurales representativas de la provincia, se evidenció la baja calidad higrotérmica y de eficiencia energética, en la materialización de las envolventes e instalaciones edilicias en general, en Santiago del Estero. Las evaluaciones subjetivas y objetivas, determinaron en todos los casos, que los estudiantes en época estival, no logran condiciones de confort en las aulas, ya que las temperaturas interiores -monitoreadas y simuladas- superaron la mayor parte del tiempo, los valores del rango de confort considerado adecuado para esa estación (entre 20 a 27ºC). Por ello, se efectuaron propuestas de rediseños, de cada edificio escolar con pautas bioambientales: favoreciendo a orientaciones adecuadas, diseñando protecciones para cada orientación y con una reconfiguración adecuada de masa y aislación térmica en sus envolventes; utilizando materiales y métodos constructivos tradicionales y accesibles a cada sitio. Seguidamente, se propusieron medidas para el ahorro de la energía convencional y el aprovechamiento de energía renovable, mediante el diseño sistemas fotovoltaicos con integración arquitectónica.
Se verificó el mejoramiento, de niveles de condiciones de confort higrotérmicas en aulas, debido a los justes térmico-energéticos efectuados, en las envolventes de los edificios escolares rediseñados. Los mismos, fueron valorados en relación a cada prototipo estatal; donde en cada caso, se estimó la disminución de valores de transmitancia térmica en muros y techos rediseñados; escalando de nivel "mínimo C" en prototipos estatales, a "medio B o recomendado A" en los rediseñados (según Norma IRAM N° 11605:1996). Al mismo tiempo, los valores de cargas térmicas de refrigeración “QR” y coeficientes volumétricos de refrigeración “GR” obtenidos de forma comparativa, fueron corroborados con el valor “GR” admisible de la Norma IRAM 11.659:2007, comprobando su optimización en los prototipos rediseñados. Además, con la Norma IRAM 11.604:2001, se cotejó la disminución de las pérdidas de calor “G” y de cargas térmicas de calefacción anual “Q”, logrando mejora en los prototipos rediseñados. Por último, a través de la Norma IRAM Nº 11.900:2010, se comprobó que es posible optimizar la eficiencia energética de calefacción, ya que en los prototipos estatales se partió de etiquetados del tipo “H y G”, de menor eficiencia; hacia los casos de rediseños donde se avanzó, hacia la maximización de la eficiencia energética, a mayores niveles “verdes”, con etiquetados del tipo “C”.
Se propuso una disminución, de consumos eléctricos excesivos estatales, a consumos eficientes en rediseños; ajustando los items de mayor incidencia: iluminación, refrigeración y calefacción; lo cual fue verificado de manera comparativa. A los valores ajustados, se planteó energizarlos con sistemas fotovoltaicos arquitectónicamente integrados, autónomos o conectados a red según el caso; los que fueron, dimensionados y diseñados al detalle. Finalmente, se calculó la factibilidad económica de las propuestas, ya que se obtuvieron, porcentajes totales de sobrecosto mínimos de entre un 10 a 15%.
De esta manera, se buscó generar antecedentes, de edificios escolares bioambientales en la provincia, que permitirán elevar la calidad de la infraestructura educativa; sabiendo que el punto de partida relevante, en lo que respecta a la igualdad de oportunidades, es el mejoramiento de la calidad de las condiciones edilicias y del nivel de confort higrotérmico de todas las comunidades educativas y en especial de los sectores sociales más desprotegidos.
Descripción
Tesis de Doctorado en Ciencias - Área Energías Renovables
Palabras clave
Escuelas Estatales Rurales, Eficiencia Energética, Santiago del Estero
Citación
Raimondi Gabriela Giuliano - Eficiencia energética de escuelas rurales en Santiago del Estero - Tesis de Doctorado en Ciencias - Área Energías Renovables. 2019