Eje Termico

Introducción

El clima es factor determinante en las decisiones tomadas a cerca de la vivienda, traduciendo la relación existente entre clima y arquitectura en la búsqueda de las condiciones óptimas de confort térmico. La tipología constructiva se encuentra definida más por las zonas climáticas que por las fronteras territoriales. En zonas cálido-húmedas, la arquitectura característica es ligera, muy ventilada, protegida en todas las direcciones de la radiación solar y sin inercia térmica de ningún tipo. Como parte de esta arquitectura, la cubierta ventilada presentase como el elemento constructivo más significativo, ya que por si sola define el espacio e indica que el edificio es habitable, ofreciendo protección contra la lluvia y el sol y creando un cobijo con un microclima particular. Este trabajo estudia los efectos térmicos en el espacio interior del edificio como consecuencia de las tipologías de cubiertas y sus diferentes materiales.

El hombre siempre buscó en la arquitectura una manera de protegerse, sea del sol o de la lluvia, sea del calor o del frío. Además, la creación de un local donde sea capaz de satisfacer sus necesidades, en la busca de confort térmico y desarrollo de sus actividades.

El clima es factor determinante en las decisiones tomadas a cerca de la vivienda, visto que los parámetros que actúan en cada situación hacen con que cada región tenga condiciones distintas de temperatura del aire, de radiación, de humedad relativa y de movimiento del aire.

Estos parámetros en combinaciones únicas definen las zonas climáticas, que poseen clasificaciones distintas de acuerdo con cada autor, siendo los más utilizados el de W. Köppen. Adoptando como criterio la relación entre clima y vegetación, determina cinco zonas climáticas básicas: tropical-lluviosa, seca, templada, boscosa-fría y polar.

Dentro de la clasificación de W. Köppen, este trabajo se especifica en estudiar el clima tropical-lluvioso, o cálido-húmedo, y su relación con la arquitectura.

Esta relación existente entre clima y arquitectura está explicada por Jean Dollfus en su muestrario de viviendas de todo el mundo en que afirma que el principal objetivo de las construcciones ha sido siempre la búsqueda de las condiciones óptimas de confort térmico. Según sus análisis, concluye que la tipología constructiva se encuentra definida más por las zonas climáticas que por las fronteras territoriales. Aunque existan variaciones, producto de particularidades de cada cultura o de disponibilidad de material, la forma de la vivienda autóctona nace de su relación con el entorno.

La proporción entre macizo y aberturas al exterior depende tanto de la psicología popular como del clima y de los materiales empleados.

Desde la antigüedad el hombre reconocía que la adaptación era un principio esencial en la arquitectura con el objetivo de alcanzar el confort térmico.

En las zonas cálido-húmedas, donde las temperaturas son altas, la radiación siempre intensa, las nubes y lluvias son frecuentes, y la humedad es constantemente alta: la arquitectura popular característica es ligera, muy ventilada, protegida en todas las direcciones de la radiación y sin inercia térmica de ningún tipo. En las regiones cálido-secas, las temperaturas son muy altas durante el día pero bajan bastante durante la noche. La radiación solar es directa y los vientos cargados de polvo son molestos, que hacen con que la arquitectura de este clima sea compacta, con escasas aberturas, muchas veces con gruesas paredes o subterráneas para obtener la máxima inercia térmica. Además utilizan el recurso del patio, protegido del sol, humedecido y refrescado con la presencia de agua.

En las regiones frías, con las temperaturas bajas durante todo el año, escasa radiación y precipitaciones frecuentes, la arquitectura autóctona es compacta, aislada y con pequeñas aberturas, con el objetivo de conservación de calor en su interior.

En climas templados, donde presentan acusados cambios de condiciones a lo largo del año, la arquitectura se hace más compleja, al tener que ser adaptable. La arquitectura popular siempre se ha visto obligada a incorporar soluciones y sistemas flexibles, que facilitan resolver los problemas de frío en invierno y de calor en verano, como sistemas de sombreamiento para días cálidos y aislamiento móviles para días fríos, aberturas practicables para permitir la ventilación, espacios intermedios entre interior y exterior para generar microclimas favorables, etc.

La arquitectura se modifica a fin de proporcionar al hombre las condiciones necesarias de confort. La consecuencia final de todas las consideraciones que pueden hacerse sobre el bienestar es que, en cualquier espacio arquitectónico se puede actuar, desde el inicio del diseño, sobre los parámetros ambientales que resultarán en el edificio. Es decir, la “arquitectura del ambiente”, en cual la persona receptora del mismo pasa a ser el primer factor a considerar. El trabajo se desarrolla en tres partes:

Parte I. El clima cálido-húmedo y su relación con el hombre

Parte II. Soluciones de diseño ambiental adoptadas en respuesta al clima

Parte III. Análisis térmico de la cubierta ventilada

Zona de Confort

Los efectos del medio ambiente inciden directamente sobre el hombre a través de los parámetros térmicos, acústicos y lumínicos. Sumado a estos, los factores de confort físico, biológico-fisiológico, sociológico y psicológico. El cuerpo humano puede absorberlos o percibir sus efectos, esforzándose para llegar a un punto de equilibrio, adaptándose a su entorno a punto que solamente requiera un mínimo de energía. Las condiciones bajo las cuales consigue este objetivo se definen como zona de confort. Dentro de los elementos físicos del entorno que tienen influencia sobre las personas, este trabajo se limita analizar uno de los elementos – la sensación térmica –, sin el cual no es posible satisfacer el confort.

Figura 8 - El hombre y la interacción con el medio ambiente.

El aire reúne tres de los cuatros parámetros que

condicionan la sensación térmica: su temperatura, humedad

(contenido de vapor de agua) y movimiento (velocidad).

Sumado a estos, la radiación solar, que juntos forman los

elementos principales que afectan la comodidad.

Los medios por los que el ser humano intercambia

calor con el ambiente físico pueden clasificarse en cuatro

procesos principales. A través de la radiación se estima que

el cuerpo humano pierde 40% de su calor. Pierde otros

40% por convección y conducción y, los 20% restantes por

la evaporación. Sin embargo, estas proporciones poden

cambiar si ocurren variaciones en las condiciones térmicas.

Por ejemplo, en climas con alta humedad la evaporación a

través de la piel tornase perjudicada debido al alto índice de

vapor de agua presente en el ambiente.

Hay que tener en cuenta para definir la zona de confort la variabilidad de

la sensación térmica de los individuos: el tipo de vestimenta, naturaleza de

actividad que se realiza, sexo, edad y la aclimatación, que de acuerdo con la

localización geográfica afecta la sensación de confort.

El límite superior de temperatura a que puede resistir el hombre es el

unto de insolación debido a la radiación solar, y el límite mínimo es el punto de

congelación. Entonces, la temperatura ideal de aire debe encontrarse en la

media de los dos extremos.

En estos límites, se mueven las condiciones de comodidad térmica, que

dependerá de los factores de los usuarios. Hay que hablar de temperaturas del

aire entre 15 y casi 30º C, con humedades entre el 40 y el 80% de la saturación

para cada temperatura.

La vivienda es el principal instrumento que nos permite satisfacer las

exigencias de confort adecuadas. Modifica el entorno natural y nos aproxima a

las condiciones óptimas de habitabilidad.

Radiación Solar

La importancia de la radiación para el confort térmico es mucho mayor de lo que pensamos. Las sensaciones térmicas, en realidad, provienen de efectos radiantes y afectan el hombre, visto que, case la mitad de los intercambios de energía del cuerpo humano con el ambiente se realizan por radiación.

Puede ser utilizado en cierta forma para equilibrar temperaturas extremas del aire. A bajas temperatura, por ejemplo, una caída de 1 ºC en la temperatura del aire puede ser compensada elevando la temperatura de radiación en 0,8 ºC.4

Parte de la radiación incidente se refleja en las superficies de las nubes, y parte es absorbida por los componentes atmosféricos. Una cierta cantidad es dispersada por moléculas en la atmósfera, pero parte de la misma se recupera como radiación difusa. Parte de la radiación que incidesobre el solo es reflejada por la superficie terrestre, pero la mayor parte

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