Estrategias Bioclimaticas en Arquitectura

Diplomado internacional: Acercamiento a criterios arquitectnicos ambientales para comunidades aisladas en reas naturales protegidas de Chiapas

Estrategias Bioclimticas en la Arquitectura.

Mara Lpez de Asiain AlberichArquitecta por la Universidad de Sevilla y estudiante de doctoradopor la universidad Politcnica de Catalua

Diplomado internacionalAcercamiento a Criterios Arquitectnicos Ambientales paraComunidades Aisladas en reas Naturales Protegidas de ChiapasUniversidad Autnoma de ChiapasTuxtla Gutirrez, 27 de enero del 2003


ESTRATEGIAS BIOCLIMATICAS EN LA ARQUITECTURA

1 - DEFINICIN DE BIOCLIMTICA

Bsqueda de una arquitectura eficiente cuyo objetivo final es mejorar la calidad de vida.

Composicin de soluciones arquitectnicas a partir del conjunto de tcnicas y los materiales disponibles, conmiras a conseguir el resultado del confort deseado, conforme con las exigencias del usuario y a partir del climalocal.

La concepcin bioclimtica es ante todo una especie de compromiso cuyas bases son:Un programa de arquitecturaUn paisajeUna culturaUnos materiales localesCierta nocin del bienestar y del abrigoY cuya sntesis es la envoltura habitable.(Patrick Vardou y Varoujan Arzumenian. SOL Y ARQUITECTURA)

Arquitectura ecolgica, bioclimtica, etc... son algunos trminos, que no son sinnimos, pero persiguen uncomn denominador, promover diseos con el objetivo de restaurar el balance o equilibrio entre elmedioambiente y lo manipulado por el hombre.

El buen comportamiento bioclimtico de la arquitectura ha de pasar por entender y optimizar, en relacin conel edificio, los ciclos de materia, energa e informacin.


2- ASPECTOS QUE INCORPORA LA POSTURA BIOCLIMTICA

La postura Bioclimtica se basa principalmente en la bsqueda del confort, y ste, se relaciona directamente conla sensacin de bienestar. En el confort influyen multitud de factores, fsicos y psicolgicos. En general podemos decirque los aspectos que incorpora la postura Bioclimtica se desarrollan a partir de una bsqueda del confort fsico,psicolgico, y cultural.

El confort fsico se busca a travs de la consideracin de aspectos biofsicos y constructivos, el confortpsicolgico y cultural se introduce a partir de la consideracin de aspectos antropolgicos culturales e igualmentecontructivos.

2.1- ASPECTOS BIOFSICOS

2.1.1-Aspectos climtico-trmicos

Hacen referencia a dos puntos fundamentales: la calidad del aire para la respiracin, con sus posibles olores, de difcilevaluacin y que se suele considerar a traves del parmetro de renovacin del aire; y el confort trmico, dondeintervienen los complejos fenmenos de intercambio de energa entre el cuerpo y el ambiente y que se sueleconsiderar a traves de los parmetros de temperatura del aire y temperatura radiante, humedad del aire, ventilacin(velocidad del aire), etc...

El confort trmico se produce cuando se dan al mismo tiempo , las dos condiciones siguientes:

- La cantidad de calor producida por el metabolismo es igual a la cantidad de calor cedida al ambiente Enreposo absoluto y estado de comodidad, la produccin mnima de calor en el cuerpo humano es de 70 kcal/h(1 kcal/h por Kg de peso). ( 80 kcal/h sentado en un trabajo normal de oficina, 200 kcal/h caminando despacio,500kcal/h corriendo y con trabajo duro, 600 kcal/h)

- En ninguna parte del cuerpo se percibe sensacin de fro o calor.


Fuentes y Sumideros energticos naturales

En este sentido, hay que tener en cuenta que estamos rodeados defuentes y sumideros energticos naturales , los cuales influyenconstantemente en las condiciones trmicas que nos afectan.

Las fuentes energticas bsicas de que disponemos a nuestroalrededor son principalmente:

- La radiacin solar. Es la principal fuente que se incorpora aledificio a travs del acristalamiento.

- El aire exterior. Siempre que se encuentre a ms de 24 C.

- El metabolismo interno. Engloba el calor tanto de las personascomo de los electrodomsticos habituales.

Por otro lado, los principales sumideros son:

- el espacio . Incluso en las peores circunstancias, el edificiosiempre trasvasa calor al espacio exterior.

- El aire exterior. Siempre que se encuentre por debajo de 24 C, locual suele ocurrir en verano de madrugada.

- Superfcies hmedas. Tanto artificiales como naturales (fuentes,vegetacin), ya que el calor que utilizan para evaporar el agua losacan de su entorno inmediato.

Temperatura hmeda y secaEl confort trmico esta directamente relacionado con la temperatura del aire. Su valor medio recomendable oscilaentre los 21 C en invierno y los 26C en verano, aunque se admiten pequeas fluctuaciones en funcin de lahumedad del ambiente, la actividad y el tipo de usuario. Tambin es importante la diferenciacin entre temperaturahmeda y seca, el grado de humedad del aire condiciona enormemente la percepcin de la temperatura por elusuario.Tanto en verano como en invierno, la humedad absoluta del aire debera mantenerse aproximadamente entre 5 y 12gr de agua por kg de aire seco para lograr un confort climtico-trmico.En verano, se considera que en condiciones de confort la humedad relativa deber estar entre el 40 y el 65%.

Ventilacin, volumen y velocidad de renovacin del aireLa calidad del aire necesaria para la respiracin y para evitar posibles olores se consigue mediante la renovacin deaire del local considerado (mnimo del orden de 0,5 renovaciones/hora, aumenta en funcin de la ocupacin y laactividad). Se puede cuantificar a partir de los polucionantes interiores del edificio y del porcentaje de personassatisfechas.La ventilacin de los locales permite reducir el contenido de humedad y aumentar la sensacin de frescor en climasclidos.


El movimiento del aire modifica la sensacin trmica: una velocidad del aire de 1m/s puede producir una sensacin detemperatura inferior en 2 o 3C. Sin embargo existe un lmite de velocidad, de 2,0m/s, a partir del cual el movimientodel aire puede resultar molesto.

DIAGRAMA PSICROMTRICO Y DIAGRAMA BIOCLIMTICOA partir de los parmetros y factores de confort trmico comentados, se han hecho diversos intentos de valoracinconjunta de una parte o de todos ellos, intentando calcular estadsticamente el confort que producen. De todos ellosdestacaremos:

Diagrama bioclimtico de Victor Olgyay. Dibujado por Olgyay en los aos 50 y desarrollado en la Universidad deBerkeley.El inters de este diagrama radica en la ayuda que ofrece para estudiar el potencial que tiene el diseo de losexteriores de los edificios para suministrar confort.En la zona superior, en funcin de las condiciones exteriores (humedad relativa, temperatura), nos da los valores de lavelocidad del aire necesarios para que las condiciones sean similares a las del confort humano.

En la zona inferior de la zona de confort, refleja las temperaturas exteriores con las cuales podemos estar dentro delos niveles de confort si los niveles de radiacin solar son los adecuados.


Correcciones sobre en diagrama psicromtrico de Baruk Givoni. Son aportaciones sobre el diagramapsicromtrico standart utilizado en climatizacin en el que se muestran unas zonas de confort variable teniendo encuenta determinadas condiciones de humedad y temperatura exterior y en funcin de la envolvente de la edificacin.Si sta es diseada cuidadosamente nos crear unas condiciones interiores que sin ningn tipo de ayuda mecnica,nos colocar dentro de la zona de confort.


2.1.2- Aspectos acsticos

El confort acstico se consigue cuando son adecuadas las condiciones de reproduccin sonora y se evitan lasmolestias que producen los sonidos no deseados (ruidos) en el interior de un local. Un ruido puede ser molestoaunque tenga un nivel de intensidad bajo, se produce la molestia por el hecho de ser sonido indeseado. Un sonido seconsidera excitante a partir de los 50 db y puede llegar a producir lesiones a partir de los 95-100db.Aunque el odo humano percibe frecuencias de entre 16 y 20.000 Hz, es ms receptivo para la zona comprendidaentre 200 y 5.000 Hz. Dentro de esta franja tiene mayor sensibilidad para las frecuencias graves (1.000 Hz), siendo estas ltimas ms perjudiciales para el oido.

Reverberacin.El principal aspecto que influye en la acstica interior de un recinto es el fenmeno de la reververacin. Consiste en lapersistencia de un sonido despus de haber cesado su emisin y est motivada por las reflexiones mltiples de lasondas sonoras sobre las superficies que limitan dicho recinto.Tiempo de reververacin de un local es el lapso de tiempo que tarda un sonido en dejar de ser percibido por el oyenteal cesar la fuente sonora; Si en un local se emite un sonido que se registra con un nivel de 90 dba, el tiempo necesariopara que se perciba con un nivel de 30 dba ser el tiempo de reververacin del local.Un tiempo de reververacin demasiado largo hace que en una conversacin normal se superpongan las slabas y queel sonido sea pastoso y poco claro; un tiempo demasiado corto convierte los sonidos en secos e incoloros,debindose consumir ms energa para conseguir un determinado nivel sonoro, etc...Debe considerarse que distintas utilizaciones de los locales comportan distintos tiempos de reververacin ptimos.

Focos y niveles de produccin de ruidos internos y externosLos focos de produccin de ruidos pueden ser innumerables, tanto externos como internos. Se ha de considerar laimportancia de los ruidos que generan los electrodomsticos, muchas veces no esperados o casi banalizados a pesarde su nivel sonoro.

Externos: trfico, vecinos, agua, viento, lluvia, etc...Internos: electrodomsticos, msica, conversaciones, televisin, etc...

Niveles de bienestar mediosSon difciles de determinar puesto que como ya hemos comentado, no slo dependen de la intensidad del sonido encuestin sino tambin de cmo los percibamos, sern ruidos si nos enmascaran otros sonidos que queremos percibiro bin si por su fluctuacin y repeticin son dificilmente ser considerados como ruidos de fondo, a los quenormalmente no prestamos atencin y no resultan molestos.

2.1.3 - Aspectos lumnicos

El confort visual depende de la facilidad de nuestra visin para percibir aquello que le interesa.En el confort visual intervienen tres parmetros fundamentales: la cantidad de luz o iluminancia, el deslumbramiento yel color de la luz.

La iluminancia o cantidad de luz se mide en lux (1 lux=1 lumen/m2). Aunque el ojo humano puede apreciariluminancias comprendidas entre 3 y 100.000 lux, para poder desarrollar cmodamente una actividad necesita desde100 lux, en caso de poco esfuerzo visual, hasta 1000 lux si se precisa un esfuerzo visual alto.


Tan importante como la cantidad de luz es la relacin entre luminancias ya que, en el caso de ser excesiva provoca eldeslumbramiento. Aunque su valor es difcil se pueden recomendar algunas relaciones de iluminancia adecuados auna actividad determinada: aproximadamente de 1:3 entre el objeto observado y su fondo prximo, de 1:5 con lasuperfcie de trabajo en general y de 1:10 con las otras superfcies en el campo de visin.

El color de la luz es consecuencia del reparto de energa en las diferentes longitudes de onda del espectro. En elcolor de la luz intervienen dos factores: la temperatura de color (la luz blanca tiene una temperatura alrededor de 5000K y emite en todas las longitudes de onda) y el ndice de rendimiento de color. Para tener una buena reproduccin delcolor , la luz ha de tener energa suficiente en todas las longitudes de onda.La sensibilidad ms alta del ojo humano corresponde al color amarillo-verdoso, que tiene una longitud e onda de555nm (1 nanmetro =10-9 m). Desde este y a los dos lados del espectro visible, la sensibilidad decrece hastaanularse. Longitudes de onda mayores determinan colores rojizos y longitudes menores, colores azulados.

Ciclo diario y estacionalEl ojo humano es fruto de una evolucin adaptada a la luz solar, por ello es fundamental la consideracin de los ciclosdiarios y estacionales de la misma. Esta variabilidad determina en muchos casos la fatiga del ojo humano y la correctapercepcin visual.

Niveles lumnicos medios En base a estadsticas a pesar de la gran variacin de situaciones y factores que pueden condicionar la visibilidad ocorrecta percepcin los valores definidores lumnicos que se suelen adoptar se resumen en las tablas siguientes.


2.2 - ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

Aspectos de funcionamiento

Para poder disear bioclimaticamente es fundamental tener en cuenta los aspectos de funcionamiento de loselementos constructivos. Distintos materiales funcionarn de manera diferente segn sus caractersticas y segn seutilicen en sistemas constructivos concretos.

Caractersticas de los materiales. La eficacia de los elementos constructivos en el control o modificacin de lascondiciones trmicas, lumnicas y acsticas se definen por la manera en que los materiales empleados absorven,transmiten y acumulan energa.

No tiene sentido internarse en una clase de construccin sobre materiales y elementos constructivos, simplementedestacaremos la importancia de las caractersticas diferentes de los materiales desde el punto de vistas trmico(resistencia trmica, capacidad trmica), desde el punto de vista lumnico (coeficientes de transmisin,absorcin,reflexin, y refraccin de la luz), y desde el punto de vista acstico (absorcin, transmisin y reflexin de sonidos)


Aspectos de economa constructiva

El pensamiento bioclimtico introduce la idea fundamental del aprovechamiento de los recursos naturales, de unamanera consciente y lgica, por ello propone la utilizacin de recursos locales. Carece de sentido ladescontextualizacin de materiales y sistemas constructivos, la cultura constructiva de una zona permite el mejoraprovechamiento de los mismos y generalmente garantiza su mejor funcionamiento. Aboga por una economaconstructiva basada principalmente en el conocimiento constructivo.


Aspectos de durabilidad

Por lo general esta misma cultura constructiva determina el funcionamiento correcto de los materiales no slo inicial,sino contnuo en el tiempo. Cada edificacin debe disearse en funcin tambin de su potencial funcionamiento en eltiempo. Hemos de valorar y dimensionar la eleccin de materiales y sistemas constructivos en base al programatemporal que plantea cada edificio. No tendra sentido la eleccin de sistemas constructivos slidos en arquitecturasefmeras y viceversa.

Edificios de la EXPO 92 de Sevilla planteados como temporales y desmontados al trmino de la misma. A la izquierdael pabelln de Japn del Arquitecto Tadao Ando, a la derecha el pabelln de Inglaterra.

Edificios construidos para durar.


2.3 - ASPECTOS ANTROPOLGICOS CULTURALES

Los aspectos Antropolgio-culturales son especialmente determinantes del confort psicolgico del usurio de cualquieredificacin. Durante el siglo XX y ahora los comienzos del XXI, hemos observado contnuamente y sufrido en muchoscasos la problemtica del desarraigo, de la confusin poblacional motivada por la prdida de raices. Oviamente eldesarraigo viene motoivado principalmente por un alejamiento de la sociedad original a la que perteneca el sujeto,pero no hemos de olvidar la gran responsabilidad que en ese sentido tiene tambin la arquitectura. La arquitectura essiempre marco de la sociedad, es dnde se desarrolla sta, donde tiene su pasado ,presente y futuro y dnde sepermite el cambio gradual de las condiciones esttico culturales que marca la historia. Por ello los aspectos histrico-antropolgicos y esttico culturales han de estar siempre presentes a la hora de abordar el problema del diseoarquitecnico bioclimtico ya que la intencin ltima sera siempre la bsqueda de un confort y con ello una calidad devida.

Aspectos esttico-culturales,Conformacin del espacioVolmenes masas,Direcciones, ejes nodosSimetrasElementos ornamentales y decorativosElementos simblicos representativosFachadas, umbrales, patios, etc...

Aspectos histrico-antropolgicosCaractersticas histricasCostumbres y tendenciasNecesidades y usosModos de vidaEl habitanteConcepto de bienestar y del abrigoParticipacin operativa y de control


3 - ESTADO ACTUAL DE LA ARQUITECTURA FRENTE AL BIOCLIMATISMO

Breve introduccin al pensamiento actual en base a la trayectoria del bioclimatismo.

En su origen, por los aos 70, el bioclimatismo consisti en un posicionamiento, frente al estudio de los sistemasnaturales y culturales, distinto al que el movimiento Moderno haba aportado. Se gener la voluntad de no reducir todoaquello que pueda tener que ver con la produccin de la ciudad o de las nuevas formas de arquitectura a un problemacientfico o ingenieril, ni tampoco a una elaboboracin puramente formal o historicista.

En esa voluntad entraron en juego tres factores principales:

- La evolucin de la actitud cientfica y tecnolgica, a partir de los 60, que iba en el sentido de corregir el excesivooptimismo con que la ciencia se planteaba la posibilidad de intervenir en los sistemas humanos o naturales y queconduca a respetar esos sistemas a los que, ramos muy conscientes,se estaba daando o comprometiendo, aveces con carcter irreversible.

- La sociedad se ha vuelto cautelosa respecto a los excesos de la tecnologa y respecto al hecho de que seapredominantemente la ciencia la que sirva para proyectar nuestro propio futuro. La arquitectura reivindica unpunto de vista propio que no quiere depender slo de las innovaciones tecnolgicas para crear nuevas formas.

- La incorporacin, que en todo caso es posible hacer, de una actitud dialgica en los posicionamientos que losarquitectos van adoptando en su trato con la naturaleza. El entorno natural y el contexto arquitectnico debeninterrelacionarse e influirse mutuamente, de tal manera que la arquitectura sea modificada por el medio en que seinserta en la misma medida en que modifique a ese medio natural o edificado.

Lo moderno, la internacionalizacin apoyada por los avances tecnolgicos y cientficos iba evolucionando.Tras unos primeros racionalismos arquitectnicos y a sus imperialismos sucede un tardo-moderno que tena muchoms en cuenta el lugar donde se opera y la estructura social concreta a la que se dirige, e intentaba actuar sobre eltodo urbano (regionalismos) pero se hace compatible con el edificio inteligente, autocontrolado y elaborado desdeunos presupuesto sracionalistas y tecnolgicos. Se trata sin embargo de un aarquitectura que no rechaza el caer enen un cierto universalismo.

En lo que tenia de reaccin contra los escesos del estilo internacional llegara ms alla la actitud postmodernista. Sepresent una alternativa racionalista ms blanda, abierta a la necesidad de lo particular, a la contextualizacin culturaly medioambiental.

En estos momento aparece un nuevo enfoque arquitectnicoo que pretende recuperar la influencia del lugar en lasdecisiones de diseo y que aunque comienza por considerar bsicamente las cuestiones climticas, no renuncia a lanecesidad de incorporar los aspectos culturales e histricos del mismo.

Coincide esta situacin con la crisis energtica mundial de 1974 y con la preocupacin por los efectos contaminantesde la sociedad de consumo, crendose una cierta confusin disciplinar. Todo tipo de cientficos irrumpen en la escenaarquitectnica y de habla de arquitectura Solar, Sistemas solares pasivos, Arquitectura Biosolar, etc...Se crean numerosas asociaciones y movimientos en los que los arquitectos participan pero donde se encuentran untanto confusos y bastante marginados por la predominancia de aspectos cientficos y tcnicos que se discuten,ahogando el verdadero desarrollo de la arquitectura en si misma.

Algunos arquitectos, tratan de reconducir la situacin hacia el punto de vista propiamente arquitectnico y poco a pocose va decantando el trmino Arquitectura Bioclimtica que aun quedndose corto en su significado, acabapor representar la tendencia que se describe.

Se trata ciertamente de comprender la peculiaridad concreta de los microsistemas particulares del lugar de laarquitectura, pero tal opcin reflejar la imagen de una vida ideal expresada por fuerzas socioculturales, en el sentidoms amplio del trmino, que tienen mayor importancia en la generacin de la forma arquitectnica que los factoresfsicos o meramente climticos.

Este paradigma proporciona el ideal al que los arquitectos bioclimticos se adcriben y quizs por esto mismo resultatan difcil de asimilar por los propios arquitectos creadores que no quieren aceptar las condiciones previas y siguensoando con la creacin de formas ex novo, de un nuevo lenguaje que sustituya radicalmente al del movimientoModerno, sin importarles el equivocarse en aspectos fundamentales para la habitabilidad.


4 - COMO INCLUIR LOS ASPECTOS BIOCLIMTICOS DESDE EL PROYECTOARQUITECTNICO

La arquitectura bioclimtica esquemticamente se podra definir como el conjunto de soluciones a nivel de proyectocapaz de crear un nivel de confort satisfactorio en un edificio determinado.El edificio en cuestin debe ser diseado de forma que sea capaz, en su interior, y gracias a sus caractersticas(morfolgicas, dimensionales, termofsicas, etc.), de modificar las condiciones ambientales.

Obviamente, las condiciones exteriores varan de un lugar a otro y en el tiempo. En consecuencia, en trminosgenerales un edificio bioclimtico ideal debe poder reaccionar a esas condiciones absorbiendo la mxima cantidadde energa solar durante el da en invierno, a la vez que dejando la menor cantidad de calor posible. Por otro lado, enverano, el mismo edificio debe rechazar la radiacin solar y a su vez dispersar la mxima cantidad posible de calor.

Este comportamiento ideal se puede intentar alcanzar utilizando una serie de medidas y mecanismos, ESTRATEGIASBIOCLIMTICAS.

Para comenzar, es necesario recavar una serie de informacin que nos permitir elegir las estrategias adecuadaspara cada caso.

4.1 - INFORMACIN

4.1.1 - FACTORES CONDICIONANTES DEL ENTORNO

Factores climticos (microclima)

Ghardaia, Argelia

MesaVerde, Colorado, EE.UU


Ralph Erskine y su ciudad subrtica

Para disear correctamente los edificios de forma que interaccionen acertadamente con el medioambiente esnecesario un conocimiento preciso de las caractersticas climticas del lugar (tales como la temperatura del aire, lahumedad relativa, los vientos y la radiacin solar).

radiacin solar. Intensidad y duracin, ciclo diario y estacionalLa radiacin solar. El conocimiento cierto de la energa radiante disponible que llega a las diversassuperficies que constituyen el edificio. La radiacin solar puede ser tanto un factor negativo (en verano)como parte de la solucin (en invierno). Esto afectar en la etapa de diseo a la ubicacin, orientacin yel tamao de las aberturas acristaladas, a la sombra que proporcionen los elementos que sobresalgandel edificio y a la sombra del propio edificio.

luminosidad ambiental, intensidad, niveles lumnicos medios, ciclo diario y estacional

El recorrido del sol y las sombras

La Tierra se mueve alrededor del Sol recorriendo una rbita elptica casi circular. Emplea un ao para hacer un girocompleto. Adems, la tierra gira sobre si misma, alrededor de un eje inclinado de 2327' con respecto al plano orbital.

Como consecuencia de ello, tenemos las distintas estaciones y las distintas duraciones del da, segn la latitud y losperodos del ao. El sol sigue un movimiento de este a oeste respecto a la tierra, lo cual puede mostrarse en uncasquete hemiesfrico imaginario.


La posicin del sol (fig. 1, 2, 3) viene definida por su altitud sobre el horizonte, lo que en trminos cientficos serepresenta por la letra griega alfa, y por su azimut (ngulo entre la proyeccin en el plano horizontal de la lnea queune el Sol y la Tierra y el eje norte-sur en el mismo plano) representado por la letra griega gamma.

El recorrido del sol en un da determinado a una latitud determinada puede ser representado en un grfico (cartasolar) por una lnea curva definida por las coordenadas alfa y gamma.

Si para cada latitud marcamos en el mismogrfico las lneas relacionadas con elrecorrido del sol en un da mediorepresentativo de cada mes (normalmenteel 21 de cada mes), obtendremos undiagrama que nos permitir localizarfcilmente la posicin del sol en un lugardeterminado y en un momentodeterminado.

Las sombras desde un punto determinadotambin se pueden definir por medio de losngulos alfa y gamma. Es suficientedeterminar los pares de ngulos alfa ygamma que definen el perfil de la oclusintal como se ve desde un puntodeterminado.

Entonces, el perfil as definido, setransfiere a la carta solar, permitindonossaber en que perodos del ao ese puntodeterminado estar a la sombra.

El mismo procedimiento puede utilizarsepara determinar las sombras generadaspor diversas partes del mismo edificio queengloben el punto considerado. Por lotanto, se puede utilizar el mismo mtodopara determinar el tamao y lasdimensiones de, por ejemplo, unaproteccin solar determinada, y de estamanera proteger del sol algunas partes dela fachada de un edificio durante perodosespecficos del ao.


Temperaturas extremas y medias

Temperatura del aireEn el clima templado mediterrneo , podemos ver, observando los niveles medios, que se dan variaciones

peridicas con un punto mximo en julio y un mnimo en enero. El rango trmico diario nos da el diferencial entre lamedia mensual mxima y mnima. Todos estos datos permiten estimar las prdidas de calor de un edificio en inviernoy las ganancias de calor en verano. Desde este punto, podemos determinar el tipo de aislamiento y el tipo deproteccin trmica nocturna necesaria.

humedad relativa, extremas y mediasLa humedad relativadel aire se trata de un componente importante pues afecta a los intercambios trmicos y al nivel generalde confort. Se necesita el conocimiento del mismo para verificar las condensaciones en superficie y enlas cmaras, etc.

orientacionesUn buen proyectista debe considerar estos factores: la orientacin y morfologa de los edificios, larelacin entre distintos edificios y entre los edificios y el entorno natural, barreras, estanques, laubicacin y dimensiones de la aberturas, etc.

vientos y brisas, velocidad, duracin y calidadVelocidad y direccin de los vientos. Normalmente, este factor no es consideradosuficientemente. La determinacin de la entidad tanto de los intercambios trmicosen invierno como en verano es muy til.

precipitaciones, lluvias y nieves

Factores de Lugar (modificaciones locales del clima)

EmplazamientoLos elementos que modifican el clima, pueden serelementos naturales como vegetacin y terreno, oartificiales como los ncleos urbanos. Unos lo modifican agran escala, y otros apequea escala como edificaciones,vallas, etc...

Geologa sismo, TopografaEn general y a gran escala las montaas y promontoriosmodifican las masas de aire, creando barreras al viento quevienen del mar, reduciendo la humedad de forma que creansituaciones ridas en el lado opuesto. El aire cargado dehumedad al subir se enfra provocando la condensacin devapor de agua en forma d elluvia, reduciendo la cantidad devapor de agua que contiene y creando situaciones ridas alotro lado. Este factor modifica la vegetacin y esta, a suvez, el clima.Los montes obstaculizan el camino del aire creando flujosdiarios de subidas y bajadas, as en zonas que pensamosestn en remanso, pueden ser azotadas por corrientesdiurnas, como por ejemplo en los valles.


Vegetacin. Agua.La vegetacin obstruye, filtra y refleja la radiacion, modifica el movimiento del aire obstruyndolo, filtrndole yguindolo. Asi mismo modifica el impacto de la lluvia, hielo y nieve y la evaporacin de agua del suelo.Al controlar la radiacin, viento y precipitacin, controla las variaciones de temperatura anual, estacional ydiariamente.


La efectividad de cada tipo de vegetacin depende de la forma y carcter de las plantas y clima. Evaluarlo escomplejo y existen pocos datos, su impacto debe tenerse en cuenta porque en algunos casos, absorve el 90% de laradiacin, reduce el viento a un 10% de su velocidad en terreno libre, reduce temperaturas hasta 7C por debajo de ladel aire y en algunas ocasiones incrementa las temperaturas por la noche.El agua tiene un profundo impacto en el clima y en el control climtico. Su efecto moderador se debe a que el aguaalmacena la mayora de la radiacin incidente, radiando una cantidad muy pequea, y gracias a su capacidad dealmacenamiento la temperatura no vara en ms de 9-10C a lo largo del ao.

El mar, al mantenerse a temperatura uniforme, sirve como un gran aparato de aire acondicionado. El aire al pasar porencima del agua se calienta desplazndose del mar a la tierra, en invierno y en verano, el aire ms fro del marmodera las subidas de temperatura de las costas, creando un flujo diario de aire fro hacia la tierra durante el da y de latierra al mar durante la noche, ya que la tierra se enfria y calienta ms rpidamente respecto al mar.El agua en forma de vapor de agua en las nubes tiene tambin su impacto en el clima.

La radiacin que ha absorvido la tierra, se re-radia rpidamente en las noches depejadas. En las noches cubiertas, elvapor de agua absorve y refleja la mayor parte de la radicin de onda larga emitida por la tierra, reduciendo lasamplitudes de temperatura.

Uso del agua y la vegetacin enlos patios andaluces. Alhambrade Granada

Sonidos y ruidos.Es fundamental determinar si existen fuentes sonoras perturbadoras en las cercanias del lugar a edificar para evitarlasen su caso y bien utilizar y aprovechar sonidos agradables que se puedan producir en las cercanias (paso de arroyo,viento en arboles del bosque, ruido de un salto de agua al caer, trfico, hospitales cercanos, vias rpidas, estacin debomberos, aeropuerto, fbricas, etc...)


Contaminacin. Isla de calor urbana.

La atmsfera se modifica al incrementar la cantidad de polvo, humo, partculas, aerosoles, cuyos efectos semanifiestan al interferir en la radiacin que alcanza el terreno, difuminndola y repartindola.

Las superfcies se modifican al alterar las propiedades del suelocon respecto a las del campo. Estas inciden en la reflectividad(10%menos en la ciudad) y en la capacidad calorfica yconductividad trmica, (incrementndolas).

Materiales locales de construccin


4.1.2 - FACTORES CONDICIONANTES DE LA EDIFICACIN

Forma constructiva

Una vez conocidos el sitio, clima, recorrido del sol, orografa y demas condicionantes del entorno, hemos de colocar eledificio en la parcela de implantacin en funcin de la estrategia que queramos seguir. En el caso de un climatemplado, la estrategias seria captacin de radiacin solar en invierno y proteccin en verano. En el caso de un climaclido y hmedo, es bsico en cualquier poca del ao la proteccin solar y la ventilacin.La forma urbana influye notablemente en las condiciones de contorno de un edificio, segn los parmetros de forma,densidad, altura relativa y tipo de trama.

Forma global del edificio

Conjunto de caractersticas geomtricas y volumtricas que puede tener un edificio y lo definen.Caractersticas definitorias:

- Compacidad (grado de concentracin de las masas que componen al edificio)- Porosidad (proporcin entre volumen lleno y vaco del edificio)- Esbeltez (alargamiento sobre la vertical)

La forma del edificio debe dar respuesta al clima y microclima del emplazamiento. Se trata de minimizar las prdidasde calor en pocas fras y las ganancias en pocas calurosas, facilitar la proteccin contra los vientos no deseados yfavorecer l aventilacin natural en aquellos climas en que sea necesario.

En general debemos tener en cuenta que:

- En invierno la radiacion solar incide ms ortogonalmente a paramentos verticales que en verano.- La fachada sur recibe ms radiacin solar en invierno que en verano a pesar de la distinta duracin del

dia.- La radiacin solar en fachadas este y oeste es del orden de 2,5 veces mayor en verano que en invierno.- La cubierta recibe 4,5 veces mas radiacin en verano que en invierno.- En general, para climas templados, el edificio lineal en la direccin este oeste es la forma ms eficaz.- En climas clidos no necesitados de captacin puede resultar interesante las orientaciones norte.

(siempre hablando en trminos de hemisferio norte)- En climas extremos, muy frios o muy calurosos, son

aconsejables los edificios compactos (factor de forma pequeo),con una exposicin mnima bien a las bajas temperaturas o biena la radiacin solar.

- Pero no hay que olvidar el efecto beneficioso que puede teneruna geometra compleja de fachada en zonas con fuerteradiacin, donde la proyeccin de sombras entre paramentosexteriores o interiores (patios) proporcionar una disminucin dela temperatura ambiental.

- La forma global del edificio deber responder a las necesidadesen nuestro caso de ventilacin y proteccin solar.

De los trabajos de Olgyay podemos sintetizar que:

- La casa de planta cuadrada no es la forma ptima en ningunazona

- Todas las formas alargadas en direccin norte sur funcionanmenos eficientemente que la forma cuadrada

- La forma ptima en todos los climas templados es la alargada endireccin este-oeste.

- En latitudes desde 32 a 56, el sur del edificio recibe tres vecesms radiacin en invierno que los lados este yoeste del edificio. Durante el verano los ladoseste oeste recibirn mayor radiacin que el murosur.


-

Diseo interior: compartimentacin, altura, dimensiones, proporciones y escalas

La altura, dimensiones y compartimentacin tienen granimportancia en el posterior comportamiento sobre todo, trmico ylumnico del edificio. Dependiendo de la climatologa del entorno sedimensionarn todos estos aspectos.Las estancias en las que la ocupacin es contnua a lo largo del dadebern situarse en las reas del edificio climatolgicamente msfavorecidas, protegindolas deorientaciones ms desfavorablesmediante la interposicin de espacios en los que las exigencias deconfort no sean tan estrictas.El grado de compartimentacin aconsejado depende directamenetdel tipo de clima : en los frios se recomienda una elevadacompartimentacin por su facilidad de control trmico. En climasclido hmedos son adecuados los espacios abiertos que permitanla ventilacin. La inclusin de elementos verticales o linealespermite la estratificacin y disipacin de calor al exterior por la partesuperior del edificio o bien por los laterales.

Caractersticas de la piel del edificio. Aislamiento trmico y acstico Textura y color

Regula el intercambio energtico con el ambiente. Es importante en este caso la permeabilidad del edificio quedepende de la situacin del edificio frente al terreno, y frente a otras edificaciones, pero sobre todo de lascaractersticas de la propia piel del edificio.La superficie de contacto entre el edificio y el terreno se relaciona en gran mediada la inercia trmica , edificacionessemienterradas tendran ms estabilidad trmica.Las pieles constituidas como superposicin de capas de materiales facilitan la incorporacin de elementos aislantes,cmaras de aire intermedias y facilitan el control energtico, permitiendo en algunos casos la ventilacin en pocasdeterminadas.La permeabilidad es aconsejable en climas que necesitan ventilacin abundante y desaconsejable en climas extremosde fro o calor.La transparencia de la piel influye directamente en ele grado de asoleo y las prdidas energticas del edificio, asicomo en el grado de iluminacin natural.En climas clidos son aconsejables colores claros para minimizar absorcin de calor por las paredes.

Caractersticas de los materiales y tcnicas localesTambin son de gran importancia como factores determinantes del buen comportamiento frente al confort del edificio.No hemos de olvidarnos de aprovechar el conocimiento de la arquitectura vernacular que nos proporcionar ventajasconstructivas en muchos casos sorprendentes.

Elementos de la edificacin

Cada uno nos proporciona un aislamiento frente al ambiente exterior. Dependiendo del clima deber dar una u otrasprestaciones.

Ventanas y puertasson los elementos generalmente ms dbiles en su relacin con el exterior y al mismo tiempo importantes por sutransparencia o traslucidez energtica, por ello es fundamental que sean debidamente tratados en cada caso.

CubiertasEs el siguiente elemento de mayor importancia en el orden de jerarqua ya que es el ms expuesto a la radiacinsolar.

SuelosMurosGalerias , porches, accesorios

funcionan como reguladores del resto de espacios del edificio y matizan en muchos casos el comportamiento demuros, cubiertas, etc... permiten un mayor grado de control


4.1.3 - FACTORES CONDICIONANTES ANTROPOLGICOS CULTURALES

Son fundamentales a la hora de proponer una relacin de habitabilidad entre usurio y edificio construido.Para poder tener en cuenta todos estos aspectos habremos de realizar un estudio histrico-contextual del lugar queno olvide ninguno de los siguientes puntos, ya comentados anteriormente:

Aspectos esttico-culturalesConformacin del espacioVolmenes masasDirecciones, ejes nodosSimetrasElementos ornamentales y decorativosElementos simblicos representativosFachadas, umbrales, patios, etc...

Aspectos histrico-antropolgicosCaractersticas histricasCostumbres y tendenciasNecesidades y usosModos de vidaEl habitanteConcepto de bienestar y del abrigoParticipacin operativa y de control

Para abordar estos factores de una manera mas exaustiva podramos hacer un repaso a los distintos tipos dearquitectura y su manera de abordar la relacin con el ambiente exterior. Por no ser motivo de este desarrollo sedarn algunas referencias bibliogrficas sobre el tema para todos aquellos interesados.


4.2 ESTRATEGIAS BIOCLIMTICAS

4.2.1 - EN EL DISEO ARQUITECTNICO

Emplazamiento

Desarrollo de los punto siguientes en base a los principales tipos de climas:

Diseo del emplazamientoUtilizacin de barrerasPromover gananciasAcceso solar, disposicin del edificio dentro de la parcelaDesarrollo del paisaje

La vegetacin

Consejos generales en funcin del climaConsejos generales en funcin del clima

A modo de resumen y sin nimo de ser exhaustivos, se relacionan los aspectos ms importantes que debenconsiderarse en el diseo energticamente sostenible de un edificio, basndose en el clima genrico de suemplazamiento.Recordemos que el clima mediterrneo es el ms complejo de todos, ya que recoge aspectos matizados detodos ellos. Por ello, aunque se dan algunas directrices generales, es necesario remitirse a los parmetrosde los climas ms definidos (clido o fro), ponderando su aplicacin.Finalmente, se apuntan algunas primeras reflexiones en cuanto a la planificacin urbanstica, ya que de elladepende la posibilidad de aplicacin de estos principios de diseo energtico en las edificaciones urbanas.

Clima clido seco . Se caracteriza por las altas temperaturas durante el da y confortables o frescas durantela noche en verano.- Son convenientes ubicaciones que protejan en verano de la radiacin solar y de los vientos clidos: en elinterior de bosques (ms frescos y hmedos), en reas geogrficas deprimidas (si son zonas muy secas y notienen problemas de fro y humedad en invierno) y en zonas cercanas a masas de agua, ya que refrescan elambiente al evaporarse.- Se intenta reducir la exposicin a la radiacin solar mediante asentamientos compactos e inclusosemienterrados, generando sombras proyectadas de unas superficies sobre otras, pintadas de coloresclaros para reflejar los rayos solares.- Al producirse una gran oscilacin de temperaturas da-noche, se utilizan materiales de gran inerciatrmica para retrasar la entrada de calor diurno al interior. Los aislamientos colocados en la cara exteriorde la obra aseguran que slo una pequea parte del calor exterior atraviese la piel del edificio hasta su interior, mientras que la masa interior absorber el calor generado en el interior deledificio para liberarlo por la noche, cuando la temperatura es ms baja.- La inclusin de patios, con presencia de agua y plantas para humidificar el ambiente, facilita elalmacenamiento del aire fresco de las noches.- Es necesario evitar una excesiva permeabilidad al aire caliente diurno en verano. Las aberturas al exterior,pocas, pequeas y protegidas mediante voladizos, persianas o vegetacin, se cierran en las horas de mscalor y se abren por la noche al aire fresco.

Clima clido hmedo - Se caracteriza por las altas temperaturas diurnas y nocturnas en verano y por suelevada humedad ambiental.- Es necesaria una fuerte proteccin frente a la radiacin directa y difusa: persianas, celosas, voladizos...,pero ms importante es garantizar una buena ventilacin diurna y nocturna que aumente la sensacin debienestar.- Para aumentar el confort de verano en estos climas se ha de aumentar la velocidad del aire que incidesobre los ocupantes, por su efecto refrigerante directo y por el enfriamiento derivado de una evaporacinms rpida del sudor. La disposicin de los edificios, alargados y estrechos, con un factor de forma elevadoy con aberturas importantes, no debe crear barreras al paso de los vientos suaves.


- Las edificaciones poco asentadas en el terreno favorecen la circulacin del aire y, en consecuencia, ladisminucin de la humedad. Por lo tanto, son aconsejables los emplazamientos elevados porqueproporcionan mayor posibilidad de ventilacin. En climas muy hmedos es recomendable la construccinseparada del terreno (palafitos) para obtener una mayor exposicin a las brisas.- En zonas muy hmedas no se recomienda ubicaciones cercanas a bosques, ya que aumentan la humedadambiental y obstaculizan el paso del viento. Por el contrario, las ubicaciones prximas al mar sonaconsejables, mientras que las cercanas a ros o lagos deben garantizar las corrientes de aire que eviten elestancamiento de la humedad.- Las formas dispersas (poco compactas) facilitan las posibilidades de ventilacin, al mismo tiempo queaumentan la refrigeracin nocturna por la mayor superficie de radiacin a la bveda celeste durante lanoche.- Los retranqueos en fachada pueden ser convenientes, pero si son excesivos y no estn convenientementediseados, pueden provocar el estancamiento del aire en algunas reas, impidiendo el control del calor y lahumedad.- Las cubiertas y fachadas sobrepuestas y ventiladas ayudan a refrigerar el edificio.- La inercia trmica no supone siempre una ventaja, ya que son muy reducidas las variaciones detemperaturas da-noche y entre estaciones.- Es necesario favorecer la circulacin del aire mediante huecos de ventilacin. Para ello se colocarn lasaberturas en fachadas opuestas (soleadas-en sombra), o en diferentes plantas para favorecer el tirajetrmico (stano-bajo cubierta), siendo aconsejable la inclusin de corredores.- Las grandes alturas interiores permitirn la estratificacin del aire caliente.- Es conveniente elegir colores claros y superficies rugosas en fachadas y en cubiertas.

Clima fro - Caracterizado por sus temperaturas bajas en invierno y suaves o frescas en verano. - Lasedificaciones se agrupan, protegindose mutuamente del viento, o se entierran. Son construccionescompactas, hermticas y fuertemente aisladas, con el mnimo de superficie expuesta al fro exterior paramantener el calor generado en el interior. Sin embargo, cuando el grado de radiacin solar lo permita, esfundamental propiciar el aso leo de los edificios, protegindolos al mismo tiempo del fro exterior.- La edificacin debe situarse en laderas orientadas a sur y protegidas del norte, por ejemplo, mediante lavegetacin, que puede actuar como pantalla de proteccin frente a los vientos fros.- Las ubicaciones prximas al mar pueden ser aconsejables porque suavizan las temperaturas, mientras quelas cercanas a ros o lagos pueden provocar el estancamiento de la humedad con el consiguiente aumentode la sensacin de fro y la aparicin de nieblas que interfieren la radiacin solar.- Un buen grado de asentamiento en el terreno proporcionar al edificio mayor inercia trmica,estabilizando temperaturas y protegindolo del fro exterior, pero en ningn caso debe entorpecer laposibilidad de radiacin solar ni provocar el aumento de humedad.- En general, debe reducirse la superficie de las fachadas expuestas al viento, as como el nmero y tamaode sus huecos. Aunque debe favorecerse la entrada de radiacin solar, hay que valorar las prdidasenergticas que una excesiva permeabilidad de su piel provocara en el edificio.- El grado de compartimentacin aconsejado est directamente ligado al tipo de clima: en los fros serecomienda una alta compartimentacin de las estancias, ya que permite un control de temperaturasdiferenciado.

Climas templados - Son climas complejos, ya que es una combinacin de los anteriores en diferente grado.Uno de los ms representativos es el clima mediterrneo (templado-clido-hmedo, con verano seco) quepresenta tres variantes: continental, martimo y de montaa.- En climas mediterrneos continentales son aconsejables las aberturas a sur que permitan elaprovechamiento de la energa solar en invierno, siempre que dispongan de proteccin solar en verano yaislamiento (por ejemplo, contraventanas interiores) para las pocas fras. Debe facilitarse la ventilacinselectiva (en las noches estivales), pero sin descuidar la incidencia de los vientos fros invernales.- La inclusin de masa trmica interior facilitar la absorcin del exceso d~ calor diurno interior, por lo quees recomendable la colocacin del aislamiento por la parte exterior de los cerramientos soleados. Encerramientos sin posibilidad de captacin en invierno, el aislamiento interior facilitar su calefaccinmediante energas aadidas.- En climas mediterrneos martimos lo principal es protegerse del fro y la humedad en invierno y del caloren verano. Por lo tanto, debe facilitarse la entrada de sol en pocas fras y dificultarla en pocas calurosas(mediante aberturas protegidas a sur), evitando en lo posible las orientaciones este y, sobre todo, oestepor el exceso de radiacin que reciben en verano. La superficie V disposicin de aberturas (a orientacionesfrescas) debe facilita~ la ventilacin continuada en esta poca.


Las cubiertas y fachadas sobrepuestas y ventiladas refrigeran el edificio en verano, pudindose crearcmaras estancas en invierno. La inclusin de inercia trmica interior no es tan impor-tante como en los climas continentales, aunque s recomendable en muchos casos, sobre todo enzonas con posibilidad de captacin solar en invierno.- En climas mediterrneos de montaa lo principal es protegerse del fro. Por lo tanto, se recomiendan lasedificaciones compactas, protegidas de los vientos dominantes y con un buen nivel de aislamiento. Esaconsejable el aprovechamiento de la energa solar mediante la incorporacin de ventanales a sur quedeben protegerse durante la noche mediante aislamiento interior.

La planificacin urbanstica- Una buena planificacin urbanstica debera asumir los parmetros climticos de la zona (asoleo,temperatura, humedad relativa, vientos dominantes), beneficindose o protegindose de ellos a travs deldiseo, tanto del trazado de calles como de la ordenacin de la edificacin o la disposicin de zonasverdes.Los vientos fuertes y los portadores de lluvia deben evitarse, mientras que los suaves pueden contribuir a laventilacin durante el verano. En todo caso, la utilizacin adecuada de los vientos dominantes debeconsiderar la relacin entre las zonas residenciales y las industriales.- En general, para climas clidos y hmedos, se aconseja ordenaciones en manzanas que permitan laedificacin lineal en el eje este-oeste, con la mnima exposicin en testeros a poniente V la mxima a sur(:1: 15), facilitando la ventilacin cruzada a norte. La refrigeracin, favorecida por las brisas en verano,ser ms acusada en los edificios de mayor altura convenientemente distanciados, ya que hay queconsiderar su efecto barrera a la ventilacin y asoleo de otros edificios vecinos.- En climas clidos y secos, donde es aconsejable un factor de forma bajo, as como protegerse delaire caliente exterior, no se recomienda la edificacin en altura, pero s la vegetacin adecuada(caduca o perenne) que har aumentar la humedad ambiental y disminuir la temperatura. Se recomienda,pues, la manzana rectangular en el eje este-oeste y patio interior con abundante vegetacin. La orientacina poniente puede destinarse a usos que no requieran un confort especial (aparcamiento, etctera).- En climas fros, donde lo primordial es protegerse de los vientos nrdicos y las bajas temperaturas,se evitarn edificios demasiado expuestos, procurando evitar los vientos dominantes mediante el trazadoirregular de calles y la disposicin de masas forestales que acten de pantalla frente a stos. La ordenacinen manzanas debera presentar un frente mnimo a norte y el mximo a sur, creando espacios soleados yprotegidos del aire fro y cuidando al mismo tiempo la incidencia de sombras proyectadas de unos edificiossobre otros.

Sistemas de control solar

Como ya se ha visto, el VIDRIO juega un importante papel en el equilibrio TRMICO de un edificio. Enconsecuencia, se debe cuidar en particular el desarrollo de las tecnologas adecuadas que puedan tenerrelevancia en este campo.Los problemas ms importantes a resolver son:1) darle al vidrio la funcin positiva y til de recoger y acumular la energa radiante durante el da, y decalentar el espacio interior durante las horas invernales en que el vidrio se utiliza para iluminacin natural.2) evitar que el vidrio se comporte negativamente como un gran disipador de calor.

Las soluciones ms comunes implican la utilizacin de acristalamientos dobles o triples y de protectores solaresregulables. Hay infinidad de estas soluciones.

elementos inherentes al edificioelementos fijos de control (voladizos)

elementos mviles de control

Estn las contraventanas con bisagras, fabricadas condiversos materiales, con mayor o menor capacidad deaislamiento, ya por dentro o ya por fuera del cristal. Tambinestn las persianas enrollables y plegables, defuncionamiento mecnico o manual, y las cortinas interiores,que pueden estar rellenas de material aislante, ser


acolchadas, o fabricadas con diversas capas de material plstico con aire en su interior, formando una serie decolchones de aire.A menudo, las protecciones de las ventanas son un elemento arquitectnico.Existen tambin otras soluciones en proyecto: al aplicarse una pelcula en el interior del acristalamiento doble,esta permanecer transparente en condiciones normales, y se convertir en opaca al aplicrsele electricidad atravs de la cmara.El apantallamiento utilizado como mtodo de conservacin de energa durante el invierno, puede generalmenteutilizarse tambin en verano como pantalla contra la radiacin solar no deseada. Una solucin interesante es larepresentada por un tipo de persiana veneciana situada entre dos vidrios, y regulable desde el interior deledificio.

Las lamas estn recubiertas por un lado con un material aislante oscuro, y por el otro estn pintadas en colorplata. Esta solucin presenta una amplia gama de combinaciones: totalmente abierta, posicin intermedia, ladoplateado hacia el exterior (en verano), lado plateado hacia el interior (de noche en invierno), etc.

toldospersianasporticonescortinas venecianascelosias


elementos aadidos a la edificacinvegetacinfuentes o estanquespantallas artificialesprgolas

Sistemas pasivos de aprovechamiento solar trmico-lumnico

aprovechamiento trmico: sistemas naturales contra el calor

captacin solar directa,orientacin ptimavidrios doblesdiseo de la aberturainvernaderos


captacin solar indirecta,muro de almacn trmicocubiertas de aguahabitaciones solaresalmacenamiento en lecho de rocas

Muro trombe


Efecto invernadero


Refrigeracin por evaporacin

Refrigeracin por irradiacin trmica a la bveda celeste

iluminacin natural

Principios de iluminacin natural

La utilizacin de luz natural en edificios es habitualmente muy limitada en comparacin con el papel que podallegar a jugar si fuera explotada de manera apropiada. Los beneficios que se pueden obtener gracias al usoperfeccionado de la luz natural son muchos.Por un lado, se ahorraran cantidades importantes de la costosa energa elctrica utilizada para proporcionariluminacin artificial; tambin, gracias al uso intensivo de luz natural, la carga debida a acondicionamiento delaire se reducira;Se mejorara enormemente la calidad del entorno al permitirse que la luz natural llegue y afecte a la mayor reaposible. Bsicamente el problema se puede plantear de la siguiente manera: cmo hacer llegar la luz natural aaquellas zonas situadas muy alejadas del cerramiento exterior, donde se dispone de la luz natural, de la manerams efectiva y econmica, y sin causar problemas de CONFORT.

Esquemticamente, los elementos de diseo ms influyentes que afectan a la interaccin entre un edificio y suluminoso entorno son los siguientes.

Morfologa y orientacin del edificioLos edificios de una sola planta son particularmente adecuados para la iluminacin natural, debido a laaccesibilidad real de todos los espacios interiores a la luz cenital a travs de las oportunas aberturas.

En edificios de mltiples pisos, un cuidado diseo del ventanaje puede proporcionar una zona perimetral de 5 mde ancho con luz cenital de trabajo y otros 5 metros ms con luz cenital parcial, suplementada con iluminacinartificial. El resto requerir iluminacin artificial al cien por cien. De esta manera, para utilizar la iluminacinnatural con eficacia en edificios de varias pisos, se deben utilizar plantas estrechas. Si las dos fachadas estnexpuestas a la luz natural, se recomienda una anchura mxima de 10 metros.El hecho de que en las fachadas orientadas al sur la luz es ms queabundante, y debido a que las ganancias solares directas en veranopueden ser controladas mediante la utilizacin de aleros, convierte aesta orientacin en la ms deseable. En segundo lugar, las fachadasms deseadas son las que dan al norte, debido a que reciben una luzcenital menos abundante pero ms uniforme. Las grandes prdidas decalor en invierno a travs del acristalamiento que da al norte son menoscrticas en los grandes edificios con altas ganancias internas de calor,en comparacin con edificios ms pequeos.Las orientaciones Este y Oeste permiten una exposicin a la luz solarde slo medio da, y producen altas ganancias de calor en verano ypequeas en invierno. Por ello, las dimensiones de las fachadas este yoeste deben ser las mnimas.

El albedo . Efecto que se produce debido a la reflexin de la luz sobreparamentos de colores claros, tal y como ilustra la fotografa. Enocasiones es mayor la cantidad de luz introducida por una ventana


debida al albedo producido por los edificios circundantes que la producida por la radiacin solar directa.

MaterialesLas caractersticas fotomtricas de los diversos materiales son de la mayor importancia. Los materiales reflejany/o transmiten la luz incidente.Estos son ejemplos de materiales reflectores pertenecientes a distintas categoras:a) Especulares: espejo de cristal, aluminio anodizado, acero pulido, etc.;b) Difusores: moquetas, terciopelo, paneles de fibra mineral, hormign poroso;c) De alta difusin: la mayora de los materiales de construccin, particularmente: pinturas y superficies mates,hormigon, tejido de polister, etc.;d) De baja difusin: pinturas satinadas, superficies brillantes;e) Especulares y difusores: superficies reflectoras onduladas e irregulares, superficies prismticas, etc.

Los nuevos materiales estan siendo, o lo han sido recientemente, desarrolladas para controlar la reflexin y latransmisin. He aqu algunos ejemplos:

- Superficies prismticas: incrementan la sensibilidad delfactor de transmisin respecto al ngulo de incidencia, de manera quees factible reflejar la luz solar directa y transmitir y re-dirigir la luzcenital, como funcin del ngulo del SOL;

- Pelculas hologrficas: interceptan la luz solar y la difractan enotra direccin. Por ejemplo, si va pegada a una ventana, puede dirigirla entrada de luz solar.

- Elementoselectrocrmicos: el principio defuncionamiento consiste encambiar las propiedadespticas de absorcin dedeterminados materialesmediante la aplicacin externade un campo elctrico. El

campo tpico de transmisin vara entre un 15% y un 70% del espectro visible. En otras palabras, es posibleconvertir, elctricamente, una ventana transparente en un elemento casi opaco, por medio de la utilizacionde un signal electrico.

Componentes y conceptos de diseoLos componentes son las partes del edificio diseadas especficamente para modular la luz natural, de formaque sea posible controlar y/o maximizar su penetracin en el interior.

Componentes de paso de la luzComponenetes de conduccin de luz

Elementos de control lumnicoSuperficies separadorasPantallas flexiblesPantallas rgidasFiltros solaresObstrucciones solares

He aqu ejemplos de componentes para la iluminacin natural:

- Lamas reflectoras: son pantallas reflectoras rgidas, horizontales, que secolocan habitualmente en los huecos (de ventanas), justo un poco ms arribadel nivel de los ojos, dividindolas en dos partes. Protegen la zona prxima ala abertura de la luz solar directa, y la refleja hacia el techo. De esta manera,proporcionan una distribucin interna ms uniforme de la luz, e incrementan elnivel de iluminacin en las zonas ms alejadas de las aberturas;

- Un concepto de diseo muy interesante es el del atrio. Puede definirsecomo un espacio interior, cubierto con materiales transparentes o translcidos,


que permiten el paso de la luz y la ventilacin de los espacios internos relacionados con l. Con mal tiempo, latemperatura en el atrio es superior a la exterior. La configuracin de un atrio puede considerarse como una opcin dediseo de luz natural en el sentido de que permite unincremento en el tamao de las ventanas situadas a sualrededor, incrementando de esta manera la penetracin de laluz, sin aumentar las prdidas trmicas en comparacin con

una configuracinabierta; podemosenquentrar una ideamuy parecida a esta enlos espacios situadosdebajo de las"Piramides del Louvre"en Paris proyectada porel arq. Pei (fig. 1, 2).

-

- Conductos de luz: son conductos horizontales overticales, con paredes con un poder de reflexinmuy alto, que transmiten la luz de superficiesexternas al interior de los edificios. Se requierenaberturas apropiadas para captural el sol o la luzcenital.

Las tcnicas de iluminacin natural slo permitenahorros energticos si se utilizan controles eficientesde la iluminacin artificial.La cantidad de energa ahorrada depende totalmentedel tipo de control estratgico y de las tcnicas,obtenindose los mximos ahorros cuando se utilizaun mecanismo de oscurecimiento progresivo.Centro de deportes, Barcelona, Espaa.Del arquitecto Rafael Serra Florensa


Ventilacin

El intercambio de calor entre el edificio y el aire que lo rodea depende, entre otras cosas, de la velocidad del aire. Enel sentido de que, mientras mayor sea la velocidad del aire mayor ser el intercambio de calor. En consecuencia,cuando queramos eliminar calor de un edificio, debemos facilitar la penetracin del viento, mientras que tendremosque protegerlo de los vientos cuando queramos contener la dispersin del calor.

El movimiento del aire facilita los intercambios por conveccin en funcin de la superficie de la envoltura, y tambin losintercambios debidos a la infiltracin y a la ventilacin. Cuando el viento golpea la fachada de un edificio produce unincremento de la presin del aire, mientras que en la fachada situada a sotavento (la que est protegida del viento) seproduce una reduccin de la presin. Por ello se ocasiona un movimiento del aire de un lado del edificio a otro atravs de las aberturas y grietas.

Para reducir estas dispersiones es necesario proteger el edificio de los vientos invernales y utilizar puertas y ventanashermticas. Los obstculos desviarn el viento hacia arriba, y proporcionarn un rea relativamente protegida a niveldel suelo. El tamao de esta rea protegida depende de la altura y de la forma del obstculo. Por ejemplo: cuando unasuperficie compacta vertical (un muro) es alcanzada por un viento perpendicular a ella genera un rea protegidadonde aparece una reduccin de la velocidad del viento de un 75 % aproximadamente. Si el obstculo es una fila derboles de espeso follaje, la reduccin de la velocidad ser menor, pero el rea protegida ser ms amplia (porejemplo, una reduccin de un 75 % de la velocidad del viento se producir a una distancia igual a 25 veces la alturade la barrera arbrea).

Obviamente, para beneficiarse de una barrera de rboles en invierno, los rboles deben ser de hoja perenne. Por otrolado, cuando queremos utilizar el movimiento del aire para enfriar un edificio, debemos eliminar todos los elementosque obstaculicen los vientos dominantes estivales. Debe tenerse en cuenta que la calidad de las superficies sobre lasque empuja el viento antes de llegar a un edificio, afectar a su temperatura; un viento clido se enfriar cuando pasepor encima de una superficie con agua debido a la evaporacin del agua, mientras que un viento que pase por encimade una superficie grande y negra castigada por el SOL (como un aparcamiento) se calentar. La ubicacin de unosedificios respecto de otros define un complejo campo de velocidades y presiones, afectadas por las dimensiones, laforma, la distancia, etc. Los efectos resultantes pueden ser bien de proteccin recproca, bien de canalizacin y deconsiguiente aumento de la velocidad del viento. Buscaremos uno u otro efecto, si queremos proteger o exponer losedificios al movimiento del aire. Por ltimo, la circulacin interior de aire en un edificio, osea, su capacidad deenfriamiento por ventilacin natural, depende de la forma y las dimensiones de las aberturas. Por ejemplo: el que lasaberturas sean ms grandes a sotavento que a barlovento producirn una aumento de la velocidad de circulacin delaire interior, haciendo de esta manera que la accin de enfriamiento sea ms efectiva; si se invierte la situacin lavelocidad del aire disminuye.

Tambin, debido a que el aire caliente de un edificio est ms cercano al techo, las tomas y las salidas de aire que sesiten a baja altura tendrn un efecto de enfriamiento limitado; mientras que las tomas de aire situadas a baja altura ylas salidas de aire situadas a gran altura en los muros sern especialmente eficientes.

Efecto Vrtice descendenteAlgunos de los efectos del viento ms intensos y frecuentes se producen cuando un edificio de gran altura sobresalepor encima del entorno urbano. Debido a que la velocidad del viento aumenta con la altura, las presiones queaparecen en la fachada del edificio situada a barlovento son mayores en la parte superior del edificio que en su base.La diferencia de presiones crea un fuerte flujo descendente. La intensidad es todava mayor si un edificio de bajaaltura est situado frente al de gran altura, produciendo una mayor succin en la base del edificio. Una vez quealcanza la zona de baja presin, a nivel del suelo, el flujo de viento tiende a dar vueltas sobre s mismo de maneraturbulenta, aadiendo an ms disconfort del que produca.

Efecto EsquinaOtro efecto muy frecuente es el de los vientos muy intensos que aparecen en las esquinasde los edificios. El efecto esquina se produce por el flujo del viento de una zona de altapresin en la cara situada a barlovento del edificio hacia la zona de baja presin situada asotavento. Generalmente, las turbulencias creadas por el efecto esquina se restringen a unrea cuyo radio no es mayor que el ancho del edificio. Mientras ms alto y ms ancho seael edificio, ms intenso es el efecto. Si dos edificios de 30 o ms plantas se colocan amenor distancia que el doble del ancho del edificio, se producir un efecto esquina muyintenso en el espacio situado entre ellos.


Efecto EstelaEl efecto estela est relacionada con el fenmeno producido por el efecto esquina. El viento succionado por el vacosituado en la cara del edificio situada a sotavento continua fluyendo y girando, creando una zona de turbulencias.Generalmente, las estelas del viento siguen el modelo indicado en la ilustracin, aunque tienden a ser irregulares. Aveces, las estelas que aparecen a lo largo de los lados del edificio se unen a las estelas de los flujos que van de arribaa abajo, dependiendo de la longitud del lado paralelo a la direccin del viento del edificio.

Efecto TorreEn general, los efectos vrtice, esquina y estela son ms intensos cuando un edificio de gran altura est situado juntoa otros de considerable menor altura. Los edificios ms bajos reducen las velocidades de los vientos a ras de suelo,produciendo mayores diferencias entre las presiones de niveles altos y las del nivel de la calle y aumentando lasuccin en sentido descendente.

Efecto VacoCuando un edificio de cinco o ms plantas est colocado sobre pilares o tiene un pasaje que lo atraviesa, el aireforzado por las aberturas crea una corriente de viento muy intensa, aumentando la succin en sentido descendente.

Efecto de Enlace de PresionesLos efectos de enlace de presiones se desarrollan cuando el viento fluye sobre filas paralelas de edificios,produciendo succiones entre ellos que aspiran los flujos descendentes y los vientos, generando corrientestransversales, especialmente a ras de suelo. La intensidad de este efecto vara segn la altura del edificio, siendo losedificios ms altos los que generan efectos ms intensos. Los efectos se intensifican an ms si el canal por dondediscurren las corrientes transversales se trata de una zona estrecha y regular. Cuando existe un modelo donde lasalturas aumentan de forma continuada, se generan distintas zonas de presin en las zonas situadas a sotavento decada edificio, y las corrientes transversales tienden a fluir hacia las zonas con las presiones ms bajas.

Efecto CanalCuando una calle u otro espacio abierto posee alineaciones de conjuntos de edificios muy agrupados puede tender aencauzar el viento si dicho espacio es alargado y estrecho en relacin con las alturas de los edificios que lo definen.

Efecto VenturiEl efecto Venturi puede aparecer cuando dos grandes edificios situados en ngulo unorespecto del otro generan un embudo con una estrecha boca que no es mayor que dos otres veces la altura del edificio. Los vientos son canalizados a travs de la abertura,generando velocidades de vientos muy intensificadas. Este efecto slo sucede cuandolos edificios son de al menos de cinco pisos de altura y tienen, conjuntamente, unalongitud de 100 m, y cuando las zonas delantera y trasera del embudo son relativamenteabiertas.

Efecto PirmideLas estructuras piramidales ofrecen poca resistencia al viento, y generalmente suelen dispersar la energa del vientoen todas direcciones. Una aplicacin del principio de la pirmide es la utilizacin de configuraciones en gradas en eldiseo de edificios de gran altura como medio de reducir los efectos vrtice, estela y esquina.

Efecto RefugioEl efecto refugio aparece cuando los edificios estan dispuestos de tal manera que se protegen unos a otros del viento.Cuando una corriente se encuentra con una zona construida, tiende a crear el mayor efecto en una franja deaproximadamente 200 m de ancho. Ms all, la velocidad del viento y las turbulencias se mantienen a nivelesreducidos hasta que el viento se encuentra con edificios de una altura superior al doble de la media de losedificaciones del entorno.

Configuracin constructiva: inercia trmica, aislamiento trmico (condensaciones) y acstico

El estudio pormenorizado de las tcnicas constructivas nos permite utilizar los diferentes elementos en funcin de sucomportamiento trmico y acstico, as podremos determinar en cada caso que tipo de sistema contructivo nosproporciona una estrategia adecuada frente a problemticas de transmisin de calor o transmisin de ruidos.


4.2.2 - EN EL DISEO DE LAS INSTALACIONES

Energas renovables y convencionales

Instalacionescalefaccin y climatizacinelctricas y de alumbradoeficiencia en instalaciones de agua potable

Aprovechamiento de residuosreutilizacin de aguas residualesreutilizacin de residuos slidos

Mecanismos de control integrado

5 - EL CASO DE LAS COMUNIDADES INDGENAS DE LA SELVA LACANDONA

Por las caractersticas del clima alque pertenecen estascomunidades, clido y hmedo,las estrategias a considerar sonprincipalmente proteccin solar yventilacin.


BIBLIOGRAFA

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- Alfonso Sevilla, Arquitectura Solar para Climas Clidos. Geohbitat

- Lpez de Asiain, Jaime Vivienda social en Osuna, Sevilla.

- CD Arquitectura y Energa

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Estrategias Bioclimaticas en Arquitectura