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8/20/2019 Arq.bioclimatica Diagnostico Termico de Viviendas Rurales
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ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
CON ÉNFASIS
EN
VIVIENDAS
ALTOANDINAS
CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE LA UNI
CER ‐
UNI 2009
FREDY HUAYLLA – ABEL GUTARRA ‐ GONZALO SAAVEDRA
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La arquitectura bioclimática puede definirse como la arquitectura diseñada sabiamente para lograr un máximo confort dentro del edificio con el mínimo gasto energético. Para ello aprovecha las condiciones
climáticas de
su
entorno,
transformando
los
elementos
climáticos externos en confort interno gracias a un diseño inteligente. Si en algunas épocas del año fuese necesario un aporte energético extra, se recurriría si
fuese posible
a las
fuentes
de
energía
renovables.
A igualdad de confort la mejor solución es la más simple
y
si
además
es
sana
para
el
planeta,
mucho
mejor.
A
esta simplicidad se llega a través del conocimiento y la buena utilización de los elementos reguladores del clima y de las energías renovables.
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1. DIAGNOSTICO TÉRMICO
•PANORAMA DEL DIAGNOSTICO (LÍNEA BASE.)
•CARACTERÍSTICAS DEL COMPORTAMIENTO
TÉRMICO AMBIENTAL
•CARACTERÍSTICAS DEL ESPACIO CIRCUNDANTE
•INDICADORES BIOCLIMÁTICOS
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1.1. PANORAMA
DEL
DIAGNOSTICO
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1.1.1. DEFINICIÓN DE
DIAGNOSTICOSISTEMATIZACIÓN DE INFORMACIÓN QUE NOS
PERMITIRÁ CONOCER
Y
ESTABLECER
LAS
CARACTERÍSTICAS DE UNA DETERMINADA SITUACIÓN O FENÓMENO.
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1.1.2. PANORAMA DEL
DIAGNOSTICO (1)
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1.1.2. PANORAMA DEL
DIAGNOSTICO (2)
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1.1.3. ALCANCE
Y APLICACIÓN
• DEFINICIÓN Y MEDICIÓN DE INDICADORES
– CLIMÁTICOS
– ARQUITECTÓNICOS
– CONSTRUCTIVOS
– AMBIENTALES INTERIORES
– BIOCLIMÁTICOS
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1.2. CARACTERÍSTICAS DEL ESPACIO
CIRCUNDANTE – PARÁMETROS CLIMÁTICOS
– PARÁMETROS MICROCLIMÁTICOS
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1.2.1. PARÁMETROS
CLIMÁTICOS
• TEMPERATURA
• HUMEDAD
• RADIACIÓN
• VIENTO.
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Modos de transmisión de calor en la
naturaleza.
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TEMPERATURA
La temperatura de un cuerpo indica en qué
dirección
se
desplazará el
calor
al
poner
en contacto dos cuerpos que se encuentran a
temperaturas distintas, ya que éste pasa siempre
del
cuerpo
cuya
temperatura
es
superior
al
que
tiene la temperatura más baja; el proceso continúa hasta que las temperaturas de ambos se igualan.
(Senamhi)
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HUMEDAD
El contenido de agua en la atmósfera depende,
principalmente,
de
la
temperatura.
Cuanto
más
caliente
está una
masa
de
aire,
mayor
es
la
cantidad de vapor de agua que puede retener. En contrapartida, a temperaturas bajas puede
almacenar
menos
vapor
de
agua.
Cuando
una masa de aire caliente se enfría, por la causa que
fuere, se desprende del vapor que le sobra en forma de precipitación.
(Senamhi)
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RADIACIÓN
La superficie terrestre recibe energía
proveniente
del
Sol,
en
forma
de
radiación solar emitida en onda corta. A su vez, la
Tierra, con su propia atmósfera, refleja
alrededor del
55%
de
la
radiación
incidente
y absorbe el 45% restante, convirtiéndose, ese
porcentaje en calor.
(Senamhi)
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VELOCIDAD
Y
DIRECCIÓN
DE
VIENTO
El viento es la variable de estado de movimiento del aire.El viento es causado por las diferencias de temperatura existentes
al
producirse
un
desigual
calentamiento
de
las
diversas zonas de la Tierra y de la atmósfera.En superficie, el viento viene definido por dos parámetros: la dirección en el plano horizontal y la velocidad.
(Senamhi)
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VELOCIDAD
Y
DIRECCIÓN
DE
VIENTO
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Instrumentos (1)
Micro Estación Meteorológica HOBO
La Micro Estación Meteorológica HOBO es un registrador de cuatros sensores diseñado para monitorear
microclimas.
Especificaciones
Rango de operación: ‐20º a 50ºC con baterías alcalinas
‐40 a 70ºC con baterías de Litio
Entradas: Hasta 4 sensores
Comunicación: puerto serial de 3,5 mm
Dimensiones: Caja de rectangular de 8,9cm x 11,4cm x 5,4 cm
Peso: 0.36 kg.
Memoria: 512K almacenado en memoria no‐volátil
Modo
de
almacenar: Para
cuando
la
memoria
esta
llena
ó se
reinicia.Intervalo de registro: De 1 segundo a 18 horas, definido por el usuario.
Exactitud en el tiempo: 0 a 2 segundos para el primer dato y ±5 segundos por semana a 25oC.
Modos de inicio del registro: Inmediato, manual (push botton) y con tiempo retardado
Montaje; Opera verticalmente apoyado sobre una base plana.
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Instrumentos (2)
Especificaciones Velocidad de viento Dirección de viento
Rango 0 a 44 m/s 0 a 359º
Exactitud ±0,5 m/s
±3% entre 17 a 30 m/s
±4% entre 30 a 44 m/s
±5º
Resolución 0,19 m/s 1,4ºUmbral de medida 0,5 m/s 0,5 m/s
Temp. de operación -40 a 75 oC -40 a 75 oC
Numero de Bits por muestra 8 8
Sensor de velocidad y dirección de viento
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Instrumentos
(3)
Este sensor mide la irradiancia solar.
Especificaciones:
Rango de medida: 0 a 180 W/m2
Rango espectral: 300 a 1 100 nm.
Exactitud: ±10W/m2
o ±5%, el que sea mayor.±0,38 W/m2 /oC a partir de +25 oC
Exactitud angular: Corrección cosenoidal de 0 a 80 oC de
la vertical.
Resolución: 1,25 W/m2
Deriva: < ±2% al año
Temperaturas de operación: -40º a +75 oC
Número de bits por muestra: 10
Sensor piranómetro de silicio
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Instrumentos
(4)
Especificaciones Temperatura Humedad Relativa
Rango de medición -40 oC a 75 oC 0-100% HR de -40 a 75oC
Exactitud 0,2 oC entre 0o y 50 oC.
Ver Figura 1 para el
rango
±2,5% de 10 a 90%; Ver
Figura 2 para el rango
Resolución 0,02 oC a 25 oC. Figura
1
0,1% HR a 25%
Bits por muestra 12 10Deriva < 0,1 oC por año < 1% por año; histéresis
1%
Tiempo de respuesta 5 min en aire a 1m/s 10 min aire a 1m/s con
cubierta protectora
Rango de temp. de
operación
-40 oC a +75 oC -40 oC a +75 oC
Este sensor mide la humedad relativa y trabaja con un compensador de temperatura.
Sensor de Humedad Relativa/Temperatura
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Instrumentos
(5)
Figura 1. Exactitud y resolución en el rango de operación Figura 2. Exactitud absoluta en el rango de HR de operación
Sensor de Humedad Relativa/Temperatura
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1.2.2. PARÁMETROS MICRO
CLIMÁTICOS• ORIENTACIÓN
• ALTITUD• OROGRAFÍA
• VIENTO• PROXIMIDAD DE UNA MASA DE AGUA
• PROXIMIDAD DE MASA FORESTAL
• DISPOSICIONES DE VIVIENDAS ALEDAÑAS
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Parámetros
Micro
climáticos
(3)
• Orientación
– La
orientación
del
emplazamiento
tiene
una
gran
influencia sobre
el
microclima.
Falda
norte
de
un
cerro con mayor radiación que la falda sur.
• Altitud
– Influye inversamente
con
la
temperatura
media
anual
y directamente proporcional con la radiación solar, suele también se directa la relación con la lluvia y el viento.
• Orografía
del
terreno – Variaciones en la velocidad y dirección del viento,
almacenamiento de calor y humedad (niebla).
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Parámetros
Micro
climáticos
(2)
• Viento
– Velocidad
proporcional
a
las
pérdidas
por
convección
del
aislamiento.
– Incremento de los intercambios de aire del interior de la vivienda con el exterior.
• Proximidad
de
una
masa
de
agua
importante – Estabilización de la temperatura del aire del microclima.
– Vientos cargados de humedad.
• Existencia
de
masa
forestal
adecuada – Estabiliza la temperatura por la humedad.
– Protección de viento y Radiación Solar.
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Parámetros
Micro
climáticos
(3)
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1.3. CARACTERÍSTICAS
DEL
COMPORTAMIENTO TÉRMICO
AMBIENTAL
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1.3.1. PARÁMETROS DE
ARQUITECTÓNICOS• UBICACIÓN Y ORIENTACIÓN
• DISTRIBUCIÓN• GEOMETRÍA
• ESTRUCTURA,
MATERIALES
Y ALMACENAMIENTO
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1.3.2. UBICACIÓN Y ORIENTACIÓN (1)
• Ubicación
– Posición Geográfica.
– Clima, conocimientos, tradiciones, técnicas, materiales y tecnologías disponibles.
• Situación
– EL terreno y sus alrededores.
• Orientación – Dirección de fachadas.
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1.3.3.
DISTRIBUCIÓN• Gestión y aprovechamiento optimo de la
energía.• Posición e interconexión de espacios.
• Posición
de
Dormitorio,
cocinas,
lugares
de
trabajo y descanso, etc.
• Sujeto a vistas, estética, etc.
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1.3.4.
GEOMETRÍA(1)
Clima Frio
• COMPACTO• REDUCIDO FACTOR DE FORMA
• PROTECCIÓN
DE
VIENTOS
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GEOMETRÍA(3)
Clima Cálido‐Seco
• SEMIALARGADA
• PROTECCIÓN
DE
VIENTOS Y RADIACIÓN.
• VENTILACIÓN.
• FUENTES DE
HUMEDAD.
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GEOMETRÍA(4)
Clima Cálido‐Húmedo
• ALARGADA
• PROTECCIÓN
DE
VIENTOS Y RADIACIÓN.
• VENTILACIÓN.
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1.3.5.
Factor
de
Forma
(1)
Factor de forma = Superficie Exterior / Volumen
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Factor
de
Forma
(2)
Variacion del factor de forma en funcion de volumen y geometria.
Á
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1.3.6. PARÁMETROS
CONSTRUCTIVOS• TECHOS
• SUELOS• PERFORACIONES Y ABERTURAS
• PAREDES
Y
AISLAMIENTO• VEGETACIÓN
• MASAS DE AGUA EXTERIOR
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TECHOS Y SUELOS
• Se producen flujos de calor.
• Suelos
Típicos: – Tierra apisonada. – Cemento. – Etc.
• Techos Ticos:
– Calamina – Paja
– Teja – Etc.
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PERFORACIONES Y ABERTURAS
• Ventanas
– Proporcionan Luz,
ventilación
y panorámica.
– Proporciona calentamiento cuando parte de la radiación atraviesa el vidrio y es absorbida por
algún material
que
esta
en
el
interior.
– Comparado con los demás tipos de envolventes es un fuente de perdidas.
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PAREDES Y AISLAMIENTO
• Delimitan y definen espacios.
• Determinan las
transferencias
de
calor
por
ventilación, convección y condensación.
• Almacenamiento de calor en función de su espesor y propiedad térmica.
• Intercambian calor con el exterior en función
de su
aislamiento.
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VEGETACIÓN
• Protección de
Vientos y de
Radiación.
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MASAS DE AGUA EXTERIOR
• Creación de microclimas.
• Atenuación de
variaciones
diarias
de
temperatura.
• Es contraproducente en climas fríos como nuestro caso, pues la humedad que adquiere el aire aumenta la sensación de frio.
1 4 PARÁMETROS AMBIENTALES
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1.4. PARÁMETROS AMBIENTALES
INTERIORES• TEMPERATURA DEL AIRE
• TEMPERATURA
MEDIA
RADIANTE • HUMEDAD
• VENTILACIÓN
E
INFILTRACIONES
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1.4.1. Temperatura Media Radiante (1)
Temperatura uniforme de una esfera negra
mate, de
gran
diámetro,
en
la
cual
los
intercambios por radiación con el cuerpo humano son iguales a los intercambios por
radiación en
el
ambiente
real.
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Temperatura
Media
Radiante
(2)Globos de 15 cm de diámetro
Coeficiente de
emisividad
ε = 0,95
convección natural:
convección forzada:
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Instrumentos
(6)1. Data Logger HOBO H8
4-Canales Externos
Es un registrador de datos concapacidad de leer cuatro
sensores de temperatura
Especificaciones
Temperatura: -20oC a +70oC
Humedad Relativa : 0-95%Exactitud en el tiempo: Aprox.
±1min (ó ± 100ppm) por
semana a +20oC.
Capacidad de medición: 32,520
mediciones almacenadas enmemoria no volátil
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Instrumentos
(7)Micro Estación HOBO H8 (1)Es un DataLogger con las siguientes entradas:
Temperatura,
Humedad
Relativa,
Iluminación
y
1
canal
Externo.
Rangos de operaciónTemperatura: ‐20oC a +70oCHumedad Relativa : 0‐95%
Exactitud en
el
tiempo:
Aprox.
±1min
(ó ± 100ppm)
por
semana
a +20oC.
Capacidad de almacenamiento: 7 944 mediciones en memoria no volátilDimensiones: 2,4” x 1,9” x 0,8”Peso aprox. 38,3 gr
Batería: CR
‐2032
(litio)
reemplazable
Vida útil de la batería: 1 año de uso continuoTemperatura de almacenaje de datos: ‐40oC a 75oC.
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Instrumentos
(8)Micro Estación HOBO H8 (2)
Temperatura.El HOBO H8 tiene un sensor de temperatura interno con un cable de unos 10 cm.
Si permanece
dentro
de
la
cubierta
puede
medir
la
temperatura
del
aire en el rango de ‐20 a +70oC, con un tiempo de respuesta de 15 min en aire quieto.Si el sensor se extiende fuera de la cubierta se obtienen tiempos de respuesta de 1 min en aire y 2s en agua.
El rango
del
sensor
es
de
‐40
oC
a +120
oC
cuando
esta
extendido
fuera de la cubierta.
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Instrumentos (9)
Micro Estación HOBO H8 (3)Especificaciones de cada entrada
Humedad Relativa. Este sensor usa un compensador de temperatura y proporciona una exactitud de ±5% en el rango de +5oC a +50
oC.El sensor de humedad relativa opera en el rango de 25% 95% a +25 oC para intervalos de muestreo con intervalos mayores que 10 s.La
variación
temporal
de
las
lecturas
del
sensor
de
humedad es menor que 1% al año.
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Instrumentos (10)
HOBO Shuttle
Este accesorio
es
un
recolector
de
datos
de
la
Microestación
HOBO
H8 o de los datos almacenados en los Data Logger (DL).
Especificaciones
Tiene una
capacidad
en
memoria
no
‐volátil
entre
48K
– 511
K.
Puede descargar 56 DL con 8K c/u; 14 DL con 32 K c/u ó 64 DL con 7K c/u.
Exactitud en el tiempo: 1min por semana ( 100 ppm) a 20 oC.Velocidad
de
transferencia
del
DL
al
HOBO
Shuttle:
8K
en
90
s.
Velocidad de transferencia del HOBO Shuttle a la PC: HOBO Shuttle lleno en 2 min.
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Instrumentos (11)
Sensores de temperatura para aire, suelo y agua HOBO H8
Rango de medición: ‐ 40º a 50 oC en agua
‐ 40o a
100
oC en
aire
Exactitud: 0.5 oC a 20 oC.
Resolución: 0,41 oC a 20 oC
Deriva:
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1.4.2. ZONAS TÉRMICAS
• CONCEPTO TÉRMICO, NO GEOMÉTRICO
• VOLUMEN
DE
AIRE
CON
TEMPERATURA
UNIFORME
• CONTIENE A LAS SUPERFICIES QUE CONDUCEN
Y
ALMACENAN
INTERIORES
O
DEL
ENVOLVENTE
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1.5.‐ INDICADORES BIOCLIMÁTICOS
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CONFORT TÉRMICO
El hombre siempre ha deseado crear un ambiente térmico cómodo. Esto se refleja en la arquitectura tradicional de todo el mundo, desde la historia antigua hasta el presente.Actualmente, la creación de un ambiente térmico cómodo es uno de los parámetros másimportantes que se consideran cuando se proyectan edificios.
Pero
¿Qué es
exactamente
la
comodidad
térmica?
Algunos
la
definen
como
"aquella
condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico". Esta definición puede satisfacer a la mayoría de la gente, pero también es una definición que no es fácil de convertir en parámetros físicos.
Esto se
debe
a que
la
sensación
de
“confort
térmico” depende
de
varios
factores
tales
como el tipo de vestimenta, las condiciones ambientales, el tipo de actividad que se estérealizando y sobre todo de la persona. Por mencionar un caso, un puneño probablemente se sienta cómodo a una temperatura ambiente de 16ºC, sin embargo un mexicano probablemente sienta mucho frío.Se puede decir entonces que una persona se encuentra en estado de “confort térmico”cuando permanecemos ignorantes de las condiciones térmicas, cuando no hay malestar térmico, cuando podemos hacer lo que queramos sin estorbo y sin esfuerzo debido a las condiciones de temperatura y humedad.
Un día de invierno frío y soleado, una persona vestida normal puede descansar en una
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y , p phabitación con calefacción, al tiempo que otra persona con ropa ligera puede estar
haciendo deporte
en
el
exterior.
Ambas
personas
pueden
sentirse
cómodas
aunque
se
encuentren en ambientes térmicos totalmente diferentes. Esto nos recuerda que la comodidad térmica depende de muchos parámetros físicos, en vez de solo uno, como por ejemplo la temperatura.
El ambiente térmico debe ser considerado conjuntamente con otros factores, como la calidad del aire, niveles de luz y ruido, cuando se evalúa nuestro ambiente de trabajo o doméstico. Si nosotros sentimos que el entorno de trabajo diario no es satisfactorio, nuestro rendimiento laboral disminuirá inevitablemente. Por ello, la comodidad térmica tiene un gran impacto en nuestra eficacia laboral.
El cuerpo humano es un generador constante de calor. Ya, de por sí, una persona sin hacer b l é l í ól
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absolutamente nada y con su gasto energético al mínimo, es decir, sólo para mantener su organismo vivo (metabolismo basal), genera entre 65 y 80 watios de calor, según su sexo, edad y superficie corporal, mientras que una bombilla eléctrica incandescente de 60 W emite, aproximadamente, 55 W de calor.El ser humano produce la energía que necesita para mantener su cuerpo vivo y activo, a partir de los alimentos y del oxígeno que, a lo largo de complejas reacciones químicas, se
va
convirtiendo
en
calor.Un hombre de una complexión física normal, descansando genera unos 115 W de calor; caminando por una superficie plana a una velocidad de entre 3,5 y 5,5 km/h genera de 235 W a 360 W; pero si acelera el paso a más de 7 km/h su producción de calor estaráalrededor de los 520 W. En un trabajo muy severo la producción de calor puede
sobrepasar
los
900
W,
como
es
el
caso
de
los
deportistas
de
alto rendimiento
que, realizando una actividad muy intensa, pueden alcanzar los 2000 W durante unos minutos.
El hombre tiene un sistema regulador de temperatura muy efectivo que garantiza que la temperatura del
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muy efectivo, que garantiza que la temperatura del núcleo del cuerpo se mantenga a 37ºC
aproximadamente..
Cuando
el
cuerpo
empieza
a
calentarse demasiado, se inician dos procesos: primero se dilatan los vasos sanguíneos, incrementando el flujo de sangre por la piel, y a continuación uno empieza a sudar. El sudor es un efectivo mecanismo de enfriamiento,
porque
la
energía
requerida
para
evaporar el sudor es tomada de la piel. Bastan unas pocas décimas de grado de incremento de la temperatura del núcleo del cuerpo para estimular una producción de sudor que puede cuadruplicar la pérdida de calor del cuerpo.Si el cuerpo empieza a enfriarse demasiado, la primera reacción es la vaso‐constricción de los conductos sanguíneos, reduciendo el flujo de sangre por la piel. La
segunda reacción
esincrementar la producción interna de calor mediante la
estimulación de los músculos,pudiendo causar temblores. Este sistema es de también muy efectivo, y puede incrementar la
producción de
calor
corporal
bruscamente.
No obstante el intervalo de supervivencia puede extenderse en algunos casos desde
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No obstante, el intervalo de supervivencia puede extenderse, en algunos casos, desde los 28 °C hasta los 44 °C de temperatura interna (generalmente con daños importantes
en
el
organismo),
la
temperatura
interna
considerada
normal,
en
la
que
no
deben
producirse afectaciones, oscila alrededor de los 37,6 °C, dentro de un intervalo de 36 °C a 38 °C; no obstante, durante actividades físicas intensas puede llegar a alcanzar los 40 °C, lo cual, en circunstancias específicas, es necesario para lograr el rendimiento adecuado.
El sistema de control que regula la temperatura del cuerpo es complejo, y aún no se comprende del todo. Sin embargo, se conocen los dos sistemas más importantes de sensores para el sistema de control. Están localizados en la piel y en el hipotálamo. El hipotálamo
tiene
un
sensor
de
calor
que
inicia
la
función
de
enfriamiento
del
cuerpo
cuando la temperatura del núcleo del cuerpo sobrepasa los 37º C. Los sensores de la piel son sensores de frío que inician las defensas corporales contra el enfriamiento cuando la temperatura de la piel cae por debajo de 34ºC.
Si
los
sensores
de
calor
y
frío
envían
señales
al
mismo
tiempo,
nuestro
cerebro
puede
inhibir una o ambas reacciones térmicas de defensa del cuerpo.
¿Cómo evalúa el hombre el Ambiente Térmico?
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El hombre considera cómodo el ambiente si no existe
ningún tipo
de
incomodidad
térmica.
La primera condición de comodidad es la neutralidad térmica, que significa que una persona no siente ni demasiado calor ni demasiado frío.Cuando la temperatura de la piel baja de los 34ºC, nuestros sensores de frío empiezan a enviar impulsos al cerebro; y si la temperatura continúa bajando los impulsos se incrementan en número.De forma similar, el sensor de calor en el hipotálamo envía
impulsos
cuando
la
temperatura
excede
de
37ºC,
y
cuanto
más se incremente la temperatura, aumenta el número de impulsos.El cerebro interpreta las señales como una suma de impulsos positivos y negativos que se anulan entre sí. Si
las señales
de
ambos
signos
son
de
la
misma
magnitud
se
sentirá térmicamente neutro, si no, se sentirá demasiado caluroso o demasiado frío. Una persona en un estado térmica neutro y completamente relajada es un caso especial, ya que no se activan ni los sensores de calor ni
de frío.
Condiciones básicas para la Comodidad Térmica
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Dos condiciones deben ser cumplidas para mantener la comodidad térmica. La
primera
es
que
la
combinación
actual
de
temperatura
de
piel
y
temperaturas
del
núcleo del cuerpo proporcione una sensación térmica neutra. La segunda es el equilibrio del balance de energía del cuerpo: El calor producido por el metabolismo debería ser igual a la cantidad de calor disipada por el cuerpo.
Las relaciones entre los parámetros: temperatura de la piel, temperatura del núcleo corporal y actividad, cuyo resultado es una sensación térmica neutra, esta basada en un gran número de experimentos.
Estimación del Nivel Metabólico MET
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El metabolismo es el motor del cuerpo, y la cantidad de energía producida por el
metabolismo depende
de
la
actividad
muscular.
Normalmente
toda
la
actividad
muscular
es convertida en calor en el cuerpo, pero durante trabajos físicos externos la proporción puede bajar al 75%. Como ejemplo, una persona subiendo una montaña, que genere un trabajo externo de 100 watios (acumulado como energía potencial), puede necesitar generar una energía de 500W, de los cuales 400W se disiparán en forma de calor.El
metabolismo
se
suele
medir
en
Met,
correspondiente
al
nivel
de
actividad
de
una
persona sedentaria, y equivale a una pérdida de calor de 58 W/m2 de superficie corporal.Un adulto normal tiene una superficie de piel de 1.7 m2, de manera que una persona en reposo pierde aproximadamente cien watios. Nuestro metabolismo está al mínimo
mientras
dormidos
(0.8
Met)
y
se
incrementa
al
máximo
durante
actividades
deportivas,
pudiendo superar los 10 Met.
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Estimación del Nivel de Ropa CLO
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La ropa reduce la pérdida de calor de cuerpo. Por lo tanto, la ropa se clasifica según su valor de aislamiento. La unidad normalmente usada para medir el aislamiento de ropa es la unidad Clo, aunque también se utiliza la unidad más técnica de m2°C/W (1 Clo = 0.155 m2°C/W).La escala Clo se ha diseñado para que una persona desnuda tenga un valor de 0.0
Clo,
y
alguien
vestido
con
un
traje
típico
de
negocio
tenga
un
de
valor
de
1.0
Clo.
El valor Clo se puede calcularse si se conoce la vestimenta de las personas y los valores Clo de cada una de las prendas, sumando simplemente los valores de cada una. El valor Clo obtenido de mediante el cálculo suele tener una exactitud suficiente.
Cuando se
calcula
los
valores
Clo
es
importante
recordar
que
las butacas
tapizadas,
los asientos de automóvil y las camas también reducen la pérdida de calor del cuerpo, y por lo tanto, estos deben incluirse en el cálculo total.
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Balance térmico entre la persona y el medio
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El concepto de intercambio térmico se puede analizar como un estado de cuentas en el que el saldo final debe ser cero para que todo marche bien. Entonces se dice que el balance térmico entre el individuo y su entorno está en equilibrio. La persona, como todo cuerpo (sólido, líquido o gaseoso), constantemente emite calor hacia el medio y, a su vez, constantemente es receptor del calor que emiten los demás
cuerpos.
El hombre gana calor por las siguientes vías:1. Por su metabolismo (M), determinado por su metabolismo basal y la actividad que realice.
2. Por
radiación
de
calor
(R),
que
recibe
de
los
cuerpos
de
su
entorno.3. Por convección (C), al recibir calor del aire (o agua) que está en contacto con él.
4. Por la respiración (Res), al inspirar aire caliente cuya temperatura esté por encima de su temperaturacorporal.
5. Por
conducción
(K),
al
recibir
calor
de
los
cuerpos
sólidos
que
están
en
contacto
directo con él.
A su vez, el hombre pierde calor por las siguientes vías:1 Por radiación de calor (R) que emite hacia los cuerpos de su entorno
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1. Por radiación de calor (R), que emite hacia los cuerpos de su entorno.
2.
Por
convección
(C),
al
entregar
calor
al
aire
que
está en
contacto
con
él.3. Por la respiración (Res), al espirar el aire durante la respiración y el jadeo.4. Por trabajo externo (W), al realizar una actividad con un trabajo externo positivo.5. Por evaporación del sudor (E), al entregarle calor al sudor para que éste pueda evaporarse.
6. Por
conducción
(Cd),
al
entregar
calor
a los
cuerpos
sólidos
que
están
en
contacto
directo con él.
Donde A sería el saldo final, es decir, el calor acumulado (si A>0), o perdido (si A
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y, salvo determinadas situaciones, el trabajo externo, teniendo en cuenta que en la
mayor
parte
de
las
actividades
su
valor
es
bajo
o
nulo.
De
manera
que
la
ecuación
práctica de balance térmico quedaría:
M ± R ± C – E =
APor lo tanto, la ecuación de balance térmico puede adoptar una de estas cuatro formas que, según la situación, significan:
1) M ± R ± C = 0; (E = 0) equilibrio en condiciones necesarias pero no suficientes
para el
confort
térmico,
2) M ± R ± C ― E = 0, equilibrio en condiciones de calor permisibles,3) M ± R ± C ― E > 0 , desequilibrio por condiciones críticas por calor,4) M ± R ± C
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Método de Fanger y la escala PMV o IVM
l é d i l l ió d l f é i d l á l
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De los métodos existentes para la valoración del confort térmico, uno de los más completos, prácticos
y operativos
es
el
de
Fanger,
que
aparece
en
su
libro
Thermal
Confort
(1973).
Este
método ha sido recogido por la norma ISO 7730 y consigue integrar todos los factores quedeterminan el confort térmico ofreciendo el porcentaje de personas insatisfechas (PPI) con las condiciones del ambiente térmico en que se desarrolla la actividad.Si la comodidad térmica en un lugar de trabajo no es perfecta, ¿qué lejos estamos de ella?, o ¿entre que límites debemos mantener la temperatura y humedad para obtener un grado de comodidad térmica razonable?.La respuestas a estas preguntas se pueden obtener mediante el índice PMV de Voto Medio Previsto (Predicted Mean Vote) [también conocido como índice de valor medio IVM]. El
índice
PMV
predice
el
valor
medio de
la
sensación
subjetiva
de
un
grupo
de
personas
en
un
ambiente determinado.La escala del PMV tiene un rango de sensación térmica de 7 puntos, desde – 3 (frío) a +3 (caliente), donde el 0 representa una sensación térmica neutra.Aunque el índice PMV sea 0, todavía habrán algunos individuos que estén insatisfechos con
el
nivel
de
temperatura,
a
pesar
que
todos
ellos
tengan
una
vestimenta
y
un
nivel
de actividad similar, porque la evaluación de la comodidad difiere ligeramente entre las
personas.
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La escala PPD
Para predecir c ánta gente está insatisfecha en n ambiente térmico determinado se
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Para predecir cuánta gente está insatisfecha en un ambiente térmico determinado, se
ha
introducido
el
índice
de
Porcentaje
de
Personas
Insatisfechas
PPD
(Predicte
Percentage of Dissatisfied). En el índice PPD la gente que vota ‐ 3, ‐ 2, +2, +3 en la escala PMV se considera térmicamente insatisfechas.Algo a notar es que en la curva que muestra la relación entre PMV y PPD nunca se consigue menos de un 5% de personas insatisfechas.
¿Cómo se evaluaría la Calidad Térmica de un local?
Para evaluar una habitación con varios puestos de trabajo,
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con
un
sistema
de
acondicionamiento
ambiental
común,
se
deben realizar los siguientes pasos:1. Uniformidad del ambiente térmico en el área de trabajo: Se puede evaluar midiendo el índice PMV en varios puestos de trabajo simultáneamente. Se deben elegir los lugares que
se prevean
más
cálidos
y fríos,
y otro
en
el
centro
del
local.
2. Capacidad del sistema de acondicionamiento para mantener un ambiental térmico estable: Las variaciones del ambiente térmico se analizan registrando los valores PMV durante un tiempo.
3. Riesgo
de
malestar
térmico
local
en
puestos
de
trabajo.
Se
deben medir todos los puestos de trabajo, uno tras otro, tal como se describe en el apartado anterior.En aquellos locales donde no se puedan prever los puestos de trabajo, los puntos de medida se deberían poner
separados al
menos
0.6
m
de
paredes
o
aparatos fijos
de
calefacción o climatización.El cálculo del índice PMV deberá hacerse con los valores de actividad y ropa que sean razonables para el local en cuestión.
CARTAS BIOCLIMÁTICAS
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Este método se resume en la siguiente relación donde
Auliciems
Tn = 17.6 + 0.31 x Tm
Tn = temperatura neutral, aquella en la cual una persona siente confort térmicoTm = Temperatura promedio mensual exterior
Olgyay
La carta bioclimática de Olgyay distingue la influencia de cuatro variables importantes
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del entorno:
temperatura
del
aire,
humedad
relativa,
radiación
y movimiento
del
aire,
e indica también su interacción. Esto permite determinar una zona de confort dentro de la carta psicrométrica.
Givoni
Este método se aplica para obtener las condiciones de bienestar térmico en
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edificaciones, definiendo
zonas
de
confort
y planteando
las
estrategias
necesarias
para
que se pueda llegar a esa zona vía dispositivos tales como: masa térmica, viento, enfriamiento evaporativo, calor radiante, humidificación, etc.