PARAMETROS BIOCLIMATICOS

Uso de parámetros bioclimáticos en la Arquitectura Sustentable

Arquitectura bioclimática

Es aquella arquitectura que tiene en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el confort térmico interior. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar sistemas mecánicos, que son considerados más bien como sistemas de apoyo.

Antes de continuar

Cuando se quiere construir (el arquitecto o constructor), alquilar, comprar, o reformar una vivienda, hay que tomar decisiones respecto a aspectos diversos, como la estética, el espacio, la comodidad, la climatización, etc. Yo invito al universitario a tener otro aspecto en cuenta cuando diseñe, construya, o simplemente alquile, compre, reforme o construya su propia casa: el bioclimático.

Esto no supone más que tener un conjunto de conocimientos y técnicas básicas, muchos de ellos bastante intuitivos, y que van a ser expuestos en los siguientes apartados. Con pocos conocimientos muy básicos - la persona común- puede empezar a tomar decisiones en el sentido correcto; con más conocimientos – el universitario de Arquitectura - pueden tomar mejores decisiones y más arriesgadas; con conocimientos más profundos - el Arquitecto y otros profesionales- pueden investigar este tema, e incluso realizar cálculos para ajustar mejor el comportamiento climático. Sin embargo, insisto en que no es necesario ser un experto, ni siquiera un iniciado, para tomar decisiones básicas de las cuales nos podemos beneficiar para conseguir un mayor confort y ahorro energético.

Estos apuntes pretenden ser una guía que ayude a tomar decisiones en base a los conocimientos básicos y las técnicas utilizadas en el diseño bioclimático, que serán expuestos en las páginas siguientes.

No olvide que los constructores construyen y ofertan viviendas, pero el consumidor puede dirigir la oferta de los constructores, de tal manera que si los compradores exigen buenas decisiones bioclimáticas en las viviendas, los arquitectos y constructores se verán obligados a investigar, diseñar, y finalmente ofertar, según estos principios.

Términos en uso

La arquitectura bioclimática trata exclusivamente de jugar con el diseño de la casa (orientaciones, materiales, aperturas de ventanas, etc.) para conseguir eficiencia energética. La persona interesada en arquitectura alternativa se encontrará, sin embargo, con otros términos que pueden tener relación con lo que estamos hablando.

• Arquitectura solar pasiva. Hace referencia al diseño de la casa para el uso eficiente de la energía solar.

• Arquitectura solar activa. Hace referencia al aprovechamiento de la energía solar: energía solar térmica y energía solar fotovoltaica.

• Uso de energías renovables. Se refiere a aquellas energías limpias y que no se agotan (se renuevan). Energía: eólica, hidráulica, generación de metano a partir de residuos orgánicos.

• Arquitectura sostenible. Esta arquitectura reflexiona sobre el impacto ambiental de todos los procesos implicados en una vivienda, desde los materiales de fabricación (obtención que no produzca desechos tóxicos y no consuma mucha energía), las técnicas de construcción (que supongan un mínimo deterioro ambiental), la ubicación de la vivienda y su impacto en el entorno, el consumo energético de la misma y su impacto, y el reciclado de los materiales cuando la casa ha cumplido su función y se derriba.

• Casa autosuficiente.

Conceptos básicos

• Trayectoria solar

• Radiación directa, difusa y reflejada

• Formas de transmisión del calor

• Capacidad calorífica e inercia térmica

• Confort térmico

• Efecto invernadero

• Fenómenos convectivos naturales

• Calor de vaporización

• Efecto climático del suelo

• Pérdida de calor en viviendas (invierno)

• Microclima y ubicación

Trayectoria solar

El sol es la principal fuente energética que afecta al diseño bioclimático, entonces habrá que tener en cuenta su trayectoria en las distintas estaciones del año.

La existencia de las estaciones está motivada porque el eje de rotación de la tierra no es siempre perpendicular al plano de su trayectoria de traslación con respecto al sol, sino que forma un ángulo variable dependiendo del momento del año en que nos encontremos.

Para el hemisferio sur y por debajo del trópico de Capricornio (situación geográfica en la que se encuentra Bolivia):

• Hay sólo dos días del año en los que el eje de rotación es perpendicular al plano de traslación: el equinoccio de primavera (21 de septiembre) y el equinoccio de otoño (21 de marzo). En estos días, el día dura exactamente lo mismo que la noche, y el sol sale exactamente por el este y se pone por el oeste.

• Después del equinoccio de primavera, los días son cada vez más largos, y el sol alcanza cada vez mayor altura a mediodía. La salida y la puesta de sol se desplazan hacia el sur (es decir, tiende a salir cada vez más por el sur-este y a ponerse por el sur-oeste). Esta tendencia sigue hasta el solsticio de verano (21 de diciembre), el día más largo del año, para seguir después la tendencia contraria hasta llegar al equinoccio de otoño.

• Después del equinoccio de otoño, los días son cada vez más cortos, y el sol cada vez está más bajo a mediodía. La salida y la puesta de sol se desplazan hacia el norte (es decir, tiende a salir cada vez más por el nor-este y a ponerse por el nor-oeste. Esta tendencia sigue hasta el solsticio de invierno (21 de junio), el día más corto del año, para seguir después la tendencia contraria hasta llegar al equinoccio de primavera.

Estas trayectorias solares que acabamos de describir tienen una consecuencia clara sobre la radiación recibida por fachadas verticales: en invierno, la fachada norte recibe la mayoría de radiación, gracias a que el sol está bajo, mientras que las otras orientaciones apenas reciben radiación. En verano, en cambio, cuando el sol está más vertical a mediodía, la fachada sur recibe menos radiación directa, mientras que las mañanas y las tardes castigan especialmente a las fachadas este y oeste, respectivamente.

Radiación directa, difusa y reflejada

La energía solar que incide en una superficie terrestre se manifiesta de tres formas diferentes:

• La radiación directa es, como su propio nombre indica, la que proviene directamente del sol.

• La radiación difusa es aquella recibida de la atmósfera como consecuencia de la dispersión de parte de la radiación del sol en la misma. Esta días soleados esta radiación puede llegar a ser un 15% de la radiación total, pero en los días nublados, supone un porcentaje mucho mayor, al ser la radiación directa muy baja. Las superficies horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que "ven" todo el cielo, mientras que las superficies verticales reciben menos porque solo "ven" la mitad del cielo.

• La radiación reflejada es, como su propio nombre indica, aquella reflejada por la superficie terrestre. La cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de la superficie, también llamado albedo. Por otra parte, las superficies horizontales no reciben ninguna radiación reflejada, porque no "ven" superficie terrestre, mientras que las superficies verticales son las que más reciben.

Formas de transmisión del calor

Para comprender el comportamiento térmico de una casa es importante tener presentes los mecanismos de transmisión del calor. Microscópicamente, el calor es un estado de agitación molecular que se transmite de unos cuerpos a otros de tres formas diferentes:

Conducción. El calor se transmite a través de la masa del propio cuerpo. La facilidad con que el calor "viaja" a través de un material lo define como conductor o como aislante térmico. Ejemplos de buenos conductores son los metales, y de buenos aislantes, los plásticos, maderas y aire. La conducción es el fenómeno por el cual las viviendas pierden calor en invierno a través de las paredes, lo que se puede reducir colocando un material que sea aislante. El coeficiente de conducción térmica de un material es una medida de su capacidad para conducir el calor.

Convección. Es cuando el calor es “transportado” por un material fluido (en estado líquido o gaseoso) como puede ser el agua o el aire. Se llama convección natural cuando el movimiento del fluido se produce de forma natural, por la diferencia de temperaturas (el aire caliente sube, el aire frío baja), y convección forzada cuando el movimiento lo origina un fenómeno (viento) o un equipo (ventilador).

Radiación. Todo material emite radiación electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre. La radiación infrarroja provoca una sensación de calor inmediata (piénsese en una estufa de butano, por ejemplo). El sol nos aporta energía exclusivamente por radiación.

Capacidad calorífica e inercia térmica

Capacidad calorífica es la capacidad que tiene los cuerpos para almacenar calor por cada grado centígrado de temperatura que incrementan. Si a un cuerpo le aportamos calor, este eleva su temperatura; si lo hace lentamente decimos que tiene mucha capacidad calorífica. Las diferencias de capacidad calorífica entre el agua y el aceite, por ejemplo, (mayor la primera que el segundo) es

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