El documento trata sobre la arquitectura y el urbanismo bioclimáticos. Explica conceptos básicos de climatología y meteorología, factores y elementos del clima, y clasificación climática. También analiza el clima y el bienestar humano, la definición, beneficios y objetivos de la arquitectura bioclimática, y la metodología del diseño bioclimático.
3. Arquitectura
Bioclimática
Definición
Arquitectura: Arte de construir
los espacios donde los
humanos desarrollan sus
actividades.
Bioclimática: (Bio=vida,Clima
= Conjunto de condiciones
climáticas)
Considera el clima y las
condiciones del entorno para
producir espacios saludables y
confortables para el hábitat
humano haciendo un uso
eficiente de la energía y los
recursos disponibles.
Beneficios
Beneficios económicos
Salud y confort
Térmico
Higrométrico
Lumínico
Acústico
Olfativo
Psicológico
Eficiencia y productividad
Beneficios ecológicos
14. Metodología
propuesta
Objetivos
Análisis de sitio y entorno
Medio natural
Medio artificial
Medio socio-cultural
Análisis del usuario
Bienestar y confort
Necesidades y
requerimientos
Definición de estrategias de
diseño
Climatización
Iluminación
Acústica
Control de contaminantes
Conceptos de diseño
bioclimático
Sistemas pasivos
Sistemas activos e híbridos
Tecnologías apropiadas
Uso eficiente de energía y
recursos
Anteproyecto
Evaluación de anteproyecto
Arquitectónica
De confort
Energética
Ambiental
Normativa
Económica y financiera
Proyecto arquitectónico
Evaluación de obra
17. Meteorología
Macroclima
Mesoclima
De barreras orográficas
De valle
De costa
Urbano
Microclima
Conceptos:
clima y
climatología
Para seguir el camino de la construcción sustentable
es imprescindible dominar conceptualmente el clima
y contar con una base de datos fiable.
18. Tiempo – estado de la atmósfera en un lugar y tiempo
determinados
Clima – conjunto de fenómenos meteorológicos que
caracterizan el estado medio de la atmósfera en un punto
de la superficie terrestre
Tiempo y
Clima
Datos climáticos NORMALIZADOS o
NORMALES CLIMATOLÓGICAS
(mín 10 años)
20. Factores que
determinan el
clima en la
Tierra
Factores naturales
Astronómicos
Forma y posición de la
Tierra
Movimientos terrestres
Actividad solar
Geográficos
Ubicación . Latitud,
longitud, altitud
Geomorfológicos
Edáficos
Bióticos
Hidrológicos
Factores artificiales
Factores antrópicos
Actividad urbana – rural
Agrícola
Industrial
Contaminación aire, agua,
suelo
Erosión
Reubicación de masas de
agua
Ruptura de ciclos naturales
Influencia dominante del Sol en los climas
LaTierra recibe casi toda su energía del Sol en forma de radiación
El fenómeno urbano llamado isla de calor
21. Meteorología METEOROS CLIMÁTICOS
Térmicos
Hidrometeoros
Humedad
Nubosidad
Precipitaciones
Meteoros dinámicos
Presión
Viento
Fotometeoros
Arco iris
Corona
Halo (parhelio y paraselene)
Electrometeoros
Rayo
Relámpago
Fuego de SanTelmo
Aurora boreal
OTROS METEOROS
La Climatología es la ciencia, parte de la Meteorología, que estudia los
fenómenos climáticos que se presentan en la atmósfera y las leyes que los rigen.
22. Observatorios meteorológicos – observaciones sinópticas
de superficie con parámetros horarios
Estaciones meteorológicas – instrumentación básica que
resume condiciones climáticas generales diarias
Instrumentos
Termómetros
Higrómetros
Pluviómetros
Barómetros
Veletas, etc.
Parámetros
Meteorológicos
23. Temperatura
Cantidad de energía calórica acumulada en el aire
Temperatura media (diaria, mensual, anual)
Temperatura media máxima
Temperatura media mínima
Temperatura máxima extrema
Temperatura mínima extrema
Temperaturas horarias
Oscilación térmica (diaria o anual)
24. El agua en la
atmósfera
Humedad
es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire
Humedad de saturación – HS
Punto de rocío
Humedad absoluta – HA (gr/m3)
Humedad específica – HE (gr/kg)
Humedad relativa – HR (HA/HS * 100)
26. Agua que cae sobre la
superficie terrestre, puede ser
en forma líquida o sólida
Precipitación
27. Es la cantidad de nubes en la atmosfera
Se mide cada hora en décimos de cielo
cubierto y tipos de nubes
Nubosidad
28. Es el peso que ejerce una masa de
aire sobre la superficie terrestre
Barómetro
Depende de la altitud del lugar y
se mide en unidades de peso
sobre área: kg/cm2, milibares,
pascales o mm de mercurio
Presión
atmosférica
29. es el movimiento del aire
en la atmósfera
Dirección prevaleciente
(frecuencia)
Patrón de velocidad
diario y estacional
Períodos de calmas
Probabilidades de
tormentas
Viento
30. Energía emitida por el
Sol y transmitida en
forma de radiaciones
electromagnéticas
Radiación solar
31. Cantidad, calidad y
dirección de las
radiaciones solares
sobre la superficie
terrestre
Asoleamiento
32. Estimación de la temperatura (ºC)
Gradiente térmico atmosférico (6,4º C por c/1000 m de altitud) entre 2
puntos conocidos
Estimación de
datos
climatológicos
Temperatura
33. Estimación de la humedad relativa (%)
A partir de la temperatura mínima y media de la localidad mediante un
algoritmo desarrollado por el Dr. A.Tejeda
Estimación de
datos
climatológicos
Humedad
34. A partir de datos conocidos de
temperatura y humedad es posible
calcular los demás parámetros.
Los algoritmos psicrométricos que se
presentan son los descritos por Steven
Szokolay.
Estimación de
Parámetros
Psicrométricos
35. Las 4 variables que afectan
directamente el confort humano:
a. La temperatura del aire y de las
superficies de su entorno
b. El contenido de vapor de agua
en el aire
c. La radiación solar
d. El movimiento del aire
Todas ellas condicionan los
intercambios de calor del cuerpo
humano con el ambiente que lo
rodea
Parámetros
meteorológicos
y bienestar
térmico
humano
37. smn.conagua.gob.mx
Información sinóptica de los observatorios
nacionales:
76412 Culiacán, Sin. 1981-2000
Latitud: 24° 38' 05'‘
Longitud -107° 26' 26''
Fuentes de
datos
climáticos
http://smn.cna.gob.mx/observatorios/rhistorico.html
40. Radiación – emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas
Conducción – por contacto directo
Convección – por medio de un fluido
Evaporación – la evaporación del agua absorbe calor
Proceso físico
de la
transferencia
de calor
Cuando existe una diferencia
de temperatura entre dos
objetos en proximidad uno
del otro, la transferencia de
calor no puede ser detenida;
solo puede hacerse más lenta
La transferencia de calor siempre
ocurre desde un cuerpo más
caliente a uno más frío
41. Análisis de sitio que incluya:
Topografía – elevaciones,
pendientes, condiciones de suelo,
etc
Vegetación – altura, masa, silueta,
textura, localización, patrones de
crecimiento
Entorno edificado – formas, alturas,
materiales, superficies, texturas,
etc.
Intervenciones arquitectónicas:
Forma
Orientación
Envolvente
Relación vano-macizo / fenestración
Ventilación interior
Diseño
bioclimático
a nivel
microclima
42. El sitio climático establece la
escala
Corresponde al tamaño del
proyecto
Implica el clima específico del
área tanto en extensión
horizontal como en altura
El sitio
climático
45. Clasificación
Climática
Köppen-García
Los climas se definen de acuerdo a los datos de temperatura y
precipitación, en términos anuales y mensuales.
Existen cinco grupos climáticos fundamentales
Grupo de climasA: Clima cálido húmedo.
Grupo de climas B: Clima seco.
Grupo de climas C: Clima templado húmedo.
Grupo de climas D: Clima boreal.
Grupo de climas E: Clima polar
46.
47. Modificadores:
Grupos A, C y D:
f Precipitación durante todo el año
w Estación seca en invierno, lluvias en verano
s Estación seca en verano, lluvias en invierno
m lluvias abundantes en verano con influencia de
monzón. (Sólo para el grupo A)
Grupo B:
S Semiárido (Clima de estepa)
W Árido (Clima de desierto)
Clima E:
T Clima de tundra
F Nieve perpetua
54. Recopilación
de
Información
Después de analizar la clasificación climática, el siguiente paso del
análisis climático es la recopilación de información de los parámetros
climáticos.
Los datos básicos son:
Temperatura máxima, media y mínima
Humedad Relativa, máxima, media y mínima
Precipitación Pluvial total anual
Radiación SolarTotal, directa y difusa
Dirección y velocidad del viento
Nubosidad
Fenómenos especiales
60. Análisis Paramétrico -
analizar cada parámetro por
separado
Análisis Mensual en
sentido vertical -
interrelacionando varios
parámetros.
Análisis Anual –
caracterización climática
para conocer con
precisión el clima del
sitio, determinar su
comportamiento y sus
condicionantes
Con base en ello,
establecer conceptos y
estrategias de diseño
adecuadas
ANÁLISIS DE LA
INFORMACIÓN
61.
62. Análisis a
través de
GRÁFICAS
El análisis puede hacerse con la información numérica, sin
embargo es más sencillo hacerlo a través de GRÁFICAS.
No es fácil analizar el
comportamiento
climático sin un
PARÁMETRO DE
REFERENCIA
63. Parámetros de
Referencia
Temperatura
Tn = 17.6*0.31Tm
Zc =Tn ± 2.5 ºC
Humedad
Confort higrotérmico entre 30 y 70% de HR
Precipitación
Moderada entre 650 y 1000 mm
Viento
Entre 0.1 y 1.5 m/s para espacios interiores
Hasta 2.0 m/s para espacios semi-abiertos
65. La temperatura media anual es de 18.6 °C. El mes más caluroso es mayo con una temperatura media de 22.1 °C y
con una máxima de 30.2 °C; el mes más frío es enero con una temperatura media de 14.5 °C y una mínima de 7.0
°C. Desde principios de marzo hasta finales de julio las tardes son calurosas ya que la temperatura máxima rebasa
la zona de confort. Las temperaturas máximas de agosto y septiembre están en el límite superior de la zona de
confort por lo que también pueden llegar a ser calurosos. Los meses de abril, mayo y junio se presentan
temperaturas extremas superiores a 35 °C; lo cual indica que pueden llegar a presentarse temperaturas elevadas
en ésos meses.
Las temperaturas medias se encuentran por debajo del límite inferior de confort, excepto en el periodo
comprendido entre principios de mayo y principios de junio. Las temperaturas mínimas de todos los meses se
encuentran por debajo de confort, lo cual indica que todas las mañanas de todo el año son frías. De noviembre a
febrero pueden llegar a presentarse temperaturas por debajo del 0 °C. Por lo que podría llegar a presentarse
congelación del agua.
Ejemplo de
análisis de
temperatura
con parámetro
de referencia
69. Análisis de
Vientos
analizar las rosas de viento
mensuales
los vientos pueden
cambiar su dirección de
manera estacional o
mensual, e incluso horaria
71. Datos básicos para el diseño bioclimático
Emplazamiento
Clima local
Asoleamiento
Condiciones de confort
Comportamiento térmico de la Envolvente
74. TMax Ex por encima
de 40º C
TM dentro de los límites de
la ZC
Temperatura
TN = 25.3º C Zona de Confort = 22.83º a 27.83º C.
TMax por encima de la ZC todo el año
TM dentro de los límites de la ZC
Parámetro de Referencia: Límites para evaluar la
temperatura sobre la zona de confort determinada con
base en la temperatura neutra.
TM anual = 24.9º C
TM del mes más caluroso =
30º C
TM mes mas frío =19.2º C.
TMáx mensual por encima
de la ZC todo el año
De junio a octubre pueden
presentarse temperaturas
superiores a los 40º C
Lugar CÁLIDO con
necesidades de
enfriamiento durante la
mitad de los meses del año
76. Humedad
Parámetro de Referencia: Los límites son fijos
para todas las ciudades entre 30 y 70%
Los meses de julio a octubre,
que presentan los más altos
porcentajes de humedad,
coinciden con las
temperaturas más altas, por
lo que deberían considerarse
las estrategias de
deshumidificación en
verano
77. Precipitación
Precipitación Media Anual:
690.1 mm
Nula o muy escasa de
febrero a junio
Mayor a 100 mm de julio a
octubre
En septiembre coinciden
lluvia intensa, altas
temperaturas y humedad
Parámetros de Referencia: Se analiza el cruce de las
dos gráficas. Cuándo hay mayor precipitación que
evaporación, se consideran meses húmedos con
lluvia.
78. 0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
700.0
800.0
900.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
W/m2
Radiación Solar
Máxima Directa Difusa Máxima Total Límite Superior Límite inferior
Parámetros de Referencia: Se considera
radiación alta cuando sobrepasa los 700W/m2 y
baja cuando es menor a 500W/m2
Radiación solar
global
Radiación Máx Directa > 500
W/m2 en mayo y junio, pero
nunca por encima de 700
Radiación MáxTotal > 700
W/m2 en marzo, mayo y
junio
79. 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
m/s
meses
Viento
Media Máxima Límite interior
Vientos
Parámetros de Referencia: Se considera viento fuerte
para interiores cuando la velocidad es mayor a 1.5 m/s.
Para exteriores esta velocidad aumenta a 2 m/s.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
N NE E SE S SO O NO
velocidadmedia(m/s)
Velocidad media por orientación
-1
0
1
2
3
4
5
Porcentaje de Calmas
De julio a octubre la
velocidad media del viento
rebasa 1.3 m/s aprovechable
para estrategias de
ventilación en los meses de
más calor
80. 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Rosa de los vientos
PROMEDIO ANUAL
El promedio anualizado
graficado en esta rosa de los
vientos demuestra que la
dirección dominante
corresponde al Suroeste y en
segundo lugar al Oeste.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
N NE E SE S SO O NO
velocidadmedia(m/s)
Velocidad media por orientación
-1
0
1
2
3
4
5
Porcentaje de Calmas
Velocidad,
frecuencia y
dirección
83. -150.0
-100.0
-50.0
0.0
50.0
100.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
dg
meses
Días Grado
DG-Enfriamiento DG-Calentamiento
requerimientos de enfriamiento
Parámetros de Referencia: RelacionaTM con ZC. Cuando
el valor es positivo, se requiere enfriamiento y cuando es
negativo se requiere calentamiento. Cuando el valor es
cero las condiciones son confortables.
Días grado
las necesidades de
enfriamiento se concentran
en los meses de junio a
septiembre.
Abril, mayo, octubre y
noviembre arrojan un valor
0 por lo que se encuentran
dentro de los rangos de
confort térmico
diciembre a marzo
presentan necesidades de
calefacción en las
madrugadas
84. -20.0
-10.0
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
°C
meses
Temperatura media Precipitación
época lluviosa
Índice
ombrotérmico
Parámetro de Referencia: Marca la época de lluvias (cuando las plantas no requieren
riego). Están graficadas la temperatura media y la precipitación. Cuando la precipitación
es mayor a la temperatura, quiere decir que es la época lluviosa, cuando la precipitación
es menor a la temperatura es una época seca.
meses de lluvia en verano,
siendo agosto el mes con
más precipitación histórica
registrada
(Precipitación media = 165.3
mm)
La temporada seca de
Noviembre a junio
La época de lluvias y con
mayor humedad ambiental
coincide con la temporada de
calor intenso.