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Herramientas para el diseño bioclimático

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Diagrama bioclimático

Es una representación tal que cada punto del mismo define una determinadas condiciones atmosféricas dadas por la temperatura ambiente (T) y las condiciones de humedad (H).

Diagrama bioclimático básico

Diagrama bioclimático

Diferencia entre dos tipos de humedad:

  • Humedad absoluta: se expresa como la presión parcial de vapor de agua (en mm de Hg). Se representa en el eje de ordenadas del diagrama.
  • Humedad relativa: expresada como el porcentaje de humedad respeto al máximo que admite la atmósfera a esta temperatura. En el diagrama se representa por un conjunto de curvas.

En cuanto a la Temperatura, se diferencia:

  • Temperatura seca: temperatura tal como la conocemos habitualmente, medida por un bulbo termométrico seco. Se representa en el eje de abcisas del diagrama.
  • Temperatura húmeda: es la temperatura que tendría un bulbo termométrico permanentemente humedecido. Como la evaporación del agua provoca el enfriamiento del bulbo, la temperatura húmeda es siempre menor que la temperatura seca. En condiciones de atmósfera muy seca, la evaporación es mas rápida, por lo que la temperatura húmeda es menor, mientras que en una atmósfera saturada de agua, no es posible la evaporación, y la temperatura húmeda iguala a la temperatura seca. La medida se realiza con viento en calma, ya que si no, éste aceleraría la evaporación. En el diagrama se representa como un conjunto de curvas.
  • Área de confort: conjuntos de puntos (T,H) del diagrama en el cual un individuo de metabolismo medio, vestido con ropa ligera de verano, en reposo o realizando una actividad sedentaria, con el aire en reposo y sin recibir radiación solar, se encontrará en condiciones confortables. Estas condiciones se dan para temperaturas comprendidas entre los 20ºC y 27ºC, y humedades relativas entre el 20-80%, exceptuando el triángulo de temperaturas y humedades más altas (H mayor que el 50%, T mayor que 24º).
  • Área de confort con ventilación: las mismas condiciones que en el área de confort pero admitiendo utilizar ventilación. La ventilación provoca una evaporación más rápida del sudor, por lo que se pueden tolerar temperaturas y humedades mayores. Para una humedad relativa inferior al 50%, se pueden alcanzar temperaturas de 32,5ºC, y con temperaturas inferiores a 27ºC se pueden tolerar humedades de hasta casi el 100%.
    Estas condiciones de confort están pensadas para climas cálidos. En climas fríos, el área de confort puede extenderse hasta los 11-13ºC, sin más que utilizar prendas de abrigo.
  • Línea climática: Sobre el diagrama se representan las condiciones climáticas del lugar de estudio para un mes determinado. Los valores requeridos son: media de las temperaturas mínimas diarias (Tmin); media de las temperaturas máximas diarias (Tmax); media de la humedad relativa mínima diaria (Hmin); y media de la humedad relativa máxima diaria (Hmax). Como la humedad relativa aumenta cuando disminuye la temperatura (puesto que el ambiente admite menos humedad absoluta), los pares a representar sobre el diagrama son: Tmin-Hmax; Tmax-Hmin, los cuales se unirán mediante una línea. De este modo quedan definidos tres puntos importantes en la línea climática: el mínimo (MIN) representado por la tupla (Tmin-Hmax); el máximo (MAX) representado por la tupla (Hmax-Hmin) y el medio (MED) representado por el promedio de los anteriores.

Representación de un caso sobre el diagrama bioclimático

Representación de las condiciones atmosféricas para Sidi Bou Said (Tunez) en el mes de agosto.

Representación del diagrama bioclimático completo

Al diagrama bioclimático anterior se le añaden nuevas zonas:

  • Zona de fuerte inercia térmica (I): una vivienda con fuerte inercia térmica es capaz de promediar en su interior las temperaturas extremas del exterior. Si la temperatura media de la línea climática(MED) cae dentro de la zona de confort, y el MAX está dentro de la zona I, es posible obtener un confort permanente en el interior de la vivienda. Para que sea válido, se deben evitar las ganancias por radiación solar, sobre todo por el tejado y a través de las ventanas.
  • Zona de fuerte inercia térmica con ventilación nocturna IVN): Cuando MED no cae dentro de la zona de confort, pero si lo hace MIN y MAX está dentro de la zona IVN, se puede obtener confort en una vivienda de fuerte inercia térmica, protegida adecuadamente de la radiación solar, si se realiza una eficaz ventilación nocturna.

Diagrama bioclimático

  • Zona de refrigeración por evaporación (E): En los puntos de la línea climática que están dentro de esta zona, se puede obtener confort térmico utilizando la técnica de refrigeración por evaporación. Consiste en humidificar el aire exterior haciéndolo pasar a través de un material poroso permanentemente humedecido. Este aire se introduce en la casa mezclándolo en la proporción adecuada con el aire interior para obtener confort. (técnica tradicional utilizada en el desierto).
  • Zona de deshumidificación (DH): En esta zona es necesario realizar una climatización artificial de enfriamiento con deshumidificación del aire.
  • Zona de aire acondicionado (AC): requiere una climatización artificial de enfriamiento del aire.
  • Zona de calefacción (H): requiere el uso de calefacción o captación de energía solar pasiva.

Programa informático

Las tablas de Mahoney

Método diseñado por Carl Mahoney para ayudar en el diseño de viviendas en países tropicales. Comienza con una tabla que contiene los datos climáticos, mes a mes, del lugar considerado y, a partir de ella, y siguiendo un conjunto de reglas, se generan otras tablas que proveen información para ayudar al diseño de la vivienda.

  • Datos. Para cada mes es necesario introducir los siguientes datos:
    • media mensual de las temperaturas diarias máxima y mínima
    • media mensula de las humedades relativas máxima y mínima
    • precipitación media en mm de Hg
  • Estrés térmico.Se genera, mes a mes, tanto para el día como para la noche, tres posibles indicaciones:
    • Sensación térmica de calor
    • Sensación térmica de frío
    • Confort
  • Indicadores.Mes a mes se activan seis posibles indicadores que nos servirán en nuestro diseño bioclimático:
    • H1: Debido a la humedad y el calor es necesaria la ventilación
    • H2: Debido a la humedad y el calor es recomendable la ventilación
    • H3: Debido a la intensidad de las precipitaciones, es necesario prever protección para la lluvia
    • A1: La utilización de la inercia térmica ayudará en el confort interior del edificio
    • A2: Puede ser necesario dormir en el exterior
    • A3: Frío; es necesario disponer de mecanismos naturales o artificiales de climatización
  • Recomendaciones arquitecturales. Un conjunto de reglas permiten deducir, a partir de los indicadores anteriores, un conjunto de recomendaciones arquitecturales clasificadas en 9 temas:
    • Plan masa. Disposición de la casa, bien orientación este-oeste para disminuir la exposición al sol, o bien plan compacto con patio interior (indicadores A1, A3). El último plan se dará en los casos donde la inercia térmica es necesaria todo el año y los meses de frío no superan 4.
    • Espacio entre edificios. Básicamente se trata de decidir si se va a dejar espacios para la circulación del aire o no (indicador H1).
    • Circulación del aire. Diseño del edificio para permitir la circulación interior del aire. Se trata básicamente de decidir si se requiere una circulación de aire permanente, intermitente o nula (indicadores H1, H2, A1). Es un compromiso entre el grado de humedad (que requiere la circulación del aire), y la inercia térmica (que requiere la conservación del clima interior).
    • Dimensiones de las aberturas. Tamaño de las aberturas del edificio para la circulación interior del aire (indicadores A1, A3). De nuevo, la necesidad de conservar el clima interior determina el tamaño de estas aberturas.
    • Posición de las aberturas. De nuevo se insiste sobre las aberturas (indicadores H1, H2, A1). La necesidad de ventilación y de inercia térmica vuelven a determinar este parámetro.
    • Protección de las aberturas. Se indica si es necesaria la protección contra la radiación solar directa (cuando los meses de frío no superan los dos) y contra la lluvia (cuando los meses de fuertes lluvias superan los dos). Indicadores H3, A3.
    • Muros. Se decide si es necesario construcciones ligeras o construcciones masivas, de fuerte inercia térmica (indicador A1).
    • Techo. Tres posibilidades: construcción ligera y reflectante con cámara de aire, construcción ligera y aislada, y construcción masiva de fuerte inercia térmica (indicadores H1, A1).
    • Espacios exteriores. Se indica si es necesario disponer de un emplazamiento exterior para dormir, si es necesario drenar apropiadamente el agua de lluvia, y si es necesario la protección contra las lluvias violentas.

Para cada tema se da una sola recomendación o ninguna, excepto en "Protección de las aberturas" y "Espacios exteriores", donde varias recomendaciones son posibles.

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