Memoria de clase: Tecnologías biclimáticas - Brenda Osmara Sarracino Fernández

Tecnologías Bioclimáticas: Factores Térmicos, Lumínicos y Acústicos Maestría en Diseño Urbano Arquitectónico Sustentable Universidad Gestalt de Diseño

Docente

Arq. Enrique Sánchez Pugliesse Alumna

Brenda Osmara Sarracino Fernández MEMORIA DE CLASE

Tecnologías Bioclimáticas: Factores Térmicos, Lumínicos y Acústicos Maestría en Diseño Urbano Arquitectónico Sustentable Universidad Gestalt de Diseño

Docente

Arq. Enrique Sánchez Pugliesse Alumna

Brenda Osmara Sarracino Fernández

Tecnologías Bioclimáticas: Factores Térmicos, Lumínicos y Acústicos Maestria en Diseño Urbano Arquitectonico Sustentable Universidad Gestalt de Diseño

Docente

Arq. Enrique Sánchez Pugliesse Alumna

Brenda Osmara Sarracino Fernández Diseño Editorial

Ediciones G

ÍNDICE 7. APROVECHAMIENTO DE LA LUZ SOLAR 9. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA 10. ARQUITECTURA VERNÁCULA

• Clima Cálido - Seco • Clima Cálido - Húmedo • Clima Templado • Clima Frío

15. CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY 17. CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI 20. CONCEPTO DE CLIMA • ¿Qué es el Clima?

23. CONFORT HUMANO

26. GEOMETRÍA SOLAR 27. CARTAS SOLARES 10. HELIODON 15. DISPOSITIVOS DE SOMBRA • Control Horizontal • Control Vertical

17. VIENTOS 20. TUNELES DE VIENTO 23. MODELO ICONOGRÁFICO

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APROVECHAMIENTO DE LA LUZ SOLAR El ser humano ha ido perfeccionando la utilización del poder calorífico y la luz del sol para transformar este tipo de energía en otras que, además, permitieran transportarla más fácilmente. La radiación solar puede convertirse en energía térmica (calor), que puede transformarse en energía mecánica y también puede transformarla en energía eléctrica.

Las características y/o ventajas de este recurso es variado y se le da grandes beneficios dependiendo de su método, aplicación y forma la forma de capturar este elemento natural.

A continuación, se mencionan unas de las características principales de este recurso:

PROPORCIONA CALOR Proporciona calor, aprovechado mediante ventanales de manera que los rayos del sol se concentran en un área en especial en donde se necesite una gran concentración de este. En ocasiones se aplican los colectores solares térmicos que se basan en paneles o espejos para absorber y concentrar el calor solar.

PROPORCIONA LUZ Proporciona luz que se convierte en electricidad a través de paneles solares fotovoltaicos. De igual manera al tener una buena ubicación en la edificación o vivienda, esto podría apoyar en temas de iluminación de espacios sin necesidad de aplicar obligatoriamente un elemento de energía eléctrica.

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ES INAGOTABLE Y SE RENUEVA Al contrario que las fuentes tradicionales de energía como el carbón, el gas, el petróleo o la energía nuclear, la energía del sol está disponible y se adapta a los ciclos naturales. Por ello es un elemento esencial de un sistema energético sostenible. El desarrollo y aprovechamiento de este recurso evita generar daños al medio ambiente.

NO CONTAMINANTE El sol al ser inagotable puede proporcionar de manera positiva a elementos y mecanismos de manera continua. Este no emite sustancias tóxicas ni contaminantes que puedan afectar directamente a lo que es el aire, agua y viento. Es un recurso el cual no afecta los ecosistemas terrestres y acuáticos.

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ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA La arquitectura bioclimática es la que se centra en el diseño y construcción de edificios tomando en cuenta las condiciones climáticas de la zona en que se está construyendo, y se enfoca, además, en el aprovechamiento de los recursos naturales disponibles (sol, vegetación, lluvia, viento) para disminuir en lo posible el impacto ambiental.

Este tipo de arquitectura, se basa en la importancia de proporcionar a la construcción confort térmico y acústico en los espacios exteriores e interiores de la edificación.

Sus principales características son: • Orientación: Se diseña tomando en cuenta la posición del sol para aprovechar al máximo la luz solar.

• Soleamiento y protección solar: En este punto y dependiendo de la región en que se esté construyendo, los vidrios deberán contar con protección solar para disminuir la entrada de la radiación solar.

• Aislamiento térmico: Muros gruesos, edificios enterrados o semienterrados; son algunas de las técnicas de construcción utilizadas para conseguir un correcto aislamiento térmico, que deberá retener el calor o impedir su entrada dependiendo de la estación del año.

• Ventilación cruzada: Con el objetivo de crear una buena ventilación en todas las áreas de la construcción.

El objetivo de la arquitectura bioclimática, es diseñar construcciones que sean capaces de cambiar su comportamiento ambiental de acuerdo a las condiciones de cada estación del año.

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ARQUITECTURA VERNÁCULA

La arquitectura vernácula es aquella forma de construir típica de una región concreta. No se trata de un estilo arquitectónico, sino de aquellas edificaciones características de un pueblo determinado.

La arquitectura vernácula responde a una adecuación a las particularidades climatológicas y geográficas de ese lugar, aprovechando los materiales disponibles de la zona y las técnicas constructivas típicas de la región.

La importancia de esta arquitectura reside en que son un reflejo de la cultura y el contexto demográfico de cada región, además de que supone un enriquecimiento para la cultura de la población el poder utilizar materiales que son propios del lugar y trabajarlos de una forma artesanal.

La arquitectura vernácula nace a partir de la necesidad del ser humano de adaptarse a un entorno concreto. Es por ello que para su construcción se utilizan materiales de proximidad como la madera, el bambú, fibras naturales o piedras naturales, entre otros.

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CLIMA CÁLIDO-SECO

La incidencia de la radiación solar es máxima durante el día y al caer la noche, los efectos de enfriamiento por reirradiación nocturna son muy potentes y es característico de estas zonas una bajada muy brusca de la temperatura al ponerse el sol. Esto provoca una oscilación diaria de temperaturas muy elevada, con extremos muy poco confortables en sendos periodos diurno y nocturno. Sin embargo, como consecuencia de esos valores extremos, la temperatura media del día suele estar asentada en el rango de bienestar.

Los invariantes de la arquitectura popular en estas zonas se basan en cuatro estrategias básicas:

- Protección de la radiación solar.

- Voladizos que sombrean los huecos y las fachadas.

- Construcciones pesadas, generando masa térmica.

-Huecos pequeños y protegidos con celosías, contraventanas, pantallas, etc.

- Enfriamiento evaporativo - Enfriamiento radiante - Huecos pequeños y protegidos con celosías, contraventanas, pantallas, etc.

- Colores de las fachadas claros para reflejar la radiación solar.

- Muros gruesos y pesados para dotar al edificio de mayor masa térmica y asegurar en el interior una temperatura estable cercana a la media del día.

- Presencia de patios que permitan la presencia de vegetación (enfriamiento evaporativo) y la reirradiación nocturna.

-Colores de las fachadas claros para reflejar la radiación solar.

- Muros gruesos y pesados para dotar al edificio de mucha masa térmica y asegurar en el interior una temperatura estable cercana a la media del día.

-Presencia de patios que permitan la presencia de vegetación (enfriamiento evaporativo) y la re-irradiación nocturna.

-Presencia de agua en forma de fuentes, estanques, recipientes, aljibes, etc.

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CLIMA CÁLIDO-HÚMEDO

Cuando la humedad es elevada, tienen lugar los climas cálidos y húmedos. Se pierde nitidez atmosférica, por la nubosidad y la humedad contenida en el aire, lo que dificulta la llegada de la radiación solar a la Tierra y da lugar a irradiancias superficiales menores que en las localidades con igual latitud, pero de atmósferas secas.

En algunas localidades esa temperatura estable durante todo el día está asentada en el rango del bienestar, pero en otras se mantiene todo el tiempo por encima de lo deseable.

La protección solar tiene como objeto reducir los efectos de la radiación solar, tanto sobre la construcción, lo que luego provocaría el sobrecalentamiento interior, como sobre los espacios abiertos, públicos o privados, con la intención de crear microclimas favorables en torno al edificio.

Los invariantes de la arquitectura popular en estas zonas se basan en dos estrategias básicas: - Protección de la radiación solar - Ventilación

ESTRATEGIAS Y/O ELEMENTOS: - Espacios entre edificaciones amplios para facilitar la ventilación - Aberturas con un trazado regular que facilite la circulación del aire - Presencia de vegetación que sombree el espacio público - Espacios exteriores en torno a la vivienda para realizar parte de la vida en ellos - Voladizos que sombrean los espacios exteriores - Huecos grandes para facilitar la ventilación, protegidos con celosías, contraventanas, cortinajes, etc., para dificultar la entrada de la radiación solar.

- Colores de las fachadas claros para reflejar la radiación solar - Muros y cubiertas ligeros que faciliten la autoventilación - Construcciones sobreelevadas para facilitar la ventilación por debajo del edificio y evitar la entrada de la humedad el suelo.

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CLIMA TEMPLADO

En las latitudes medias, entre los 20° y los 60°, la altura solar máxima resulta muy variable a lo largo del año, siendo bastante elevada durante el verano y pequeña durante el invierno. Esto da lugar a dos estaciones térmicas claramente diferenciadas, el verano, de cálido a muy caluroso, y el invierno, de fresco a muy frío.

En general las oscilaciones anuales son muy elevadas, mientras que las oscilaciones diarias varían según el mayor o menor grado de humedad ambiente. Debido a los fríos inviernos el aislamiento térmico se convierte en una necesidad.

Durante el verano, sobre todo en las zonas más calurosas, es necesario proteger los huecos y los edificios en general de la radiación solar. También hay que fomentar la ventilación, tanto para eliminar el sobrecalentamiento en verano, como para evitar las humedades y condensaciones en invierno.

Los invariantes de la arquitectura popular en estas zonas se basan en cinco estrategias básicas:

ESTRATEGIAS Y/O ELEMENTOS: - Espacios públicos soleados, pero con soportales para protegerse del sol del verano y de la lluvia.

- La presencia de patios auto-sombreados por el edificio y donde se pueda producir el enfriamiento radiante o evaporativo.

- Voladizos que protegen las fachadas del sol y la lluvia.

- Huecos protegidos con elementos que puedan abrirse o cerrarse según la época del año (contraventanas, persianas, cortinajes, etc.)

- Muros gruesos y pesados para dotar al edificio de mayor masa térmica.

- Incorporación de materiales aislantes térmicos (paja, madera, cámaras de aire, piedras porosas, etc.)

- Flexibilidad ante la radiación solar (captación / protección)

- Edificios enterrados o semienterrados para incrementar el efecto de la masa y del aislamiento térmico.

- Flexibilidad en el diseño de los cerramientos (masa térmica/aislamiento térmico)

- Ventilación cruzada entre fachada, o entre fachadas y cubierta.

- Enfriamiento evaporativo - Enfriamiento radiante - Ventilación

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CLIMA FRÍO

En las latitudes altas de la Tierra la radiación solar incide permanentemente con un ángulo de incidencia muy bajo. Como consecuencia, la radiación solar que se recibe es muy escasa al tener que atravesar gran cantidad de masa atmosférica.

Por otro lado, la baja irradiancia solar hace inútiles todas las estrategias de captación de radiación y de calentamiento solar. La humedad, en general alta, provoca un incremento de la sensación de frío.

En este tipo de climas la opción básica de diseño es la conservación de la energía que se genera de una forma más o menos convencional en el interior.

Los invariantes de la arquitectura popular en los climas de latitudes altas se basan en tres estrategias básicas: - Aislamiento térmico y conservación de la energía.

- Empleo de materiales de acabado interior de calentamiento lento.

- Ventilación para eliminar el exceso de humedad.

ESTRATEGIAS Y/O ELEMENTOS: - Formas muy compactas y con factores de forma bajos.

- Muros gruesos.

- Empleo de la madera, tanto en los cerramientos como en los acabados interiores.

- Huecos pequeños.

- Ventilación a través de las chimeneas.

- Cubiertas con aislamiento en forma de vegetación.

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CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY Los hermanos Olgyay desarrollaron en una de sus obras “The Bioclimatic Chart”, una carta bioclimática en la que se integran dos variables fundamentales para el bienestar, la humedad y la temperatura.

Además, se añaden otras como la velocidad del viento, la radiación y la evaporación que son medidas correctoras.

Los puntos situados por debajo de la zona de confort indican periodos con defecto de calor, por lo que es necesaria la radiación 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.

MODELO DE DIAGRAMA:

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Dentro de este diagrama se pueden distinguir:

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a) Una zona de bienestar o 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.

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

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

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.

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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI 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.

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 e 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.

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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.

Fuera de estos límites y hacia la derecha del gráfico, solo se pueden conseguir las condiciones adecuadas con sistemas mecánicos de ventilación y deshumidificación.

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.

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Un ejemplo de aplicación lo podemos encontrar en la realización del Museo Ydañez en Puente de Génave

Puente de Génave / Spain / 2010

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ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA CONCEPTO DE CLIMA ¿Qué es el Clima?

Es el conjunto de las condiciones meteorológicas promedio en una región determinada. El clima caracteriza el tiempo atmosférico dominante de un área concreta, en término de los valores medios de cada variable meteorológica.

Elementos del clima

El clima es la consecuencia de diferentes fenómenos meteorológicos que afectan significativamente sus características. Consideramos que los elementos constituyentes del clima son: la temperatura, las precipitaciones, la presión atmosférica, el viento y la humedad.

A continuación, se da una breve explicación de cada elemento: • Temperatura • Presión atmosférica • Viento • Humedad • Precipitación • Vegetación

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Temperatura Es una medida de la cantidad de calor que posee el aire en un lugar y momento determinado. Se la considera una variable meteorológica de máxima importancia a nivel global, ya que el resto de los elementos del clima dependen de su comportamiento.

Por otra parte, la temperatura está influenciada por la cantidad de radiación solar que llega a la superficie, la nubosidad, el viento, la lluvia y la presión atmosférica.

El instrumento que se utiliza para medirla se llama “termómetro”, y permite expresar su valor numéricamente en diferentes escalas (ºC, ºK y ºF).

Presión atmosférica Se define como la fuerza por unidad de área que ejerce la atmósfera en un punto determinado. Más precisamente, es igual al peso que tiene la columna de aire atmosférico sobre el sitio puntual donde se la mide.

Por otra parte, la presión también varía horizontalmente, es decir, en un mismo nivel. Esto se debe a las diferencias de temperatura y densidad entre las masas de aire (el aire frío es más denso y pesado que el aire cálido).

El instrumento que se utiliza para medir la presión atmosférica es el “barómetro”. Este permite expresarla en diferentes unidades, pero las más habituales son el milibar (mbar) y el hectopascal (hPa).

Viento Es el movimiento del aire, provocado principalmente por diferencias de presión atmosférica (desde las altas presiones hacia las bajas presiones).

El viento permite el desplazamiento de las masas de aire, además del transporte de vapor de agua y calor.

El instrumento que se utiliza para medir su velocidad se llama “anemómetro”, y por lo general permite expresar unidades en km/h o m/s.

Para obtener su dirección (desde donde proviene) se emplea una veleta.

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Humedad La «humedad absoluta» indica la cantidad de vapor de agua contenido en el aire. La unidad más común es g/m3.

La humedad relativa expresa la relación entre la cantidad de vapor de agua contenido en el aire y la máxima cantidad de vapor de agua que éste puede contener. Da cuenta que tan saturado está el aire. A mayor temperatura, más vapor de agua podrá contener una masa de aire.

El instrumento que se utiliza para medir la humedad es el “higrómetro”.

Precipitación Es la caída de agua (en estado líquido o sólido) desde una nube hasta la superficie terrestre. Su estado dependerá de la temperatura y la humedad del aire.

Las precipitaciones son una importante fuente de agua, y el sustento de la humedad ambiental. Representan un proceso clave en el ciclo hidrológico.

Comúnmente se miden en litros por metro cuadrado (l/m2), o, equivalentemente, en milímetros de precipitación (altura que alcanzaría el agua caída en un recipiente cúbico con una base de un metro cuadrado). El instrumento que se utiliza para medirla se llama “pluviómetro”.

Vegetación La vegetación también tiene un rol en el clima. Su presencia favorece un ambiente más fresco y húmedo, con mayores precipitaciones.

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CONFORT HUMANO El término confort es utilizado constantemente para definir situaciones de comodidad y bienestar. En arquitectura es una referencia a las circunstancias ambientales que pueden provocar seguridad, proactividad, tranquilidad y descanso en los individuos.

Dentro del contexto arquitectónico, el confort se puede analizar desde tres puntos principales:

CONFORT VISUAL:

Es un estado generado por el equilibrio de distintas variables como la naturaleza, estabilidad y cantidad de luz y todo aquello relacionado con las exigencias visuales de cada actividad o situación.

CONFORT TÉRMICO:

Se refiere a la falta de temperaturas óptimas en el ambiente, si un edificio es muy frío o extremadamente cálido, el cuerpo humano lo resistirá. La idea es que los edificios mantengan una temperatura interior de entre 18 y 25 grados en invierno, y entre 20 y 27 grados en verano.

CONFORT ACÚSTICO:

Busca un nivel de ruido aceptable para el descanso, el trabajo y actividades en general dentro de un espacio.

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¿Qué es un fenómeno térmico?

Desde el punto de vista de la física, un fenómeno térmico es aquella que implica en cierta forma la emisión o absorción de calor. Todos los cuerpos y materiales poseen un grado de calor o temperatura: frío, tibio, caliente, etc.

Ejemplos de fenómenos térmicos:

CONVECCIÓN

La convección es una transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos.

En materiales fluidos, la energía es transportada por el movimiento del propio material.

La convección puede ser natural, como por ejemplo en el caso del aire caliente que sube, o forzada, como los ventiladores que mueven el aire.

CONDUCCIÓN:

Es la transferencia de calor que se produce a través de un medio material por contacto directo entre sus partículas.

La energía viaja por la masa de un cuerpo. Algunos edificios pueden perder calor durante el invierno si sus paredes son altamente conductoras. Para evitar esto se pueden usar aislantes.

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RADIACIÓN:

La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas.

Una onda electromagnética es una forma de transportar energía (por ejemplo, el calor que transmite la luz del sol).

La intensidad de la radiación electromagnética de un material depende de la temperatura a la que esté.

EVAPORACIÓN:

El enfriamiento evaporativo es el proceso de enfriamiento y humidificación basado en el principio de pasar agua de estado líquido ha estado gaseoso, creando una mezcla de aire-agua.

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GEOMETRÍA SOLAR

¿Cómo se definen las coordenadas?

Son un sistema de referencia que permite que cada ubicación en la tierra sea específica, es decir, la ubicación de cualquier lugar sobre el globo terráqueo; se puede obtener mediante latitud y longitud.

LATITUD:

Es la distancia angular que hay desde un punto de la superficie de la tierra hasta el paralelo del ecuador; se mide en grados, minutos y segundos sobre los meridianos hacia el Norte o Sur respecto al Ecuador. Su rango de valores es de 0° a 90°, cuando su orientación es hacia el sur y su rango de valores es de 0° a -90°, se considera negativa.

LONGITUD:

Distancia angular que existe entre un punto de interés y el meridiano de Greenwich, se mide en grados, minutos y segundos sobre los meridianos hacia el Este u Oeste respecto del meridiano de Greenwich. Se considera positiva cuando su orientación es del rango de 0 a 1800°, negativa cuando se trata de 0 al -1800°

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CARTAS SOLARES ¿Qué es una carta solar?

Es una representación gráfica en planta, que nos permite obtener la posición del sol en el cielo con respecto a la ubicación y/o zona, considerando una latitud específica. Eligiendo una fecha y hora, se puede obtener el ángulo solar correspondiente.

Existen 2 tipos de cartas solares:

• Carta solar de Fisher o Estereográfica: Se basa en la proyección del recorrido del sol en una semi esfera.

• Carta Solar Cilíndrica: Se basa su proyección en un cilindro, cortado por la mitad.

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Datos de la carta solar: La carta Solar consta de una circunferencia en donde se marcan los ángulos de Azimut que van del 0° a 360°, con respecto al centro de ella.

Dentro de ella se encuentra el Eje horizontal y vertical, en donde este último, en la parte inferior se han colocado marcas que representan la altura o ángulo solar. En algunas cartas solares, se dibujan las circunferencias completas con centro en el cruce de los ejes.

Las curvas horizontales representan fechas específicas del año, que se mueven entre el solsticio de verano o invierno, con sus puntos medios, los equinoccios.

Las curvas verticales, representan las horas del día. En donde se aprecia que durante las equinoccios existen 12 horas de luz solar. Y los solsticios de invierno y verano, estas horas se extienden o alargan, respectivamente.

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HELIODÓN Un heliodón es un dispositivo utilizado para simular los ángulos en los que los rayos del sol pueden incidir en el modelo físico de un paisaje o edificio. Los heliodones deben contar con una o más fuentes de luz que estén sujetas a un mecanismo para poder sostener el modelo, el cual rota a través de uno a tres ejes.

Los ángulos del sol son determinados por 3 variables como son la hora del día, latitud y la época del año, por lo que un heliodón debe poder ajustarse a estos tres factores para un funcionamiento óptimo.

Tipos de heliodón Heliodón virtual Este tipo de heliodon se obtiene y se ejecuta mediante programas o software que simulan de forma digital los ángulos y patrones de la luz solar en objetos o lugares que son prediseñados, para evaluar el comportamiento de la luz natural de forma virtual.

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Heliodón físico Es el modelo físico que simula de forma más parecida nuestra experiencia en la Tierra. La trayectoria del movimiento del sol se simula mediante el uso de lámparas de RM que se ubican en los tubos circulares.

Se categorizan otros 2 tipos adicionales que se pueden definir según el uso y la finalidad.

Los dos tipos adicionales serían:

Heliodón didáctico: Es cuando los heliodones son utilizados con fines didácticos para la enseñanza, esto por la sencillez con la que permite a los alumnos comprender de manera fácil los posibles movimientos del sol y la facilidad para realizar ensayos durante las diferentes etapas de un proyecto.

Heliodón profesional: Los equipos profesionales son los utilizados con fines comerciales generalmente, estos cuentan con movimientos motorizados que son controlados desde un ordenador donde se les puede indicar latitud, año, mes, día y hora con la intención de llevar la lámpara móvil a la posición en que se encontraría el sol según el momento del año elegido para la ubicación geográfica seleccionada para realizar el estudio.

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DISPOSITIVOS DE SOMBRA Estos dispositivos de control solar pueden agruparse en función de su posición respecto a los planos definidores del espacio arquitectónico y en particular de la fachada. En consecuencia encontramos sistemas de control horizontales, verticales y sus posibles combinaciones.

CONTROL HORIZONTAL LOS ALEROS

Los aleros son sistemas de protección solar fijos y horizontales que permiten proteger la fachada y los huecos de un edificio en verano, pero dejan pasar la radiación solar en invierno. Se trata de un elemento que sobresalga alrededor de un metro sobre la ventana o recorra toda una fachada.

Al tratarse de elementos fijos y horizontales, los aleros no son eficaces en orientaciones oeste y este en las que el sol incide más horizontal.

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CORREDOR O PORCHE

Se trata de un espacio o galería cubierta, sostenida por columnas, ubicado a lo largo de una fachada. El pórtico forma un espacio de transición entre los espacios abiertos y cerrados, y puede ser un espacio de circulación exclusivamente o con un uso determinado.

PERSIANA HORIZONTAL

Consiste en un dispositivo formado por elementos horizontales compuesto por lamas que permiten el paso de la luz y el aire pero no del sol. Las persianas pueden ser exteriores o interiores y fijas o giratorias en su eje horizontal.

TOLDOS

Los toldos son elementos de sobra conocidos y utilizados para limitar el paso de la radiación solar durante el transcurso del día. Por esta razón, los toldos deben de mantenerse abiertos durante todo el día ya que generarán una barrera frente al calor, evitando así un calentamiento de los materiales del edificio.

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CONTROL VERTICAL PERSIANAS ENROLLABLES

Se trata de las tradicionales persianas enrollables de madera o de plástico que pueden llegar a tener una parte horizontal o ser completamente verticales y ajustadas a los huecos de fachada.

PERSIANAS REGULABLES

Los sistemas exteriores de lamas regulables, verticales u horizontales, son sistemas móviles que resultan muy eficaces como barrera contra la radiación solar. Estos sistemas se suelen colocar verticalmente, aunque también los hay horizontales, y por tanto están especialmente indicados para aquellas orientaciones donde la radiación solar incide con un ángulo menor (orientación este y oeste).

FACHADA VENTILADA O SEGUNDA PIEL

Este tipo de sistemas pueden utilizarse para forrar toda la fachada de un edificio, como una segunda piel, generando sombra sobre la fachada. El hecho de que sean móviles y regulables también es un factor muy importante ya que nos permitirá ajustarlas o incluso retirarlas según la época del año, evitando así la entrada de luz directa.

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VIENTOS El viento es el movimiento de las corrientes de aire con relación a la superficie de la Tierra. El viento es producido por el movimiento de rotación de la tierra, el efecto de insolación que crea la entrada y salida de los rayos de sol a través de nuestra atmósfera y las diferencias en presión atmosférica provocadas por aires fríos y calientes.

El viento es importante para la Tierra ya que es un regulador de las distintas temperaturas debidas a la diferente radiación solar que llega a la superficie terrestre y por supuesto de la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera.

El viento se mide por su velocidad y dirección. El Anemómetro mide su velocidad por metros por segundo o kilómetros por segundo y la veleta, instrumento colocado encima de una rosa de los vientos, indica la dirección o sectores geográficos por el cual procede el viento, como, por ejemplo, norte, nordeste, sudoeste, este, etc.

Tipos de anemómetros:

1. Anemómetro de empuje: están formados por una esfera hueca y ligera (Daloz) o una pala (Wild), cuya posición respecto a un punto de suspensión varía con la fuerza del viento, lo cual se mide en un cuadrante.

2. Anemómetro de rotación o de copelas: está dotado de cazoletas (Robinson) o hélices unidas a un eje central cuyo giro, proporcional a la velocidad del viento, es registrado convenientemente, en los anemómetros magnéticos, dicho giro activa un diminuto generador eléctrico que facilita una medida precisa.

3. Anemómetro de compresión: se basa en el tubo de Pitot y está formado por dos pequeños tubos, uno de ellos con orificio frontal (que mide la presión dinámica) y lateral (que mide la presión estática,) y el otro sólo con un orificio lateral .La diferencia entre las presiones medidas permite determinar la velocidad del viento.

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4. Anemómetro de hilo caliente: Un anemómetro térmico normal mide la velocidad del fluido detectando los cambios en la transferencia de calor mediante un pequeño sensor calefactado eléctricamente( un hilo o una película delgada) expuesto al fluido bajo estudio, El sensor calefactado es mantenido a una temperatura constante usando un circuito de control electrónico.

El efecto de enfriamiento resultante del paso del fluido a través del sensor se compensa aumentando el voltaje del sensor.

5. Anemómetro sónico: Este tipo de anemómetros se basa en que la velocidad de propagación del sonido depende de la velocidad del viento.

Lo que se mide en este caso es el tiempo que demora una señal de sonido en atravesar una distancia conocida (normalmente unos 20 cm).

Este intervalo de tiempo está relacionado con la velocidad del viento en la dirección entre el emisor y el receptor. Mediante una medición similar, realizada en una dirección perpendicular a la anterior, se puede calcular la velocidad total del viento y su dirección.

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TÚNELES DE VIENTO Un túnel de viento es una instalación diseñada para simular las condiciones del flujo de aire alrededor de objetos, como aviones, automóviles, edificios o componentes individuales.

Consiste en un conducto cerrado donde se genera un flujo de aire controlado y se mide su comportamiento al interactuar con los objetos en estudio.

El túnel de viento se utiliza para realizar pruebas aerodinámicas y evaluar el rendimiento de diversos diseños antes de su fabricación o construcción. Permite obtener información sobre la resistencia al viento, las fuerzas de arrastre, la distribución de presiones y otros parámetros relevantes.

Un túnel de viento consta de varios componentes principales y funciona mediante un proceso de generación y control del flujo de aire. A continuación, describimos los elementos básicos y el funcionamiento de un túnel de viento típico: • Sección de entrada de aire: es la parte del túnel de viento donde se introduce el aire. Puede haber un sistema de compresores o ventiladores que aceleran el flujo de aire para generar las velocidades deseadas.

• Conducto: es cerrado y a lo largo de este fluye el aire. Tiene una forma aerodinámica y se mantiene presurizado para asegurar que el flujo sea uniforme y controlado.

• Sección de prueba: es el área donde se coloca el objeto, maqueta o modelo que se va a estudiar. Puede haber una plataforma, un tapiz rodante o soportes para sujetar el objeto de forma segura. Esta sección suele ser transparente por el lado en el que se sitúa la sala de control, lo que permite la visualización directa del flujo de aire.

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• Instrumentación y sensores: se utilizan para medir diferentes parámetros, como la velocidad, la presión, las fuerzas de arrastre y los momentos aerodinámicos. Estos sensores proporcionan datos precisos sobre el comportamiento del flujo y su interacción con el objeto en prueba.

• Sistema de visualización: en algunos casos, se pueden utilizar técnicas de visualización para observar el flujo de aire. Esto puede incluir el uso de humo, partículas de tinte o láseres para visualizar las corrientes de aire y las áreas de alta y baja presión alrededor del objeto.

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MODELO ICONOGRÁFICO A través de este modelo se pudo experimentar y aplicar diversos elementos y sistemas que se vieron en el curso de Tecnologías Bioclimáticas, aplicando de igual manera diseño en un cubo de 30 cm x 30 cm.

El modelo está orientado a un recorrido del sol de Este a Oeste con una latitud de 19° N. Los elementos bioclimáticos que se aplicaron son los siguientes:

FACHADA NORTE • ELEMENTOS VERTICALES. • ENTRADA AMPLIA PARA MAYOR ENTRADA DE LUZ SOLAR. • MURO DEFLECTOR PARA ENTRADA DE CALOR Y CAPTACIÓN DE VIENTOS

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FACHADA ESTE • ELEMENTOS MOVIBLES DE MANERA VERTICAL PARA LA ENTRADA DE VIENTO YA QUE LOS VIENTOS DOMINANTES PROVIENEN DEL NORESTE. • MURO DEFLECTOR GRUESO PARA LA ENTRADA DE VIENTOS EN LA SEGUNDA SECCIÓN EN LA ZONA SUR.

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FACHADA SUR • ELEMENTOS MOVIBLES COLOCADOS DE MANERA HORIZONTAL PARA EL CONTROL DE ENTRADA DE LUZ SOLAR. • COLOCACIÓN DE PERGOLAS HORIZONTALES EN ESPACIO VERTICAL. • APLICACIÓN DE PÉRGOLA SOBRESALIENTE PARA BLOQUEAR EL PASO DIRECTO DE LUZ SOLAR. • COLOCACIÓN DE PANTALLA EN MURO PARA EVITAR EL TRASPASO DE CALOR DENTRO DEL ÁREA.

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FACHADA OESTE • ESPACIOS ABIERTOS UBICADOS EN DIFERENTE ORDEN PARA SALIDA DE RECORRIDOS DE VIENTOS • ELEMENTOS CON DIFERENTE GROSOR PARA AISLAR EL CALOR.

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Diseño Urbano Arquítectónico Sustentable Se terminó de formar en Xalapa, Veracruz. México La selección tipográfica aplicada es Helvetica Neue LT Std y Noto Serif JP en sus versiones Light, Light italic, Roman, Medium, Medium Condensed, Bold y Black Xalapa de Enríquez, Veracruz, México Diciembre 2023

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