REVISTA 25 ENEROETICAbiblioteca.olade.org/opac-tmpl/Documentos/hm000234.pdf · y Oriental, delimitan un importante altiplano muy árido cuya altitud oscila entre 1.000 y 2.500 m

Organización Latinoamericana de Energía Latín American Energy Organization

ENFRIAMIENTO PASIVO EN VENEZUELA~ PASSIVE SPACE COOUNG IN VENEZUELA olade INFORME FINAL DEL PRIMER SEMINARIO REGIONAL SOBRE FINANCIAMIENTO PARA EL DESARROLLO ENERGETICO DE AMERICA LATINA otade FIRST REGIONAL SEMINAR ON FINANCING ENERGY DEVELOPMENT IN LATIN AMERICA ~ LA PROSPECCION DE LAS CUENCAS SEDIMENTARIAS DE AMERICA LATINA oladc PROSPECTING IN THE SEDIMENTARY BASINS OF LATIN AMERICA olade ENERGIA Y FINANCIAMIENTO: EXPERIENCIAS INSTITUCIONALES Y NACIO- NALES olade ENERGY ANO FINANCING: NATIONAL ANO INSTITUTIONAL EXPERIENCES olade LA ENERGIA. DENTRO DEL BANCO INTERAMERICANO DE DESARROLLO (BID) oladc ENERGY IN THE INTER·AMERICAN OEVELOPMENT BANK (IOB)

Mayo - ,iunio/82 May - June/82

REVISTA 25 ENEROETICA

Organización Latinoamericana de Energía

5

La América tropical cubre 16.500.000 .Km2 de los cuales 13.800.000 Km.2 corresponden a la Amé- rica del Sur. Los 4.000.000 Km2 faltantes, corresponden a la América Central. La transición entre los climas tropicales y templados del sur del continente se producen en la banda que cubre el sur de Brasil Paraguay y el Norte de Argentina .. ' o .... ';

Orografía La orografía de la América

En este artículo, después de considerar las condiciones geoclimáticas y la distribución de la población en América Latina, se analizan algunas de las construcciones tradicionales de Venezuela.

las técnicas tradicionales han sido reemplazadas por sistemas costosos, mal adaptados y muy consumidores de energía.

Esta situación es muy obvia al considerar las condiciones de confort logradas en los diseños arquitectónicos.

El planteamiento estrictamente tecnológico de los últimos 30 años ha eliminado todas las nociones de tecnología apropiada, para utilizar so lamen te equipos de enfriamiento importados. Para modifi- car esta situación y volver a una utilización más racional de los recursos energéticos disponibles, es necesario implementar los logros de la arquitectura vernácula.

AME RICA LA TINA

Geografía Desde el norte de México hasta el Cabo de

Hornos, el continente latinoamericano cubre una superficie de 20.546.000 Km2, distribuidos así:

México 1.979.000 Km2 América Central 540.000 Km2 Antillas 236.000 Km2 América del Sur 17.800.000 Km2

Recientemente, sin embargo, las tecnologías procedentes de los países industrializados han modificado este panorama. ·Subdesarrollada y subequipada en 1930, América Latina ha sufri- do en los últimos 50 anos una industrialización acelerada para alcanzar su independencia econó- mica. Los resultados son prometedores, pero son también responsables de las diferencias que existen entre las zonas rurales y urbanas. La mayoría de

América Latina es el único ejemplo de implan- tación masiva de la civilización europea en un mundo tropical. Durante casi 4 siglos, se produjo un proceso de transculturación que destruyó lama- yerra de las culturas Indo-Americanas. La socie- dad actual ha aprovechado la herencia de todas las poblaciones que ahí se han mezclado y ahora se encuentran bien adaptada al medio tropical.

INTRODUCCION

('~) ~;¡ Dr. Eric Mayor es comisionado al :\údeo l iniversitario del Litoral, L.=-'.ll., dentro del convenio de colaboración cientí- fico y tecnológico Franco- V enezolano,

Nucleo Universitario del Litoral Universidad Simón Bolívar

Venezuela

A. Lagreca R. Matteo E. Mayer* C. Ochoa J. Rodríguez

Grupo Solar:

ENFRIAMIENTO PASIVO EN VENEZUELA


/

Para completar los datos climatológicos, presentamos en las figuras No. 2 al 7 las cartas de asoleamiento, de pluviometría, de temperatura y de potencia eólica media de América del Sur.

El clima ecuatorial, caracterizado por temperaturas mensuales muy poco variables y una lluviosi- dad importante todo el año, se extiende desde el sur de Venezuela hasta la región del Amazonas.

(media mensual siempre superior a l 8ºC), influen- cian 11.220.000 Km2 (62 o/o) en América del Sur; 700.000 Km2 (35 o/o) en México; y la casi totalidad de América Central y de Las Antillas.

FIGlJRA 1: Orografía de Sur América

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1• 1.1 1 r .. lnM /

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Los climas tropicales, calientes y húmedos

En América del Sur, la Cordillera de los Andes se extiende unos 8.500 Km. y cubre una superficie de 2.500.000 Km2. Esta superficie representa alrededor del 15 o/o del continente y en este macizo montañoso más de 700.000 Km2 se encuentran a más de 3.000 Mts, de altitud. Sobre el lado del Pacífico se ex tiende una delgada banda litoral muy húmeda al norte y seca, y desértica en la parte central (5º a 30º sur). Entre los Andes y las dos plataformas precambrianas brasileñas y de las Guayanas, se dibuja una depresión meridiana que va de los Llanos de Venezuela a la Pampa Argentina. La región del Amazonas, que es perpendicular a este valle central, cubre 4.000.000 Km2 y se extiende sobre 6 países: Venezuela, Brasil, Colombia, Perú, Bolivia y Ecuador (Figura 1 ).

Climas

Debido a las diferencias de latitud y a la orograf fa, la casi totalidad del continente latinoamericano se beneficia de climas favorables, permitien- do el crecimiento de una buena vegetación y una agricultura no irrigada. Hay pocos desiertos, menos de 1.000.000 Km2 (5 o/o), y las tierras demasiado frías para la agricultura que corresponden a las zonas muy australes o a las altas montañas, no representan más que el 1,3 o/o. Además, estas regiones hostiles a la agricultura y a los seres humanos están distribuidas sobre todo el continente y no tienen ninguna incidencia sobre la movilización de los hombres.

nada por la presencia de enormes macizos monta- ñosos. En México, las dos cordilleras, Occidental y Oriental, delimitan un importante altiplano muy árido cuya altitud oscila entre 1.000 y 2.500 m. el cual se extiende casi hasta el Itsmo de Tehuantepec. El sur de México y América Central están muy influenciados por la presencia de una cadena volcá- nica central que retiene las masas de aire húmedo proveniente de los dos océanos.


7

FIGURA 4: Promedios Anuales de Variación de la Temperatura en Sur América

flGURA 5: Energía Solar recibida en Enero sobre saperfícies con un ángulo de inclinación igual a la latitud. del lugar. Valores en kcal/mes.m2 ,,

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FIGURA 2: Zonas Térmicas en Sur América según Koeppen FIGURA 3: Precipitaciones Anuales en Sur América

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- Zona frf11; De UQQ a cuatro meses tt:mpfado.4.

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ff~:~<~-~~:I Zona sub-tropical; De euauc ~ onee meses d.Jidos.

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8

En el siglo XIX y XX, la región se desarrolla de una manera acelerada y se estima que la pobla- ción llega en este momento a 350 millones con una tasa de crecimiento cercana al 3,5 o/o. Sin embargo, a pesar de esta demografía galopante, la densi- dad media actual no es sino de 16 hab/Km2 con una distribución muy heterogénea y va empeorán- dose debido a un crecimiento urbano incontrolado en el curso de los últimos 25 años (Tabla l. Fig. 8).

En 185 O, la población total era de 25 millones, pero toda traza de la cultura indoamericana había sido destruida. La llegada de los españoles y de los negros fue el origen del mestizaje actual. La sangre mezclada representa más del 85 o/o de la población y las lenguas indoamericanas no son habladas más que por una minoría. Es un ejemplo único de transculturación.

FlG URA 7: Potencia eólica media. Valores en watt/m2

La conquista ibérica produjo una catástrofe demográfica. La población total disminuyó hasta 10 millones en 1600. Esta disminución fue a la vez la causa y la consecuencia de la instalación de nuevas poblaciones que trajeron de España plantas, animales, nuevas técnicas de construcción y de pro- ducción, y una organización muy centralizada. Las viejas relaciones entre el hombre y su alrededor se transformaron; las actividades mineras se volvie- ron importantes, nuevas ciudades reflejo del origen de los inmigrantes fueron construidas para suplan- tar las viejas culturas.

La población de América Latina en 149.2 era desconocida. Las estimaciones varían entre 12 y 80 millones de almas; en la tabla 1, presentamos la evolución de la población de este continente tal cual ha sido sugerida por Juan Comas (1 ). En el momento de la invasión española, existían cuatro civilizaciones importantes: los Aztecas en el centro de México, alrededor de la capital Tenochtillan; los Mayas en la península de Yucatán y en América Central; los Arawak en las grandes Antillas y los Incas en los Andes.

Población

FIGURA 6: Energía Solar recibida en Julio sobre superficies con un ángulo de inclinación igual a la latitud del lugar. V al ores en kcal/ mes.m2

16

12

16


• 9 TABLA l: Población de América Latina

POBLACION DE AMERICA LATINA Y ZONA DE EL CARIBE (OEA - BID)

AÑO POBLACION

1492 12.385.000

1570 10.225.150

1650 11.409.000

1825 23.470.000

1940 130.217.668

1950 164.760.025

1960 200.383.090

1970 264.546.01 o 1980 3.67.906.000

1990 500.000.000

2000 651.000.000

DISTRIBUCION DE LA POBLACION EN AMERICA LATINA

AÑO URBANA RURAL TOTAL

1960 98.851.000 (49 o/o) 101.532.000 (51 o/o) 200.383.000

1970 152.418.000 (58 o/o) 112.128.000 (42 o/o) 264.546.000

1975 203.079.000 (63 o/o) 117 .579 .000 (37 o/o) 320.658.000


é 10

Finalmente, el crecimiento de ciudades y su influencia en las zonas rurales han conducido al desarrollo de un habitat que ha integrado muchas técni- cas nuevas y los materiales de construcción disponibles.

Este habitat de las regiones aisladas toma en cuenta el clima local, la vegetación, las necesidades de los pobladores y la disponibilidad de materiales.

Como tal, este habitat proporciona informacio- nes interesantes sobre desarrollos que incorporan también factores: psicológicos, espirituales y sociales, que son frecuentemente ignorados en la actuali- dad.

Ellos impusieron así un modo de construcción europea utilizando materiales locales. Esto se tradujo en el desarrollo de una arquitectura colonial de origen ibérico que uno encuentra de México a Argentina. Sin embargo, existen todavía un cierto número de construcciones rurales tradicionales y de factura precolombina que resultan de una evolu- ción larga y empírica.

Después de la invasión española, los conquistadores utilizando los conceptos de urbanismo definidos en las Leyes de Indias, se las ingeniaron para eliminar esas construcciones, símbolos de los imperios indios vencidos.

precisos de las matemáticas y de la astronomía, como se puede ver en algunas ruinas de construcciones ceremoniales. Estos edificios no fuerori sólo lugares de culto o de retiro, sino también moradas de príncipes indios. Esta fusión entre el lugar del culto y el habitat de los príncipes sacer- dotes se reencuentra en todo el mundo precolom- bino. El palacio de Quetzalpapalotl en Teotihuacán (México) o el del Inca Machu-Pichu (Perú) son buenos ejemplos.

Las altas civilizaciones precolombinas de Méxi- co, de la América Central (Guatemala, Honduras, El Salvador) y del Sur (Ecuador, Perú, Bolivia) veneraban y consideraban al sol como su Dios principal. Es difícil asociar la noción de confort térmi- co con la forma y los materiales empleados en las construcciones precolombinas que conocemos. No obstante, el culto al sol, tanto en México como en Los Andes, se apoyaba sobre conocimientos muy

Arquitectura tradicional

FIGURA 8: Distribución de la población en Sur América


11

TABLA 11: Condiciones Climatológicas en Ciudades Venezolanas

Fuente: Fuerza Aérea Venezolana

Ciudad Temperatura Temperatura Humedad Rela- Humedad Rela- Dirección Domi- Velocidad Media MediaºC Max Media 0c tiva Media o/o tiva Máxima nante del Viento del Viento km/h

Media o/o

Barcelona 26,5 32,4 77 96 C-N 8,3 Barquisimeto 23,8 30,0 77 95 C-E 11,9 Caracas (La Carlota) 21,7 28,0 80 97 ESE 6,6 Ciudad Bolívar 27,6 33,0 75 96 NE 8,1 Coro 27,7 33,3 74 89 ENE 20,0 Cumaná 26,8 31,0 74 86 ENE 13,0 Maiquetía 26,2 29,6 79 90 C-E 8,1 Maracaibo 27,9 32,8 76 92 NE 12,0 Maracay 24,6 31,2 75 97 sw 4,2

Maturín 26,0 31,6 82 97 NE 8,6 Mérida 18,9 24,5 81 97 wsw 7,3 Puerto Ayacucho 27,1 33,0 77 94 SSE 5,2

Puerto Cabello 26,1 29,2 83 90 ENE 11,7

San Femando 27,1 32,4 -77. 93 ENE 8,9

-Los Andes Venezolanos, al oeste, que se ex- tienden a lo largo de la costa Noroeste y se prolon- gan en la Cordillera de La Costa en la zona centro- norte.

La superficie total es de 914.000 Km2, de los cuales menos del 3 o/o tienen una altura mayor de 1000 metros y sólo el 5 o/o constituyen zonas áridas. Todo esto resulta en un medio ambiente caliente y húmedo, lo cual puede ser observado en las figuras 9, 1 O, 11; que recopilan la información referente a las condiciones climáticas promedio en todo el territorio venezolano. (Tabla II).

-Las Llanuras de Maracaibo, alrededor del fresco y enorme lago.

te.

En este continente, Venezuela es un país típi- camente tropical. Localizado entre los 0,5º y 13º Latitud Norte, el país se divide en cuatro regiones diferentes:

-Los Llanos del Orinoco, enorme zona plana central.

- La Zona Montañosa de Guayana, en el Sures-

VENEZUELA


e " 12

FIGURA 9: Distribución de las Temperaturas Medias Anuales en Venezuela


QÍ13

FIGURA 10: Climas en Venezuela según Koeppen

Clima de Selvas. Temperatura y humedad relativa altas. Precipi- taciones intensas todo el año sin estación seca.

Clima Monzónico. Lluvias abundantes con estación seca corta.

Clima de Desierto Muy baja pluvíosidad

Clima de Estepas. Muy árido. La evaporación supera a las precipitaciones .

Clima de Tundra. Temperatura media del mes más cálido entre o0 y 10º C.

Clima Templado de Altura. Temperatura inferior a 18° C un mes al año por lo menos. Estación seca.

Clima de Sabanas. Temperatura alta. Estación seca. Lluvias entre 'i.ooo y 2.000 mm anuales.

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Qi.14

FIGURA 11: Radiación solar diaria en Venezuela, medida sobre una superficie horizontal. Valores medios anuales del período 1955-70. Unidades en Cal/cm2. día (1 kWh/cm2 = 86,l Cal/cm2). .

500


FIGURA 11: Radiación solar diaria en Venezuela, medida sobre una superficie horizontal. V alares medios anuales del período 1955-70. Unidades en Cal/cm2. día (1 kWh/cm2 = 86,l Cal/cm2).

500


3 15

Este aire que procede del río es fresco, ya que su temperatura nunca excede los 27ºC. La hume-

circulación de aire que garantice la salida del humo por el techo.

protección contra los insectos y los parásitos que son expulsados por el humo.

protección del sol, de la lluvia y de los animales.

techo permiten satisfacer algunas necesidades básicas:

FIGURA 12: Viviendas primitivas al sur del Orinoco

Ó» .» , .

Al Sur del Orinoco y en la región Oeste del -Lago de Maracaibo, todavía existen algunas tribus primitivas, cuyas costumbres no han cambiado desde la época de la conquista: Piaroas, Makiritares, Motilones, etc. Sus viviendas están elaboradas exclusivamente con elementos vegetales obtenidos en el sitio. La forma y el tamaño pueden variar de una tribu a otra; pero, en todo caso, son estructu- ralmente similares: esqueleto de palos, sin paredes de soporte, amanes de fibras vegetales, techos de grandes hojas de palmeras, voladizos para sombrear y proteger de la lluvia, etc. Estas viviendas pueden ser observadas en la figura 12. Este diseño está bien adaptado a las zonas en donde las precipitaciones anuales exceden los 1500 mm. Está demás decir, que el micro-ambiente que ofrecen estas churuatas, no sería satisfactorio para cualquier persona; sin embargo; es un diseño apropiado. La puerta generalmente está orientada hacia el río, el techo desciende hasta muy cerca del suelo, sitios para cocinar en el interior y aberturas en el

De la arquitectura tradicional, todavía emplea- da en áreas remotas de Venezuela, hemos seleccio- nado aquellas características de cada región geográ- fica: los llanos centrales, las montañas de los Andes, las tierras estacionalmente inundadas.

Viviendas Precolombinas

Desarrollaremos aquí un análisis, un poco más detallado, acerca de la evolución de las técnicas de construcción, específicamente en nuestro país. Para ello, respetaremos la evolución histórica de la civilización en Latinoamérica y consideraremos sucesivamente: los asentamientos precolombinos, la arquitectura colonial y, finalmente, algunas adaptaciones espontáneas que todavía pueden encontrarse en el país.

ARQUITECTURA TRADICIONAL DE VENEZUELA


~ 16

Las construcciones lacustres se encuentran principalmente cerca de Maracaibo, uno de los sitios más calurosos de Suramérica, pero también pueden encontrarse cerca de Cartagena en Colom- bia y en el Delta del Orinoco. Las casas mostra- das en la figura 14, están construidas exclusivamente con manglares y bejucos abundantes en los alrededores del lago. La diferencia de temperatura entre la zona tierra adentro y la zona del lago.pro- voca vientos permanentes a través y por debajo de las casas. Este proceso de ventilación natural mantiene la temperatura interior entre 25 y 30°C, valor que debe ser comparado con el obtenido en la ciudad de Maracaibo, distante unos 80 km. (ver tabla II). El viento mantiene además una humedad adecuada. La velocidad del viento ha sido medida y

Más elaboradas y típicas de culturas más avan- zadas, las casas de los Timoto-Cuicas, pueden encontrarse en los estados Táchira, Trujillo y Mérida. De diseño rectangular, están construidas sobre una base de piedra y usan paredes de barro reforzadas con madera. Los techos son de paja y están sopor- tados por una estructura también de madera, tal como se muestra en la figura 13. Las paredes de barro y los pisos de tierra proveen una temperatura estable, mientras que las bases de piedra y los techos volados ofrecen protección contra la humedad y la erosión hidráulica. En general, la puerta está abierta sobre el valle, pero la ventilación interna nunca es muy buena. Los techos son bajos, las ventanas pequeñas con persianas de madera, el humo nunca se evacúa totalmente. En algunas regiones de los Andes, el humo es responsable de gran cantidad de muertes por enfermedades pulmo- nares. La. estabilidad de la temperatura interior es pagada a un precio muy elevado.

dad persiste como problema y ésto explica en parte el que los nativos permanezcan parcialmente des- nudos. Los techos de palma permiten la prolifera- ción del "Chip o" que acarrea el mal de Chagas. ·


17

En las áreas urbanas, el exterior de las casas se decoraba con portales, ventanales, dinteles, etc.; mientras que la distribución interna era funcional y basada en la larga experiencia de las tradiciones mediterráneas (figura 15). La vida familiar se de- sarrollaba alrededor del patio y la vida pública alrededor de la plaza. Generalmente plantado con

Los conquistadores españoles fueron desde el principio muy cuidadosos en la construcción y organización de sus ciudades. Las "Leyes de In- dias" establecían muchos conceptos urbanísticos definidos, que todavía pueden ser reconocidos en ciudades antiguas tales como Quito o Potosí. Las leyes de urbanismo se respetaron en otras ciudades, pero las construcciones han desaparecido. Durante el período colonial, la técnica de construcción ibé- rica siempre se manifestó en el uso de materiales disponibles. La distribución, los techos, las ventanas y muchos detalles constructivos muestran la relación existente entre el viejo y el nuevo continente. La arquitectura colonial en Latinoamérica es, de hecho, una arquitectura transplantada como parte integral del proceso de transculturización. Dependiendo de la riqueza de cada colonia, apa- recían muros de piedra o paredes de barro y la decoración cobraba mayor o menor importancia; pero las ideas básicas fueron las mismas desde Argentina hasta México. Sorprendentemente, en muy variados climas, calientes y secos, o húmedos y calurosos, estás casas ofrecían un gran confort.

Arquitectura Colonial

es alrededor de 3,5 m/s. El lago es básicamente el responsable de este microclima y su masa térmi- ca ejerce el control de temperatura y ocasiona las corrientes de aire. En el sitio denominado Sinamai- ca, la población que habita en el lago es de alrededor de 3000 personas. Allí las condiciones sanita- rias son malas y el agua potable no se consigue con facilidad.

FIGURA 14: Construcciones lacustres


FIGURA 16: Corredores cubiertos en casa colonial en zona rural

El adobe se convirtió en el gran sustituto del ladrillo, con lo cual la estructura del techo se soportó con postes de madera anclados en las paredes. Piedra y ladrillo eran un lujo. Sin embargo, de todos los materiales y técnicas traídos por los españoles al nuevo continente, las tejas produje- ron el mayor impacto y se usaron hasta hace pocos años; fueron luego sustituidas por láminas de metal acanalado. En climas muy secos, fuentes centrales podían proveer alguna humedad, a la vez que el enfriamiento nocturno de los tejados, por radiación infrarroja, refrescaba el aire del patio. En climas muy húmedos, la misma construcción podía re- sultar desagradablemente húmeda si no era ventilada en forma apropiada, especiahnente cuando la temperatura interior descendía por debajo de la exterior. Durante el día el aire húmedo y caliente,

El ambiente resultante es agradable, aun cuando la temperatura efectiva puede ser mayor de 25ªC. Las ventanas y las puertas permanecían abiertas o cerradas dependiendo de la posición del sol y las temperaturas interiores y exteriores. Las paredes gruesas ofrecen una gran estabilidad térmica, ya que constituyen una masa de gran inercia que reduce la velocidad de transferencia.

o; 18

' flores y árboles, el patio estaba rodeado de largos corredores cubiertos, hacia los cuales abrían todas las habitaciones. Estos corredores formaban parte integral del espacio habitable que en esas regiones requería solamente de pocas áreas cerradas. Las habitaciones con techos altos, abiertos con ventanales estrechos sobre la calle y con las puertas sobre el patio, gozaban de una buena ventilación cruzada. La luz del sol era suavizada con persianas y celosías de madera.

FIGURA 15: Casa colonial en zona urbana


O) 19

-control apropiado de los factores de confort

-privacía y sensación de seguridad.

-relación adecuada entre las tres áreas habita- bles: interior, exterior, interior-exterior a través de pórticos y del patio.

En ambos casos, urbano y rural, la sensación de confort se lograba a través de la utilización de varios procedimientos arquitectónicos, algunos de los cuales eran tradicionales en España y los demás fueron desarrollados empíricamente por los constructores. Así por ejemplo:

En las zonas rurales, el medio ambiente dictaba otras normas ya que la vida se dirigía hacia afuera. Los corredores formaban un espacio habitable protegido alrededor de la casa; y los techos en voladizos protegían del sol y la lluvia (figura 16). La ventilación se propiciaba a través de aperturas ubi cadas sobre las ventanas y las puertas (figura 17).

subía y penetraba las paredes, cuando la temperatura bajaba, el vapor se condensaba y aumentaba además la conductividad térmica de los materiales de la construcción. Las gruesas paredes actuaban entonces como bombas absorbentes de humedad.

.Apertura sobre ventana :FIGURA 17: Aperturas para ventilación en casa colonial en zona rural

Apertura sobre puerta


Protección contra la lluvia y control de

la luz

Temperatura medía de radiación de las

superficies

Humedad

Movimiento del aire

Temperatura del aire

o; 20

TABLA Illr Relación entre detalles constructivos y confort en casas coloniales venezolanas

Enfriamiento nocturno

Creación de un microclima

Control de la ganancia de calor

Ventilación natural

Retraso en la difusión del calor'

VARIABLE DE CONFORT

/ /

/ _/

EFECTO DE ENFRIAMIENTO

Techos cubiertos con tejas

Patio y vegetación

Corredor externo cubierto

Persianas y celosías de madera

Ventanas altas y estrechas

Techos altos

Paredes gruesas

DETALLE CONSTRUCTIVO

La relación existente entre los diferentes detalles constructivos, su efecto de enfriamiento y las variables de confort, se resumen en la tabla III. Es

que afectaban física y psicológicamente a los ocu- pantes.

interesante resaltar que todos los procesos de enfriamiento que se consideran en diseños bio- climatices, han servido a los efectos de controlar la temperatura y la humedad en las edificaciones coloniales; pero sus respectivas influencias nunca han sido completamente cuantificadas.


21

HG U RA 19: Casa en Maracaiho

Con el tiempo, la arquitectura tradicional se fundió con los diseños prehispánicos e hispánicos. Techos de tejas, paredes con estructuras de madera o bambú recubiertas de barro, adobe, ventanas altas, con celosías y persianas de madera, corredores recubiertos; son algunas de las características todavía presentes en muchas casas venezolanas (figuras 18 y 19). Las condiciones de confort interiores, son el resultado del efecto acumulado de las técnicas mencionadas previamente. De cualquier forma, como la construcción se ha vuelto más liviana, la ventilación y las sombras son más importantes que el aislamiento. Con la introducción de nuevos materiales, tales como láminas corrugadas de acero galvanizado o asbesto, concreto, etc. y por el aumento de los costos de construcción, el estilo tradicional tiende a desaparecer, por lo menos en las ciudades, en favor de una arquitectura presumiblemente más práctica, pero con toda seguridad más comercial. Todavía, en las zonas rurales, donde los materiales pesados son muy difíciles de conseguir y los recursos son escasos, muchas construcciones persis- ten en el uso de paredes de barro o de "bahareque", aunque los techos han sido modificados. Las campa.fías para la erradicación del Mal de Chagas promueven el uso de los techos de láminas galva- nizadas en lugar de los de paja. A través de la experiencia, el pueblo ha desarrollado ahora nuevos diseños para inducir la ventilación y reducir la ganancia de calor a través del techo. Las casas están orientadas generalmente según la dirección dominante del viento. Los constructores mantie- nen también relaciones definidas entre largo, ancho y alto. Considerando la viga de madera transversal del techo como unidad de medida, la altura es normalmente 5/4 de ese valor y la longitud es alrededor del doble del ancho. La parte más larga es paralela a la dirección pre- dominante del viento, y unas aberturas en el

ADAPTACIONES ECOLOGICAS ESPONTANEAS


FIGURA 22: Diseño ecológico consciente,.casa en Maracaibo

En Maracaibo, por ejemplo, hace 50 años,· cuando los vientos no eran perturbados por altos edificios de frente al lago, algunas companías petroleras americanas, pusieron en práctica el código americano de construcciones costeras. Ellos instalaron casas con pisos levantados para inducir las corrientes de aire en tomo a las mismas y eliminar el problema de la humedad en los entrepisos. Techos y paredes muy livianos y aberturas en los áticos que eran independientes de la casa, ayudaban también a eliminar el calor excesi- vo (figura 22).

Con el desarrollo de la explotación del petró- leo, cuya producción se inició en 1917, Venezuela ha recibido personal técnico de todas partes del mundo, quienes trajeron nuevos conceptos.

DISEÑOS ECOLOGICOS CONSCIENTES

ático facilitan una buena circulación de aire en el interior (figuras 20, 21).

Oi. 22

FIGURA 21: Adaptación ecológica espontánea

FIGURA 20: Adaptación ecológica espontánea


FIGURA 24: Diferentes modos de enfriamiento en casas de los llanos

III )

( II )

FIGURA 23: Diseño ecológico consciente, casa en los llanos

Q> 23

Considerando los diseños básicos aplicados durante los últimos 50 años, resulta obvio que el uso de materiales pesados que requieren largos tiempos de enfriamiento, ha sido descartado en las nuevas construcciones: livianas y fáciles de ventilar. Citando el Arquitecto Neyra, el comportamiento de esas construcciones puede ser comparado al de una sombrilla con tabiques verticales para asegurar privacidad. Los costos de construcción también han sido considerablemente reducidos.

En este tipo de ambientes, el uso de materiales constructivos livianos es importante para reducir, tanto corno sea posible, el almacenamiento de calor y humedad en la estructura.

=Tercer modo de enfriamiento: el viento provee movimiento de aire al penetrar a través de todas las aberturas de la casa.

-Segundo modo de enfriamiento: la elevada temperatura de los áticos durante el día, induce corrientes que extraen el aire caliente de las habitaciones a través del techo, conjuntamente con el aire sobrecalentado del ático.

-Primer modo de enfriamiento: el calor alma- cenado en la parte más alta de las casas, se desaloja creando un efecto de chimenea a través del uso de ventanas en el techo.

En los llanos, los constructores aprovechaban otros fenómenos físicos producidos por el viento que sopla a través de las casas y por la expansión térmica del aire caliente. Estas situaciones pueden ser visualizadas en las figuras 23, 24, donde se presentan los diferentes modos de enfriamiento:


No hay muchos edificios en Caracas que no hayan seguido los procedimientos normales de construcción mencionados previamente. La Univer- sidad Central de Venezuela (U.C.V.) suministra un buen ejemplo de otra aproximación más relacio- nada al diseño bioclimático. El arquitecto Carlos

En los edificios más grandes, la industrializa- ción basada en técnicas desarrolladas en climas más fríos ha tenido tremenda influencia sobre el diseño de las estructuras. Las paredes exteriores concebidas como una protección contra el medio ambiente no son necesarias en ambientes tropicales, pero el concepto ha sido mantenido. Así, en lugar de estructuras livianas que favorecen la ventilación, los edificios son cerrados y requieren enormes instalaciones de aire acondicionado. Como las paredes de concreto transmiten fácilmente el calor, se han hecho esfuerzos para evitar su ganancia por radiación solar directa. Se han diseñado todo tipo de parasoles, algunos de ellos muy efectivos (figura 26). Otra buena idea es el uso de plantas para producir sombras, lo cual sólo es posible en los trópi- cos. Como la trayectoria solar es tal que la altura solar al mediodía es siempre muy cercana a 90º, esos dispositivos son pequeños y no representan un gran incremento en los costos globales de construcción. Su efecto en el consumo de electricidad es, sin embargo, claramente notable.

En construcciones largas y estrechas, el cubo de la escalera central provee los canales de circulación para el viento que sube por la colina y/o para el movimiento de aire por convección interna. Sin embargo, en algunos desarrollos sociales realizados recientemente también esto se ha olvidado.

mismos propietarios requieren la instalación de sistemas de enfriamiento activos. Lo que se puede encontrar, son casas en las que la ventilación natural resulta casualmente efectiva. Esto es fácilmente observable en Caracas, en algunos desarrollos nuevos de viviendas construidos en las colinas.

0)24

FIGURA 25: Edificio en Caracas

En las casas de familia, los diseños son algo más cuidadosos, pero en áreas muy calientes, los

La mayoría de los arquitectos, al ser entrevista- dos, están de acuerdo en que un uso apropiado de los conceptos de construcción desarrollados en los últimos cuatrocientos años, podría proveer de condiciones interiores confortables y deberían ser tomados en cuenta para nuevos desarrollos. Sin embargo, en la mayoría de las construcciones comerciales, estas ideas se pierden. Los arquitectos están más interesados en la economía de sus soluciones y tienden a confiar en los equipos de aire acondicionado existentes para controlar el microclima interior. La razón se puede encontrar en el muy reducido costo de la energía; el precio actual de la electricidad: 0,30 Bs. por Kwh y el de la gasolina: 0.35 a 1.00 Bs. por litro, son los responsables del tremendo desperdicio existente en la in- dustria venezolana. Un buen ejemplo se da en la figura 25, que muestra un edificio recientemente construido en Caracas: el arquitecto sólo olvidó instalar un techo de vidrio para convertir esta construcción en un colector de calor perfecto.

ESTADO ACTUAL DE LA ARQUITECTURA PASIVA EN VENEZUELA


25

En pueblos pequeños y áreas rurales, los méto- dos usados en los últimos 20 años, han sido los mismos que en Caracas. Cuando se propone un di- seño colonial, los resultados no son buenos, porque los materiales no son los mismos. El concreto es un buen material de construcción, pero éste absor- be y almacena el calor mucho mejor que los techos de tejas. Recientemente, Venezuela se dispuso a descentralizar su economía hacia zonas donde el espacio, agua, energía y recursos minerales estén disponibles. La erradicación de muchas enfermedades tropicales y el progreso en las comunicacio- nes, están abriendo zonas tropicales a la ocupación, haciendo más accesible mucho de sus recursos naturales. Ahora se está dedicando mayor atención a la construcción de nuevos pueblos o asentamien- to en todo el territorio. Ciudad Guayana, Guasare; cerca de los depósitos de petróleos pesado o de las minas de carbón; son buenos ejemplos de esta tendencia y muchos programas de investigación están siendo patrocinados especialmente por ·Ja Compañía Petróleos de Venezuela, S.A; o por agencias regionales de desarrollo.

forma adaptada a los requerimientos de la Univer- sidad.

FIGURA 27: Plaza cubierta, UCV

Con techos muy inclinados, corredores cubiertos, rampas, enrejados y aberturas en la parte superior de las paredes, ésta área está sombreada y ventilada en forma natural. La idea de la plaza central fue conservada, pero se le da una nueva

Villanueva, quien proyectó esta Universidad, usó el concepto de "plaza" para crear un efectivo punto de reunión. (figura 27).

FIGURA 26; Marquesina de un edificio en Maracajbo


En las zonas tropicales secas, donde la vegeta- ción es casi inexistente, el medio ambiente es muy agresivo: mucho polvo, fuerte luminosidad y alta temperatura del aire a nivel del suelo. Las construcciones aquí tienen que ser distintas. Las paredes exteriores e interiores cobran tanta importancia como el techo. Las casas se construyen empezando por los muros, que son macizos para poder sopor- tar el techo. Esto aumenta la capacidad térmica del edificio, lo que reduce el efecto de las fuertes varia- ciones de la temperatura del aire exterior. Sin embargo, la respuesta térmica de estas construccio-

En las zonas tropicales húmedas, el techo es el elemento de protección principal contra la lluvia y los rayos del sol. Las casas se construyen alrededor de una estructura de madera que soporta el techo, que debe forzosamente ser liviano. Las paredes exteriores no tienen más que una función secundaria: protección mecánica y delimitación de un espacio privado (figura 28).

La presentación anterior demuestra en forma clara que los factores climatológicos intervienen decisivamente en el desarrollo de la arquitectura. Esta participación del clima en el desarrollo de las construcciones la podemos observar en dos formas: directa e indirecta. En forma directa, puesto que el clima influye sobre el tipo de vegetación y por ende sobre los materiales disponibles para la fabri- cación de las casas: elementos estructurales, techo, paredes, piso, etc. Paralelamente, el clima intervie- ne también en forma indirecta, puesto que la vivienda es, ante todo, una protección contra el. medio ambiente; es así, ya que la concepción de la casa y su esquema constructivo son las respues- tas que el hombre da a las "agresiones" externas.

CONCLUSIONES

ción sobre equipos de enfriamiento por energía solar activa.

El Centro de Investigaciones Urbanas y Regio- nales (C.I.U.R.) de la Facultad de Arquitectura, de la Universidad del Zulia, inició en 1980 un pro- yecto de investigación sobre "Clima y Arquitectu- ra". Los objetivos son determinar y optimizar las condiciones ambientales en edificios, a través del uso adecuado de la Energía Solar y otros factores climáticos y geográficos. Esta investigación deberá suministrar criterios de diseño para construcciones en diferentes regiones del país, así como informa-

En otro artículo se describe con más detalle esta realización; también el Núcleo ha empezado a desarrollar métodos matemáticos que permiten preveer las evoluciones de las temperaturas inter- nas de los edificios.

La Universidad Simón Bolívar, en el Núcleo Universitario del Litoral, está construyendo una unidad de aire acondicionado de una tonelada de refrigeración, operando en un ciclo abierto que en- fría y seca el aire. La característica interesante de esta unidad es que el aire de entrada será pre- enfriado y secado en un intercambiador que opera con agua a 24 6 25°C. En climas tropicales húme- dos, el agua corriente, fácil de usar, o aún la tierra mojada, pueden servir para proveer un buen su- midero de calor. En ambos casos, su temperatura nunca excede el promedio anual de temperatura de la zona cuando se toman a una profundidad del orden de 1,5 á 2 metros. Sin embargo, el aire que sale de este intercambiador de "frío", está sa- turado y debe ser secado antes de inyectarlo ala casa.

En Venezuela se han iniciado dos proyectos de investigación sobre enfriamiento de aire mediante el uso de fuentes de energía renovables y no con- vencionales.

INVESTIGACION Y DESARROLLO EN ENFRIAMIENTO RESIDENCIAL


27

Sería presuntuoso recomendar el uso sistemá- tico de las técnicas de enfriamiento pasivo en los diseños, descartando todos los demás problemas en la construcción; pero las discusiones recientes, en el XVI Congreso Panamericano de Arquitectura, prueban que el uso de viejas técnicas está siendo considerado en el desarrollo de viviendas popula- res.

En lugar de confiar en la ventilación para lograr unas condiciones adecuadas de confort, se ha pro- ducido una tendencia a cerrar las casas y enfriarlas artificialmente: "Absorber calor y desecharlo a la fuerza". La única concesión ha sido el uso de dispositivos de sombreado para controlar la luz Y la lluvia, e incidentalmente, la ganancia de calor por radiación directa.

últimos 30 años descartadas por los arquitectos interesados principalmente en la economía, apli- cando cualquier sistema que puede ofrecer el resultado global final que ellos están obligados a entregar.

Con relación al presente y futuro de las técni- cas discutidas, la conclusión más obvia que se puede extraer de esta rápida revisión, es que la industrialización ha tenido un efecto negativo en la creatividad de muchos arquitectos. Las técnicas tradicionales, que son el fruto de siglos de expe- riendas largas y lentas de tanteo, han sido en los

nes no es sólo consecuencia de necesidades estructurales. Detalles constructivos, algunos de los cuales aparentemente de menor importancia, son el resultado de una evolución empírica, pero efectiva, en el logro de mejores condiciones de confort; y su aparición sistemática muestra que los constructores tenían verdadera conciencia de ello. Ejemplo de estos detalles son: la forma y las di- mensiones de las aperturas bajo los techos al vien- to, la orientación general del edificio en función de la trayectoria aparente del sol, las gruesas paredes de adobe, los revestimientos especiales de paredes, etc. La tabla IV representa un resumen es- quemático de las diferentes soluciones técnicas para enfriar las casas en forma natural y las variables de confort involucradas en las mismas. (Fi- gura 29).

FIGURA 28: Vivienda rural en zona tropical húmeda


OJ2a

FIGURA 29: Diagrama de Confort de Givoni

El diseño bioclimático no es un estilo de cons- trucción ni un conjunto de accesorios tecnológicos; es una actitud hacia los hombres y sus necesidades, las cuales fueron ya contempladas por Vitruvius en su "Tratado de Arquitectura". El arquitecto debe tomar conciencia del clima, del ambiente, de la consecuencia de sus realizaciones. El enfriamien- to artificial es completamente dependiente de la energía y, como el estado final de la energía, es siempre el calor, producir artificialmente un microclima frío termina por añadir aún más calor al ambiente.

N Zona de confort natural. V Zona donde se requiere ventilación. M Zona donde serequiere aumento de masa térmica. EC Zona donde se requiere enfriamiento evaporativo, AC Zona donde se requiere aire acondicionado. H Zona donde se requiere calefacción. D Zona donde se requiere deshumidificación.

El símbolo indica fluctuaciones admisibles.

Presión de Vapor en mmHg

5

o " J5 20 o j e

"'CI L'l 15

~ ., s ~ 10

Humedad Relativa

30 Temperatura de BulboHúmedo

25


a>29

TABLA IV: Soluciones técnicas para enfriar las casas en forma natural

Control de la ganancia térmica Ventilación natural Ventilación inducida Atenuación por difusión de calor Pérdidas por radiación · Pérdidas por conducción Microclima

Temperatura de radiación de las superficies

Sombras Estructura semienterada Masa térmica aislamiento Eliminación aire caliente día Chimenea solar Muro Trombe Control de ganancia solar directa Control de ganancia solar diferida Vegetación

Humidificación Desecamiento del aire Microclima

Humedad Enfriamiento evaporativo Desecamiento Intercarnbiadores aire/tierra Vegetación

Ventilación inducida Movimiento del aire Chimenea solar Muro Trombe Control de ganancia sotardírecta Con trol de ganancia solar diferida Intercambio aire/tierra Zonificación

Sombras Estructura semienterrada Masa térmica/aislamiento <>--_,,___,...,~__., Disipación de radiación IR Intercambíadores aire/tierra Chimenea Solar MuroTrombe Control de ganancia solar directa Control de ganancia solar diferida Enfriamiento evaporativo Vegetación

Control de la ganancia térmica Ventilación natural Atenuación por difusión del calor Pérdidas por radiación Pérdidas por conducción Humidificación Ventilación inducida Microclima

Temperatura del aire

Estrategia de diseño Opción de Enfriamiento Variable de confort


. 61

The orography of Latín America is dominated by the presence of enormous mountainous massifs.

Orography

Tropical America covers 16,500,000 km2, of which 13,800,000 km2 correspond to South America. The remainder correspond to Central America. The transition between the tropical and temperate climates of the southern continent occurs in the belt that runs through southern Brazil, Paraguay and northem Argentina.

1,970,000 km2 540,000 236,000

17,800,000

Mexico Central America Antilles South America

From the north of Mexico to Cape Horn, the Latín American continent covers a surface of 20,546,000 km2, distributed as follows: .

Geography

LATIN AMERICA

After considering the geoclimatic conditions and population distríbution of Latín America, this article analyzes sorne of the traditional forms of Venezuelan construction.

The strictly technologícal events of the last thirty years have eliminated ali of the notions of · "appropriate technology" and have used only imported cooling equípment. In order to modify this situation and retum to a more rational use of the available energy resources, it is necessary to implement the accomplishments of indigenous archítecture. ·

This situation is quite evident if the conditions of comfort achieved in architectural designs are considered.

areas. Most of the traditional techniques have been replaced by costly and poorly adapted systems which are large energy consumers.

Nevertheless, more recently technologies originating from industríalized countries have modified this panorama. Underdeveloped and underequipped in 1930, over the last fifty-odd years Latín America has undergone an accelerated process of industrialization, on its way to ac- complishing economic independence. The results are promising, but they are also responsible for the differences existing between rural and urban

Latín America is the only example of a massive implantation of European civilization in a tropical environment. In the course of almost four centuries, the acculturation process that was produced destroyed most of the Indo-American cultures. The current society has taken advantage of their inheritance from all the populations that have mixed therein, and they are now well-adapted to the tropical setting.

INTRODUCTION

(*) Dr. Mayer was commissioned by the coastal hranch of the Simon Bolívar University, as part of a scientific and technological eollaboration agreement between France and Venezuela.

Simon Bolivar University

A. Lagreca R. Matteo E. Mayer* C. Ochoa J. Rodríguez

Solar Group:

P1ASSI\/E SPACE COOLING IN VENEZUELA


62

The tropical climates which are hot and wet (with rnonthly averages always above 18º C), influence 11,220,000 km2 (62 o/o) of South America, 700,000 km2 (35 o/o) of México, and almost all of Central America and the Antilles.

Characterized by monthly temperatures that vary little and by an important amount of rainfall all year long, the equatorial climate extends from southern Venezuela to the Amazon region.

In arder to complete the climatological data, we will present the maps of sunshine, rainfall, temperature and average wind potential for South

- America, in Figures 2 through 7.

FIGURE 1: Orography of South America

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Due to differences in la titude and orography, almost all of the Latín American continent is benefitted .by favorable climates, which permit non-irrigated agriculture and the growth of good vegetation. There are few deserts, less than 1 ,000,000 km2 of territory (5 o/o); and the areas too cold for agricultural purposes, corresponding to the extreme southern zones or the highest mountains, do not represen! more than 1.3 o/o. Moreover, these regions that are hostile to agri- cu1ture and human settlements are scattered throughout the contínent and do not have any eff ect on human mobilization.

Clima tes

In South America, the Andes Mountains extend sorne 8500 kms. and cover a surface of 2,500,000 km2. This area represents around 15 o/o of the continent, and in this mountainous massif more than 700,000 km2 are found at altitudes of over 3000 meters. On the Pacific side, there is a thin coastal belt which is very wet to the north and very dry and desert-líke in the central part (5º to 30º South). Between the Andes and the two Pre-Cambrian platforrns of Brazil and the Guyanas, there is a meridional depression that extends from the Venezuelan plains to the Argentine pampas. The Amazon region, which is perpendicular to the central valley, covers 4,000,000 krn2 and extends into 6 countries: Venezuela, Brazil, Co- lombia, Peru, Bolivia and Ecuador (See Figure l ).

In Mexico, the two cordilleras, Western and Eastern, define an important, very arid plateau, which extends almost to the lsthmus of Tehuantepec, with an altitude fluctuating between l 000 and 2500 meters. Southern Mexico and Central América are much influenced by the presence of a central volcanic chain that retains hurnid air masses from the two oceans. ·


63

FIGURE 3: Annual Precipitation in Latín América

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l"IGURE 4: Average Annual Ternperature Variations in South America

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FIGURE 2: Thermal Zones of Latin Amnica, according to Koeppen

FIGURE 5: Solar Energy Reoeived in January, on areas whose angle of slope is equal to the latitude of the site, with values in kcal/

month-m2

- 'í'cmperate winter aono

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C=:J Tropical zone

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64

been destroyed. The arrival of Spaniards and Blacks gave rise to the mestizos of today. Mixed- blood populations represent more than 85 o/o of the total, and the Indo-American tangues are spoken by only a small minority .. This is one example of acculturation.

In the nineteenth and twentieth centuries, the region has developed in an accelerated fashion; and it is estimated that the population currently totals 350 million, with a growth rate of nearly 3.5 o/o. Despite this galloping dernographic growth, the current population density averages only 16 inhabitants per km2. However, this figure <loes not reflect the very heterogeneous distribution, which has been aggravated by uncontrolled urban growth over the last 25 years. (See Table 1: Figure 8).

FlGUHE 7: Average Wind l'ower, with values in wat1/m2

Population

The population of Latin America in 1492 is not known. Estimates vary between 12 and 80 million. Table 1 presents the evolution of the

·population of this continent, as suggested by Juan Comas. 1 At the moment of the Spanish invasion, there were four important civilizations: the Aztecs, in the center of Mexico, near the capital of Tenochtitlan; the Mayas, in the Yucatan península and Central America; the Arawaks, in the Greater Antilles; and the Incas, in the Andes.

The Iberian conquest produced a demographic catatrosphe. The total population decreased to 1 O million by 1600. This reduction was at once the cause and the consequence of the installation of new populations that brough t from Spain plants, ainmals, new construction and production techniques, and a very centralized organization. The old relationships between Man and his surroundings were transformed: mining activities became important , and new cities, reflecting the origin of the immigrants, were built to supplant the old cultures.

By 1850, the population totalled 25 million, but all traces of" the Indo-American culture had

16

FIGL'RE 6: Solar Encrgy Receíved in .1 uly, on arcas whose angle of slope is equal to thc latitude of the site, with values in kcal/

month-m2

12

16


.~ 65

TABLE I: The Population of Latin América

LA TIN AMERICAN AND CARIBBEAN POPULATION (OAS~IDB)

YEAR POPULATION

1492 12,385,000

1570 10,225, 150

1650 11,409,000

1825 23,470,000

1940 130,217,668

1950 164,760,025

1960 200,383,090

1970 264,546,010

1980 367 ,906,000

1990 500,000,000

2000 651,000,000

POPULATION DISTRIBUTION IN LATIN AMERICA

YEAR URBAN RURAL TOTAL

1960 98,851,000 (49 o/o) 101,532,000 (51 o/o) 200,383,000

1970 152,418,000 (58 o/o) 112, 128,000 (42 o/o) 264,546,000

1975 203,079,000 (63 o/o) 117,579,000 (37 o/o) 320,658,000


66

. :··.· · ...

Finally, the growth of cities and their ínfluence on the rural areas has led to the development of': a kind of habitat that has integrated many new < techniques and available construction materials. ··

This habitat of the isolated regions takes into account the local climate and vegetation, the settlers' needs, and the availability of materials.

As such, this type of habitat provides interesting information on developments in this regard by incorporating psychological, spiritual, and social factors that are frequently ignored today.

They thus imposed a European syle of construction, using local materials. This was translated into . the development of a Colonial arch itecture of Spanish origin, which can be found from Mexico to Argentina. Nevertheless, in rural areas there still exist a certain number of traditional constructions of a Pre-Colombian nature but subject to a long, empirical evolu tion.

After the Spanish invasion, the conquerors, usíng the concepts of urbanism defined by the Laws of the Indies, dedicated themselves to eliminating these constructions which were syrnbols of the defeated Indian empires.

in Mexico as well as in the Andes, was based on a very precise knowledge of mathematics . and astronomy, as can be seen in sorne of the ruins of their ceremonial structures. These buildings were not only places for cult worship or retreat, bu t also residences for the Indian no bility. This fusion of the place of cult worship and the habitat · of the priest-princes is found over and over again throughout the Pre-Colombian world. The Palace of Queztalpapalotl in Teotihuacán (Mexico) or the Palace of the Inca Macchu-Picchu (Peru) are good examples.

The high Pre-Colombian civilizations ofMexico, Central América (Guatemala, Honduras, El Salva- dor) and South America (Ecuador, Peru, Bolivia) venera ted and respected the sun as their main god. It is difficult to associate the notion of thermal comfort with the fonn and materials employed in the Pre-Colombian structures that we are familiar with. Neverth eless, the sun cult,

Traditional Architecture

FIGURE 8: Population Distribution for South América

more tbc« 2.5 inhab.[Km2

fc~·<'r. tlum 1 b1~11:b./Km2

~ to 10 iuh~ba¡Km~


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. T ABl,E H: Climatological Conditions in Venczuelan Cities

Source: Venezuelan Air Force

City Average A vcragc Max. Average Rdative Average Predorninant Average Temperature Temperature Humídity o/o Max. Relative Wind Dircction Windspeed km/h

oc oc Humidity o/o

Barcelona 26,5 32,4 77 96 C-N 8,3 Barquísímeto 23,8 30,0 77 95 C-E 11,9 Caracas (La Carlota). 21,7 28,0 80 97 ESE 6,6 Ciudad Bolívar 27,6 33,0 75 96 NE 8,1 Coro 27,7 33,3 74 89 ENE 20,0 Cumaná 26,8 31,0 74 86 ENE 13,0 Maiquetía 26,2 29,6 79 90 C-E 8,1 Maracaibo 27,9 32,8 76 92 NE 12,0 Maracay 24,6 31,2 75 97 sw 4,2 Maturín 26,0 31,6 82 97 NE 8,6 Mérida 18,9 24,5 81 97 WSW 7,3 Puerto Ayacucho 27,1 33,0 77 94 SSE 5,2 Puerto Cabello 26,1 29,2 83 90 ENE 11,7 San Fernando 27,1 32,4 77 93 ENE 8,9

The total surface area is 914,000 km2, of which fewer than 3 o/o is higher than 1000 rneters and only 5 o/o constitutes an arid zone. All of this results in a hot and humid environment, as can be observed in Figures 9, 1 O, and 11, which compile the information concerning average climatic conditions throughout the Venezuelan territory. (See Table U).

-The Mountainous Zone of Guyana, to the southeast.

- The Orinoco Plains, an extended flat area located centrally.

· -The P1ains of Maracaibo, around an enormous, cool lake.

-The Venezuelan Andes, to the west, which extend along the northwestern coast and are prolonged in the Coastal Cordillera of the north central zone.

Within this continent, Venezuela is a typically tropical country. Located between 0.5 and 130 latitude 1\forth, it is divided into four different regio ns.

VENEZUELA


68

FIGURE 9: Average Annual Temperature Distrihutíon in Venezuela


69

FIGURE 10: Venezuelan Climate, according to Koeppen

Jungle climate. Relatively high temperatures ami humidity Intense precipitation throughout the year, with no dry season

• Af

Steppc climate. Very arid, with evaporation exceeding precipitation e:- Tundra climate. Average temperature of the hottest monthihetween o and 10º e

r:::T-:1 BW Desert climate. l:.::::.:..J Slight rainfall

~BS .ET D. Cw Temperate highland climate. Tcmperatures below

18º C at least one month per year. Dry season ~. Aw Savanna climate. High temperatures, Dry season. Between ~ 1000 and 2000 mm of rain annually

~ Am Monsoon climate. Abundant rains with short dry season


70

FIGURE 11: Daily Solar Radiation in Venezuela. Measured on a horizontal surface. Average annual values for the 1955-70 period. . Units in cal/cm2, day_(l kWh/cm2 =86.1 c~/cm2).

500


~ 71

Tue air that comes from the river is cool, and its temperature never exceeds 27º C. Humidity problems persist and this explains, in part, the fact that the natives remain partially nude. The palm roofs permit the proliferation of the "chipo", an insect that transmits the Chagas disease.

protection from the sun, the rain and animals. protection from insects and parasites, which are expelled by smoke. air circulation, which guarantees the exit of smoke through the roof.

FIGURE 12: Primitive Housing South of the Orinoco

To the south of the Orinoco River and in the western region of Lake Maracaibo, there still exist sorne primitive tribes whose custorns have not changed since the era of the Conquest: Piaroas, Makiritares, Motilones, etc. Their housing is elaborated exclusively from vegetation obtained at the site, The form and size of the constructions can vary from one tribe to another, but they are structurally similar: a skeleton frame made of sticks and sheafs of plant fibers, without supporting walls; roofs made from large palm leaves; projected overhangs to shade and protect them from the rain, etc. These houses can be observed in Figure 12. The design is well adapted to areas in which the annual precipitatíon exceeds 1500 mm. Obviousfy, the micro-environment offered by these huts would not be satisfactory for anybody; however, the · design is appropriate. Tue door is generally · oriented towards the river; the roof descends to very close to the ground; the places for interior cooking and the openings in the roof permit satisfying sorne basic necessities:

From the traditional architecture still employed in remote areas of Venezuela, we have selected those characteristic of each geographical región: the Central plains, the Andean mountains, and the seasonally flooded areas.

Pre-Colombian Housing

The evolution of construction techniques, spe- cifically those of our country, will now be analyzed in greater detail. For that purpose, we will respect the historical evolution of the Latín American civilízations and consider, successívely, sorne of the spontaneous adaptations that can still be found in the country.

TRADITION AL ARQUITECTURE IN VENEZUELA


Lakeside constructions are mainly found near Maracaibo, one of the hottest areas of South America; but they can also be seen near Cartagena, Colombia and the Orinoco Delta. The houses shown in Figure 14 are built exclusively with mangroves, reeds and thin canes, w hich are abundant in the areas around the lake. Tem- perature diff erences between the inland and lake areas give rise to permanent breezes through and below the houses. This natural ventilation process keeps the inside temperature between 25 and 300 e, a value comparable to that obtained in the city of Maracaibo, sorne 80 kms. away (See Table 11). The wind also maintains suitable humídity. The lake is basically responsible for this microclimate, and its thermal mass controls the temperature and occasions .air currents. In the site known as Sinamaica, the lake inhabitants total sorne 3000 persons. There, sanitary conditions are poor and potable water is not easily obtained.

More elaborate, and typical of more advanced cultures, are the houses of Timoto-Cuicas which can be found in the states of Tachira, Trujillo and Mérida. Of a rectangular design, they are built on a stone foundation, and they use clay (mud) walls reinforced with wood. The roofs are made of straw and supported by a wooden structure, as can be seen in Figure 13. The clay walls and dirt floors provide a stable temperature while the stone foundation and overhanging roofs off er protection from humidity and water-caused erosion. In general, the door is open onto the valley but the inside ventilation is never very good. The roofs are low; the windows small, with wooden shutters. The smoke can never be fully evacuated. In sorne Andean regions, smoke is responsible for a large number of deaths due to pulmonary disease. The stability of the inside temperature is obtained at a high price.

O) 72 FIGURE 13: Timoto-Cuicas Homes in the Andes


73

In the urban areas, the exterior of the houses was decorated __ with porches, large windows, thesholds, etc., while the interna! distribution was functional, based on long experience with Mediterranean traditions (Figure 15 ). Family life revolved around the patio, and public life around the plaza. Generally sown with flowers and trees, the patio was surrounded by long covered walks, onto which all of the rooms opened. These walks formed an integral part of the living space, which in these regions only required a limited amount of closed-in areas. The rooms with high roofs, large narrow windows overlooking the street, and doors opening onto the patio enjoyed good cross-ventilation. Sunlight was softened by shútters and lattices.

The Spanish conquerors were, from the beginning, very careful with the construction and organization of their cities, The Laws of the Indies established many well-defined urbanistic concepts, which can still be recognized in old cities such as Quito or Potosí. The urbanization laws were respected in other cities, but their constructions have disappeared. During the Colonial period, the Spanish construction techniques were always manifested using available materials. The distribution, roofs, windows and many other construction details show the relationship existing between the Old and New Worlds. The Colonial architecture of Latín America is, in fact, a transplanted arquitecture, part of an integral transculturation process. Depending on the wealth of each colony, stone walls or clay walls appeared, and decorations had a greater or lesser degree of importance. But the basic ideas were the same from Argentina to México. Surprísingly enough, in varied climates, hot and dry or wet and hot, these houses off ered a great <leal of comfort.

Colonial Architecture

FIGURE 14: Lakeside Constructions


74 FIGURE 16: Covered Walks in a Colonial Home in a Rural Area ... _

In the rural areas, the environment dictated other standards since life was directed outwards. The walks formed part of the living space protected around the house; and the projected roof s _ shielded the house from the sun and the rain (See Figure 16)

Adobe became the main substitute for brick, and the roof structure was supported with wooden posts anchored in the walls. Stone and brick were luxuries. Nevertheless, of all the materials ·and techniques brought over by the Spaniards to the new continent, roof tiles produced the greatest impact and were used until recent years, when they were substituted by ribbed metal sheets, In very dry climates, central fountains provided sorne humidity, while the night-time cooling of roofs by infra-red radiation refreshed the air of the · patio. In very wet climates, the same construction could result unpleasantly humid if not suitably ventilated, especially when the inside temperature fell below that of the outside. During the day, the hot, humid air rose and penetrated the walls; when the temperature dropped, the vapor condensed and also increased the thermal conductivity of · the construction materials. The thick walls then acted as hurnidity absorption purnps.

The resulting atmoshpere was pleasant, even though the effective temperature could exceed 25º C. The windows and doors remained open or closed depending on the position of the sun and the inside and outside temperatures. The thick walls offered thennal stability since they constituted a mass of great inertia, which reduced the speed of transfer.

FIGURE 15: A Colonial Home in an Urban Area


75

The relationship existing among the various construction details, the cooling eff ect and the comfort variables, are summarized in Table III .. It is worthwhile to note that ali of the cooling processes considered in bioclimatic designs served . the purposes of temperature and humidity control. in the Colonial buildings, but their .respective . influences have never been completely quantified, ·.·

appropriate control of the comfort factors that, physically and psychologically, affected the occupants.

privacy and a sense of safety,

Opening above a window

an adequate relationship among the three living areas: interior, exterior, interior-exterior, by means of the porticos and the patio.

In both cases, urban and rural, a sensation of comfort was achieved through the use of various archítectonic procedures, sorne of which were traditional in Spain and others which were developed empirically by the builders, for example:

The ventilatíon was propitiated through openings located over the windows and the doors. (See Fi- gure 17).

Openíng above a door

FIGURE 17: Vents in a Colonial Home in a Rural Area


Protection against rain and control

of light

Average surface temperature dueto

sunshine

Humidity

Air movement

Air temperature

é . 76

TABLE III: Relationships among Construction Details and Comfort in the Colonial Homes of Venezuela

Nigh t-time cooling

Creation of a microclimate

Control of increased heat

Natural ventílatíon

Delayed heat diffusion

COMFORT VARIABLES

/ /

/ _/

COOLING EFFECTS O

Tile roofs

Patio and plants

Outside covered walks

Shutters and e wooden blinds

Tal!, thin windows

High roofs

Thick walls

CONSTRUCTION DETAIL


FIGURE 19: House in Maracaibo

FIGURE 18: House in Macuto

OJn

With the development of oil exploitation, and the start of oil production in 1917, Venezuela has

"ECOLOGICALLY- AW ARE" DESIGNS

With time, traditional architecture meshed with Pre-Hispanic and Hispanic designs. Tile roofs, walls with wood or bamboo structures covered with clay or adobe, high windows with lattices and wooden shutters, and covered walks are sorne of the characteristics still present in many Venezuelan homes (Figures 18 and 19). Interior comfort conditions are the result of the cumulative effect of the aforementioned techniques. However, since constructions have become lighter, ventilation and shade are more important than insulation. With the introduction of new materials such as corrugated sheets of galvanized steel or asbestos, concrete, etc., and due to increased construction costs, the traditional style is tending to disappear - at least in the cities - giving way to a presumably more practica! architecture, but surely more commercial. Still, in rural areas, where resources are scarce and heavy materials are more difficult to obtain, many constructions still use clay or mud walls, although the roofs have been modified. Campaigns to eradicate the Chagas disease have promoted the use. of galvanized sheeting far roofs.ínstead of straw. With experience, new designs have been developed to induce ventilation and reduce heating through the roof. Houses are generally oríented in the dominant wind direction. The constructions also maintain definite ratios among height, width, and depth. Considering the wooden cross-beam as a unit of measure, the heíght is normally 5/4 of this value, and the length is around twice the width. The longest part is parallel to the dominant wind direction, and several openings in the attic facilita te good air circulation inside (Figures 20,21 ).

SPONT ANEOUS ECOLOGICAL ADAPTA TIONS


FlGURE 22: A House in Maracaibo with an Ecologieally-aware Design

On the plains, builders took advantage of other physical phenomena produced both by the winds that blow through the houses and by the thermal expansion of the hot air. These situations are pictured in Figures 23 and 24, which present different forms of cooling:

In Maracaibo, for instance, fifty years ago, when the winds were not disturbed by tall buildings across the lake, sorne North American oíl companies put into practice the U.S. coastal building code. They installed h ouses with raised floors to induce air currents and to eliminate humidity problems in the flooring. Very Iightweight roofs and walls and attic openings, independent of the house, also helped to eliminate excessive heat (Figure 22).

received technical personñel from all over the world, who have brought with them new concepts.

o.:7Q FIGURE 21: Spontaneous Ecological Adaptations

FIGURE 20: Spontaneous Ecological Adaptations


79

FIGURE 24: Different Forms of Cooling in Houses on the Plains

( III

.. ( II ) ,,,

( I )

FIGURE 23: An Ecologically-aware Design in a House on the Plains

When interviewed, most architects agree that a suítable use of construction concepts developed over the last forty years could supply comfortable interior conditions, and thus they should be taken into account for new developments.However, in most commercial constructions, these ideas are left by the wayside. Architects are more interested in the economics of their solutions and tend to trust in existíng air conditioning equipment to

CURRENTSTATUSOFSPACE COOLING IN VENEZUELA

According to Venezuelan architect Neyra, the behavior of these constructions can be compared to that of an umbrella with vertical walls to assure privacy. The construction costs are also considerably lower.

Considering the basic desígns applied over the last fifty years, it is obvious that the use of heavy materials, which require long cooling-off periods, has been discarded in newer constructions, which are light and easily ventilated.

In this type of environment, the use of light construction materials is irnportant in reducing, in so far as possible, the storage of heat and humidity in the structure.

-In the third, the wind creates air movements by penetrating through all of the openings of the house.

-In the second, the high · day-time attic temperatures induce currents that extract through the roof the hot air from the rooms, together with the overheated attic air.

-In the first, the stored-up heat in the highest part of the houses is displaced to create a chimney eff ect, using windows in the roof.


In small towns and rural areas, the methods used over the last 20 years have been the same as in Caracas. When a Colonial design is proposed, the results are not good because materials are not

With very sloped roof s, covered walkways, ramps, fenced-off areas, and openings in the upper part of the walls, this area is shaded and ventilated naturally. The idea of the central plaza was maintained, but given a new form adapted to the requirements of the university.

There are not many buldings in Caracas that have not followed fue normal construction procedures mentioned previously, but the Central University of Venezuela (U.C.V.) provides a good example of another approach, which is very related to bioclimatic desígn. Arquitect Carlos Villanueva, who designed this university, used the concept of a plaza to create an eff ective meeting place. (Figure 27).

In larger buildings, industrialization based on techniques developed in colder climates has had a tremendous influence on structural design. Outside walls, conceived as protection against the environment, are not necessary in tropical settings, but the concept has been maintained. Thus, instead of light structures favoring ventilation, buildings are closed in and require enormous aír-conditioning installations. Since concrete walls transmit heat easily, efforts have been made to avoid heat build- up due to direct solar radiation. AH kinds of sunshades have been designed, sorne of which are quite effective (Figure 26). Another good idea is to use plants to produce shade; but this is only possible in the tropics. Since solar trajectory is such that the height of the sun at midday is always sorne 90°, these devices are small and do not represent a large increase in overall construction costs. Their effect on electricity consumption is, however, clearly notable.

OJ Q()

FIGURE 25: Building in Caracas

In long, narrow constructions, the head of the central staircase provides circulation channels for the wind that rises uphill and/or for air movements due to interna! convection. However, in sorne low-income developments built recently, even this has been forgotten. ·

In family homes, designs are sornewhat more careful; but in very hot areas, owners themselves demand the installation of active cooling systems, What can be found are houses in which natural ventilation proves to be casually effective. This can easily be observed in Caracas, in sorne of the new housing developments built in the hills.

'control the inside micro-climate. The reason for this can be traced to low energy costs, The current price of electricity is 0.30 bolivars (Bs.) per kWh, and gasoline prices range between 0.15 and 0.3 5 Bs. per liter. They are responsible for the tremendous amount of waste existing in Venezuelan industry. A good example is illustrated in Figure 25, which shows a recently erected building in Caracas. The architect only failed to install a glass roof to make the construction a perfect heat collector.


• 81

The coastal branch of the Simon Bolívar University, is building an air conditioningunit which operates with one ton of refrigeration and an open cycle that cools and dries the air. The interesting feature of tfiis unit is that the input air is pre-cooled and dried in an exchanger that operates with water at 24 or 25ºC. In wet tropical climates, regular water or even wet earth can provide a good heat trap (sump ), In both cases, the temperature never exceeds the average annual temperature for the

In Venezuela two research projects have been undertaken in the field of air cooling based on the use of renewable, non-conventional sources of energy.

RESEARCH AND DEVELOPMENT IN RESIDENTIAL COOLING

Ciudad Guayana and Guasare, near heavy oil deposits and coal mines, respectívely; are good examples of this trend; and many research programs are being sponsored, especially by the Venezuelan State oil cornpany (PDVSA) and by regional development agencies.

the same. Concrete is a good construction material, but it absorbs and stores heat much better than straw roofs, Recently, Venezuela proposed to decentralize íts economy, toward areas where space, water, energy, and mineral resources are available. The eradication of many tropical diseases and the advances made in the field of communications are opening up tropical zones to occupation and are making more accessible many of their natural resources.

FIGURE 26: Cantilcver Projection on a Building in Maracaibo


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With respect to the present, and fu ture, of the techniques discussed, the most obvious conclusión to be reached on the basis of this rapid overview is that industrialization has had a negative eff ect on the creativity of many architects. Over the last 30 years, traditional techniques - which are the fruit of centuries of long and cautious experience - have been discarded by architects interested mainly in economics, who apply any system that can

In dry tropical areas, where vegetation is almost non-existent, the environment is very aggressive: a great deal of dust, strong light, and high ambient temperatures at ground level. Constructions here have to be different; outside and inside walls become as importarit as the roof. Houses are built starting with the walls, which are thick, in order to support the roof. This increases the thermal capacity of the building and therefore reduces the effect of strong temperature variations in external air, Nevertheless, the thermal response of these constructions is not only a consequence of structural needs. Construction details, sorne of which are apparently of less importance, are the result of an empirical, but effective, evolution on the way to achieving better comfort conditions; and their systematic appearance shows that builders have had a true awarenss of this. One example of these details are the fonn and dimensions of air openings below roofs; the general orientation of buildings, as a function of the apparent trajectory of the sun; thick adobe walls; special wall coverings, etc. Table IV presents a schematic summary of various technical solu tions for cooling houses naturally, along with the comfort variables in- volved. (Figure 29).

are built around a wooden structure that supports the roof, which necessarily has to be light. Outside walls have only secondary functions: mechanical protection and definition of prívate space (Figure 28).

In wet tropical areas, the roof is the main element of protection against rain and sun. Houses

The foregoing clearly shows that climatologícal factors intervene in a decisive way in architectural development. This participation of climate in the development of constructions can be observed in two forms: directly and indirectly. Directly, since climate influences the type of vegetation and, thus, the materials available for the fabrication of houses: their structural elements, roofs, walls, floors, etc. Parallelly, climate intervenes indirectly, since housing is, first and foremost, protection against the environment; thus, the concept of a house and its construction scheme are Man 's responses to external "aggression".

CONCLUSIONS

In 1980 the Urban and Regional Research Center (C.I.U.R.) of the School of Architecture of the University of Zulia began a research project on "Climate and Architecture", the objectives of which are to determine and optimize environmental conditions of buíldings through a suitable use of solar energy and other climatic and geographical factors. This investigation should supply design criteria for constructions in the different regions of the country, as well as inforniation on cooling equipment based on active solar energy.

The University Nucleus has also begun to develop mathematical models that would pennit the evolution of interna! building temperatures.

This project has been described in greater detail • in another article.

area, when taken at a depth on the arder of 1.5 to 2 meters. Nevertheless, the air that leaves this "cold" exchanger is saturated and should be dried befare being injected into the house.


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N Natural comfort zone V Zone requiring ventilation M Zone requiring inereased thermal mass EC Zone requiring evaporatíve cooling AC Zone requiring air conditioníng H Zone requiring heating D Zone requiring dehumidífícation

Admíssíhle fluctuations

.FIGURE 29 Gívoni Comfort Diagram

Vapor Pressure in mmHg

heat, the artificial production of a cold microclimate eventually results in additional heat.

Bioclimatic design is not a construction style nor a set of technological accessories; it is an attitude towards Man and his needs, as already contemplated by Vitruvius in rus Treatise on Architecture. Architects must be aware of clima te, environment, and the consequences of their work. Artificial cooling is completely dependent on energy ; and since the final stage of energy is always

It would be presumptuous to recommend the systematic use of passive coolíng techniques in designs, while discarding all of the other construction problems; but recent discussions at the Sixteenth Pan-American Congress on Architecture , prove that the use of old techniques is being considered in the development of low-income housing.

Inste ad of taking advantage of natural ventilation to achieve suítable comfort conditions, a tendency to close in houses and · cool them artifically has been produced: "to absorb heat and force it out". The only concession has been the use of shading devices to control light and rain and, incidentally, to build up heat due to direct sunshine.

FIGURE 28 Rural Home in a Wet Tropical Zone

off er the final overall result that they are obliged to deliver.


Shade Semiundergound structure Therrnal mass/insulation Elimination of daytime hot aír Solar chimney Trombe wall Control of direct solar build-up Control of deferred solar buíld-up Vegetation

Evaporative cooling Drying Air/ground exchangers Vegetation

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TABLE IV: Technieal Solutions for Cooling Homes Naturally

Surface radiation tempera tu res

Control of heat build-up Natural ventilation Induced. ventílatíon Attenuation through heat díffusion Losses dueto radíation Losses due to conduction Microclimate

Hurnidification Air drying Microc!imate

Hurnidity

Solar chimncy Trombe wall Control of direct solar build-up Control of deferred solar build-up Air/ground exchangers Zoning

Shade Semí-underground structure Thermal mass/insulation Díssipaticn of IR radiation Air/ground exchangers Solar Chimney Trombe waU Control of direct solar buíld-up Control of deferred solar buíld-up Evaporative cooling Vegetation

[nduced ventilation Air movement

Control buíld-up Natural ventilation Attenuation through heat diffusion Losses due to radiation Losses dueto conduction Humidification lnduced ventilation Microclimate

Air temperature

DESIGN STRATEGY COOLING OPTION COMFORT VARIABLE


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REVISTA 25 ENEROETICAbiblioteca.olade.org/opac-tmpl/Documentos/hm000234.pdf · y Oriental, delimitan un importante altiplano muy árido cuya altitud oscila entre 1.000 y 2.500 m