Tema 2

UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑOINSTITUTO DE INVESTIGACIONES IFAD

Prof. Carlos J. Camacho, MSc, Ing.

Mayo, 2010

Unidad II: Confort Bioambiental

2 Confort Bio-Ambiental

Tema 1. Factores asociados a la dinámica interrelación hombre-

ambiente que causan insatisfacción/satisfacción con el

ambiente construido, desde el punto de vista térmico,

lumínico, acústico, visual y sanitario. Acciones que adoptan

los ocupantes para mantener o restaurar el confort.

Toma nota de lo discutido en clase.

Investiga los conceptos tratados.

Objetivo: Identificar las variables físico-geográficas, climatológicas y urbanas y su relación con la definición de zonas aptas para el desarrollo urbano sustentable.

Recuerda

ESQUEMA DE LA PRESENTACIÓN

INTRODUCCIÓN

HABITABILIDAD

CONFORTABILIDAD

TIPOS DE CONFORTABILIDAD

• Térmica

• Acústica

• Lumínica

• Sanitaria

• Formal-Ergonómica

• Estético – Visual

• Funcional

HombreAmbiente

Analiza, conoce y actúa

Influye, afecta y condiciona

Adapta, tolera, habitúa a las condiciones del mismo.

Modificándolo, adaptándolo a lasnecesidades básicas, de

habitabilidad y confortabilidad

INTERRELACIÓN DINÁMICA: varía con el tiempo

Interacción Ambiental

Ambiente: Influye, afecta y condiciona al hombre

Iglu

Esquimales


Edificaciones semi-enterradas

Viviendas en sabanas y selvas

Puente - selva


Desierto Mojave, USA

TuaregMarruecos

Tiendas de los Benuinos, Sahara


Positano, ItaliaIslas griegas

Hombre: analiza, conoce y actúa sobre el ambiente


Dubai, Arabia Saudita

Hotel Burj Al Arab


Presa Hoover (sur-este Las Vegas)

Río ColoradoVista de Las Vegas

Vista nocturna de Las Vegas

¿ Qué es el ambiente?

"el lugar donde vivimos todos"

El ambiente se convierte en el pilar fundamental para el desarrollo.

DESARROLLO

Ambiente Exterior

Ambiente Interior

(Comisión Mundial del Ambiente y Desarrollo, 1987, p. Xi). l

"todo intento por mejorar el exterior de esta gran casa"

Físico - Geográfico

Climatológico

Térmico

Acústico

Lumínico

Ergonómico - Formal

Estético-Visual

Olfativo

Económico

Socio-cultural

Religioso

Político

Tipos de Ambientes

HOMBRE

Género Edad

Condiciones Físicas

Experiencia socio-cultural: localidad, vestido, lugar de trabajo….

PesoEstatura Discapacidad

¿ Qué es la habitabilidad?

La ciudad habitable es aquella que asegura una calidad de vida decente y oportunidad equitativa a todos los habitantes (especialmente los más desfavorecidos) así como un ambiente saludable y seguro.

http://encolombia.com/medioambiente/hume-habitabilidadenbogota.htm (2 of 5)17/04/2008

La calidad de vida:

• Existencia de infraestructuras comunes que mejoran el medio o entorno habitable de los hombres.

• Es bienestar de los seres vivos, que comprende el grado en que una sociedad ofrece la oportunidad real de disfrutar de todos los bienes y servicios disponibles.

• Es un concepto:• multidimensional. Abarca aspectos amplios como: la alimentación y el abrigo, el sentimiento de pertenencia y de autorrealización. • noción cualitativa, pues incluye la apreciación subjetiva de la satisfacción, como relativa y comparativa pues surge a partir de la conciencia del desnivel o diferencia significable entre individuos, grupos sociales, sectores sociales, países y regiones del mundo.

(http://encolombia.com/medioambiente/hume-habitabilidadenbogota.htm (2 of 5)17/04/2008)

¿ Qué es la confortabilidad?

“Condición de la mente la cual expresa satisfacción con elambiente” (González y otros, 1986).

En la dinámica interrelación hombreambiente, el hombrereacciona y adopta acciones o define estrategias paraalcanzar la confortabilidad (Bravo, 2004). Proceso deadaptación.

La satisfacción con el ambiente se logra cuando las“expectativas” del sujeto, sobre ese ambiente, sonsemejantes a las condiciones experimentadas y, donde lasexpectativas son el resultado de la confluencia de lasexperiencias ambientales, culturales y técnicas pasadas ypresentes que afectan directamente la sensación deconfortabilidad de cada individuo o conjunto de individuos(Bravo, 2004).

Confortabilidad Térmica

Confortabilidad Acústica

Confortabilidad Lumínica

Confortabilidad Sanitaria

Confortabilidad Formal-Ergonómica

Confortabilidad Estético-Visual

TIPOS DE CONFORT

Co

nfo

rtab

ilid

ad g

lob

al

Confortabilidad funcional

Confortabilidad Térmica

Desde la perspectiva termofisiológica (balance de calor)

El confort térmico se define como la mínima tasa de señales nerviosas de los receptores térmicos de la piel y del hipotálamo o como el balance de los flujos de calor del cuerpo humano, donde la temperatura de la piel y la tasa de sudoración están dentro del rango de confort (ISO7730, 1994; ASHRAE, 1993 y Hoppe, 2002).

Desde perspectiva psicológica y subjetiva.

Se concibe como la condición de la mente que expresa satisfacción ante el ambiente térmico, lo cual refleja una amplia variación inter-personal.

Basta que ocurra un cambio en el ambiente que cause inconfort (insatisfacción) para que las personas reaccionen y adopten acciones para restaurar el confort.

Personas en climas fríos o en invierno tienden a aceptar ambientes más fríos o a preferir temperaturas más calientes

Personas en ambientes cálidos o en verano tienden a aceptar ambientes más cálidos o preferir temperaturas más frías.

SATISFACCIÓN OCURRE

“expectativas” térmicas del sujeto sobre ese ambiente

condiciones térmicas experimentadas

semejanza

experiencias térmicas, culturales y técnicas pasadas y presentes que afectan directamente a cada respuesta, y, por consiguiente, a la evaluación cognoscitiva de aceptabilidad.

Confluencia de

En esa compleja y dinámica interrelación entre el hombre y el ambiente,intervienen diferentes procesos y factores que involucran diferentesdisciplinas y profesiones para su estudio. Área de investigaciónmultidisciplinar (Nicol, 1993).

• Fisiología: procesos internos para producir una respuesta al calor.

• Psicología: estudia sensaciones conscientes sobre el ambiente.

• Física: estudia los procesos de transferencia de calor entre el hombre y elambiente.

• Ciencias sociales: estudia los factores sociales que determinan las reaccionesfrente al medio ambiente.

• Ingeniería ambiental: estudia la respuesta de cómo las necesidadesambientales pueden satisfacerse en una edificación.

• Arquitectura: encargada del diseño de las edificaciones y los espacios queconsideren formas de control ambiental.

Modelos de evaluación de la confortabilidad térmica

Basados en el Balance de calor del cuerpo humano

Desarrollado en condiciones estáticas, estables o constantes y estánfundamentados en rigurosos experimentos realizados en laboratorios(cámaras climatizadas) y en experiencias de campo en latitudes templadas.

Asumen a las personas como un agente pasivo o inerte ante el estímulotérmico y donde los efectos de un ambiente térmico, se debenexclusivamente al intercambio de calor que ocurre entre el cuerpo humanoy el ambiente (física del calor).


Ecuación de Balance de calor del cuerpo humano

H= Ed – Esw – Ere – L = K = R + C

donde:

H: es la producción interna o metabólica de calor Ed: es la pérdida de calor por difusión de vapor de agua a través de la piel Esw: es la pérdida de calor por evaporación de sudor de la pielEre: es la pérdida de calor latente por respiraciónL: es la pérdida de calor seco por respiración K: es la transferencia de calor desde la piel a la superficie de la ropaR: es la transferencia de calor por radiación desde la superficie de la ropa C: es la transferencia de calor por convección de la superficie de la ropa más otras.

1. Método de Fanger (1970)

Para analizar y evaluar térmicamente un ambiente, Fanger propuso que:

el grado de inconfortabilidad de los sujetos dependerá de la diferencia entre la carga térmica y la actividad.

Sujeto que, hipotéticamente, mantiene la temperatura media de la piel y la sudoración en valores deconfort para un determinado nivel actual de actividad.

producción interna de calor

pérdida de calor del sujeto al ambiente(

Carga térmica = 0 ….condiciones de confort y cercanas

Carga térmica ≠ 0 ….no hay condiciones de confort

)-

Ecuaciones de Fanger para predecir el confort térmico (1970)

Predicción del voto medio - PMV y Porcentaje de insatisfechos – PPD, usado por la norma ISO 7730 (1994)

predice las temperaturas que son consideradas confortables en una edificación (Validez Universal)

Efectos térmicos de seis (6) parámetros físicos básicos, tales como:

la temperatura del aire (Ta), la humedad relativa (HR), la temperatura media radiante (Tmr), la velocidad del aire (Vv), el aislamiento térmico de la ropa (Icl=clo)

y la producción de calor metabólico (M=met).

PMV = (0,303 e-0,036M + 0,028) (M - W) – 3,05x10-3 x 5733 – 6,99(M - W) -Pa - 0,42 x (M - W) – 58,15 - 1,7x10-5 M (5867 – Pa) – 0,0014 M(34 -Ta) –

3,96x10-8 fcl x (tcl + 273)4 – (tr + 273)4 - fcl hc (tcl – ta)

donde:tcl = 35,7 – 0,028(M – W) - Icl3,96x10-8 fcl x (tcl + 273)4 – (tr + 273)4 - fcl hc (tcl –ta)hc = 2,38 (tcl – ta)0,25 para 2,38 (tcl – ta) 0,25 >12,1var

= 12,1var para 2,38 (tcl – ta)0,25 < 12,1varfcl = 1,00 + 1,290Icl para Icl 0,078 (m2 C/W)

= 1,05 + 0,645Icl para Icl > 0,078 (m2 C/W)

Predicción del voto medio - PMV

donde:M: es la tasa metabólica, en W/m2 de la superficie del cuerpo, donde 1 unidad metabólica (1 met) es igual a 58,2 W/ m2

W: es el trabajo mecánico, en W/m2, igual a cero para actividades mayores.Icl: es la resistencia térmica de la ropa, en m2 C/W, donde 1 unidad de ropa (1clo) es igual a 0,155 m2 C/WFcl: es la proporción del área de la superficie del cuerpo vestida en relación con la desnuda.Ta: es la temperatura del aire, en CTr: es la temperatura media radiante en CVar: es la relativa velocidad del aire (relativa al cuerpo humano), en m/sPa: es la presión parcial de vapor de agua, en pascales.Hc: es el coeficiente de transferencia de calor por convección en W/ m2 CTcl: es la temperatura superficial de la ropa en C

..continuación…

20.2179PMV40,03353PMV95100PPD e

Escala Valoración

+3 Muy caliente

+2 Caliente

+1 Ligeramente

caliente

0 Neutral

-1 Ligeramente frío

-2 Frío

-3 Muy frío

Escala de valoración de la sensación térmica (Parsons, 1993; ISO 7730, 1994)

Porcentaje de insatisfechos – PPD

Método de cálculo

Programa de Fanger en la norma ISO 7730 (1994)

2. Método Adaptativo


• Se obtienen las respuestas de los individuos en función de la sensación de calor sobre una escala descriptiva de la sensación térmica propuesta por Bedford o por ASHRAE

• Se registran las variables físicas del ambiente simultáneamente a la obtención de la respuesta térmica.

• Se analizan los diferentes efectos que, en forma completa, tiene el comportamiento de las personas en su sensación de confort. Esto último, es lo que se conoce como la aproximación adaptativa o modelo (Nicol, 1993; Nicol y Raja, 1996;

deDear y Brager, 1998; Nicol y Humphreys, 2002).

en respuesta y en contraposición al Modelo de Fanger. Encuentran discrepancias en las estimaciones de confort térmico.

Método Adaptativo

• Las personas usan numerosas estrategias, acciones o ajustes para alcanzar elconfort térmico, reflejando la interacción “toma y dame” entre el hombre y elambiente.

• En la interacción, el hombre es un sujeto activo, ajustándosepermanentemente al ambiente en una retroalimentada relación hombre-ambiente.

• La sensación de confort, manifestada por el sujeto frente a un determinadoambiente, se encuentra unida a las acciones personales y al contexto en el cualel individuo se encuentra localizado (clima, edificación y tiempo).

• La temperatura de confort, es el resultado de la interacción entre los sujetosy sus edificaciones u otros ambientes que ocupan.

• Ajustes o acciones personales: cambios en las variables personales para ajustarse alentorno, tales como:

• ajustes en la ropa o vestimenta de acuerdo al clima, estación, Tint y necesidades sociales(modifican en forma consciente la tasa de pérdida de calor del cuerpo);

• la ejercitación o relajación (aumentan o disminuyen la generación interna de calor);

• la postura corporal;

• la alimentación/bebida caliente o fría;

• los desplazamientos a diferentes zonas de la edificación o localizaciones geográficas;

• la selección de sistemas de calefacción o enfriamiento, simples o sofisticados;

• y la selección del diseño y construcción de la edificación (por orientación, capacidadtérmica, áreas vidriadas, aislamiento térmico y sombra).

Acciones o ajustes para lograr el bienestar térmico

• Comportamiento o conducta: todas las manifestaciones conscientes e inconscientesque puede practicar una persona para modificar el calor generado y los flujos decalor que intervienen en el balance térmico del cuerpo humano.

• Ajustes o acciones ambientales o tecnológicas: utilización de los elementos de la propia edificación, cuando se tiene control sobre ellos, tales como:

• la operación (abrir o cerrar) de las ventanas próximas o cercanas; • el manejo de persianas; el encendido o apagado de ventiladores, enfriadores o calentadores de aire; el uso de bloques difusores de aire (bloques perforados); • la regulación de los termostatos de los sistemas de aire acondicionado (A.A) o calefacción; • el control de los interruptores; • el encendido de una chimenea; etc.

• Ajustes o acciones culturales, referidas a todos aquellos ajustes propios de una cultura, tales como: los horarios de las actividades laborales y de descanso (ejemplo, las siestas), las adaptaciones a los códigos (estilo) de la ropa, entre otros.


• Comportamiento o conducta: todas las manifestaciones conscientes e inconscientesque puede practicar una persona para modificar el calor generado y los flujos decalor que intervienen en el balance térmico del cuerpo humano.

• La “adaptación genética”: todas aquellas alteraciones que forman parte de la genética de un individuo o grupo de personas y que son transferidas a la vida del mismo• La “aclimatización”: cambios que ocurren en el sistema de termorregulación fisiológica en un período de días o semanas, en respuesta a una exposición simple o a una exposición combinada de ambientes térmicos estresantes o extremos.

• Se afecta los “puntos de referencia” de las termorregulaciones fisiológicas.• Las personas están principalmente expuestas a condiciones climáticas interiores que exteriores (permanecen la mayor parte del tiempo). Las mayores regulaciones pueden ocurrir para esas condiciones internas. • En condiciones climáticas extremas, se requerirá un mayor tiempo y mayores ajustes termorreguladores o termofísicos para alcanzar condiciones estables y de confort.


• Acciones o ajustes fisiológicos: cambios en la respuesta fisiológica que resultan dela exposición a factores térmicos – ambientales, lo cual conduce a una disminucióngradual en la tensión inducida por tal exposición. Dependen básicamente de dostipos de adaptación climática del hombre:

varían de acuerdo a tres niveles de control personal:

• el disponible o aprovechable (oportunidad adaptativa), • el ejercitado (ajuste del comportamiento o adaptación) • el percibido (expectativa).


• Acciones o ajustes psicológicos (adaptación perceptual): efectos que tienen el"hábito" y la "expectativa" en el cambio de la percepción térmica y en la expresión deesa información sensorial. Percepción alterada del ambiente térmico resultante de lasexperiencias y expectativas únicas de los sujetos

• La expectativa depende de la experiencia térmica o la experiencia térmica condiciona la expectativa sobre un ambiente térmico. Ejm. personas que han vivido en ambientes calurosos pueden considerar su “destino” vivir en esos ambientes.

• La expectativa está asociada a la tolerancia térmica. Las personas en ambientes cálidos (o edif. NV) pueden juzgar con menor severidad e inaceptabilidad estas condiciones, comparado con el juicio que emitirían las personas acostumbradas a ambientes templados (o edif.con AA) sobre el mismo ambiente. Pueden tolerar mayores rangos de condiciones climáticas que reflejen los patrones del clima exterior.

• Que la expectativa está asociada a la preferencia térmica. Cuando los ocupantes tienen una oportunidad de cambio (adaptativa), el promedio de las personas, probablemente no preferirán un ambiente diferente de esos que escogerían las personas que utilizan edificaciones con aire acondicionado.

Método de estimación de la Temperatura Neutral

Estudio de campo. Aplicación de instrumento (encuesta)

Método de estimación de la Temperatura Neutral

Ta, Tg, Hr (HOBOS U12-012) y Vv (anemómetro de hilo caliente y registrador)

Registro de variables ambientales

3. Gráficos Psicrométricos


Diagrama Psicrométrico

Pb: 101.325 kPa. Altitud: 0 m

Zona de Confort y Estrategias

de Diseño.

Eduardo González, Abril 2006.

0

5

10

15

20

25

15 20 25 30 35

Temperatura de Bulbo Seco (°C)

Ta

sa

de

Hu

me

da

d (

gr/

kg

)Exterior Sala

10

20

80 70

60

90

50

40

100

3015

20

25

HR (%)

SERIE 1: 10.02.06 - 16.02.06

Diagrama Psicrométrico

Pb: 101.325 kPa. Altitud: 0 m

Zona de Confort y Estrategias

de Diseño.

Eduardo González, Abril 2006.

0

5

10

15

20

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15 20 25 30 35

Temperatura de Bulbo Seco (°C)

Ta

sa

de

Hu

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)Exterior Sala

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3015

20

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HR (%)

SERIE 8b: 01.08.06 - 27.08.06

Tema 2

Travel

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