Qué es el Estrés Térmico en la Arquitectura

Bioclimatica

Arquitectura Bioclimatica Que es el estrés térmico?

 En un ambiente determinado una persona podrá ganar o perder calor por los mecanismos ya mencionados en INTERCAMBIO TÉRMICO Del Cuerpo Humano .El confort térmico es en pocas palabras es el equilibrio termofísico. Si nuestro cuerpo no esta en ese equilibrio termofísico se produce el famosos estrés térmico. Sino disipamos el calor corporal lo suficiente la temperatura del cuerpo comenzara a elevarse o si nos estamos enfriando más de lo necesario deberemos corregir esta situación de inmediato.


Los mecanismos fisiológicos que defienden al organismo del estrés térmico:


Para los que no saben: El gran regulador térmico de nuestro organismo es el flujo sanguíneo.
Cuando sentimos frío el organismos reduce inmediatamente la velocidad de circulación sanguínea, contrayéndose las venas y las arterias más superficiales. La impresión es de lividez o palidez que indica que la persona está sometida al estrés de frío. Y si es el estrés es mas intenso, el color de la piel se torna azulado y el ritmo cardíaco disminuye.
Y al contrario, si es excesivo el calor produce mayor flujo sanguíneo y aumenta la actividad cardio-vascular, la sensación que produce es de no querer hacer nada, de sopor o aturdimiento.

Para que el proceso de disipación del calor excedente en el proceso metabólico pueda disiparse sin inconvenientes y la persona sienta una sensación de bienestar termofísica, las temperaturas tanto del aire como de los elementos próximos que lo rodean deberán estar entre 20/22ºC y 34ºC.


Considerada zona de confort


Si el organismo no puede disipar ese calor o esta recibiendo calor en forma excesiva y su temperatura interna supera los 41ºC, el riesgo de vida por shok térmico es muy alto.

En pocas palabras : Si algunas de las temperaturas están por debajo del valor mínimo sentiremos frío o si alguna de las superficies tiene una temperatura mayor de los 34ºC, tendremos la sensación de calor, aunque nos encontremos en un ambiente refrigerado.

El papel del arquitecto a la hora de diseñar tiene que tener muy en cuenta la zona de confort a diseñar en cada recinto, llámese cuarto, salón, cocina etc ;  generando un análisis de balances térmicos instantáneos. 



Una leve corriente de aire nos aumentara la sensación de frío en invierno pero en verano nos dará una sensación de frescor; estos fenómenos de transferencia convectiva tiene tanta importancia en las temperaturas y de los medios que se transfieren. Es por eso que hay edificios que en lugar de cumplir con las condiciones básicas de proteger a sus ocupantes de los rigores climáticos no lo hacen en la forma debida y que hay ocasiones en que amplifican las condiciones de intemperie dentro de los recintos a un nivel muy alto de estrés termófísico. 

EXIJA A SU ARQUITECTO O A LA PERSONA QUE ESTE DISEÑANDO SU CASA EN ESTE ASPECTO!!!

Arquitectura Comestible tiene una analogía entre una casa y un zapato. Si usted va una tienda y compra un zapato muy caro, de marca, etc. Llega a su casa, se lo calza, siente que le queda pequeño o le talla al caminar , lo tira a un lado y nunca lo vuelve a mirar. Y dice ¡HE PERDIDO DINERO!  Bueno, eso mismo pasa a la hora de construir una casa, invierte mucho dinero, energía, etc.  y queda inconforme.

Intercambio Térmico en Arquitectura

Intercambio Térmico en los Seres Vivos

Arquitectura Bioclimatica

Los intercambios térmicos entre el ser humano y el ambiente que lo rodea: En una sociedad que tiene asimiladas las pautas de vida de la sociedad industrial y cuyos niveles de vida son mayoritariamente aceptables considerando los estándares de alimentación, estado de salud, educación y vivienda, se puede verificar que la alimentación diaria de la mayoría de sus integrantes adultos significa la ingestión de 2500 a 3000 calorías.

Tasa de Desprendimiento Calorífico del Cuerpo Humano


-Dormir mínimo = 70 vatios
-Sentado, movimiento moderado = 130-160 vatios
-Sentado, con brazos y piernas en movimiento = 190-230 vatios
-De pie, paseo = 220-290 vatios
-Andando, levantamiento o empujes moderados =290-410 vatios
-Levantamiento y excavaciones pesadas pero intermitentes = 440-580 vatios
-Trabajo duro, sostenido = 580-700 vatios
-Trabajo pesado, máximo 30 minutos de duración = 1100 vatios.

El cuerpo humano disipa este calor excedente trasfiriendolo al entorno que lo rodea, sea dentro de un recinto ( generación por parte de los arquitectos confort térmico) o a un entorno al aire libre.




Los mecanismos de transmisión de calor en el cuerpo humano 


Transferencia por Convección: transfiriendo el calor del cuerpo hacia el aire en movimiento que lo rodea.
Transferencia por Conducción: transfiriendo el calor hacia todo aquello que esté en contacto directo con el cuerpo.
Transferencia por radiación: transfiriendo calor bajo la forma de energía radiante hacia otros objetos
Transferencia por evapotranspiración: transfiriendo calor latente por cambio de fase por evaporación del sudor o por la respiración hacia el aire que rodea el cuerpo.

Para NUNCA OLVIDAR A LA HORA DE PROYECTAR Y ESCOGER LOS MATERIALES: 
( en otros post lo especificamos)


Todo proceso de transferencia de calor se dirige del cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura.


La piel está a una temperatura variable según la zona del cuerpo pero por promedio podemos considerar un valor de 34ºC. En el interior del cuerpo el promedio es de 37ºC. esto significa que para el cuerpo humano pueda disipar su exceso de calor, los elementos que lo rodea deben estar a una temperatura menor de 34ºC.
Si algunos elementos externos que rodea o próximos al cuerpo presentan una temperatura mayor de 34ºC la transferencia del calor será desde el elemento al cuerpo.

En resumen: las posibilidades de disipar el calor excedente, dependerá de las temperaturas del aire o superficiales de todos los elementos que rodean a la persona y del balance instantáneo que exista entre pérdidas y ganancias.




Vientos en el Diseño Arquitectónico

Viento

BARRERAS CONTRA VIENTOS
Arquitectura Bioclimatica

Las barreras de viento parcialmente permeables, como hileras de árboles, crean zonas protegidas de aproximadamente 15 veces la altura de aquellos y zonas semiprotegidas en sus proximidades. Las barreras opacas, tales como muros, etc. desvían el aire con mayor ímpetu hacia arriba pero, a diferencia de las barreras permeables, el flujo de aire desciende a nivel del terreno a distancias menores y con mayor fuerza, creando zonas más reducidas de protección.
En los extremos de las barreras y en los espacios donde estas se interrumpen, se forman zonas de aceleración de viento.



La protección que proyecta una barrera depende de su altura y de su permeabilidad. Las barreras muy densas u opacas logran una excelente protección en las zonas inmediatamente adyacentes a las mismas, pero son menos eficaces a distancias mayores, ya que los desvíos de aire ascendente que producen llegan nuevamente al suelo en forma descendente con mayor brusquedad.

El comportamiento opuesto está dado por barreras más permeables que actúan como resistencia reductora de la velocidad del aire en forma tamizada y menos violenta.

A distancia superior a 20 veces la altura de la barrera, la velocidad del viento alcanza valores similares a las zonas desprotegidas. Así mismo, las barreras disminuyen la velocidad del viento en las zonas inmediatamente a sotavento. (vientos dominantes)

La distancia entre barreras es consecuentemente, otro factor esencial para que la protección de vientos resulta eficaz. Con distancias entre barreras de hasta 20 veces su altura, la disminución de la velocidad a barlovento ( sentido contrario al sotavento) de una barreras se combina con la disminución a sotavento de las barreras siguiente, produciendo protección continúa.

El uso de barreras sucesivas produce un cambio en la rugosidad del suelo y en el perfil de velocidad del viento, logrando una disminución general de la velocidad a nivel peatonal.


La sombra de Viento
Constituye una ventaja en climas fríos, por la protección que proporciona. Los edificios ubicados en la zona de menor velocidad tendrán menores pérdidas de energía y los espacios serán aptos para actividades tales como juegos para niños, expasiones privadas y circulaciones peatonales.

Ref: Módulo I, Arq.Solar II



Estereográfica en Arquitectura

La proyección estereográfica 

Es un método para proyectar el movimiento del sol en una superficie esférica.
donde las trayectorias solares son sectores de circunferencias, representado en el gráfico.




Grafico Estereografico

Diagrama Estereográfico


  1. El observador ( punto visual): Se considera ubicado en el centro del diagrama estereográfico. 
  2.  La altura solar se obtiene por lectura directa o bien mediante el uso de compás de punta seca.
  3. El azimut es la lectura que se hace uniendo el centro con el día y hora buscando mediante una recta que se prolonga hasta el borde del diagrama. ( donde se hace la lectura)




Existe un diagrama diferente para cada latitud y las horas indicadas en el diagrama son de tiempo solar verdadero.
Todo plano inclinado o recta contenida en un plano inclinado se proyecta como una semi-circunferencia o sector de la misma.
Con un trazo estereográfico de la trayectoria solar se pueden obtener
sombras, máscaras y determinar la incidencia solar que ve o penetra por una abertura.

Constituye entonces un buen auxiliar para el diseño. Para su empleo debemos contar con una gráfica auxiliar.



USO DE LOS DIAGRAMAS PARA OBTENER SOMBRAS Y MÁSCARAS.


Norte geográfico y Norte magnético :
La orientación de un edificio se determina generalmente por medio de una brújula.
 Debe recordarse que este instrumento señala la dirección del Norte magnético mientras que los diagramas estereográficos están referidos al Norte geográfico.
La diferencia entre ambas direcciones es pequeña. Cuando se desee alcanzar una buena precisión debe averiguarse ese dato que es variable de año en año.
Sombra de un vertical MN ,cuya sombra, en el plano horizontal, qeremos hallar para un instante A. Colocada esa vertical en P la prolongación de AP nos indica la dirección de la sombra buscada. La altura del rayo la hallamos tomando BP = AP, leyendo en la escala dibujada la altura H correspondiente. Con el auxilio de las marcas en grados dibujadas alrededor de los diagramas construimos el triángulo NMQ. Finalmente hacemos PC= MQ.

Sombra de un Volumen

Para hallar la sombra de un volumen en el plano horizontal, ubicamos la planta de modo que su dirección N corresponda con la del diagrama estereográfico. Si Q es la fachada elegida, determina la sombra PR de una línea vertical cuya dimensión corresponda a la escala del dibujo, el trazado se realiza tomando P'R'= PR y terminando el estudio mediante procedimientos de geometría descriptiva 
elementales.



Asoleamineto de un plano vertical

Supongamos que se desea determinar los días y horas en que el plano vertical orientado al NE recibe los rayos directos del sol. En ese caso el centro P de la esfera ( figura 21-II) estará situado en dicho plano, el que se proyectará estereográficamente según la línea AB. Por lo tanto, cuando el sol se encuentre en un punto cualquiera de la superficie MRST su acimut será tal que los rayos del sol podrá incidir en el plano considerado. De la misma manera, el área restante del diagrama, MVQT, señalará los momentos en que el sol ilumina al plano vertical orientado al SO




Asoleamiento de un plano inclinado

Sea el caso presentado en la (figura 22-II) en que se trata de determinar el asoleamiento del plano AB. Tomamos un punto P de su superficie para una mejor compresión del problema. Si ese punto es el centro de nuestra esfera y miramos en la dirección PQ, la parte de cielo visible se determina trazando la curva o en el diagrama auxiliar; será la superficie OGKM. Colocamos la orientación N y transportamos el dibujo al correspondiente diagrama solar, obteniendo la respuesta al problema planteado. Puede observarse que la línea divide al diagrama en 2 partes : una de ellas es la que determina los momentos en que el sol ilumina la cara superior del plano AB; la otra, a la cara inferior.

Casa Ecológica, Muro Trombe

 Cómo convertir paredes en calefactores solares

Arquitectura Bioclimatica: captación solar térmica

Llamada así por haber sido diseñada por primera vez por el ingeniero fránces Félix Trombe en unas pequeñas construcciones solares en Odelló, junto a los Pirineos.

Consiste en una pared bien orientada al sur, delante de la cual se pone un cristal que delimita una cámara de aire. La pared, que se pinta de un color oscuro, absorbe la radiación solar que atraviesa el cristal y se transforma en calor incapaz de atravesar el cristal. 

El aire solar es el flujo que transporta el calor. Se calienta al estar en contacto con la pared, y  circula a través de unas aberturas situadas en la parte superior e inferior del muro trombe.

Fenómeno de la termocirculación. 


El aire caliente entra por arriba, mientras que por la abertura inferior sale el aire de la casa hacia el interior del Muro Trombe.

Esta circulación de aire no impide que la pared continúe calentándose y acumulando calor, por conducción, este calor acabará atravesando el grosor de la pared y cediéndose al interior de la casa. Sistema de calefacción solar pasiva
Trombe


Los Principios de diseño.


Inclinación : 
Generalmente los sistemas de  se instalan con una pendiente adecuada a la altura del sol del período del año en que más necesidad se tiene de esta aportación solar. Osea en invierno.

La altura solar oscila entre 38º para octubre hasta 46º en marzo y con un mínimo de 24º en diciembre, para una latitud de 41-42º norte. A fin de que reciba perpendicular los rayos solares más bajos del año.
El ángulo de 90º en esta pared no es optimo desde el punto de vista térmico, pero compensado por la sencillez y la economía que representa aprovechar una estructura existente como captador solar.
Por otra parte, la altura solar en verano es tan alta en la altitud de 41-42º que una buena parte de la radiación es reflejada por el cristal a 90º o ni si quiera consigue llegar a él si se instala una pequeña visera, con lo que queda resuelto automáticamente un posible sobrecalentamiento de la casa.

Inercia Térmica 

Cuanto mayor sea la capacidad almacenadora de calor de la pared (mayor densidad y mayor calor especifico del material o mayor grosor) más tardará éste en atravesar la pared y su cesión hacia los espacios contiguos será más continuada, con menores oscilaciones. Pero si hay un exceso de capacidad de almacenamiento reduce el aporte de calor ya que se alarga el tiempo de atravesarla.
Por eso recomienda en general un grosor de 30 a 45cm en paredes de hormigón  o de piedra e incluso adobe.
Las paredes de ladrillos macizos o de bloques de hormigón rellenos con algún material denso también cumple con esta finalidad. Ladrillo hueco NO SIRVE.



Acabado 
La pared, sin ningún acabado especial o con un ligero rebozado, se pinta finalmente de un color oscuro. La pintura debe ser de cierta calidad: con una buena resistencia a temperaturas relativamente altas hasta 120ºC y no debe emitir vapores nocivos. Por ejemplo puede servir la pintura acrílica de fachadas. Igual el sellado de las jntas debe ser termoestable dentro de 70ºC lo máximo


Superficie Transparente 
La separación entre ella y la pared suele ser de 10 cm. A través de ella penetra la radiación solar, pero también es por donde se da la mayor pérdida térmica.
Si bien la radiación infrarroja no puede atravesar el cristal, las corrientes de convección del aire en el interior de la cámara de aire y la propia radiación lo calienta; a veces es preferible emplear doble cristal o bien algún material plástico sustitutivo, transparente o traslúcido y con cámara de aire
Entre los más idóneos son los policarbonatos y metacrilatos, por su buen coeficiente de transmisión de luz, baja conductividad térmica y considerable durabilidad. Debe dejarse un margen entre el cristal o el material plástico transparente y el marco, a fin de evitar que se rompa o se abombe por la dilatación. Este margen debe ser mayor para los plasticos.

Aberturas de Termocirculación : 
es la comunicación térmica rápida con el interior del edificio.
Las aberturas tiene que distribuirse en la pared superior e inferior de la pared Trombe de la forma que no se formen bolsas de aire con pocas circulación. En general se recomienda que la superficie destinada a las aberturas se encuentren entre 2 y el 4% de la superficie total de la pared.
Por la noche el aire entre el acristalamiento y la pared se enfría, mientras que el aire del interior de la casa está más caliente, por lo que el aire frío tendería a entrar por las aberturas inferiores y el aire caliente a salir de la casa por las superiores si no se cerrasen.

Aberturas exteriores : 
En algunas variantes se emplea un sistema de aberturas exteriores que tienen como misión evacuar el aire caliente y forzar la salida de aire del interior de la vivienda. En los periodos calurosos el aire de la casa se toma de las ventanas abiertas por la fachada norte ( más fresco), circula por la casa y entra por la abertura inferior del muro.

Este aire, al pasar entre la pared y el cristal se calienta, aumenta su fuerza ascensional y sale finalmente por la abertura superior, hacia el exterior. Esta fuerza de succión cuando recibe la radiación solar permite aumentar la corriente de aire en el interior de la casa, por lo que se reduce la acumlación de aire caliente y aumenta la sensación de frescor

Las aberturas exteriores deben poseer un buen sistema de cierre y de protección de la lluvia.
Mediante una instalación sencilla, sin modificaciones importantes en la estructura del edificio, se puede aprovechar una pared existente como captador y acumulador de calor.

Arquitectura en Clima Cálidos

Arquitectura en climas cálidos secos




ARQUITECTURA EN CLIMA CÁLIDOS - Arquitectura Bioclimatica 

Se caracteriza por un clima de calor pegajoso y la continua presencia de humedad elevada durante todas las estaciones, la temperatura es elevada con pequeñas variaciones entre el día y la noche. Elevada pluviometría, vientos pocos rápidos. 

En esta arquitectura encontramos:

Casa tribal: casa unifamiliares hechas con bambu.
Casa Malaya: Casa alargadas, viviendas comunales, con galerías que sirve de articulación de las diferentes partes de la planta

1- Tejado: llamados attap, son muy empinados, cubiertos con esteras hechas con hoja de palmera entretejida. Esta estructura a menudo esta triangulada con diferentes superficies inclinadas como grandes lucarnas, así de esta forma sirve para ventilar la casa.
Pero lógicamente los edificios deben estar en superficies amplias y alineados trasversalmente a la dirección del aire para sí tener mínima resistencia.


Plantas alargadas con una sola fila de habitaciones, piso elevado del terreno apoyado sobre pilares, estas características permite la entrada de aire por el mecanismo de ventilación cruzada. 
3- Su cerramiento como tal es virtual donde la piel que cubre la casa sirve para respirar ya que esta hecho también de bambu por que es un material de baja capacidad térmica. Una atracción de esta arquitectura son sus pilares finos espaciados (casa malaya) que limitan el exterior con el interior pero modulados sus ventanas y puertas son amplias y de la misma característica de su cerramiento. Por que el almacenamiento  del calor no se aplica a estos climas.

Criterios de Refrigeración Pasiva en la Casa Ecológica

Refrigeración Pasiva en Arquitectura

Arquitectura Bioclimatica Comestible y Refrigeración Grátis!!!

¿Cual es la mejor orientación para una casa?

La mejor orientación para un edificio es tener en cuenta la implantación del edificio. Esto implica varias cosas:
1- conocer la topografía del sitio
2- saber dónde hay forestación preexistente
3-saber ubicar el edificio con respecto al norte
4-aprender a utilizar una carta solar.



Es fundamental la existencia de sombras sobre cubiertas, paredes y espacios exteriores.
Se debe emplear materiales de bajo calor especifico para apantallar las aberturas con el objeto de asegurar su rápido enfriamiento pasivo después de la puesta de sol.

SI TIENES UN PROYECTO, CONTACTA CON EL ESTUDIO MEDIANTE EL FORMULARIO DE CONTACTO QUE APARECE EN LA BARRA LATERAL.

En el caso de conjunto de viviendas, es aconsejable la alineación de edificios ubicándolos próximos entre sí, con un eje principal orientado Este- Oeste.
En lo posible se buscará agrupar compactamente a los edificios con calles y peatonales estrechas, galerías, recovas, etc. Y patios pequeños, con el objeto de conseguir un máximo de sombra y de ambiente fresco.

Para conseguir sombras sobre las techumbres un método eficaz es construir una segunda cubierta sobre la primera. Es necesario separarla completamente del tejado principal para disipar el calor mediante el aire que circula por el espacio entre ambas y emplear superficies reflectivas en las dos cubiertas.
La superficie del techo inferior deberá reflejar las radiaciones de temperaturas bajas (longitudes de onda infrarroja) emitidas por la cubierta superior calentada por el sol. Es conveniente utilizar superficies metálicas pulidas.

Los edificios próximos a los espacios abiertos así como los pavimentos y el terreno seco se calientan rápidamente provocando deslumbramientos y haciendo sumamente in-confortable el uso de los espacios exteriores durante el día. Durante la noche estas superficies irradian el calor almacenado durante las horas de luz solar. La estrechez de las peatonales o el cerrado de los recintos exteriores con paredes protegidas por sombras, pueden evitar los efectos citados, al tiempo que también protegen del polvo y los vientos cálidos.

La existencias de los árboles, plantas y agua en los espacios cerrados enfrían el aire por efecto de la evaporación a la vez que evitan el polvo y proporcionan sombra y alivio visual y psíquico.

El Patio,  un buen ejemplo de refrigeración pasiva en la casa Autosuficiente de los climas Cálidos:

En el clima cálido seco, los patios son espacios abiertos óptimos para enfriamiento pasivo, en ellos se almacenan aire frío por ser mas denso que le aire caliente que lo rodea.


 Si es pequeño, es decir tiene ancho menor que la altura puede el aire frío estratificarse. Las paredes elevadas que lo rodean le proporcionan sombras, quedando grandes áreas del suelo del patio y de las paredes protegidas del sol durante el día.

Techumbres, paredes y aberturas el método básico de absorber las elevadas variaciones térmicas diurnas, consiste en emplear estructuras de elevada capacidad térmica como son materiales pesados. Pero es fundamental disipar a la noche el calor almacenado durante el día y la disipación del calor por la noche con una adecuada ventilación.

Como hacer bloques de Tierra Comprimida

Bloques de tierra compactada

 Casas de Adobe 

El bloque de tierra prensada es una técnica intermedia entre el adobe y el tapial. Es parecida al adobe porque utiliza un molde, y es parecida al tapial porque se compacta tierra húmeda y no barro.
 Se necesita una máquina especial: una prensa para bloques de tierra (las bloqueteras para cemento no sirven).

Una de las ventajas es que se pueden hacer bloques en época de lluvia, porque pueden almacenar  inmediatamente dentro de un local, colocando hasta en dos hileras los bloques frescos. Estos bloques se secan en una semana, al sol y afuera, y en un mes dentro de una casa. Tienen que estar completamente secos antes de usarse.

Los bloques pueden tener formas diferentes según el uso a que se los destine. Por ejemplo, hay una forma especial de bloques para reforzar el muro con madera, en la llamada albañilería armada( si se refuerzan los muros con madera o cañas entrecruzadas a lo largo y verticales, se forma una rejilla resistente en el interior del muro. Los adobes o bloques deben tener entalladuras laterales para permitir el paso de los refuerzos).

Esta técnica permite estabilizar la tierra con cal o cemento, sobre todo de los bloques que deben resistir más a la humedad.

La preparación de la tierra es tan fácil como en el tapial, pero hay que desmenuzarla y sacar las piedras. Mejor aún es cernirla con una malla de 1 cm o poco más. La cantidad de agua en la tierra debe ser muy exacta, un poco húmeda.

Para moldear, se amontona tierra en la prensa para que haya siempre tierra a mano. En el fondo del molde se coloca una planchita de contrachapado y se llena el molde con tierra húmeda. Se cierra la tapa y se baja la palanca con fuerza. 

La presión, de 10 a 20 kg/cm2 reduce a la mitad el volumen de tierra.
Al aflojar la presión, se abre la tapa por sí sola. Se sigue bajando la palanca y sale el bloque del molde. Por último se pone el bloque con la planchita en la segunda mesa, de donde se lleva al lugar de secado. Con este sistema se pueden producir 120 bloques de 28x18x9cm, cada hora. 

El bloque de tierra prensada es tan duro al salir de la prensa que se puede coger sin problemas. Se pone de canto y se recupera la planchita de contrachapado para el siguiente bloque.