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estar a gusto = x + y

Publicado por - 19/05/2013

El confort térmico es una sensación neutra de la persona respecto a un ambiente térmico determinado. Puede resultar un concepto subjetivo pero, como casi todo en este mundo, lo hemos cuantificado y estandarizado.

Según la norma ISO 7730, el confort térmico “es una condición mental en la que se expresa la satisfacción con el ambiente térmico”. Depende de varios parámetros globales externos, como la temperatura del aire, la velocidad del mismo y la humedad relativa, y otros específicos internos como la actividad física desarrollada, la cantidad de ropa o el metabolismo de cada individuo.

Para llegar a la sensación de confort, el balance global de pérdidas y ganancias de calor debe ser nulo conservando de esta forma nuestra temperatura normal, es decir se alcanza el equilibrio térmico. Algunos intervalos de valor de los parámetros de confort externos que interactúan entre sí para la consecución del confort térmico y que se encuentran representados en las Cartas Bioclimáticas son:

  • Temperatura del aire ambiente: entre 18 y 26 ºC.
  • Temperatura radiante media superficies del local: entre 18 y 26 ºC.
  • Velocidad del aire: entre 0 y 2 m/s.
  • Humedad relativa: entre el 40 y el 65 %.


EL CALOR Y SUS MECANISMOS DE TRANSMISIÓN

El calor se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. Una transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida por una diferencia de temperatura. Se transmite de unos cuerpos a otros mediante tres tipos de mecanismos diferentes:

Conducción: La conducción es la manera de transferir calor desde una masa de temperatura más elevada a otra de temperatura inferior por contacto directo. El coeficiente de conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa del mismo. Los materiales aislantes tienen un coeficiente de conducción pequeño por lo que su capacidad para conducir el calor es reducida, de ahí su utilidad.

Convección: La transmisión de calor por convección es un intercambio de calor entre el aire y una masa material que se encuentran a diferentes temperaturas. El transporte del calor se produce por movimientos naturales debidos a la diferencia de temperaturas, el aire caliente tiende a subir y el aire frío baja, o bien mediante mecanismos de convección forzada.

Radiación: Es un mecanismo de transmisión de calor en el que el intercambio se produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas, por lo que no existe la necesidad de que exista un medio material para el transporte de la energía. El sol aporta energía exclusivamente por radiación.

EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO

Los diagramas psicrométricos permiten determinar de forma gráfica el conteni­do de vapor de agua en el ambiente en función de dos parámetros. Esto es importante porque facilita la adopción de estrategias que permitan alcanzar unos límites razonables de confort térmico desde la posición inicial hasta la deseada. El aire que respiramos contiene una importante cantidad de agua en forma de vapor. En función de la cantidad de agua presente en el aire ambiente, se facilitará o impedirá la evaporación del sudor del cuerpo humano condicionando el principal procedimiento fisiológico utilizado por el cuerpo para regular la temperatura interna.

En las normativas españolas aparece reseñado como un punto de referencia para el cálculo del confort térmico de edificaciones en la península.

En la siguiente figura se puede observar un diagrama psicrométrico (El diagrama no es constante, ya que es variable con la altura sobre el nivel del mar, aunque es usual en la bibliografía encontrarlo para la altura a nivel del mar) con sus parámetros significativos:

  • El eje horizontal representa en grados centígrados, °C, la temperatura seca, que se corresponde a la que se obtiene con la lectura directa de un termómetro normal.

  • El eje vertical refleja la humedad absoluta. Se representa con el símbolo w y en el diagrama viene indicada en gramos de agua por kilogramo de aire seco (gw/kga).

  • La línea verde representa la línea de humedad relativa del 100%, que es indica­tiva del estado de saturación. Las líneas pintadas de azul son las líneas de humedades relativas inferiores a 100%. El valor de la humedad relativa está es­crito sobre la línea correspondiente. Por ejemplo, la representada de azul en esta figura representa una humedad relativa (HR) del 60%.

  • La línea naranja es la de la entalpía (cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno), representada con el símbolo h, siendo sus unidades kJ/kg aire seco.

  • La línea (100% de saturación) verde es el límite del diagrama del aire real.

La utilización del diagrama permite determinar el estado del aire conociendo sólo dos parámetros, siendo los más utilizados la temperatura seca y la hume­ dad relativa. Tanto la temperatura seca como la humedad relativa son fáciles de obtener con un termohigrómetro.

CARTAS BIOCLIMÁTICAS

La zona de confort se dibuja sobre un diagrama psicrométrico (que relaciona temperatura del aire y humedad relativa) y que especifica límites de confort en temperatura del aire y temperatura del clima interior en un recinto, cuyos valores son mantenidos mediante un sistema mecánico de acondicionamiento de aire, actuando sobre personas con actividad sedentaria.

Como vemos, el objetivo final de las investigaciones en el campo bioclimatológico es el de cuantificar las sensaciones térmicas y establecer escalas, que permitan determinar las respuestas de la persona ante unas condiciones climáticas específicas. Todos los investigadores utilizan una metodología similar, consistente en el análisis combinado de las diversas variables climáticas, que condicionan la sensación térmica, aunque varía su número y la importancia dada a cada una de ellas.

Los resultados se expresan en forma de índices o representando zonas de confort sobre diagramas psicrométricos, lo que da a lugar a diagramas bioclimáticos o cartas bioclimáticas.

Dos son los diagramas o cartas bioclimáticas más utilizadas en los trabajos de diseño arquitectónico y en urbanismo: la de Olgyay y la de Givoni. La primera permite determinar las características climáticas de espacios abiertos y es de gran utilidad para la elección del emplazamiento y orientación de los edificios; la de Givoni está diseñada para determinar las condiciones microclimáticas del interior de los edificios, lo que permite evaluar las necesidades energéticas de calentamiento o ventilación necesarias para mantener unas condiciones adecuadas de confort.
Ambos modelos parten de la idea de una arquitectura bioclimática, cuyo objetivo es la realización de edificaciones adaptadas a las condiciones climáticas del medio y que proporcionen al usuario ambientes térmicamente agradables utilizando para ello la propia edificación y sus elementos constructivos con un consimio mínimo de energía. Esta concepción bioclimática permite integrar la forma, la materia y la energía del lugar, creando una arquitectura más propia de cada región.

• DIAGRAMA BIOCLIMÁTICO DE GIVONI. Givoni en su diagrama bioclimático para edificios (Building bioclimatic chart) introduce como variable el efecto de la propia edificación sobre el ambiente interno El edificio se interpone entre las condiciones exteriores y las interiores y el objetivo fundamental de la carta bioclimática consiste en utilizar unos materiales y una estructura constructiva, cuya respuesta ante unas determinadas condiciones exteriores permita crear un ambiente interior comprendido dentro de la zona de bienestar térmico.

El diagrama de Givoni es una carta que permite determinar la estrategia bio­climática a adoptar en función de las condiciones higrotérmicas del edificio en una determinada época del año. En el diagrama se distinguen unas zonas asociadas a sus respectivas técnicas bioclimáticas que permiten alcanzar la zona de bienestar.

La carta se construye sobre un diagrama psicrométrico y en ella se distinguen una serie de zonas características:

  • Una zona de bienestar térmico delimitada a partir de la temperatura del termómetro seco y la humedad relativa, sin tener en cuenta otros factores.

  • Zona de bienestar ampliada por la acción de otros factores adicionales:
    – Hacia la derecha la zona de bienestar puede ampliar en función de la masa térmica del edificio, representada por los tipos de materiales de la construcción; el enfriamiento evaporativo, que se produce cuando una corriente de aire seco y cálido pasa sobre una superficie de agua, parte de a cual se evapora produciendo un doble efecto positivo: descenso de la temperatura por la energía utilizada en el proceso de evaporación y aumento de la humedad ambiental. Fuera de estos límites y hacia la derecha del gráfico, solo se pueden conseguir las condiciones adecuadas con sistemas mecánicos de ventilación y deshumificación.
    – Hacia la izquierda del gráfico la zona de confort se extiende siempre que se produzca calentamiento, que puede ser calentamiento pasivo, es decir, utilizando la radiación solar directa, durante el día, o el calor almacenado en acumuladores, durante la noche y calentamiento mecánico, mediante el uso de sistemas convencionales de calefacción.

Como ocurre con la carta de Olgyay, la utilidad del diagrama es indiscutible, sin embargo el problema consiste, primero en determinar los límites de confort, bastante diferentes según autores y zonas (cuadro 7) y, en segundo lugar, utilizar los datos adecuados de temperatura y humedad, que deberían ser horarios o, al menos representativos de los distintos ambientes que se producen a lo largo del día, sobre todo en climas tan contrastados como los del interior de la Península.

• DIAGRAMA BIOCLIMÁTICO DE OLGYAY. Los hermanos Olgyay desarrollaron su carta bioclimática (The bioclimatic chart) en la que se integran las dos variables fundamentales para el bienestar como es la temperatura y humedad, y se añaden otras como la radiación, la velocidad del viento y la evaporación como medidas correctoras.

Dentro de este diagrama se pueden distinguir:

a) Una zona de confort de referencia para una persona en reposo y a la sombra, con una temperatura ambiente entre 22ºC y 27ºC, y una humedad relativa entre el 20% y el 80%, unos límites que corresponden a una sensación térmica aceptable.

b) En el eje de ordenadas se representa la temperatura seca del aire, es decir, la que indica un termómetro normal.

c) En el eje de abscisas se representa la humedad relativa del aire.

d) También aparecen una serie de líneas, que representan las medidas correctoras que es preciso realizar en el caso de que las condiciones de temperatura y humedad salgan fuera de la zona de confort. Estas líneas son:

  • La radiación expresada en Kcal/hora se sitúa en el límite inferior de la zona de confort y con ella se dibuja la línea de sombra o límite a partir del cual el confort se pierde como consecuencia del frío.

  • El viento en m/s. se representa por una líneas crecientes con la temperatura y decrecientes con la humedad.

  • La línea de congelación, aparece en el borde inferior del gráfico e indica la temperatura mínima soportable antes de que aparezcan problemas de congelación en los miembros.

  • La línea de insolación, en la parte superior, indica posibles desmayos por la combinación de altas temperaturas y elevada humedad.

Los puntos situados por debajo de la zona de confort indican periodos con defecto de calor,  por lo que es necesaria la radiaición solar para alcanzar la confortabilidad.

Los puntos situados por encima indican periodos sobrecalentados y el bienestar requiere del concurso de la ventilación o enfriamiento evaporativo para regresar a la zona de confort.

En la utilización del gráfico pueden tomarse temperaturas mensuales, medias o extremas o los valores diarios.

Cada zona geográfica dispone de una carta bioclimática específica en función de las condiciones ambientales correspondientes a su clima. Sobre una de estas cartas pueden estudiarse las actuaciones a realizar entre el punto de partida de una estancia y aquél que garantizaría el confort térmico.

La utilización de estos diagramas es una herramienta de gran utilidad y debe ser incorporada a los estudios climáticos regionales, a pesar de las dificultades derivadas de la escasez de información de muchos de los parámetros requeridos para su elaboración. Permiten adaptar los diseños bioclimáticos para permitir alcanzar el confort higrotérmico en función de la época del año y del clima de la ubicación del edificio.

El número cada vez mayor de estudios dedicados al clima de las áreas urbanas es, sin lugar a dudas, un factor favorable para el empleo generalizado de estas cartas, que, en definitiva, permiten evaluar un aspecto del clima de gran utilidad para la planificación y el uso racional de los espacios habitados.

Fuentes:  

Apuntes – Curso de Arquitectura Bioclimática – EXITAE
Documento Clima y Confortabilidad Humana. Aspectos Metodológicos, UAM
Construible.es



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