Otimização do conforto térmico de uma casa ecológica: modelagem no openfoam de paredes sandwich com isolamento de ichu (stipa ichu)
DOI:
https://doi.org/10.22320/07190700.2026.16.01.04Palavras-chave:
Isolamento térmico, arquitetura bioclimática, ar-condicionado, áreas friasResumo
O uso de materiais sustentáveis constitui uma alternativa importante para garantir o conforto térmico em residências localizadas em climas frios. O presente estudo realiza uma análise por dinâmica de fluidos computacional (CFD) no programa OpenFoam de uma casa ecológica, com o objetivo de otimizar as paredes do tipo sanduíche (madeira/ichu/madeira) por meio da metodologia de superfície de resposta em um projeto central completo, para alcançar o conforto térmico em ambientes extremamente frios, utilizando o índice de previsão de votação média (PMV). A avaliação coletou dados de uma estação meteorológica in situ, validou-os, simulou-os e previu seu desempenho em condições de temperatura ambiente extremamente baixa. Os resultados indicam a espessura ideal da parede para o conforto térmico na casa ecológica em contextos com temperaturas externas de -10 °C e -20 °C, além de explicar os efeitos complexos do comportamento da temperatura externa sobre o PMV. O estudo fornece as medidas mínimas ideais para paredes do tipo sanduíche capazes de preservar o conforto térmico.
Downloads
Referências
ATAHUACHI LAYME, G. M., & CARCAUSTO QUISPESAYHUA, Y. N. (2018). Aislante termoacústico a base de Stipa Ichu para atenuar el ruido y cambios drásticos de temperatura en viviendas de sectores en expansión urbana de la ciudad de Puno. [Tesis de maestría, Universidad Nacional del Altiplano]. Repositorio Institucional - UNAP. https://repositorio.unap.edu.pe/handle/20.500.14082/11138
CÁRDENAS CRISTOBAL, J. M., & ESPINOZA RAMÍREZ, K. (2024). Utilización de unidades termo-modulares de vivienda para combatir el friaje extremo con materiales oriundos de Tayabamba - La Libertad – 2021 [Tesis de pregrado, Universidad Nacional del Santa]. Repositorio Institucional - UNS. https://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UNSR_09f576f8c5882bcc0a5e467258693592/Description#details
CHARCA, S., NOEL, J., ANDIA, D., FLORES, J., GUZMAN, A., RENTEROS, C., & TUMIALAN, J. (2015). Assessment of Ichu fibers as non-expensive thermal insulation system for the Andean regions. Energy and Buildings, 108, 55–60. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.08.053
FANGER, P. O. (1970). Thermal comfort: analysis and applications in environmental engineering. Danish Technical Press.
FRÍAS, M., CANEDA-MARTÍNEZ, L., SÁNCHEZ DE ROJAS, M. I., TENAZOA, C., & FLORES, E. (2020). Scientific and technical studies on eco-efficient binary cements produced with thermally activated ichu grass: Behaviour and properties. Cement and Concrete Composites, 111, 103613. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103613
GILANI, S. I. U. H., KHAN, M. H., & PAO, W. (2015). Thermal Comfort Analysis of PMV Model Prediction in Air Conditioned and Naturally Ventilated Buildings. Energy Procedia, 75, 1373–1379. https://doi.org/10.1016/J.EGYPRO.2015.07.218
GONZÁLEZ-DOMÍNGUEZ, P. I., MONZÓN-VERONA, J. M., & GARCÍA-ALONSO, S. (2019). New Thermal-Conductivity Constitutive Matrix in Fourier’s Law for Heat Transfer Using the Cell Method. Applied Sciences, 9(21), 4521. https://doi.org/10.3390/APP9214521
HILLS, J. (2012). Getting the measure of fuel poverty: final report of the Fuel Poverty Review. CASE report 72. https://sticerd.lse.ac.uk/dps/case/cr/casereport72.pdf
HODSON, T. O. (2022). Root-mean-square error (RMSE) or mean absolute error (MAE): when to use them or not. Geoscientific Model Development, 15(14), 5481–5487. https://doi.org/10.5194/GMD-15-5481-2022
MARCHANTE GONZÁLEZ, G., & GONZÁLEZ SANTOS, A. I. (2020). Evaluación del confort y disconfort térmico. Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, 41(3), 21–40. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=9513886
MENDOZA, M. A., PIÑAS MOYA, M. J., HORN MUTSCHLER, M. J., & GÓMEZ LEÓN, M. M. M. (2021). Conductividad térmica de compuestos tipo sándwich usados en la industria de la construcción. TECNIA, 31(1), 42–50. https://doi.org/10.21754/tecnia.v21i1.1198
MOLINA-FUERTES, J. O., HORN-MUTSCHLER, M. J., & GÓMEZ-LEÓN, M. M. (2024). Evaluación del comportamiento térmico de un sistema constructivo de pared en zona altoandina utilizando un módulo experimental. Tecnia, 34(2), 53–61. https://doi.org/10.21754/TECNIA.V34I2.2170
MORA, R., & BEAN, R. (2018). Thermal Comfort: Designing for People. Ashrae Journal, (02), 40-46. https://commons.bcit.ca/besys/files/2018/08/Thermal-Comfort-Design-for-People.pdf
MORENO-CASAS, P. A., SCOTT, F., DELPIANO, J., & VERGARA-FERNÁNDEZ, A. (2020). Computational tomography and CFD simulation of a bio filter treating a toluene, formaldehyde and benzo [a] pyrene vapor mixture. Chemosphere, 240, 124924. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124924
Naciones Unidas. (2019). Informe de Los Objetivos Del Desarrollo Sostenible 2019. Naciones Unidas Nueva York https://ods.org.mx/docs/doctos/SDG_Report2019_es.pdf
OLESEN, B. W., & PARSONS, K. C. (2002). Introduction to thermal comfort standards and to the proposed new version of EN ISO 7730. Energy and Buildings, 34(6), 537–548. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(02)00004-X
ORTIZ CAICEDO, P. L., GONZALES VEGA, A. A., MONTAÑO ROLDAN, V. L., CHICA TAMBACO, A. J., & ÁLAVA VÉLEZ, C. E. (2023). Eficiencia de sistemas de aislamiento térmico. Ibero-American Journal of Engineering & Technology Studies, 3(2), 43–50. https://doi.org/10.56183/IBEROTECS.V3I2.631
PIÑAS, J. M., LIRA, L., HORN, M., SOLIS, J. L., & GÓMEZ, M. M. (2020). Influence of Stipa ichu on the thermal and mechanical properties of adobe as a biocomposite material. Journal of Physics: Conference Series, 1433(1), 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1433/1/012003
Presidente de la Comisión Organizadora de la UNAAT. (24 de enero de 2017). Año del Buen Servicio al Ciudadano. RESOLUCIÓN DE PRESIDENCIA N° 007-2017-CO-P-UNAAT. Universidad Nacional Autónoma Altoandina de Terma [https://cdn.www.gob.pe/uploads/document/file/2178617/RESOLUCI%C3%93N%20DE%20PRESIDENCIA%20N%C2%B0%20007-2017-CO-P-UNAAT.pdf
RAT, E., MARTÍNEZ-MARTÍNEZ, S., SÁNCHEZ-GARRIDO, J. A., PÉREZ-VILLAREJO, L., GARZÓN, E., & SÁNCHEZ-SOTO, P. J. (2023). Characterization, thermal and ceramic properties of clays from Alhabia (Almería, Spain). Ceramics International, 49(9), 14814–14825. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2022.05.328
ROELOFSEN, P., & JANSEN, K. (2024). Modification in the (NEN-)EN-ISO 7730 Model, with Regard of the Thermal Indoor Climate Assessment in Dutch Offices. Jounarl of Building Design and Environment, 2(2), 35033. https://doi.org/10.37155/2811-0730-0302-15
SUÁREZ, C., & MOLINA, J. L. (2015). Análisis del efecto chimenea en fachadas ventiladas opacas mediante correlaciones del flujo másico inducido. Aplicación para el dimensionado de anchos de cámara. Informes de la Construccion, 67(538), e087. https://doi.org/10.3989/IC.13.155
SULEIMAN, B. M., LARFELDT, J., LECKNER, B., & GUSTAVSSOR, M. (1999). Thermal conductivity and diffusivity of wood. Wood Science and Technology, 33(6), 465–473. https://doi.org/10.1007/S002260050130
TOMINAGA, Y., MOCHIDA, A., YOSHIE, R., KATAOKA, H., NOZU, T., YOSHIKAWA, M., & SHIRASAWA, T. (2008). AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind environment around buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(10–11), 1749–1761. https://doi.org/10.1016/J.JWEIA.2008.02.058
VAN NIEKERK, A. J. (2020). Inclusive Economic Sustainability: SDGs and Global Inequality. Sustainability 12(13), 5427. https://doi.org/10.3390/SU12135427
ZHENG, Z., ZHANG, Y., MAO, Y., YANG, Y., FU, C., & FANG, Z. (2021). Analysis of SET* and PMV to evaluate thermal comfort in prefab construction site offices: Case study in South China. Case Studies in Thermal Engineering, 26, 101137. https://doi.org/10.1016/J.CSITE.2021.101137
Downloads
Publicado
Edição
Secção
Licença
Direitos de Autor (c) 2026 Henry Javier-Ninahuaman, Kenny Montalvo-Morales, Jose Rojas-Guillén, Grimaldo Quispe-Santivañez

Este trabalho encontra-se publicado com a Licença Internacional Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0.
O conteúdo dos artigos publicados em cada número do Habitat Sustentável é da exclusiva responsabilidade dos autores e não representa necessariamente o pensamento ou compromete a opinião da Universidad del Bío-Bío.
Os autores mantêm os seus direitos de autor e concedem à revista o direito de primeira publicação da sua obra, que está simultaneamente sujeita à Licença de Atribuição Creative Commons CC BY-SA que permite a outros partilhar, transformar ou criar novo material a partir desta obra para fins não comerciais, desde que a autoria e a primeira publicação nesta revista sejam reconhecidas, e as suas novas criações sejam licenciadas sob os mesmos termos.









Programa de Informação Científica/Concurso Fondos de Publicación de Revistas Científicas 2018/ Proyecto Mejoramiento de Visibilidad de Revistas UBB (Código:FP180007)




