Diferencia entre revisiones de «La rehabilitación de los espacios urbanos en Construcción sostenible»

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El Climograma o Carta bioclimática de Olgyay, es un diagrama en el que en el eje de abscisas se representa la humedad relativa y en el de ordenadas la temperatura como condiciones básicas que afectan a la temperatura sensible del cuerpo humano. Dentro de él se señala la zona que contiene los sistemas de valores temperatura-humedad en las que el cuerpo humano requiere el mínimo gasto de energía para ajustarse al medio ambiente, llamada ‘zona de confort’.
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La zona de confort señalada en el diagrama es aquella en la que, a la sombra, con ropa ligera y con baja actividad muscular se tiene sensación térmica agradable.
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La carta aquí presentada es válida en regiones templadas (latitud entorno a 40º), en condiciones de exterior. Si se quiere utilizar esta carta en otras regiones de menor latitud habrá que elevar el perímetro inferior de la zona de confort 0,5ºC por cada disminución en 4º de latitud, subiendo proporcionalmente el perímetro superior hasta un máximo de 30ºC. En el caso de Madrid, la latitud es de unos 40º18’.
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En esta carta se representa el clima anual de una zona conociendo las condiciones de temperatura y humedad. Suelen utilizarse las condiciones medias de temperatura y humedad mensuales, aunque se obtiene una mejor imagen si se utilizan, como se ha hecho en este análisis, las medias de máximas y mínimas de cada mes, pues señalan las oscilaciones diarias de temperatura y humedad con lo que se puede apreciar las necesidades horarias, a veces muy distintas.
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Una vez representado el clima se puede observar en él las condiciones medias de humedad temperatura que se dan en cada momento y su desviación con respecto a la zona de bienestar.
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El límite inferior de la zona de confort, 21ºC establece una separación por encima de la cual es necesaria la utilización de la protección solar y por debajo de la cual se necesita radiación. La zona de bienestar asciende con el movimiento del aire y desciende por radiación solar.
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Los puntos del diagrama que están por encima de la zona de confort, corresponden a las condiciones climáticas en las que hay un exceso de calor (momentos sobrecalentados). Para restablecer las condiciones de confort se podrán adoptar medidas correctoras como la creación de protecciones solares, el aprovechamiento del viento si lo hay, o la creación, mediante un diseño adecuado, de corrientes de aire. Si las humedades relativas son bajas, se puede corregir con aumento de vapor de agua y aprovechar también el efecto refrigerante de la evaporación.
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El parámetro de humedad que se considera en el estudio bioclimático es el referido a la humedad relativa, o sea la relación entre cantidad de vapor de agua contenida en el aire y cantidad de vapor en aire saturado a la misma temperatura. También puede utilizarse la relación entre gramos de humedad y Kg. de aire.
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Como puede verse en el diagrama de Olgyay, si la temperatura se mantiene entre los 20ºC y 25ºC, se puede disfrutar de sensación de confort dentro de unos límites muy amplios de humedad relativa (entre el 20% y el 80%). Con temperaturas por debajo de los 20ºC las variaciones de la humedad relativa no son altamente significativas en la sensación de confort.
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Mucho mas importante es la influencia de la humedad relativa cuando aumenta la temperatura por encima de los 25ºC. En éste caso, las necesidades de corrección para mantener una sensación de confort admisible variarán con el contenido de humedad:
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* Si la humedad relativa es inferior al 40% habrá  bien que aumentarla o bien ventilar.
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* Si es superior a ese valor habrá que disminuirla o también incrementar la ventilación.
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La humedad es un valor relativamente fácil de aumentar, pero más complicado de disminuir. De un modo natural suele ser elevada en zonas costeras y en presencia de masas vegetales
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En caso contrario, los puntos temperatura-humedad que están por debajo de la zona de confort (momentos infracalentados), pueden ser restituidos al confort por medio de la radiación, bien la solar directa o indirecta o de cualquier otro tipo.
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El factor ropa contribuye a ampliar la zona de confort admisible. La escala de medida del factor de corrección del vestido mas admitida es el CLO. Esta es una medida arbitraria de aislamiento por vestido. La escala va desde cero, cuando no hay ropa, hasta cuatro que representa la gruesa indumentaria polar, pasando por la unidad que corresponde a traje y ropa interior normales. La unidad se define científicamente como la resistencia que encuentra el calor para trasmitirse desde la piel hasta la superficie  exterior de la ropa. Esta carta está diseñada para condiciones de exterior y no tiene en cuenta el edificio y las variaciones que éste produce en las condiciones temperatura-humedad interiores y está diseñada para 1 clo de arropamiento (cifra intermedia entre invierno y verano).
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El diagrama es útil en cuanto a las condiciones en el exterior, pues en sus medidas correctoras no se tienen en cuenta los efectos de la edificación. Sin embargo, dado que cuantifica las necesidades para la obtención del bienestar, puede utilizarse, como indicador de las condiciones que se deben crear en el interior de las edificaciones.
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Documentos para profundizar sobre climogramas bioclimáticos
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Fariña, J.: La ciudad y el medio natural, Akal, Madrid, 2008
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De Luxán, M, et al.: Arquitectura bioclimática y clima en Andalucía. Manual de diseño, Junta de Andalucía, Sevilla, 1997
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De Luxán, M, et al.: [http://www.renovae.org Manual de Diseño para Canarias] (MABICAN), Instituto Tecnológico de Canarias (ITC). Descargable en Portal de Energías Renovables y Ahorro Energético y en la Web de la [http://www.sostenibilidadyarquitectura.com Asociación Sostenibilidad y Arquitectura]:
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Neila, F. J.: Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible*,  Munilla-lería, Madrid, 2004
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Olgyay, V.: Arquitectura y clima, Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas, Gustavo Gili, Barcelona, 1998.
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Revisión del 16:23 17 abr 2012


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Wikilibro: Construcción sostenible > Capítulo 3: Rehabilitación

Sección 2

La rehabilitación de los espacios urbanos
La ciudad existente es un sistema complejo donde interaccionan factores de distinta índole, como son los factores climáticos, sociales, económicos, normativos, urbanísticos, etc. Son grandes sumideros de energía y una de las causas más importantes de la contaminación atmosférica y de los impactos ambientales y consumo de recursos que se generan a escala planetaria.

Muchas de las decisiones que se tomen para la mejora ambiental de nuestras ciudades pueden ayudar a paliar los efectos negativos antes mencionados e influir de manera determinante en la calidad de vida de sus habitantes. Uno de los primeros pasos para realizar una rehabilitación en un núcleo urbano consolidado es el análisis de las condiciones específicas del clima y la elaboración del diagrama de Olgyay, para poder establecer las estrategias de diseño que se utilizarán en la intervención del espacio público de la ciudad (y en el edificio). Otro factor muy importante a considerar es el estudio de la trama urbana existente y de su inserción en el territorio, que condicionará de manera determinante las variables climáticas de la escala regional. De hecho, el clima de los núcleos urbanos representa un claro ejemplo de mesoclima artificial, donde existen variaciones importantes en diversos factores climáticos, determinantes para establecer la sensación de confort de sus habitantes, como son la temperatura del aire, la velocidad y dirección del viento, la humedad relativa, calidad del aire, radiación solar, etc. Para poder realizar una adecuada intervención sobre los núcleos urbanos ya consolidados es imprescindible la realización de un buen diagnóstico. Como ya se ha mencionado anteriormente el enfoque disciplinar se debería dirigir, como mínimo, hacia el estudio de estos dos grandes bloques temáticos:

Condiciones climáticas:

  • Temperatura y humedad relativa
  • Dirección y velocidad del viento
  • Radiación solar
  • Calidad del aire

Condiciones urbanas:

  • Topografía
  • Densidad edificatoria
  • Usos del suelo
  • Zonas verdes
  • Movilidad y transporte
  • Ciclo de energía, agua y residuos
  • Factores socio-económicos
En este capítulo nos vamos a centrar principalmente en los parámetros establecidos en el primer bloque. Respecto al segundo bloque, en el que aparecen conceptos ampliamente tratados en diversas publicaciones, se ofrece un listado de fuentes de consulta para su conocimiento más detallado.

Las condiciones climáticas

A la hora de intervenir en cualquier espacio urbano o edificación existente es preciso conocer las condiciones del entorno en el que está ubicado, para definir si es posible aplicar estrategias de acondicionamiento pasivo antes de proponer otro tipo de soluciones. Como se ha mencionado anteriormente es necesario conocer las condiciones del clima de la localidad en que se encuentra. Hay numerosas bases de datos en la red en las que están disponibles estos valores (véase punto siguiente) En cualquier caso conviene recordar dos cuestiones. En primer lugar, cuanto más próxima esté la estación meteorológica de nuestro lugar de actuación más precisos serán los datos para el análisis. En caso de que no sea posible obtener este listado de una estación cercana, habrá que interpretar los datos obtenidos teniendo en cuenta las características que modifican las variables de la escala regional, como son las topográficas, la presencia de agua, de vegetación, etc. En segundo lugar, cuanto mayor sea el rango de datos obtenidos, tanto en el periodo caracterizado como por los parámetros obtenidos, dispondremos de mayor información para conocer el comportamiento de nuestra ciudad o edificio. Las condiciones climáticas nos permitirán definir las estrategias pasivas posibles en la edificación y en el espacio urbano para alcanzar el confort mediante medios pasivos, aprovechando los aspectos positivos o evitando los efectos negativos. Algunas de estas estrategias son la captación solar pasiva y activa, la compacidad, la inercia térmica, la protección solar, la ventilación, etc. Sin embargo, al ser una trama urbana consolidada o un edificio ya construido la aplicación de algunas de estas estrategias será posible si las condiciones existentes y la configuración urbana lo permiten. En caso de que no sea posible, habrá que buscar soluciones alternativas o sistemas que corrijan las situaciones desfavorables. Las soluciones que se plantean desde un enfoque bioclimático son específicas de cada lugar, de cada situación y de cada edificio, por ello no es posible ofrecer soluciones generales, ya que en cada caso es necesario un análisis de todas las cuestiones que influyen en el comportamiento energético del edificio o espacio urbano.

Recogida e interpretación de datos climáticos Existen multitud de fuentes de información para la toma de datos climáticos, pero la decisión en la selección de cuál es la más apropiada debería estar fundamentada, principalmente, sobre la base de la fiabilidad y amplitud de datos ofrecidos por dichas fuentes. En este punto se indica algunas páginas de consulta en internet, que han sido seleccionadas por su fiabilidad e interés de los datos ofrecidos.

Datos climáticos Para España la más interesante es la Agencia Estatal de Meteorología, en la que se pueden encontrar los datos climáticos de la mayor parte de las capitales de provincia del país. También existen otras páginas de consulta como el Atlas Climático Digital de la Península Ibérica, desarrollado por la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), en el que se pueden obtener un conjunto de mapas climáticos digitales de temperatura media del aire (mínimas, medias y máximas), precipitación y radiación solar. Con estos mapas podemos saber, para cada 200 m sobre todo el territorio de la Península Ibérica, cual es la temperatura media de las máximas, la precipitación o cualquiera de las variables antes mencionadas desde una óptica climática, es decir, el valor basado en la media de todos los años de los cuales se tienen datos. A más, estos valores se pueden consultar para el total del año (media en el caso de las temperaturas y radiación solar o acumulada en el caso de la precipitación) o bien para cualquier mes en concreto. Otra base de datos interesante, y con un carácter más internacional, pues tiene datos de muchas ciudades en el mundo, es Weatherbase, en la que además se pueden encontrar datos que en otras fuentes de información es difícil conseguir, como son las humedades relativas medias máximas y mínimas mensuales.

Datos de radiación solar Para determinar las ventajas y desventajas relativas al soleamiento en la ciudad existente es necesario previamente conocer el recorrido del sol a lo largo del año. Cada mañana el sol aparece por un punto del horizonte llamado orto, se eleva hasta el momento de la culminación (12 del mediodía) y desaparece por un punto, simétrico respecto al eje norte-sur, llamado ocaso. Los parámetros que nos permiten conocer la posición del sol a lo largo del año son las coordenadas solares (Fariña Tojo, 2008), que dependen del día del año (declinación), de la hora del día (ángulo horario) y de las coordenadas geográficas (latitud y longitud):

  • Acimut (A): ángulo horizontal medido desde el sur. Hacia el Oeste positivo de 0º a 180º y hacia el Este negativo de 0º a –180º
  • Altura solar (h): ángulo vertical medido en sentido positivo de 0º a 90º por encima del horizonte y de 0º a -90º por debajo.

Además de lo anterior, para analizar las condiciones del soleamiento en el espacio público y en la envolvente de los edificios, es fundamental conocer las características principales que definen la trama urbana, como su orientación, la relación ancho de calle-altura de edificio, las pendientes del terreno donde se asientan, la presencia de vegetación, la tipología edificatoria, etc. Actualmente existen numerosas herramientas informáticas que permiten realizar simulaciones muy exactas sobre la influencia de la radiación solar sobre la trama urbana, aunque esto no debería eximir al técnico de un conocimiento teórico previo y de la visita y observación directa de la zona de estudio. La carta solar cilíndrica es una de las representaciones de las trayectorias solares a lo largo del año más fáciles de interpretar por los técnicos. El conocimiento detallado del manejo de esta carta solar, que excede el contenido de estos apuntes, se puede estudiar en varios manuales que indicaremos más adelante.

Otros parámetro que puede ayudar al técnico a la hora de determinar la cantidad de energía que incide o traspasa un paramento (principalmente a través de los vidrios) es la irradiancia solar (W/m2), mediante la cual se pueden calcular las ganancias solares durante ls distintas épocas del año. Tanto para conocer datos de radiación, acimut, alturas solares, etc. existen multitud de sitios en la web y manuales. A continuación indicamos algunos de ellos:

Webs CENSOLAR, Centro de Estudios de la Energía Solar. Descarga gratuita de programas referentes a la radiación solar. PC-SOLAR (Versión 2). Obtención de cartas solares cilíndricas para todas las latitudes del mundo. Descarga gratuita. GEOSOL. Obtención de datos sobre radiación solar: radiación solar directa, difusa, total, acimut y altura solar, carta estereográfica, etc. Descarga gratuita. HUELLA SOLAR. Ofrece servicios de análisis de soleamiento. Descarga gratuita del programa.

Datos de viento El viento es otro parámetro fundamental que va a influir de manera determinante en la sensación de confort. En función de la situación climática o de la época del año en la que nos encontremos necesitaremos aprovecharnos de esta estrategia o bien protegernos. Al igual que con los datos de temperaturas y humedad, cuanto más cercana sea la estación de toma de datos al área de intervención mejor responderán a las condiciones locales. Habría que tener en cuenta las modificaciones que estos datos tendrán en función de parámetros como la configuración de la trama urbana, la presencia de vegetación, los obstáculos topográficos, etc.

Para la toma de datos y para su estudio en profundidad se puede consultar: WINDFINDER. Página web donde se pueden obtener datos de viento para muchas zonas del mundo. Esta página ofrece datos de dirección, frecuencia y velocidad de vientos, y además un dato muy importante que no se encuentra en otras fuentes de información, que es la temperatura media del aire.

ROSAS DE VIENTO (1971-2000) Publicación en CD realizada, en el año 2002, por la Dirección General del Instituto Nacional de Meteorología, Ministerio de Medio Ambiente: NIPO: 310-02-029-6 / ISBN: 84-8320-209-3

Documentos para profundizar sobre temas relacionados con viento y soleamiento

Fariña, J.: La ciudad y el medio natural, Akal, Madrid, 2008

Olgyay, V.: Arquitectura y clima, Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas, Gustavo Gili, Barcelona, 1998

De Luxán, M.et al: Arquitectura bioclimática y clima en Andalucía. Manual de diseño, Junta de Andalucía, Sevilla, 1997 Mazria, E.: El libro de la energía solar pasiva*, Gustavo Gili, Barcelona, 1983 Neila, F. J.: Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible*, Munilla-lería, Madrid, 2004 En estas publicaciones aparecen tablas de datos de radiación solar para diferentes latitudes, orientación de paramentos, horas del día, etc.

Imágenes y recursos

Imágenes

Coordenadas solares (Fariña, 2008)

Coordenadas solares (Fariña, 2008)

Carta solar para 40ºNorte (Fariña, 2008)

Carta solar para 40ºNorte (Fariña, 2008)

Datos de radiación obtenidos por Geosol

Datos de radiación obtenidos por Geosol

Rosa de los vientos para Málaga obtenida en Windfinder


Los diagramas bioclimáticos

El climograma de Olgyay

El Climograma o Carta bioclimática de Olgyay, es un diagrama en el que en el eje de abscisas se representa la humedad relativa y en el de ordenadas la temperatura como condiciones básicas que afectan a la temperatura sensible del cuerpo humano. Dentro de él se señala la zona que contiene los sistemas de valores temperatura-humedad en las que el cuerpo humano requiere el mínimo gasto de energía para ajustarse al medio ambiente, llamada ‘zona de confort’. La zona de confort señalada en el diagrama es aquella en la que, a la sombra, con ropa ligera y con baja actividad muscular se tiene sensación térmica agradable. La carta aquí presentada es válida en regiones templadas (latitud entorno a 40º), en condiciones de exterior. Si se quiere utilizar esta carta en otras regiones de menor latitud habrá que elevar el perímetro inferior de la zona de confort 0,5ºC por cada disminución en 4º de latitud, subiendo proporcionalmente el perímetro superior hasta un máximo de 30ºC. En el caso de Madrid, la latitud es de unos 40º18’. En esta carta se representa el clima anual de una zona conociendo las condiciones de temperatura y humedad. Suelen utilizarse las condiciones medias de temperatura y humedad mensuales, aunque se obtiene una mejor imagen si se utilizan, como se ha hecho en este análisis, las medias de máximas y mínimas de cada mes, pues señalan las oscilaciones diarias de temperatura y humedad con lo que se puede apreciar las necesidades horarias, a veces muy distintas. Una vez representado el clima se puede observar en él las condiciones medias de humedad temperatura que se dan en cada momento y su desviación con respecto a la zona de bienestar. El límite inferior de la zona de confort, 21ºC establece una separación por encima de la cual es necesaria la utilización de la protección solar y por debajo de la cual se necesita radiación. La zona de bienestar asciende con el movimiento del aire y desciende por radiación solar.

Los puntos del diagrama que están por encima de la zona de confort, corresponden a las condiciones climáticas en las que hay un exceso de calor (momentos sobrecalentados). Para restablecer las condiciones de confort se podrán adoptar medidas correctoras como la creación de protecciones solares, el aprovechamiento del viento si lo hay, o la creación, mediante un diseño adecuado, de corrientes de aire. Si las humedades relativas son bajas, se puede corregir con aumento de vapor de agua y aprovechar también el efecto refrigerante de la evaporación.

El parámetro de humedad que se considera en el estudio bioclimático es el referido a la humedad relativa, o sea la relación entre cantidad de vapor de agua contenida en el aire y cantidad de vapor en aire saturado a la misma temperatura. También puede utilizarse la relación entre gramos de humedad y Kg. de aire.

Como puede verse en el diagrama de Olgyay, si la temperatura se mantiene entre los 20ºC y 25ºC, se puede disfrutar de sensación de confort dentro de unos límites muy amplios de humedad relativa (entre el 20% y el 80%). Con temperaturas por debajo de los 20ºC las variaciones de la humedad relativa no son altamente significativas en la sensación de confort.

Mucho mas importante es la influencia de la humedad relativa cuando aumenta la temperatura por encima de los 25ºC. En éste caso, las necesidades de corrección para mantener una sensación de confort admisible variarán con el contenido de humedad:

  • Si la humedad relativa es inferior al 40% habrá bien que aumentarla o bien ventilar.
  • Si es superior a ese valor habrá que disminuirla o también incrementar la ventilación.

La humedad es un valor relativamente fácil de aumentar, pero más complicado de disminuir. De un modo natural suele ser elevada en zonas costeras y en presencia de masas vegetales En caso contrario, los puntos temperatura-humedad que están por debajo de la zona de confort (momentos infracalentados), pueden ser restituidos al confort por medio de la radiación, bien la solar directa o indirecta o de cualquier otro tipo. El factor ropa contribuye a ampliar la zona de confort admisible. La escala de medida del factor de corrección del vestido mas admitida es el CLO. Esta es una medida arbitraria de aislamiento por vestido. La escala va desde cero, cuando no hay ropa, hasta cuatro que representa la gruesa indumentaria polar, pasando por la unidad que corresponde a traje y ropa interior normales. La unidad se define científicamente como la resistencia que encuentra el calor para trasmitirse desde la piel hasta la superficie exterior de la ropa. Esta carta está diseñada para condiciones de exterior y no tiene en cuenta el edificio y las variaciones que éste produce en las condiciones temperatura-humedad interiores y está diseñada para 1 clo de arropamiento (cifra intermedia entre invierno y verano).

El diagrama es útil en cuanto a las condiciones en el exterior, pues en sus medidas correctoras no se tienen en cuenta los efectos de la edificación. Sin embargo, dado que cuantifica las necesidades para la obtención del bienestar, puede utilizarse, como indicador de las condiciones que se deben crear en el interior de las edificaciones.

Documentos para profundizar sobre climogramas bioclimáticos Fariña, J.: La ciudad y el medio natural, Akal, Madrid, 2008 De Luxán, M, et al.: Arquitectura bioclimática y clima en Andalucía. Manual de diseño, Junta de Andalucía, Sevilla, 1997 De Luxán, M, et al.: Manual de Diseño para Canarias (MABICAN), Instituto Tecnológico de Canarias (ITC). Descargable en Portal de Energías Renovables y Ahorro Energético y en la Web de la Asociación Sostenibilidad y Arquitectura: Neila, F. J.: Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible*, Munilla-lería, Madrid, 2004 Olgyay, V.: Arquitectura y clima, Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas, Gustavo Gili, Barcelona, 1998.

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