CARTA BIOCLIMATICA DE OLGYAY PARA EXTERIORES

ELEMENTOS CLIMATICOS. La vivienda nos permite satisfacer las exigencias de confort adecuadas, pues MODIFICA el ENTORNO y nos aproxima a las condiciones óptimas de habitabilidad. Debe filtrar, absorber o repeler los elementos del medio ambiente, según influyan beneficiosa o negativamente en el confort del ser humano. El criterio ideal para el diseño de una vivienda en equilibrio, respecto a su medio ambiente, sería el que cubriera satisfactoriamente todas las necesidades fisiológicas humanas. Esto es difícil de alcanzar, en este curso sólo se revisará uno de los elementos, este es el de sensación de equilibrio térmico, sin el cual sería imposible cualquier definición de CONFORT. Este se define como la condición física y mental en la cual NO se produce o experimenta un sentimiento o estado de incomodidad

Los elementos principales del clima que afectan el confort humano, y que por ello se deben considerar en el diseño de la construcción, son: RADIACION SOLAR (ONDA CORTA), RADIACION DE ONDA LARGA EMITIDA POR LA SUPERFICIE TERRESTRE, TEMPERATURA DEL AIRE, HUMEDAD RELATIVA, VIENTO y LLUVIA. Algunos de estos elementos ya fueron revisados en las primeras lecturas. Dichos factores actúan sobre el ser humano según una compleja red de interrelaciones. Por ejemplo, el cuerpo humano intercambia calor con su entorno a través de cuatro procesos principales: radiación, conducción, convección y evaporación. Se estima que el cuerpo humano pierde 40% de su calor a través de la radiación, 40% por convección, y el 20% por evaporación. Sin embargo, estas proporciones pueden variar si se producen variaciones en las condiciones térmicas. EVALUACION CLIMATICA LOCAL Y REGIONAL. Para realizar la evaluación climática de un lugar específico, es necesario efectuar un análisis climatológico detallado que abarque todo el año con el apoyo de registros climatológicos históricos (más de 10 años de información). Los datos climatológicos locales proporcionados por las estaciones meteorológicas que operan el Servicio Meteorológico Nacional, CFE, Universidades, INIFAP, etc., darán la información necesaria al diseñador para que éste pueda realizar su propia evaluación. También se pueden consultar análisis regionales que se pueden encontrar en tesis y artículos publicados en revistas. Algunos tipos de análisis son:

Análisis térmico. Se pueden elaborar gráficos sobre la distribución de las temperaturas máximas y mínimas de una localidad.

Análisis Solar. Se pueden consultar gráficos solares para conocer la cantidad media de calor producido por la radiación solar para diferentes tiempos.

Análisis del viento. En gráficos se especifican velocidad, dirección del viento, frecuencia para conocer los vientos dominantes.

Análisis de lluvias. Se pueden elaborar gráficos con la distribución mensual de la lluvia, así como también la distribución de la lluvia en años secos y en años muy lluviosos.

1

Existen varios modelos para evaluar el confort y definir estrategias de climatización. En el presente documento se describe el modelo de Olgyay, conocido como Carta Bioclimática, la cual se debe usar como apoyo para el diseño de exteriores o áreas verdes. Estas zonas son importantes porque proporcionan beneficios tangibles e intangibles: un buen diseño del área verde reduce el consumo de energía, mejora la infiltración del agua, reduce los ruidos, embellece el espacio, reduce la velocidad del viento, filtra el viento, proporcionan sombra, capturan carbono, etc.

El problema del diseñador urbano y del arquitecto consiste en crear un entorno que no produzca tensiones negativas sobre el mecanismo de compensación de calor del cuerpo. El objetivo debe reinterpretarse en términos de confort.

ZONA DE CONFORT. Algunos autores consideran que los límites de temperaturas máximas y mínimas que el ser humano puede resistir son el punto de insolación y el punto de congelamiento. El ser humano con una temperatura corporal media de 37 0C, al buscar una condición térmica favorable, escoge intuitivamente aquella área o zona en la cual la temperatura se haya entre el frío que puede tolerar sin estar demasiado incomodo, y el punto que le permita adaptarse al calor, sin que sus sistemas circulatorios y de excreción tengan que realizar un esfuerzo excesivo.

A través de numerosas investigaciones y experimentos se han definido las condiciones o zonas de confort. El estándar alemán lo sitúa en 20.8 0C con el 50% de humedad relativa. Otros sostienen que este se ubica entre los 15.6 0C y los 24.4 0C, con una humedad relativa entre 40 y 70%. En los Estados Unidos dicha zona de confort se sitúa entre los 23.3 y 26.7 0C, con una humedad relativa entre 30 y 70% (Givoni, 1976). Para la ciudad de México DF, se han reportado valores entre 21 y 28 0C con 20 y 40% de humedad relativa (Vélez, 2002). Como se verá, no existe un criterio único para poder evaluar de manera precisa el confort, pues este además depende de varios factores como el sexo, edad, tipo de vestido, naturaleza de la actividad, localización geográfica, etc, etc.. Es decir, la zona de confort no tiene límites absolutos.

CARTA BIOCLIMATICA. Los efectos de los elementos climáticos pueden, a partir de estudios separados, agruparse y expresarse en una grafica única. Dicha gráfica es la CARTA BIOCLIMATICA, que sitúa al CONFORT en el CENTRO. De forma simple y diagramático, dicha gráfica expresa las necesidades de VENTILACION NATURAL, CALENTAMIENTO RADIANTE, ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO O SOMBREADO de las áreas que se encuentran situadas fuera de la zona de confort (Olgyay, 2002).

La grafica climática se construye con valores promedio mensuales de temperatura máxima, temperatura mínima, humedad relativa máxima y humedad relativa mínima. La TEMPERATURA se coloca en el eje de las ordenadas y la HUMEDAD RELATIVA en el eje de las abscisas. Al centro de la grafica se ubica la zona de confort. Cualquier condición climática determinada por su temperatura y su humedad relativa puede dibujarse en esta gráfica (ver figura abajo). Si el punto trasladado a la gráfica cae dentro de la zona de confort nos sentiremos bien a la sombra, y NO es necesario aplicar ninguna medida correctiva. Pero si el punto trasladado a la gráfica cae fuera de la zona de confort, entonces

2

SI necesitaremos aplicar medidas correctivas para lograr el confort. Es importante comprender que esta herramienta es útil en las primeras etapas de un proyecto de diseño de exteriores, porque una construcción cambia su microclima interior por virtud de las características térmicas de los materiales, sus rangos de infiltraciones controladas, etc. Esto es cierto especialmente en los edificios grandes, los cuales generan gran cantidad de calor interno, y por esto, son menos afectados por el clima que los edificios pequeños.

A continuación se presenta la carta bioclimática para la Ciudad de México DF, elaborada con datos climatológicos mensuales registrados en la estación climatológica del Aeropuerto Internacional (Vélez, 2002). Las líneas numeradas son los valores de temperatura (max y min) y humedad relativa (max y min) para cada uno de los meses. Cada línea se construye con dos puntos. El primer punto (x1, y1), se forma con los valores de la humedad relativa máxima y la temperatura mínima para el mes 1; el otro punto (x2, y2) se forma con los valores de humedad relativa mínima y la temperatura máxima para el mes 1. Estos puntos se unen con una línea. Se repite el proceso para cada mes.

4.4

10.0

10 20 30 40 50 60 70 80 90HUMEDAD RELATIVA %

15.6

26.7

21.1

32.2

37.8

43.3

TEM

PERA

TURA

0 C

DEMASIADO FRIO

DEMASIADO CALIDO

ZONA DE CONFORT

(BROWN, 1994)

0.26 m/s

Línea de Sombra

T (C)

DEMASIADO SECO

DEMASIADO HUMEDO

3

CONFORT HUMANO: TEMP, HR, VIENTO, EVPARA EXTERIORES

4

Supongamos que nuestro caso de estudio se ubica por arriba y a la derecha del perímetro superior de la zona de confort, significa que requerimos viento para refrescar nuestra zona y recuperar el confort. La forma como el viento sirve para recuperar la sensación de confort desplazando las altas temperaturas, se expresa en la gráfica con líneas paralelas próximas que siguen el límite superior de la zona de confort. Los números indican las velocidades de viento (metros por segundo) necesarias para recuperar el confort.

Pero si nuestro caso de estudio está en la zona con temperatura alta y la humedad relativa baja, entonces significa que allí nos sentiremos demasiado secos y calientes; en este caso, los vientos no ayudan demasiado. El frío por evaporación es el elemento adecuado para combatir las altas temperaturas. Las líneas punteadas indican los gramos de humedad por cada kilogramo de aire necesario para reducir las temperaturas y alcanzar el confort.

En el perímetro inferior de la zona de confort se encuentra una línea divisoria, los puntos situados por encima de la misma sólo necesitan sombra, por el contrario, los que se encuentran en la parte de abajo, lo que necesitan es radiación solar para contrarrestar las temperaturas tan bajas.

La radiación necesaria para restituir la sensación de confort están expresadas para el exterior solamente. En la parte inferior izquierda de la gráfica aparecen señalados los valores de temperatura de radiación (W/m2 ), necesarios para recuperar la sensación de confort.

CONCLUSIONES

La grafica bioclimática se construye colocando la TEMPERATURA en el eje de las ordenadas y la HUMEDAD RELATIVA en el eje de las abscisas. En medio de la gráfica se ubica la zona de confort.

El confort se define como la condición en la cual NO se produce o experimenta un sentimiento o estado de incomodidad.

La evaluación bioclimática es el punto de partida para cualquier diseño o proyecto arquitectónico que aspire a proporcionar en la vivienda o edificio un entorno climático equilibrado.

La carta bioclimática sitúa los problemas que afectan el confort y describe las medidas a adoptar para resolverlos, con el fin ultimo de conseguir el nivel de confort humano adecuado en las diferentes condiciones climáticas.

Las condiciones climáticas de un lugar pueden ubicarse fácilmente en la gráfica, y ésta mostrará cuales son las medidas correctivas necesarias para alcanzar el estado de confort.Las necesidades o excesos pueden corregirse por medios NATURALES, es decir, adaptando el diseño arquitectónico a los elementos climáticos existentes. Otros problemas, cuya solución se encuentren fuera de las técnicas pasivas o naturales, deberán ser resueltos mecánicamente, PERO ESTA ES LA ULTIMA OPCION.

5

Es tarea del diseñador y arquitecto la utilización máxima de todos los medios naturales (técnicas pasivas) para producir una vivienda lo mas sana y agradable posible, al mismo tiempo deberá buscar el ahorro en los costos, reduciendo o mejor aún eliminando la necesidad de ayudas mecánicas para el control climático.

BIBLIOGRAFÍA

Olgyay, V. 2002. Design with climate: Bioclimatic approach to architectural regionalism. Editorial Gustavo Gili, SA. España.Givoni, B. 1976. Man, Climate & Architecture. Applied Science Pu. NYVélez G., R. 2002. La ecología en el diseño arquitectónico. Editorial Trillas. México DF

.

6