_{Confort térmico}

Resumen
Cuando se trata de dotar a una vivienda de condiciones de comodidad acordes con una buena calidad de vida, como es el caso de un adecuado manejo de la temperatura, nos vamos muchas veces por el camino difícil y oneroso de las tecnologías complejas cuando existen sencillos sistemas que pueden proporcionar los resultados esperados, sin mayores complicaciones.

_{Es común en la actualidad asociar modernidad tecnológica con complejidad tecnológica. En arquitectura, es frecuente la importación de "modas" o estilos arquitectónicos de países con latitudes y climas diferentes, por lo que las soluciones tecnológicas para poder hacer habitables las edificaciones tienen que apostar al consumo excesivo de energía eléctrica para una adecuada climatización artificial.}

_{Por ello, y ante el incremento de las tarifas de tal energía, actualmente se acepta el hecho de que es necesario protegerse de la radiación solar directa durante la temporada de verano y propiciarla durante la del invierno para conseguir un confort térmico adecuado y no intentar resolver los problemas climáticos con sistemas artificiales.}

_{Para lograr una solución apropiada, basta con adecuar correctamente los dispositivos de control solar según su orientación y adaptarlos a la arquitectura como otro elemento más. Regular las ganancias solares es la primera regla de diseño que se debe seguir en un clima caluroso; la radiación solar no debe penetrar en el interior del espacio, por lo que la protección será necesaria en el exterior.}

_{El principio es sencillo de seguir: diseñar adecuadamente los elementos arquitectónicos de protección que permitan aprovechar la incidencia solar en las primeras horas del día de los meses de la temporada templada y proteger en las horas que van del mediodía al atardecer, sobre todo en los meses calurosos.}

Resulta incongruente que en latitudes y climas como los nuestros existan respuestas arquitectónicas influidas por estilos o modas que imperan en paises con latitudes nórdicas. Para lograr un adecuado diseño ambiental es necesario primeramente conocer los factores físicos de la región en la que van a establecerse los asentamientos humanos, así como las incidencias solares de cada orientación.

Deberá proponerse entonces un método de análisis de dichas condiciones físicas, así como el empleo de la geometría de la propiaarquitectura, que es la base de un análisis bioclimático adecuado. La consideración elemental de dicha geometría nos indica que el sol, al seguir un movimiento aparente, describe una serie de curvas (en el plano horizontal) y posiciones, las cuales son medibles geométricamente. La posición exacta del sol (latitud, orientación, altura, azimut) indica, junto con los datos procesados de temperatura y humedad relativa, los diversos requerimientos de climatización.

Tipos de dispositivos de control

Las características del sombreado producido son independientes de la escala del dispositivo de control. La profundidad de dicho dispositivo y su adecuada dimensión en el muro son un factor determinante; éste se expresa en ángulos que muestran su radio de acción en el plano normal del muro. Así, el efecto del sombreado y de la protección misma dependen del ángulo de incidencia.

El ejemplo de las persianas venecianas muestra claramente lo anterior; el ángulo de protección es el mismo que el de un alero, sólo cambia la escala de dicha protección. Esto permite clasificar los sistemas de protección de acuerdo con su forma y no con su tamaño, aunque sencillamente pudiera decirse que se dividen en tres: horizontales, verticales y mixtas.1

Aleros horizontales. Son los dispositivos más eficientes para el control solar en el Sur y las orientaciones anexas. En las demás orientaciones, conviene adecuar su dimensión en proporción al requerimiento climático. No son muy eficaces en requerimientos mixtos.

Persianas verticales. Son adecuadas si se emplean en orientaciones Este y Oeste, así como en orientaciones críticas con incidencia solar oblicua. Una mejor solución sería emplear estas persianas, pero de tipo movible, para tener la posibilidad de dosificar dicha incidencia solar.1

Condiciones de sombreado

El método que aquí se propone es una variante del originalmente propuesto por Victor Olgyay, de la Universidad de Princeton (1953), como respuesta a la necesidad de protección solar de varios edificios en Estados Unidos.² Se trata de una herramienta de trabajo que debe de considerarse como tal, siendo la imaginación del diseñador la que adecue los parámetros de protección requeridos en las distintas orientaciones, así como la estética del elemento arquitectónico que se vaya a emplear. El método es bastante simple, si se tienen los conocimientos básicos de geometría esférica; los datos de posición que intervienen son altura solar, azimut solar, así como de las posiciones del sol durante el año que requieren ventilar o proteger de la incidencia solar directa.

Las limitaciones del método pueden resolverse con otros sistemas y/o elementos de protección; la principal intención al utilizar este análisis es emplear un lenguaje arquitectónico que permita encontrar soluciones poco complicadas. En el ámbito de la arquitectura, se requiere justificar la existencia de cada uno de los elementos en conjunto y no aisladamente. Esto se puede lograr a través de un análisis objetivo de los requerimientos de confort del usuario.

Ubicación de aleros y quiebrasoles

El análisis bioclimático de una región en concreto muestra las diversas necesidades de protección solar en las diferentes orientaciones. Mientras que en orientaciones críticas Oeste, SE, SO, se requieren grandes dimensiones en los elementos de protección, en las orientaciones Norte y Este existe un requerimiento de incidencia solar directa para calentar el interior. En las orientaciones Sur, NO y NE el ángulo de protección es medio, es decir, mixto, ya que las solicitaciones son de orden bioclimático para calentar, dar confort y, según el caso, proteger y ventilar.3

Orientación Norte. En latitudes mayores a 23°, esta orientación presenta la característica de no recibir incidencia solar directa (aunque dados los casos específicos, reciba incidencia "oblicua"). En el ejemplo de un clima semitemplado a 20° de latitud Norte, existe incidencia en los meses más calurosos del año, aunque mínima. La orientación Norte es propicia para adecuar espacios de uso laboral y de servicio, pero es preciso protegerlos mínimamente con aleros o pérgolas que cubran la incidencia de la temporada calurosa. Así también se hace necesaria una protección complementaria con quiebrasoles hacia el Oeste.

Orientación Sur. Esta orientación es de las que presentan mejores posibilidades para adecuar espacios de uso habitacional. Un alero o protección similar con 60° se requiere para propiciar el soleamiento en la temporada templada y evitarlo en la temporada calurosa. Es recomendable utilizar elementos de protección móviles tales como los toldos pintados de colores claros (la misma recomendación es aplicable para los otros elementos). Es la orientación más adecuada para uso laboral, ya que permite la iluminación diurna durante el mayor número de horas.

Orientación Oeste. Posición de la ventana realmente complicada, ya que inciden las temporadas más críticas del año. No es recomendable para ningún uso de tipo laboral o habitacional; aunque pudiera ser aceptable para actividades complementarias como son los servicios. Pensar en un quiebrasol o cualquier otro tipo de elemento vertical que proteja en 110° es totalmente impráctico y fuera de contexto arquitectónico, aunque si se emplean elementos de menor escala que protejan con la misma inclinación como es el caso de las celosías, los resultados serían aceptables.

Orientación Este. Esta orientación posee la característica de tener que permitir el paso del sol en las primeras horas del día durante todo el año, aunque procurando proteger del sobrecalentamiento interno que ocasionaría incomodidad a lo largo de casi todo el día . El disponer un alero de 50° de protección se comportaría de igual manera durante todo el recorrido solar anual. No se recomienda el uso de pérgolas, ya que el aporte por concepto de iluminación es muy pobre, aunque podría considerarse su empleo por cuestiones de estética arquitectónica.

Orientaciones NO y SO. Al igual que en las orientaciones Oeste, presentan una ubicación muy crítica. Las dos reciben incidencia solar directa en las horas vespertinas de los meses más calurosos. Se requiere protección máxima y cualquier dispositivo sería impráctico, dadas las dimensiones que reducirían mucho las tasas de iluminación en el interior del espacio. La solución más viable, si no fuera posible cambiar la orientación del muro, es la utilización de celosías. Como ya se vio anteriormente, estas orientaciones sólo se recomiendan para espacios de servicios, almacenamientos y similares.

Orientaciones NE y SE. Al recibir incidencia solar directa en las primeras horas del día, la protección solar necesaria no es muy considerable, tomando en cuenta que en ciertos meses del año (los más fríos) se requiere calentar por medios pasivos. Debe considerarse que después del mediodía la iluminación natural en estas orientaciones resulta deficiente, por lo que se recomienda para los espacios de reposo; el nivel de protección se puede solucionar con aleros o dispositivos similares.

Consideraciones formales

De acuerdo con lo anterior, es factible incoporar este tipo de propuestas de condiciones de sombreado a los reglamentos de construcción, si se toma en cuenta el hecho de que gran porcentaje de las ganancias térmicas globales se logra a través de las aberturas. En un clima semitemplado como el que se ejemplifica aquí, se hace necesario implementar dispositivos de control solar en todas las orientaciones debido a la oscilación térmica existente (variación entre el día y la noche).

Los ángulos de protección (azimut y altura) que se propongan deben permitir dosificar la incidencia solar directa, permitiéndola en las posiciones solares requeridas (en las horas y los meses más templados) y obstaculizándola en las más críticas (posiciones calurosas).

El diseño arquitectónico no se ve condicionado en su aspecto estético formal, ya que dependerá del diseñador la elección del elemento constructivo de protección, pudiendo ser éste cualquier parte de la edificación que obstaculice el sol en las posiciones requeridas, ya sean horizontales para ángulos de altura solar, o verticales en los ángulos de azimut. El sombreado más efectivo para prevenir la incidencia de la radiación solar sobre el edificio es el que proporcionan los aleros, toldos o marquesinas adosados a la parte superior de las ventanas.

En la actualidad, la arquitectura debe ser una respuesta a las condiciones tanto físicas como sociales de sus usuarios. El confort ambiental que experimenten los ocupantes de los espacios diseñados afecta directa e indirectamente su comportamiento, su salud y su desenvolvimiento dentro de la sociedad misma.

Así mismo, esto se traduce costos, si se considera que una persona inmersa en un ambiente climaticamente inadecuado tiende a disminuir su rendimiento laboral al experimentar somnolencia, tener inasistencias por enfermedades en las vías respiratorias, etcétera.4

La adecuación de elementos arquitectónicos de protección solar puede representar un costo extra en la construcción; sin embargo, estos costos son representa el prescindir de equipo destinado a la climatización artificial. Cabe recordar que dentro de los consumos de energía eléctrica, los equipos de aire acondicionado representan la mayor carga en la facturación de la Comisión Federal de Electricidad (en términos de consumo doméstico).

Se puede comprobar mediante diagramas bioclimáticos que, si los espacios están adecuadamente diseñados, en climas como el analizado no es necesario el clima artificial durante las diferentes temporadas del año. Los requerimientos de enfriamiento o calefacción pueden resolverse por medios naturales, dependiendo de los diferentes usos ocupacionales a los que estén destinados los espacios.<

Con estudios realizados sobre modelos físicos a escala (maquetas), se ha comprobado que la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior puede llegar a ser hasta de 10 °C si el nivel de sombreado es el adecuado, siendo necesario considerar otros factores tales como los materiales y los terminados, asi como el factor de reflexión de los estos.

REFERENCIAS

1. Ávila, David Carlos, Acondicionamiento bioclimático para la ciudad de Guadalajara, Ed. Universidad de Guadalajara; México, 1997.

2. Olgyay y Olgyay, Solar control and shading devices, Van Nostrand Reinhold; EUA, 1992.

3. Richards, S. J., Control by building design, EUA, 1959.

4. Arias, Silvia, Arquitectura turística.

_{5. Boutet, Terry, Controling air movement, Ed. Mc Graw-Hill Book Company, EUA. 1989.}

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.
Revista Construcción y Tecnología 
Mayo 2000
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