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V
E
N E Z U E
L
A
COLEGIO
DE
INGENIEROS
DE
1861
C.A. ENERGIA ELECTRICA DE VENEZUELA
Filial del Fondo de Inversiones de Venezuela (FIV)
LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE ARQUITECTURA
MINISTERIO DEL AMBIENTE
Y DE LOS RECURSOS
NATURALES RENOVABLES
MINISTERIO
DE ENERGIA Y MINAS
M
UY
NOBLE
1634 1965
YLEGAL
ALCALDIA
DE MARACAIBO
CAMARA DE LA
CONSTRUCCION
COMISION PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD TERMICA DE LAS EDIFICACIONES Y EL ESPACIO URBANO
CONTENIDOS
INTRODUCCION Y MOTIVACION
PARTE I.
SECCION I. EL HOMBRE, EL CLIMA Y LA EDIFICACION
1. EL CONFORT TERMICO HUMANO Y LOS FACTORES CLIMATICOS ............................................................................................................................... 11
1.1. EL HOMBRE Y SU EQUILIBRIO TERMICO ................................................................................................................................................................... 13
1.2. ZONA DE BIENESTAR TERMICO Y LA CARTA BIOCLIMATICA .................................................................................................................................. 14
2. CONDICIONES CLIMATICAS Y GEOGRAFICAS DE LA REGION ZULIANA. ..................................................................................................................... 16
2.1. EVALUACION CLIMATOLOGICA DE LA REGION ZULIANA...................................................................................................................................... 17
2.2. DATOS CLIMATOLOGICOS DE LA CIUDAD DE MARACAIBO ................................................................................................................................. 17
3. EL EDIFICIO Y SU INTERCAMBIO TERMICO CON EL EXTERIOR. ..................................................................................................................................... 22
PARTE II.
SECCION I. VENTANAS
1. ORIENTACION DE LAS VENTANAS DE LA EDIFICACION ................................................................................................................................................ 27
1.1. RECOMENDACIONES DE ORIENTACION PARA LAS VENTANAS. ........................................................................................................................... 28
1.2. RECOMENDACIONES PARA LOS ESPACIOS DE LAS EDIFICACIONES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL Y MODO MIXTO. ..................... 30
2. AREA Y DIMENSION DE LAS VENTANAS ......................................................................................................................................................................... 32
2.1. RECOMENDACIONES DE AREA Y DIMENSION DE VENTANAS EN LAS EDIFICACIONES. ...................................................................................... 32
3. FORMA Y TIPO DE VENTANA. ......................................................................................................................................................................................... 34
3.1. FORMA DE VENTANA. ............................................................................................................................................................................................. 34
3.2. TIPOS DE VENTANA. ................................................................................................................................................................................................. 34
4. MATERIALES. .................................................................................................................................................................................................................... 36
4.1. VIDRIOS..................................................................................................................................................................................................................... 36
4.2. MARCOS DE VENTANA. .......................................................................................................................................................................................... 37
4.3. VENTANAJE. ............................................................................................................................................................................................................. 40
5. PROTECCIONES SOLARES. .............................................................................................................................................................................................. 42
5.1. TIPOS DE PROTECCION SOLAR ................................................................................................................................................................................ 42
5.2. ESTRATEGIAS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE PROTECCION SOLAR .......................................................................................................................... 46
5.3. RECOMENDACIONES TIPOLOGICAS POR ORIENTACION DE FACHADA .............................................................................................................. 49
5.4. RECOMENDACIONES DE PROTECCIONES SOLARES. ............................................................................................................................................ 51
6. ORGANIZACION ESPACIAL PARA LA VENTILACION DE EDIFICACIONES. ..................................................................................................................... 53
6.1. RECOMENDACIONES DE DIFERENTES TIPOLOGIAS DE AGRUPACION DE VIVIENDAS.......................................................................................... 53
SECCION II. TECHOS
1. FORMA Y ORIENTACION DE LOS TECHOS. .................................................................................................................................................................... 59
1.1. RECOMENDACIONES PARA FORMAS Y ORIENTACION DE TECHOS. ................................................................................................................... 59
2. EL MATERIAL DEL TECHO. ............................................................................................................................................................................................... 61
2.1. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA TECHOS PESADOS. ......................................................................................................................... 61
2.2. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA TECHOS LIVIANOS........................................................................................................................... 64
3. TECHOS MEDIANTE SISTEMAS PASIVOS. ........................................................................................................................................................................ 66
SECCION III. PAREDES
1. ORIENTACION DE LAS PAREDES DE LA EDIFICACION. .................................................................................................................................................. 71
1.1. RECOMENDACIONES DE ORIENTACION PARA PAREDES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL,
MODO MIXTO Y AIRE ACONDICIONADO. ............................................................................................................................................................. 72
2. EL MATERIAL DE LAS PAREDES ........................................................................................................................................................................................ 73
2.1. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES PESADAS. ......................................................................................................................... 73
2.2. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES LIVIANAS. ......................................................................................................................... 77
2.3. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES EN SISTEMAS DE VENTILACION NATURAL,
MODO MIXTO Y AIRE ACONDICIONADO. ............................................................................................................................................................. 79
PARTE III.
SECCION I. EL PAISAJE EXTERNO
1. LA VEGETACION COMO CONTROL CLIMATICO. ......................................................................................................................................................... 84
1.1. LA VEGETACION COMO SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL ESPACIO EXTERIOR. ................................................................................................. 84
1.2. LA VEGETACION COMO CONTROL DEL VIENTO................................................................................................................................................... 88
1.3. LA VEGETACION COMO CONTROL DE PRECIPITACION Y HUMEDAD .................................................................................................................. 89
2. TIPOS DE VEGETACION................................................................................................................................................................................................... 90
2.1. EL ARBOL .................................................................................................................................................................................................................. 90
2.2. LOS ARBUSTOS. ........................................................................................................................................................................................................ 95
2.3. LAS ENREDADERAS ................................................................................................................................................................................................ 102
2.4. COBERTURA VEGETAL ............................................................................................................................................................................................ 102
APENDICES
APENDICE A. MECANISMO FISICO DE LA VENTILACION.
APENDICE B. LA VENTANA
1. EL ESPECTRO SOLAR. .................................................................................................................................................................................................... 112
2. EL VIDRIO ................................................................................................................................................................................................................... 112
2.1. PARAMETROS DE MEDICION DE LA EFICIENCIA DEL VIDRIO. .............................................................................................................................. 113
2.2. TIPOS DE VIDRIO Y SU EFICIENCIA TERMICA Y LUMINICA. .................................................................................................................................... 114
3. PROTECCIONES SOLARES. ............................................................................................................................................................................................ 118
APENDICE C. MATERIALES PARA PAREDES Y TECHOS
1. EL REVESTIMIENTO EXTERNO Y SU COLOR. .................................................................................................................................................................. 138
2. MATERIALES CONSTRUCTIVOS Y SUS PROPIEDADES TERMOFISICAS. ......................................................................................................................... 141
2.1. LAS PROPIEDADES TERMOFISICAS. ........................................................................................................................................................................ 141
2.2. CARACTERISTICAS DE LA SUPERFICIE CON RESPECTO A LA RADIACION. ........................................................................................................... 146
2.3. EL COEFICIENTE CONVECTIVO DE SUPERFICIE..................................................................................................................................................... 146
2.4. LA CAPACIDAD CALORIFICA. ................................................................................................................................................................................ 146
2.5. EL FLUJO DE CALOR Y PATRON DE TEMPERATURA EN LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION. ....................................................................... 147
2.6. PROPIEDADES TERMICAS DEL MATERIAL REQUERIDOS EN CLIMA CALIDO - HUMEDO. ..................................................................................... 147
3. EL MATERIAL AISLANTE. ................................................................................................................................................................................................. 148
3.1. UBICACION DEL MATERIAL AISLANTE. ................................................................................................................................................................... 148
3.2. TIPOS DE AISLAMIENTO. ......................................................................................................................................................................................... 148
4. CAMARAS DE AIRE. ....................................................................................................................................................................................................... 149
5. BARRERAS RADIANTES. .................................................................................................................................................................................................. 149
SIMBOLOS ........................................................................................................................................................................................................................... 151
GLOSARIO ........................................................................................................................................................................................................................... 152
REFERENCIAS ........................................................................................................................................................................................................................... 159
INTRODUCCION Y MOTIVACION
El sector energético venezolano se ha
desarrollado fundamentalmente por la
importancia del petróleo como producto de
exportación. A partir de los años cuarenta se inicia
un proceso de explotación de este recurso, que
generó una economía basada en un uso intensivo
de la energía. Esto permitió el desarrollo de una
política de precios bajos de la electricidad
sustentada en la alta producción petrolera, como
forma de compensación socioeconómica para
lapoblaciónyestímuloparaeldesarrolloindustrial.
Durante los años sesenta, se realizan en
Venezuela cuantiosas inversiones en
infraestructura para generar gran cantidad de
energía hidroeléctrica.
La idea de recursos energéticos inagotables
condujo al desarrollo de patrones de alto
consumo de energía en el país sin considerar la
importancia de generar una política de uso
eficiente de la energía. Asimismo, la bonanza
económica experimentada dejó como herencia
una serie de hábitos que justifican en parte el alto
consumo de electricidad. Esto es evidente
cuando se compara el promedio de energía
eléctrica que cada habitante de nuestro país
consume por año con el promedio de consumo
eléctrico en otros países. Estudios realizados por
diferentes instituciones han demostrado que un
venezolano utiliza anualmente 2 veces más
energía eléctrica que un colombiano, 2,5 veces
más que un brasileño y 4 veces mas que un
chileno. Tal índice hace que Venezuela ocupe la
sexta posición mundial en consumo eléctrico per
capita, lo que exige el desarrollo urgente de
programas orientados a la concientización de la
población sobre el uso racional de tan importante
recurso energético.
En el contexto nacional se destaca la
situación del Estado Zulia, en donde el consumo
eléctrico promedio del sector residencial alcanza
los 900 kWh/mes. De acuerdo a estudios
realizados1
esto se debe a tres factores que
influyen directamente en el alto consumo de
electricidad en el estado Zulia: los hábitos de
consumo de la población, la ineficiencia de los
equipos eléctricos, y las condiciones climáticas
urbanas, siendo este último el aspecto de mayor
incidencia en el alto consumo de electricidad en
el Estado Zulia.
1. DOE. Departamento de Optimización Energética. C.A. Energía Eléctrica de Venezuela.
Las condiciones climáticas, la falta de
vegetación y la arquitectura inadecuada de las
edificaciones, han degradado el entorno urbano.
El clima de la región zuliana con temperaturas
medias anuales entre los 27°C y 28°C y una alta
tasa de humedad ha contribuido a que sus
habitantes, buscando mejorar la calidad térmica
de los ambientes usen intensivamente el aire
acondicionado. El 76% del consumo residencial
corresponde a la energía utilizada por estos
equipos y 45% de los clientes residenciales tienen
por lo menos un aire acondicionado, los cuales
son, en su mayoría, ineficientes desde el punto
de vista energético2
.
Maracaibo, ciudad capital y principal área
urbana del Estado, es una ciudad con
características ambientales muy particulares,
debido a su ubicación geográfica, desarrollo
urbano, pluviosidad, crecimiento poblacional,
contaminación y otra serie de factores.
Durante los últimos 20 años el crecimiento de
la ciudad de Maracaibo se caracterizó por un
incrementopoblacionaldel220,6%,acompañado
de una violenta expansión urbana y aumento de
la densidad. Paralelamente la demanda de
energía eléctrica se incremento en un 234%.
En este periodo se produjeron profundos
cambios en la calidad ambiental y estética del
área urbana y de sus edificaciones. El plan y la
ordenanza de desarrollo urbano que desde 1968
rige el crecimiento de la ciudad, no contempla
las variables relacionadas a la calidad ambiental.
Los instrumentos legales que regían el
desarrollourbanodeprincipiosdelsigloXX,exigían
con carácter de obligatoriedad algunos aspectos
relacionados con el acondicionamiento
bioclimático tales como: “en las calles situadas
de Este-Oeste las galerías, aposentos o piezas
exteriores, se construirían hacia el Oeste de modo
que la luz del Noreste al Sudeste y queden
expuestos a los vientos reinantes”,3
“las casas de
un solo piso deben tener una altura mínima de
cuatro metros”.4
Ordenanzas posteriores, no solo
eliminan de su texto estos aspectos sino que
plantean parámetros de diseño que impiden el
aprovechamiento de los vientos, restringen el
desarrollo de áreas verdes y no exigen ningún tipo
de protección contra la incidencia de la radiación
solar.
2. Estudios realizados para la Ciudad de Maracaibo por el Departamento de Optimización Energética. ENELVEN.
3. I Seminario Internacional de Ahorro de Energía Eléctrica.1996.
4. I Seminario Internacional de Ahorro de Energía Eléctrica.1996.
Para lograr este propósito en 1996, se creó la
Comisión para el Mejoramiento de la Calidad
Térmica de las Edificaciones y del Espacio
Urbano, con el objeto de promover
recomendaciones para tales fines. Esta Comisión
está conformada por organizaciones
relacionadas a los sectores de energía,
educación, ambiente, planificación urbana y
construcción, tales como: Cámara de la
Construcción, Universidad del Zulia, Alcaldía de
Maracaibo, Colegio de Ingenieros de Venezuela,
CámaraInmobiliaria,MinisteriodeEnergíayMinas,
Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales
Renovables y C.A. Energía Eléctrica de Venezuela.
Este trabajo, denominado “Recomendacio-
nes para mejorar la Calidad Térmica de las Edi-
ficaciones” fué diseñado con el objetivo de pro-
porcionar a sus usuarios una herramienta que
permita introducir criterios de acondicionamien-
to bioclimatico en el diseño, construcción o re-
habilitación de edificaciones. Esta realizado es-
pecialmente para el Estado Zulia, tomando en
consideración su clima, los materiales y prácti-
cas constructivas, basado en experiencias de
otros países con condiciones climáticas simila-
res, códigos de eficiencia energética internacio-
nales, investigaciones realizadas por institucio-
nes como el IFA5
y el FSEC6
y numerosa biblio-
grafía especializada en el tema.
La implementacion de estas
recomendaciones pueden contribuir al desarrollo
de edificaciones térmicamente confortables y por
tanto generar una reducción significativa del uso
de la energía y de los requerimientos de
capacidad de generación eléctrica, produciendo
a largo plazo beneficios sociales y económicos
para el Estado Zulia
Por otra parte, este trabajo servirá para
actualizar a arquitectos, ingenieros y constructores
sobre métodos de diseño para edificaciones
energéticamente eficientes, informar a los
sectores públicos y privados sobre los beneficios
de la optimización energética en las edificaciones,
dar soporte a las nuevas reglamentaciones para
el desarrollo urbano y por último conducir a una
nueva conciencia energética.
ESTRUCTURA Y CONTENIDO
El manual está estructurado en tres partes
principales, las cuales a su vez se subdividen en
secciones y tres apéndices complementarios.
5. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de la Universidad del Zulia. Maracaibo, Edo Zulia.
6. FSEC. Florida Solar Energy Center. Cabo Cañaveral, Florida, USA.
La aplicación de estas ordenanzas ha
originado edificaciones térmicamente
inadecuadas, obligando a los usuarios a instalar
equipos de aire acondicionado de gran
capacidad para lograr ambientes más
confortables, generado un uso intensivo del mismo
y elevando el consumo de electricidad.
Todos estos factores han incidido en la
urgente necesidad de reenfocar el diseño urbano
y arquitectónico con miras a crear ambientes
térmicamente favorables. La preservación del
ambiente, el agotamiento progresivo de los
recursos energéticos, sus costos crecientes y las
dificultades de su financiamiento, ha obligado a
implementar programas de uso racional de la
energía a fin de disminuir la tasa de crecimiento
de la demanda y por consiguiente de las
inversiones requeridas. Con el fin de garantizar que
los ahorros de energía eléctrica sean permanentes
se debe estimular el uso de tecnologías y equipos
de mayor eficiencia y el mejoramiento de la
calidad urbana y de las edificaciones, logrando
con ello transformar el mercado y alcanzar una
meta nacional de ahorro de energía eléctrica.
La Parte III, explica la importancia del
acondicionamiento bioclimatico del entorno
inmediato de una edificación, especialmente lo
relacionado al uso de la vegetación como
elemento de control climático. Esta parte contiene
las recomendaciones para la adecuada
ubicación y uso de diferentes tipologías de
vegetación en los espacios externos, para obtener
condiciones de confort térmico en el espacio
interior de las edificaciones.
Los apéndices A, B y C, contienen aspectos
teóricos que permiten al usuario del manual
complementar la información incluida en el
cuerpo principal de las recomendaciones.El
Apéndice A, explica los patrones de ventilación
que se desarrollan alrededor y dentro de una
edificación dependiendo de su orientación con
relación a la dirección del viento predominante.
El Apéndice B, explica la distribución espectral de
la energía solar y su incidencia sobre el
comportamiento térmico del vidrio, principal
material usado en la elaboración de ventanajes.
Contiene además información técnica especifica
sobre los distintos tipos de vidrios y marcos, asi
como un menú de opciones de protección solar
para las orientaciones típicas de las ventanas. El
Apéndice C, presenta información específica
sobre las características térmicas de los materiales
de construcción más usados.
Estas recomendaciones constituyen una
primera aproximación hacia el
acondicionamiento bioclimatico de edificaciones
en la Región Zuliana, con el objeto de iniciar el
proceso para la elaboración de normativas de
carácter obligatorio. Es por lo tanto un proceso
en el cual se requiere de la retroalimentación de
los usuarios de las edificaciones, los arquitectos,
constructores, fabricantes de materiales de
construcción, gremios, a través de comentarios y
sugerencias. Asimismo también se requiere del
desarrollo de investigaciones específicas sobre
materiales utilizados en las prácticas constructivas
propias del Estado Zulia, así como el estudio y
suministro de información técnica sobre las
características térmicas de productos de
construcción nacionales por parte de sus
fabricantes.
La Parte I, contiene los aspectos relacionados
al confort térmico humano, condiciones
climatológicas de Maracaibo y el Estado Zulia y
las distintas formas de intercambios térmicos que
se generan en las edificaciones. Este marco
teórico permite establecer la necesidad de
diseñar las edificaciones de acuerdo a criterios de
acondicionamiento bioclimatico con el objeto de
conseguir condiciones de bienestar térmico en
las edificaciones y reducir las necesidades de
acondicionamiento térmico mecánico.
La Parte II, contiene el análisis de los
principales elementos que conforman los
cerramientos de una edificación y a través de los
cuales se realizan los intercambios térmicos con
el exterior. Está estructurado en tres secciones que
corresponden a Ventanas, Techos y Paredes. Está
parte contiene las recomendaciones para el
diseño y construcción de dichos elementos, de
forma tal que se puedan establecer controles de
la radiación solar y un mayor aprovechamiento
de los vientos, considerando el sistema de
acondicionamiento en que funciona el edificio:
Ventilación Natural, Aire Acondicionado ó modo
mixto (ventilación natural ó aire acondicionado
alternativamente).
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Parte 1
Sección I. El Hombre, El Clima y La Edificación.
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
10
La calidad de vida de los usuarios de una edi-
ficación depende, entre otros aspectos, de ga-
rantizar las condiciones de bienestar térmico en
el interior de sus espacios. La falta de este bienes-
tar debido a condiciones climáticas adversas,
puede conducir a trastornos de la salud. Por con-
siguiente, el estudio climático es previo a la plani-
ficación, diseño y construcción de una edifica-
ción.
Diseñaryconstruiredificacionesignorandolas
condiciones climáticas del entorno es descono-
cer las necesidades de bienestar de sus habitan-
tes. Esta premisa adquiere especial importancia
cuando las condiciones climáticas particulares de
una localidad son extremas, afectando el bienes-
tar de sus habitantes.
En ciudades con climas fríos, los esfuerzos se
orientan a lograr edificaciones que contribuyan
al mantenimiento del calor en sus espacios inte-
riores. En lugares de clima cálido, como
Maracaibo, las acciones deben dirigirse a la cons-
trucción de edificaciones bioenergéticas que mi-
nimicen el impacto de la radiación solar y apro-
vechen al máximo el movimiento del aire, para
obtener espacios internos confortables y reducir
los requerimientos de energía. Estas edificaciones
bioenergéticas se logran controlando la acción
que sobre ellas ejercen los factores climáticos,
como son la dirección y velocidad del viento, tem-
peratura y humedad, asoleamiento e intensidad
de la radiación solar.
El conocimiento de las necesidades
bioclimáticasdelhombreasícomoelanálisisyeva-
luación de las condiciones climáticas para lograr
su confort térmico, constituyen el punto de parti-
da para formular principios de diseño a escala
urbana y de edificio. Definir los limites de condi-
ción de confort en una edificación tiene impor-
tantes implicaciones en su diseño y consecuen-
cias económicas.
En su informe de 1984, la Organización Mun-
dial de la Salud señala que más del 70% de las
enfermedades del aparato respiratorio se deben
a los diseños inadecuados de las edificaciones,
razón suficiente para reorientar las acciones ha-
cia la búsqueda de la solución a las verdaderas
necesidades del hombre en su hábitat, a través
de una arquitectura que responda armónica e
integralmente a las exigencias de su entorno.
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 11
1. EL CONFORT TERMICO
HUMANO Y LOS
FACTORES CLIMATICOS
El confort es el estado mental en el cual el
hombre expresa satisfacción o bienestar
psicofisiológico ante el medio ambiente que lo ro-
dea.
Confort térmico es definido por Baruch Givoni,
investigador israelí especialista en el área de Ar-
quitectura Bioclimática, como el rango de condi-
ciones bioclimáticas consideradas aceptables en
el interior de una edificación. Implica una ausen-
ciadecualquiersensacióndeincomodidadoma-
lestar térmico producido por exceso de frío o ca-
lor.
El malestar producido por el calor, genera
dos sensaciones separadas: calor y transpiración.
Ambas son afectadas de forma diferente por la
temperatura, la humedad y la velocidad del aire.
El efecto de estos sobre el bienestar térmico, de-
pende de la ropa y la actividad física del ser huma-
no.
•La temperatura del ambiente.
La temperatura del ambiente es el efecto
combinado de la temperatura del aire y la tem-
peratura radiante del entorno.
La temperatura del aire determina el inter-
cambio de calor convectivo entre la piel y el aire
del entorno. La temperatura promedio de la piel
en espacios interiores es de 33 a 34°C; con tem-
peraturas de aire más bajas, el cuerpo pierde
calor y con temperaturas más altas gana calor
por convección. 1
La proporción de intercambio de calor
convectivo depende de la velocidad del aire que,
a su vez es afectada por el valor de aislamiento
de la ropa (CLO).
La temperatura radiante de las superficies del
recinto, determina el intercambio de calor radian-
te entre la piel y el ambiente.
El malestar producido por calor dentro de una
edificación está relacionado principalmente con
la temperatura del ambiente y la velocidad del
aire sobre el cuerpo.
“El efecto de la temperatura del ambiente
sobre el hombre es claro: cualquier elevación de
la temperatura produce un cambio en la sensa-
ción térmica. La condición de humedad y velo-
cidad del aire modifica el efecto de la magnitud
de la temperatura sobre el cuerpo, pero no cam-
bia su dirección.” 2
•La humedad.
La influencia de la humedad en el balance
térmico y en el confort humano es compleja.
La humedad no afecta directamente el ba-
lance térmico y las respuestas fisiológicas al am-
biente térmico, excepto por la evaporación en los
pulmones. El rol de la humedad consiste en su
potencial ambiental para la evaporación y en la
manera como el cuerpo se adapta a cambios
en el potencial evaporativo. La capacidad
evaporativa del aire es una función de la hume-
dad y de la velocidad del aire.
Cuandolaperdidadecalorseco(maslaeva-
poración en los pulmones) no es suficiente para
balancear la producción de calor metabólico, el
cuerpo activa las glándulas sudoríparas para lo-
grar el necesario enfriamiento adicional por eva-
poración.
Como el intercambio de calor seco es una
función de la temperatura radiante y del aire, así
1. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold 1998.
2. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
12
como de la velocidad del aire, cualquier cambio
en estos elementos climáticos afecta directamen-
te el enfriamiento evaporativo requerido.
Con una humedad más alta el efecto fisioló-
gico y de confort en el cuerpo humano es indi-
recto. Una mayor humedad reduce el potencial
de enfriamiento evaporativo de la superficie de la
piel, pero el cuerpo puede contrarrestar esta re-
ducción, al extender el sudor sobre la piel, aumen-
tando el área de superficie expuesta al enfriamien-
to evaporativo.
•La velocidad del aire.
El criterio para definir una velocidad del aire
aceptable puede ser diferente en edificaciones
residenciales o en oficinas. La American Society
of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning
Engineers (ASHRAE, 1985), específica un limite
máximo de 0,8 m/s. para la velocidad del aire en
el interior de los espacios (presumiblemente más
apto para oficinas).
En edificaciones residenciales con sistema de
ventilación natural, donde el confort depende de
la temperatura y la humedad del aire, así como
de la actividad que se desarrolla, las velocidades
del viento pueden ser variables.
En condiciones de temperatura menor a
33°C, el incremento de la velocidad del aire redu-
ce la sensación de calor debido al incremento
de la perdida de calor convectivo del cuerpo y a
la disminución en la temperatura de la piel. Con
temperaturas entre 33° y 37°C, la velocidad del
aire no afecta significativamente la sensación tér-
mica, pero puede tener un efecto importante
sobre el malestar producido por la humedad ex-
cesiva en la piel, dependiendo del nivel de hume-
dad y el tipo de ropa.
Con temperaturas por encima de 37°C, la
mayor velocidad del aire incrementa la sensación
térmica de calor, sin embargo continua reducien-
do la humedad en la piel y por lo tanto quizás es
deseable.3
En edificaciones residenciales la velocidad
del aire de 2m/s. es aceptable. Para las personas
adaptadas a climas calientes, el limite de tem-
peratura de confort superior sugerido con esa ve-
locidad del aire, es alrededor de 32°C.4
La Figura 1 muestra las diferentes formas de
la pérdida y ganancia de calor del cuerpo hu-
mano y los factores que las generan (actividad,
ropa, movimiento del aire, temperatura superficial
y del aire y presión de vapor). Algunos de ellos
tieneninfluenciadirectasobrevariosfenómenosde
3. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998
4. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 13
transferencia de calor, por lo que en la tercera co-
lumna de la figura, aparece el resumen de los fac-
tores.5
1.1 EL HOMBRE Y SU
EQUILIBRIO TERMICO
El cuerpo humano consume energía a tra-
vés de calorías alimenticias que, mediante pro-
cesos metabólicos internos, se convierten en otras
formas de energía (mecánica, química, eléctrica,
etc.). Parte de esa energía debe transformarse en
calor para mantener constante la temperatura
interna del cuerpo en torno a los 37°C. En la ma-
yoría de los casos, el cuerpo humano está a ma-
yor temperatura que su entorno, produciéndose
una pérdida de calor metabólico denominado
dispersión metabólica o velocidad del metabolis-
mo. 6
Este calor es transferido al entorno básica-
mente por convección y radiación (pérdida de
calor seco). Cuando la perdida de calor seco no
es suficiente para balancear el metabolismo, las
glándulas sudoríparas de la piel producen sudor
y la evaporación de este suministra el enfriamien-
to adicional requerido.
El intercambio de calor seco puede ser tam-
bién ganancia de calor, cuando la temperatura
exterior del entorno es mayor que la de la piel
(34°C).
El intercambio por convección depende de
la velocidad y temperatura del aire.
El intercambio por radiación en un espacio
interno depende de la temperatura promedio de
las superficies del entorno.
La proporción de estos intercambios depen-
de del tipo de ropa.
El equilibrio térmico del cuerpo humano pue-
de cuantificarse de la siguiente forma:
M = ± CV ± R + EV
Donde : M = Velocidad del metabolismo
CV = Intercambios por convección
R = Intercambios por radiación
EV = Pérdidas por evapotranspiración.
5. GONZALEZ, E. “Proyecto: Clima y Arquitectura”, Ediciones G. G, México 1986.
6. NEYLA G., J. y BEDOYA, C. “Técnicas arquitectónicas y constructivas de Acondicionamiento Ambiental”.
FORMAS DE GANANCIA O PERDIDA
DE CALOR EN EL CUERPO HUMANO
RESUMEN DE
FACTORES
ACTIVIDAD ACTIVIDAD
TEMP
. SUPERFICIAL
ROPA
TEMP
. MEDIA RADIANTE
TEMP
. SUPERFICIAL
MOV. DEL AIRE
ROPA
TEMP
. SUPERFICIAL
MOV. DEL AIRE
ROPA
ROPA
TEMP
. SUPERFICIAL
MOV. DEL AIRE
PRESION DE VAPOR
ROPA
PRESION DE VAPOR
FACTORES
FIG.1 Formas de ganancias o per-
dida de calor en el cuerpo
humano y los factores que
afectan su bienestar
térmico.
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
14
Los intercambios por conducción y otros, no
se consideran, por cuanto son fenómenos de
menor valor y solo se incluyen cuando se necesi-
ta una gran precisión. (Fig. 2)
1.2. ZONA DE BIENESTAR
TERMICO Y LA CARTA
BIOCLIMATICA
El análisis de las condiciones ambientales y
los requerimientos bioclimáticos del hombre, per-
miten evaluar la sensación térmica del hombre y
establecer su zona de bienestar térmico.
Extensos estudios han sido realizados en el ser
humano por sexo, edad, y nacionalidad, para lo-
grar una descripción cuantitativa de confort huma-
no.
El resultado de estos estudios suministra una
zona de confort relativamente amplia, en la que
el 80% de la población dice sentirse confortable
térmicamente. La Tabla 1 muestra los limites de
temperatura y humedad dentro de un rango de
zona de confort, propuesto por varios autores.
Las cartas bioclimáticas son instrumentos que
permiten al conocer las condiciones climáticas,
proporcionar los principios básicos para el diseño
deedificacionestérmicamenteconfortables,osea
ubicados dentro de la zona de bienestar térmico.
FUENTE: González Eduardo, “Proyecto: Clima y Arquitectura”.
Cuando el cuerpo humano realiza menor
cantidad de regulaciones térmicas para adaptar-
se a un medio específico, se está acercando a la
zona donde la mayoría dice sentirse bien, deno-
minada la Zona de Bienestar Térmico.
RADIACION
EVAPORACION
CONVECCION
RADIACION
CONDUCCION
FIG.2 Intercambio del calor entre el cuerpo humano y el
ambiente
Baruch Givoni 21°C - 26°C 5 - 17 mm hg Bienestar óptimo limite máximo permisible.
V. Olgyay 23.9°C - 29.5°C 20% - 75% Trópicos
ASHRAE 22.2°C - 26.6°C 4 mm hg Bienestar óptimo
Yaglou-Drinker 21.6°C - 25°C 14 mm hg USA Verano (T.E.)
O.H. Koenigsberger y otros 22°C - 27°C 30% - 70% Trópicos (T.E.)
C.E. Brooks 23.3°C - 29.4°C 30% - 70% Trópicos
Zona propuesta de Bienestar térmico
E. González
22°C 27% - 75% Limite inferior
29°C 20% - 40% Limite superior
26°C 20% - 17 mm hg Limite máximo presión de vapor
AUTORES OBSERVACION
LIMITES DE TEMPERATURA LIMITES DE HUMEDAD
TABLA 1
ZONAS DE BIENESTAR TERMICO HUMANO
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 15
La carta de B. Givoni toma en consideración
el efecto que sobre el ambiente interno tiene la
propia edificación. Ello es importante, ya que el
edificio es el elemento físico construido, que se-
para las condiciones climáticas externas de las in-
ternas.
El Gráfico 1, muestra la carta bioclimática he-
cha sobre la base de la zona de bienestar térmi-
co propuesta para Maracaibo por E. González.7
En esta carta se muestran estrategias de con-
trol ambiental tales como: masa térmica de la edi-
ficación, viento, enfriamiento evaporativo, y humi-
dificación, que permiten restablecer las condicio-
nes de bienestar térmico en la edificación.
La masa térmica usa las paredes y el techo
como moderadores de la temperatura. El viento
incrementa la zona de bienestar térmico en zo-
nas de alta humedad. El enfriamiento evaporativo
o humidificación puede restablecer el bienestar
térmico en zonas de alta temperatura y alta hu-
medad.
Como conclusión, se puede establecer que
la carta bioclimática es un instrumento gráfico
no cuantitativo, pero muy adecuado para
determinar los principios básicos del diseño de
edificaciones.
GRAF. 1 Carta Bioclimática
MASA TERMICA
Y VENTILACION
NOCTURNA
MASA
TERMICA
ZONA DE
BIENESTAR
TERMICO
HUMANO
CALENTAMIENTO
PASIVO O
CONVENCIONAL
CALENTAMIENTO
CONVENCIONAL
HUMIDIFICACION ENFRIAMIENTO
EVAPORATIVO
AIRE
ACONDICIONADO
CONVENCIONAL
DESHUMIDIFICACION
CONVENCIONAL
VENTILACION
NATURAL O
MECANICA
HUMEDAD RELATIVA
1
0
0
%
50
45
40
35
30
25
20
15
10
05
0 05
05
10
15
20
25
30
35
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
0
9
0
%
8
0
%
7
0
%
6
0
%
5
0
%
4
0
%
3
0
%
2
0
%
1
0
%
TEMPERATURA DE BULBO SECO °C
PRESION
DEL
VAPOR
mm
DE
MERCURIO
TEMPERATURA DE
BULBO HUMEDO °C
7. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
16
2. CONDICIONES CLIMATICAS
Y GEOGRAFICAS DE LA
REGION ZULIANA.
La región zuliana se ubica en el extremo
Noroccidental de Venezuela, entre las latitudes
8°21' N y 11°51' N y las longitudes 70° 25' y 73° 25'
al Oeste del meridiano de Greenwich. (Fig 3)
8. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986
Mar Caribe
Colombia
Venezuela
Brasil
LAGO
DE
MARACAIBO
LAGO
DE
MARACAIBO
ZULIA
ZULIA
FIG. 3 Ubicación geográfica de la Región Zuliana.
Su configuración topográfica es poco varia-
ble con zonas bajas y planas entre el nivel del lago
y 500 m de altitud, correspondiendo altitudes su-
periores a 500 m, con la zona montañosa de Perijá
y los Andes. (Fig. 4)8
Su cercanía con el Mar Caribe y la influen-
cia de las masas de aire húmedo de los vientos
Alisios del Noreste después de pasar por el Cari-
be, genera un nivel de humedad, con valores
medios de presión de vapor de agua entre 18 y
22 mm hg.
La radiación solar que recibe la región va
desde 450 cal/cm2
día en el Norte, a 350 cal/ cm2
díaen el Sur aproximadamente.
La temperatura media anual está entre 27°C
a 28°C con amplitudes medias diarias de 8°C a
10°C.
Los ciclos de precipitación son inversos a la
radiación siendo los máximos en el Sur y los míni-
mos en el Norte. La Fig. 4 muestra las líneas de
igual cantidad de precipitación (Isoyetas). Se-
gún los niveles de precipitación en la zona Norte
de la Región Zuliana este corresponde a un tipo
de clima semi – árido o cálido.
Pero la presencia de un alto índice de hu-
medad en el aire (por la influencia de los Vientos
La Fria
2000 mm
2000 mm
1400 mm
800 mm
Machiques
La Concepción
Maracaibo
Altagracia
Cabimas
Ciudad Ojeda
Lagunillas
Maracaibo
La Villa
El Vigia Mérida
Sta. Bárbara
Cja Seca
1400 mm
1400 mm
1400 mm
1400 mm
1400 mm
800 mm
Mene Grande
Bacahquero
SUBHUMEDO
SUBHUMEDO
SUBHUMEDO
SUBHUMEDO
SEMIARIDO
SUPERHUMED
HUMEDO
(con verano)
HUMEDO
(sin verano)
HUMEDO
(con verano)
Valera
LEYENDA:
ZONA MONTAÑOSA (alturas superiores a los 1000 metros)
ZONA INTERMEDIA DE COLINAS (comprendida entre los 500 y 1000 metros)
Alisios), convierten las condiciones climáticas de
la Región Zuliana en un tipo de clima cálido-hú-
medo.
FIG.4 Plano topográfico y de precipitación de la Región
Zuliana
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 17
La clasificación de climas de W. Köppen (ba-
sada principalmente en la vegetación, precipita-
ción y temperatura), divide a la Región Zuliana
en cinco tipos climáticos: semiárido, tropical llu-
vioso de sabana, tropical lluvioso de selva, tropi-
cal lluvioso de bosque, bosque tropófito y de sa-
bana. La ciudad de Maracaibo esta ubicada en
el tipo de clima semiárido el cual se caracteriza
por el balance hídrico relativo, donde la evapora-
ción supera con creces la precipitación.9
(Fig. 5)
2.1. EVALUACION CLIMATOLOGICA
DE LA REGION ZULIANA.
La evaluación climatológica de once estacio-
nes meteorológicas en la Región Zuliana, efectua-
da por E. González10
y que corresponden a las
estaciones de Barranquitas, El Tablazo, Guana,
La Cabaña (FAV), La Cañada (MARNR), Caujarito,
Grano de Oro, Machiques, Mene Grande y San-
ta Barbara, determinó que todas estas localida-
des presentan condiciones típicas de clima cáli-
do y húmedo, encontrándose todas fuera de la
zona de bienestar térmico.
C O L O M B I A
M A R A C A I B O
GOLFO DE VENEZUELA
ESTADO FALCON
ESTADO TRUJILLO
ESTADO MERIDA
EDO. TACHIRA
AFI. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE SELVA
Ami. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE BOSQUE
AW i. CLIMA DE BOSQUE
TROPOFITO Y SABANAS
M
AWi. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE SABANA
BS. CLIMA SEMIARIDO
LEYENDA
LAGO DE MARACAIBO
FIG.5 Distribución geográfica de los principales tipos climáticos
de la Región Zuliana
Por lo tanto, los criterios de diseño y construc-
ción a utilizar en las edificaciones son similares en
toda la Región Zuliana.
Se debe maximizar la ventilación continúa
en las edificaciones, debido a la alta humedad
en el aire, que impide la pérdida de calor por
evaporación en el cuerpo humano. Pero en
ninguna estación meteorológica la información
climática demuestra una ventilación adecuada
para lograr las condiciones de bienestar térmico
durante todo el tiempo. Por lo cual se requiere
utilizar en ciertos momentos sistemas auxiliares
de ventilación mecánica, enfriamiento o
deshumidificación.
Se debe reducir al máximo la ganancia
térmica dentro de la edificación. Las altas
temperaturas y radiación solar imperantes en
toda la región, requieren usar materiales
adecuados en la construcción de edificaciones,
así como sombrear la envolvente con
protecciones solares o vegetación, al igual que
orientar esta adecuadamente.
2.2. DATOS CLIMATICOS
DE LA CIUDAD DE
MARACAIBO
Los datos climáticos que se mencionan a
continuación corresponden a la Estación Meteo-
rológica de Caujarito, cuya información fue apor-
9. DELGADO, L. y otros, 1992
10. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
18
40
50
60
70
80
90
100
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
%
tada por el Servicio de Meteorología de la Fuerza
Aérea Venezolana y procesada y publicada en
el libro “Proyecto Clima y Arquitectura”. La informa-
ción climática de La estación urbana, fue aporta-
da por el Instituto de la Facultad de Arquitectura
de la Universidad del Zulia.
La información climática es importante para
poder establecer criterios de diseño en las edifi-
caciones que permitan adaptarlas al clima local,
generando niveles de confort térmico en su inte-
rior.
2.1.1. TEMPERATURA DEL
AIRE Y HUMEDAD RELATIVA.
Las variables climáticas que más afectan el
bienestar térmico del hombre son la temperatura
y la humedad. Ambas tienen una incidencia di-
recta sobre la mayor o menor capacidad de per-
dida o ganancia de calor del cuerpo humano,
para lograr su equilibrio térmico con el ambiente.
En Maracaibo la temperatura y la humedad
son muy elevadas. En el periodo diurno la tempe-
ratura varía de 23,1°C a 33°C y la humedad oscila
entre 50% y 65%, durante todo el año. En el perio-
do nocturno oscila entre 23,6°C a 28,3 °C, y una
humedad del 75% al 92%. Los Gráficos 2 y 3 mues-
tran los valores mensuales horarios de la tempe-
ratura del aire y humedad relativa en Maracaibo
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
°C
GRAF.2 Humedad Relativa.Estación Caujarito
GRAF.3 Temperatura del Aire.Estación Caujarito
(datos de la estación meteorológica de
Caujarito).
11. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de La Universidad del Zulia.
HORAS
HORAS
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 19
El Gráfico 4 muestra los valores de tempera-
tura media horaria mensual registradas por la es-
tación meteorológica instalada en el IFA 11
(año
1997). Se observa que la temperatura máxima
promedio anual es de 32,9°C, la temperatura mí-
nima promedio es de 26,9°C. La temperatura
media es de 29,6°C y la amplitud es de 5,9°C.
Igualmente se observa en el gráfico, que en el
periodo diurno la temperatura varía de 25,3 a
34,9°C. Ello demuestra que en el área urbana exis-
te un incremento de 2°C.
40
50
60
70
80
90
100
1 3 5 7 9 11 11 15 17 19 21 23
%
En el Gráfico 5 de la misma estación se ob-
servan los datos mensuales de humedad relativa
que muestra una oscilación entre el 60% y 91%.
2.1.2. VELOCIDAD Y DIRECCION
DEL VIENTO.
El promedio anual de la velocidad del viento
es de 3,66 m/s. (Estación meteorológica de
Caujarito). El Graf. 6 muestra los valores medios
de la velocidad del viento en los diferentes meses
del año. Los valores máximos se registraron en los
cuatro primeros meses del año y los valores míni-
mos en Septiembre, Octubre y Noviembre. El Graf.
7 muestra que los meses de mayor temperatura
no son los que registran las mayores velocidades
de viento. Las temperaturas más elevadas se dan
en los meses de Agosto y Septiembre, cuando la
velocidad del aire esta en los valores más bajos.12
LaestaciónUrbanadelIFAarrojaunvalorpro-
medio máximo anual, de velocidad del viento de
2,3 m/s, con una velocidad media anual de 1,5
m/s.
Según datos de la estación de Caujarito, la
mayor parte del año (8 meses), la orientación pre-
valeciente es la NNE – NE; el resto del año pierde
GRAF.5 Humedad Relativa.Estación IFA
GRAF.4 Temperatura media horaria mensual.IFA
12. DE OTEIZA, P. Base de datos: la velocidad del viento en Maracaibo. LUZ. ISA. 1983
23
26
29
32
35
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
°C
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
HORAS
HORAS
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
20
importancia la componente Norte para hacerse
similar a la componente Sur, oscilando entre es-
tas dos orientaciones. En Septiembre llega a pre-
valecer la dirección SSE. Con respecto a los perio-
dos horarios, prevalece la dirección NNE con vien-
tos de baja intensidad durante la mañana. Du-
rante las primeras horas de la tarde, predominan
los vientos desde el SSE, para volver a predomi-
nar la dirección NNE al final de la tarde y en las
primeras horas de la noche13
. Los Gráficos
8,9,10,11 y 12 muestran la frecuencia de la direc-
ción del viento en horas de mínima velocidad,
máximatemperatura,máximavelocidadyprome-
dio nocturno anual y promedio anual diurno y
nocturno, respectivamente. Los datos de la esta-
ción urbana del IFA, muestran que la dirección
promedio prevaleciente del viento es de 30° NNE
y la dirección promedio secundaria es de 10° NNE.
Entre los meses de Junio y Octubre (entre las 12m
y 2 pm aproximadamente) la dirección del viento
es del ESE a 110°.
13. DE OTEIZA, P. Dirección y Velocidad del Viento en Maracaibo. LUZ. ISA. 1984
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HORAS
m/s
VELOCIDAD DEL VIENTO
0
5
10
15
20
25
30
35
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HORAS
VELOCIDAD DEL VIENTO
TEMPERATURA
°C
m/s
GRAF.6 Velocidad del viento.Estación Caujarito.
GRAF.7 Promedio mensual de temperatura (vs) Velocidad del viento.
Estación Caujarito.
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 21
Graf.11 Frecuencia de la
dirección del viento prome-
dio nocturno anual.
N
NNW
NE
SW SE
N
NNW
WNW
WSW
SSW SSE
ESE
ENE
E
W
S
2.1.3. INSOLACION Y
RADIACION SOLAR.
Los porcentajes de insolación medios men-
suales varían de 49 a 79%. Los meses de mayor
insolación corresponden a los meses de menor
precipitación. Se observa un promedio anual de
7,6 horas de insolación sobre 12 horas posibles.
La radiación llega a valores medios mensua-
les hasta 374 cal/cm2
día y una máxima de 479
cal/cm2
día. (Estación meteorológica de
Caujarito).
La estación urbana del IFA-LUZ, muestra valo-
res de radiación global máxima promedio anual
de 784 W/m2
, y valores promedios diarios de 233
W/m2
.
2.1.4. EVALUACION
CLIMATOLOGICA
DE LA CIUDAD DE MARACAIBO.
Los valores higrotérmicos horarios (tempera-
tura y humedad relativa), se ubican todo el año
fuera de los limites de la zona de bienestar térmi-
co. Sin embargo un 75,3%, se sitúan dentro de la
Graf. 8 Frecuencia de la
dirección del viento en horas
de miníma velocidad.
Graf.9 Frecuencia de la di-
rección del viento en horas
de máxima temperatura.
N
NNW
NE
SW SE
N
NNW
WNW
WSW
SSW SSE
ESE
ENE
E
W
S
Graf. 10 Frecuencia de la
dirección del viento en horas
de máxima velocidad.
N
NNW
NE
SW SE
N
NNW
WNW
WSW
SSW SSE
ESE
ENE
E
W
S
N
NNW
NE
SW SE
N
NNW
WNW
WSW
SSW SSE
ESE
ENE
E
W
S
FRECUENCIA DE LA VELOCIDAD
Y DIRECCION DEL VIENTO EN
MARACAIBO.
Graf. 12 Frecuencia de la
dirección del viento prome-
dio anual diurno y nocturno.
N
NNW
NE
SW SE
N
NNW
WNW
WSW
SSW SSE
ESE
ENE
E
W
S
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
22
zona de bienestar ampliada por ventilación na-
tural o mecánica con velocidades mínimas reque-
ridas de 1,5 m/s. Para el resto de los valores (24,7%)
coincidentes en su mayor parte con las horas del
mediodía, no es posible alcanzar el confort sino a
través del uso de acondicionamiento mecánico
que abarca entre 2 y 9 horas. La Tabla 2 muestra
el promedio mensual de horas en las que no se
alcanza el confort.
La carta bioclimática del Gráfico 13 muestra
como al utilizar ventilación natural se amplia la
zona de bienestar térmico, quedando solamente
fuera de la ZBT el 24,7% del tiempo, donde se re-
quiere medios mecánicos para restituir el confort.14
3. EL EDIFICIO Y SU
INTERCAMBIO TERMICO
CON EL EXTERIOR.
Al igual que el cuerpo humano, el edificio es-
tablece constantemente intercambios térmicos
con el exterior que pueden ser analizados y con-
trolados.
Una edificación recibe calor de varias fuen-
tes tales como el calor natural de origen terrestre,
calor desarrollado por procesos industriales (con-
taminación térmica), calor producido por el me-
tabolismo humano, especialmente cuando hay
concentración de personas, calor producido por
motores, maquinarias, artefactos para ilumina-
ción, y cocinas. La principal fuente de calor es la
energía térmica producida por el sol, que llega a
las edificaciones. Luego de ser absorbida por la
edificación, una parte es transmitida a su interior
y una parte es reirradiada hacia el ambiente ex-
terior y otras edificaciones. Por otra parte el edifi-
cio pierde calor a través de la ventilación natural
(por renovación del aire del espacio interno y por
enfriamiento de las superficies exteriores) y por irra-
diación nocturna. El balance térmico, ocurre
cuando las perdidas de calor son iguales a las
ganancias. Si las ganancias son mayores, la tem-
HORAS
MESES
2
ENERO
4
FEBRERO
6
MARZO
6
ABRIL
9
MAYO
7
JUNIO
7
JULIO
8
AGOSTO
8
SEPTIEMBRE
6
OCTUBRE
5
NOVIEMBRE
4
DICIEMBRE
FUENTE: QUIROS, C. 1995.
MASA TERMICA Y
VENT. NOCTURNA
MASA TERMICA
DEL EDIFICIO
MASA TERMICA
CALENTAMIENTO
PASIVO O
CONVENCIONAL
HUMIDIFICACION ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO
DESHUMIDIFICACION
CONVENCIONAL
VENTILACION NATURAL
O MECANICA 1.5 M /S
HUMEDAD RELATIVA
1
0
0
%
9
0
%
8
0
%
7
0
%
6
0
%
5
0
%
25
20
15
10
05
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
20 25 30 35 40
0
10%
20%
30%
40%
TEMPERATURA DE BULBO SECO °C
PRESION
DEL
VAPOR
mm
Hg.
TEMPERATURA DE
BULBO HUMEDO °C
ZBT
Graf. 13 Carta Bioclimatica con zona de bienestar térmico
ampliada por ventilación natural.
14. QUIROS L., C. “Condiciones climáticas y confort térmico en una localidad intertropical. Caso de estudio: Maracaibo. Venezuela” Revista Tecnica de Ingenieria. Abril 1995.
TABLA 2
PROMEDIO MENSUAL DE HORAS FUERA DE CONFORT TERMICO
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 23
CONVECCION
RADIACION
CONDUCCION
peratura del edificio aumentará. Por el contrario,
si las perdidas son mayores que las ganancias el
edificio se enfriará.
Los mecanismos de intercambios térmicos del
edificio con el ambiente se establecen a través
de tres procesos: conducción, convección y ra-
diación. ( Fig. 6)
• Convección. El intercambio de calor por
convección entre el interior de un edificio y el aire
exterior, depende de la ventilación, es decir del
intercambio de aire. Este intercambio puede de-
berse a una infiltración de aire involuntaria o a una
ventilación deliberada (natural o forzada).
• Radiación Solar: es la mayor fuente de ca-
lentamiento de la envolvente de las edificaciones
en climas cálidos y no requiere un medio especifi-
co para la transferencia del calor. La radiación
que se produce por la energía solar esta compues-
ta por radiación de onda corta (ultravioleta), onda
media (radiación visible) y onda larga (infrarroja).
La radiación solar afecta las edificaciones de dos
formas. Por una parte la radiación penetra a tra-
vés de ventanas y aberturas, siendo absorbida por
las superficies internas del edificio y el
equipamiento, e irradiadas a su vez en forma de
onda larga. Por otra parte causa calentamiento
en sus superficies externas produciendo un calen-
tamiento del material que parcialmente es emiti-
do hacia el interior y el exterior.
En una vivienda típica de un solo piso el calor
penetra en diferentes proporciones a través sus
componentes, siendo las ventanas con un 41%,
el techo con un 33% y las paredes con un 5%, los
medios a través de los cuales entra el 79% del ca-
lor. El resto proviene de la iluminación y equipos
(6%), infiltraciones (8%) y los usuarios (7%)15
. ( Fig.
7). En edificaciones en altura la proporción del
calor que entra por las paredes se incrementa
considerablemente ya que estas se convierten en
la superficie de mayor extensión.
FIG. 6 Intercambio térmico del edificio
con el ambiente.
• Conducción. Se realiza a través de sólidos
en contacto directo. El intercambio por conduc-
ción en la edificación se realiza hacia adentro o
hacia fuera a través de las superficies opacas de
la edificación. La proporción de calor transferido
depende del material con que están construidos
las paredes, las ventanas y los techos.
El conocimiento del clima de la región y de
los requerimientos psicofisiológicos del hombre
para sentir bienestar térmico, permiten establecer
los lineamientos básicos para el diseño de edifi-
caciones bioclimáticamente eficientes.
15. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de La Universidad del Zulia.
FIG. 7 Proporción de transmisión de calor a través
de los componentes de una edificación
INFILTRACIONES 8%
ILUMINACION Y EQUIPOS 6%
PAREDES 5%
TECHOS 33%
VENTANAS 41%
USUARIOS 7%
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación.
24
La eficiencia energética de una arquitectura
bioclimática debe considerar dos envolventes: la
envolvente exterior o espacio natural y la
envolvente de la edificación.
Laenvolventeexteriortienecomoobjetivomoderar
mediante el uso adecuado de la vegetación y
elementos construidos, el mesoclima cercano a la
edificación y crear un microclima que genere un
ambientetérmicamenteconfortable. Deestaforma
se reducen los requerimientos de energía para el
acondicionamiento de las edificaciones y/o se
reducen las especificaciones técnicas de los
materiales de la envolvente de la edificación.
Laenvolventedelaedificacióndebeserconcebida
de forma tal que cada una de las partes que la
componen techos, paredes y ventanas, puedan
cumplir una doble función: debe ser transparente
a la ventilación, cuando la edificación funciona en
Sistema de Ventilación Natural y debe ser opaca a
la radiación solar y la temperatura del aire exterior
cuando funciona en Sistema de Aire
Acondicionado.16
16. HINZ, E. Energy Conservation in Buildings though Landscape Desing. 1985
Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 25
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Parte 2
Sección I.Ventanas.
Sección 1.Ventanas.
26
La ventana conjuntamente con las paredes
conforma la envolvente vertical de la edificación.
Cumple numerosas funciones y es el elemento
más complejo de diseñar. Satisface las
necesidades humanas al suministrar el contacto
visual y auditivo con el exterior. Permite la
ventilación e iluminación natural y controla la
ganancia energética actuando como barrera
entre el espacio exterior e interior. Igualmente
controla la entrada de contaminación, lluvia,
insectos y pequeños animales hacia el interior de
la edificación y provee de niveles de seguridad a
sus usuarios. A su vez, desde el punto de vista
estético es un componente importante en la
definición del carácter del edificio.
En la selección de las ventanas, se deben
considerar los siguientes aspectos:
• Arquitectónicos: Una adecuada
transmisión de la luz natural y un posible uso dual
de iluminación eléctrica y natural. Requerimientos
de ventilación natural y/o sistemas de aire
acondicionado. Necesidades de reducción del
ruido exterior, resistencia mecánica del material y
seguridad.
• Térmicos: El comportamiento térmico del
ventanaje (marco y paño) y los requerimientos
de conservación de la energía.
• Económicos: La evaluación costo/
beneficio de las diferentes alternativas.
• Humanos: La necesidad física y
psicológica de contacto con el exterior, la
iluminación adecuada de acuerdo al uso del
espacio, confort y aceptación de sus ocupantes.
Para la selección de las ventanas se deben
considerar las funciones para las cuales está
destinado el edificio, los requerimientos
ambientales deseados, para luego resolver
satisfactoriamente aquellos otros aspectos que
podrían incidir negativamente.
Aspectos como la necesidad de colocar
amplias ventanas para la ventilación natural, la
reducción de la ganancia térmica en el espacio
interior y el suministro de seguridad, no deben
entrar en conflicto para resolver uno u otro
aspecto.
Por razones metodológicas se analizaran por
separado los criterios de orientación de las
ventanas de la edificación, área y dimensión,
forma, tipo, materiales y protecciones solares. Pero
en el momento del diseño de la ventana, se
deben unificar los distintos criterios y determinar
sus prioridades de acuerdo a la función que ella
cumplirá.
Sección 1.Ventanas. 27
1. ORIENTACION DE LAS
VENTANAS DE LA
EDIFICACION
En la ganancia térmica a través de las
ventanas influye la radiación solar, el viento y en
menor grado la diferencia de temperatura del aire
exterior e interior.
Mediante una buena orientación se puede
reducir la ganancia térmica al controlar la
incidencia de la radiación solar sobre la ventana,
y aprovechar al máximo la ventilación natural,
para producir una adecuada ventilación de los
espacios internos y un enfriamiento convectivo
sobre la superficie externa de la envolvente.
La radiación solar esta formada por la
radiación difusa y la directa. La radiación difusa
se genera por refracción de los rayos solares en la
capa atmosférica y no presenta dirección
privilegiada de incidencia, manteniendo su valor
independiente de cualquier orientación. La
radiación directa se recibe del sol sin cambio de
dirección. Por lo tanto es la componente que más
calor produce en la envolvente y que determina
la orientación de los planos y sus inclinaciones.
17. La rosa de los vientos es un gráfico que muestra porcentualmente la dirección del viento en referencia hacia los puntos cardinales.
18. Experimentos realizados por B. Givoni en 1969. Man, Climate and Architecture.
El Gráfico 14 muestra el diagrama de
orientación solar eólico, que considera
conjuntamente la exposición a la radiación solar
W
S
SW SE
N
NE
E
NW
OPTIMO
BUENO
REGULAR
MALO
PESIMO
W
S
SW SE
N
NE
E
NW
OPTIMO
BUENO
REGULAR
MALO
PESIMO
L
directa y al viento. El Gráfico 15 toma en cuenta
la exposición a la radiación solar total y al viento.
En la Rosa de los Vientos17
(Graf.16) se
muestra el promedio anual de la frecuencia de
la dirección de los vientos. El ángulo de esta
frecuencia se puede incrementar, ampliando así
el ángulo de orientación de las ventanas desde
20° hasta 60° con respecto a la perpendicular de
los vientos predominantes y mantener una
adecuada ventilación.18
GRAF. 14 Orientación solar eólica.Exposición
a la radiación directa.
GRAF. 15 Orientación solar eólica.Exposición
a la radiación total.
GRAF. 16 Rosa de los Vientos. Frecuencia de la dirección
predominante del viento y ángulo ampliado.
La menor exposición a la radiación solar y la
mayor exposición a la ventilación, determinan la
orientación ideal de las ventanas de una
edificación.
Sección 1.Ventanas.
28
1.1. RECOMENDACIONES DE
ORIENTACION PARA LAS
VENTANAS.
1.1.1. EDIFICACIONES EN
SISTEMA DE VENTILACION
NATURAL
Y MODO MIXTO.
• Para la orientación de las ventanas en este
tipo de edificación, donde debe prevalecer el
factor de ventilación natural pero también la
protección a la radiación directa, se recomienda
utilizarelDiagramadeOrientaciónSolarEólicoque
contempla la radiación directa y la Rosa de los
Vientos, que muestra el promedio anual de la
frecuenciadeladireccióndelosvientosyelángulo
ampliado.
• El ángulo máximo de orientación de las
ventanas, de acuerdo a lo mencionado
anteriormente, debe ser de 333,75° NW hasta
93,75° SE. Esto permite una adecuada ventilación
delinteriordeledificioyunenfriamientoconvectivo
por ventilación de la superficie externa. Sin
embargo, cuando se amplia por ventilación el
ángulo hacia el Este, las ventanas se ubican en
una orientación solar definida como mala,
ubicada entre los 78,75° NE hasta 93,75° SE, por lo
tanto deben estar protegidas al máximo de la
radiación directa. Las ventanas ubicadas en el
ángulo comprendido entre los 93,75° SE y los
303,75° NW deben estar igualmente protegidas de
la radiación. (Graf. 17). No obstante en
determinadas épocas del año (Mayo-Diciembre)
y horas del día, los vientos provienen del SSE y SE,
por lo que se requieren ventanas en esa
orientación, para generar una ventilación cruzada
en el eje Norte-Sur.
1.1.2. EDIFICACIONES EN
SISTEMA DE AIRE
ACONDICIONADO
• Para la orientación de las ventanas de una
edificación que funciona en este sistema, debe
prevalecer la protección contra la radiación solar
directa y difusa, así como la exposición a la
dirección de los vientos predominantes para
generar un enfriamiento convectivo de la
superficie externa de las ventanas. Por esta razón,
se toma como referencia el diagrama solar eólico
de radiación directa y total que incluye la
radiación difusa, así como la Rosa de los Vientos,
con la frecuencia de la dirección de los vientos
ampliados.
• Cuando se utiliza el diagrama solar eólico
con radiación directa, la orientación de las
ventanas debe estar comprendida en un ángulo
máximo desde 303,75° NW hasta 56,25° NE para
una orientación de buena a óptima, pudiendo
llegar hasta la orientación definida como regular
que incrementa el ángulo hasta 281,25° NW y
78,75° NE. (Graf.18). La utilización de este
diagrama aumenta las alternativas de orientación,
pero se recomienda utilizar protecciones solares
para evitar la radiación directa sobre las ventanas
GRAF. 17 Orientación solar eólica.Exposición
a la radiación directa.
Sección 1.Ventanas. 29
y un material adecuado del ventanaje para
impedir el efecto térmico de la radiación difusa.
Igualmente las ventanas orientadas entre los
281,25° y 303,75° NW están más expuestas al
calentamiento al no recibir enfriamiento por
ventilación convectiva.
diagrama reduce bastante la exposición de las
ventanas a la radiación difusa, pero limita
demasiado las alternativas de orientación. En las
otras orientaciones las ventanas deben estar
protegidas totalmente de la radiación.
• Cuando se utiliza la Rosa de los Vientos con
el ángulo ampliado de la frecuencia de la
dirección de los vientos en relación a la radiación
solar directa, se puede orientar las ventanas
desde 333,75° NW hasta 93,75° SE, para
aprovechar el enfriamiento convectivo, pero
requiere protecciones solares adecuadas y
ventanajes con materiales que reduzcan el efecto
térmico de la radiación solar, en el ángulo
comprendido entre 78,75° NE hasta 93,75 SE
considerado como malo. (Graf. 20)
• Cuando se utiliza el diagrama solar eólico
con radiación total, la orientación de las ventanas
debe estar comprendida en un ángulo máximo
desde 11,25° hasta 56,25° al NE, para una
orientación calificada como buena. (Graf. 19).
Esta coincide con la mayor frecuencia de la
dirección de los vientos. La utilización de este
GRAF. 18 Orientación solar eólica. Exposición
a la radiación directa.
GRAF. 19 Orientación solar eólica.Exposición
a la radiación total.
GRAF. 20 Orientación solar eólica.Exposición
a la radiación directa.
Sección 1.Ventanas.
30
1.2. RECOMENDACIONES PARA
LOS ESPACIOS DE LAS
EDIFICACIONES EN SISTEMA
DE VENTILACION NATURAL
Y MODO MIXTO.
1.2.1. ESPACIOS CON VENTANAS
EN UNA FACHADA.
• La fachada de los espacios debe ubicarse
en forma oblicua a los vientos y con dos aberturas.
La posición oblicua genera en la parte alta
(ventana 1) una presión mayor que en la parte
baja (ventana 2). De esta manera el aire entra
por la parte alta y sale por la parte baja. El ángulo
de orientación de las ventanas de la fachada,
como ya se mencionó, puede variar de 20° hasta
60° con respecto a la perpendicular de los vientos
predominantes. (Fig. 8)
• Cuando se requiere una mayor velocidad
del aire dentro del espacio, se deben incorporar
elementos verticales externos (wing-walls) con una
dimensión en profundidad igual que el ancho de
la ventana. En ese caso el ángulo entre la
fachada y la dirección del viento debe estar
también entre los 20° y 60°19
. (Fig. 9)
• Los espacios con una sola ventana deben
tener puertas de romanilla u otras salidas de aire
para producir una ventilación cruzada. (Fig. 10)
• No se recomienda la ubicación de una
sola ventana sin otra salida, ya que no permite
ventilación cruzada. (Fig. 11)
• Los espacios deben tener ventilación
directa, lo cual se logra orientandolos hacia la
dirección de los vientos predominantes. Si no es
posible en su totalidad, se deben distribuir de tal
manera que se logre un movimiento continuo del
aire a través de los mismos. (Fig. 12)
19. GIVONI, B. ¨Man, Climate and Architecture¨, 1969 y el Florida Solar Energy Center, 1982.
FIG. 8 Espacios con dos ventanas en una fachada.
2
1
FIG. 9 Ventanas con wing walls.
a
a
3 a
FIG. 10 Espacios con una ventana.
FIG. 11 Espacios con una ventana sin ventilación cruzada.
FIG. 12 Distribución de espacios con ventilación directa.
Sección 1.Ventanas. 31
1.2.2. ESPACIOS CON VENTANAS
EN DOS FACHADAS.
Esta solución es la más recomendable, ya
que se logra una ventilación cruzada eficiente
de todo el espacio interno dependiendo del
tamaño y ubicación de la ventana de entrada y
salida.
• Cuando las ventanas están en fachadas
opuestas se deben ubicar de tal manera que
generen un cambio de dirección del flujo de aire,
creando un movimiento turbulento circular a
través de todo el espacio. Esto se logra cuando
las ventanas de entrada y salida no están
alineadas con la dirección del viento. (Fig. 13, 14,
15)
• Cuando las ventanas están en fachadas
adyacentes, una de ellas debe estar ubicada en
la zona de mayor presión y la otra en una zona
de menor presión20
, para lograr un flujo del aire a
través del espacio de la zona de mayor presión a
la de menor presión. (Fig. 16, 17)
FIG. 16 Ventanas en fachadas
adyacentes,alternativa ¨A¨.
FIG. 17 Ventanas en fachadas
adyacentes,alternativa ¨B¨.
20. La presión aumenta a medida que aumente el ángulo entre la dirección del viento predominante y la fachada.
FIG. 13 Ventanas en fachadas opuestas no
alineadas con dirección oblicua al viento.
FIG.14 Ventanas en fachadas opuestas
alineadas con dirección
oblicua al viento.
FIG.15 Ventanas en fachadas opuestas
no alineadas con dirección
perpendicular al viento.
Sección 1.Ventanas.
32
La Tabla 3, muestra el efecto de la localización
de las ventanas y la dirección del viento en el
promedio de la velocidad del aire expresada en
porcentajes.
ANCHO
VENTANA
DE
ENTRADA
ANCHO
VENTANA
DE
SALIDA
VENTANAS EN
PAREDES OPUESTAS
VENTANAS EN
PAREDES ADYACENTES
VIENTO
PERPEN-
DICULAR
VIENTO
45 °
VIENTO
PERPEN-
DICULAR
VIENTO
45 °
1/3 1/3 35 42 45 37
1/3 2/3 39 40 39 40
2/3 1/3 34 43 51 36
2/3 2/3 37 51 - -
1/3 3/3 44 44 51 45
3/3 1/3 32 41 50 37
2/3 3/3 35 59 - -
3/3 2/3 36 62 - -
3/3 3/3 47 65 - -
2. AREA Y DIMENSION
DE LAS VENTANAS.
En los tres sistemas de edificación (VN, MM y
AA) el área y dimensión de las ventanas depende,
entre otros aspectos, de la actividad que se realiza
TABLA 3
EFECTO DE LA LOCALIZACION DE LAS VENTANAS
Y LA DIRECCION DEL VIENTO EN EL PROMEDIO DE LA
VELOCIDAD DE AIRE
(% DE LA VELOCIDAD EXTERNA)
FUENTE: GIVONI, B. ¨Climate considerations in building and
urban design¨. 1998
en el espacio, de las visuales que se desean y de
las condiciones de iluminación natural que se
requieren. Sumado a ello, cuando el edificio
funciona en sistema de Ventilación Natural y
Modo Mixto, el área y dimensión están
determinados por el volumen y velocidad del aire
que se desea generar.
Independiente del área y dimensión de la
ventana, esta debe estar protegida de la
incidencia de la radiación solar directa, al igual
que las superficies del espacio interno.
2.1. RECOMENDACIONES DE
AREA Y DIMENSION DE
VENTANAS EN LAS
EDIFICACIONES.
2.1.1. EDIFICACIONES EN
SISTEMA DE VENTILACION
NATURAL
Y MODO MIXTO.
• Las ventanas deben tener una dimensión
que garantice el máximo beneficio de la
ventilación en las areas donde esta se requiere.
• Se recomienda utilizar ventanas que
permitanlograrunavelocidaddelaireenelinterior
entre 0,5 m/s y 2m/s, para garantizar el confort
de los usuarios del espacio.
• El área de la ventana de entrada debe ser
menor que el de la salida, si se quiere generar una
velocidad de entrada del viento mayor y un flujo
concentrado a una pequeña sección del
espacio. Ello produce velocidades menores en
las otras partes del mismo. Esta situación no se
aplica para aberturas en una sola fachada. Esta
característica es adecuada en la fachada de
aquellos espacios donde el lugar de la actividad
esta definido y cercano a la ventana, como en
las áreas para dormir. (Fig. 18)
FIG. 18 Areas de ventanas de acuerdo
a la actividad. alternativa ¨A¨.
Sección 1.Ventanas. 33
• Un área de ventana mayor en la entrada
es conveniente, si se requiere un mayor volumen
de aire con menor velocidad. Esta característica
es adecuada en los espacios con actividad muy
amplia y no definida como en el área social. (Fig.
19)
La Tabla N° 4 muestra el efecto del ancho de
la abertura de entrada y salida sobre la velocidad
promedio y máxima del viento exterior.
• La altura de los antepechos nunca debe
estar por encima del área de actividad de los
usuarios de los espacios (parado, acostado,
sentado). En alturas por debajo del antepecho
la velocidad del viento baja considerablemente,
llegando a reducirse hasta 25% con relación a la
velocidad del flujo principal.
FIG. 19 Areas de ventanas de acuerdo
a la actividad. alternativa ¨B¨.
ANCHO DE LA ABERTURA DE ENTRADA
1/3
1/3
2/3
3/3
1/3
2/3
3/3
36
39
44
42
40
44
65
131
137
83
92
152
34
37
35
43
57
59
74
79
72
96
133
137
32
36
47
42
62
65
49
72
86
62
131
115
PROMEDIO MAXIMO MAXIMO MAXIMO
PROMEDIO PROMEDIO
2/3 3/3
DIRECCION
DEL
VIENTO
NORMAL
OBLICUA
45°
ANCHO
DE LA
ABERTURA
DE
SALIDA
FUENTE: GIVONI, B. ¨Climate considerations in building and urban design¨. 1998
TABLA 4
EFECTO DEL ANCHO DE LA ABERTURA DE ENTRADA Y SALIDA EN EL PROMEDIO
Y EL MAXIMO DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EXTERIOR
(% DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EXTERIOR)
• Las ventanas deben llegar hasta la parte
inferior del techo, para extraer por ventilación
cruzada el aire caliente que se acumula por
estratificación de la temperatura en esta zona
(Fig. 20)
FIG. 20 Ubicación de las ventanas para
la extracción de aire.
2.1.2. EDIFICACIONES EN
SISTEMA DE AIRE
ACONDICIONADO.
• El ventanaje (paño y marco)
independiente de su área y dimensión debe estar
protegido de la radiación solar directa, mediante
protecciones solares externas adecuadas y/o ser
de un material que reduzca los efectos térmicos
de la radiación solar total.
Sección 1.Ventanas.
34
3. FORMA Y TIPO DE VENTANA.
La forma y el tipo de ventana determinan el
controldelavelocidad,direcciónypatróndelflujo
del aire.
3.1. FORMA DE VENTANA.
La efectividad de la forma de la ventana en
relación a la ventilación natural fue demostrada
en un estudio comparativo entre ventanas de
forma horizontal, cuadrada y vertical.21
(Graf. 21).
De esos resultados se pueden extraer
recomendaciones con relación a la forma de
ventana que mayor eficiencia muestra para una
adecuada ventilación natural.
3.1.1. RECOMENDACIONES DE
FORMA DE VENTANA.
• Las ventanas horizontales permiten mayor
velocidad del viento al captar las variaciones
horizontales de la dirección del mismo, que son
mayor que las variaciones en el plano vertical.
• Las ventanas verticales o cuadradas
pueden utilizarse, siempre y cuando cumplan con
una ventilación adecuada del área de actividad
de los usuarios.
3.2. TIPOS DE VENTANA.
A. Romanilla.
Estas ventanas dirigen el flujo del aire en
un ángulo vertical muy amplio y con velocidad
homogénea hacia el interior del espacio (Fig. 21)
B. Proyectante.
Las ventanas proyectantes de giro
reversible de 1, 2 o 3 hojas horizontales también
dirigen el flujo del aire en un ángulo vertical muy
amplio, pero el flujo y la velocidad del aire son
menos homogéneos, en comparación con la
ventana de romanilla. Este patrón mejora al
incrementar el número de hojas horizontales de 1
a 3. Dependiendo del tipo, su área de abertura
puede llegar a 75%. (Fig. 22)
21. SOBIN, H.J., 1983
VENTANA CUADRADA
VENTANA VERTICAL
VENTANA HORIZONTAL
DIRECCION EXTERIOR DEL VIENTO
PROMEDIO
VELOCIDAD
DEL
VIENTO
ESPACIO
INTERIOR
EN
PORCENTAJE
A
LA
VELOCIDAD
DEL
VIENTO
EXTERIOR.
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
90% 45% 0% 315% 270%
GRAF. 21 Efectividad de la forma de la
ventana en relación a la
ventilación natural.
FIG. 21 Ventana de
Romanilla
FIG. 22 V e n t a n a
Proyectante
Sección 1.Ventanas. 35
C. Guillotina.
Las ventanas de guillotina de dos hojas
deslizantes, determinan el nivel vertical del flujo del
aire pero no su dirección. Su máxima abertura es
de 45%. (Fig. 23)
D. Corrediza.
Estas ventanas permiten menor control del
flujo del aire interior. Igualmente limitan la
efectividad del área de ventilación, ya que su
máxima abertura es de 45%. (Fig. 24)
FIG. 23 Ventana de
Guillotina.
FIG. 24 V e n t a n a
Corredizas.
E. Batiente.
Estas ventanas al estar abiertas hacia
afuera funcionan como paredes proyectantes
(wing-walls), generando zonas de presión y
succión sobre sus paños. Dependiendo de la
dirección del viento, se recomienda abrir ambas
hojas o una sola. Cuando la dirección del viento
es perpendicular a la ventana se recomienda abrir
las 2 hojas. Cuando es oblicua el flujo del aire
entra mejor al abrir la hoja a favor del mismo. Estas
ventanas no controlan la dirección y velocidad
del viento en el interior del espacio. Son más
recomendables cuando la edificación está en
sistema de aire acondicionado, siempre que su
cerramiento sea hermético. Su área de abertura
es del 90%. (Fig. 25)
FIG. 25 V e n t a n a
Batiente.
3.2.1. RECOMENDACIONES
DE TIPOS DE VENTANAS.
A. Edificaciones en Sistema de Ventilación
Natural.
• Las ventanas de romanilla son las más
recomendables, debido a que permiten dirigir el
flujo de la ventilación hacia arriba, horizontal o
hacia abajo en forma homogénea.
B. Edificaciones en Sistema de Modo Mixto.
• La ventana proyectante de 2 o más hojas
horizontales permite dirigir el flujo de la ventilación
hacia arriba, horizontalmente o hacia abajo en
una forma mas o menos homogénea. Este tipo
de ventana permite un adecuado cierre
hermético cuando se utiliza el aire
acondicionado.
C. Edificaciones en Sistema de Aire
Acondicionado.
• Cualquier tipo de ventana con cierre
hermético es útil, pues lo que se busca es reducir
al máximo el intercambio de aire entre el interior y
el exterior del espacio. En este caso las ventanas
se utilizan para ventilar ocasionalmente el espacio
por razones de higiene o desperfectos del sistema
mecánico.
Sección 1.Ventanas.
36
4. MATERIALES.
La ventana esta formada por dos grandes
elementos: el marco y el paño, que en su conjunto
conforman el ventanaje. La selección del material
en el sistema de ventanaje depende de la función
que va a cumplir el mismo. La necesidad
psicológica de estar en contacto visual con el
exterior, los requerimientos de confort térmico y
sonoro, el aspecto estético, el mantenimiento, los
costos, así como la seguridad, determinan los tipos
de materiales que se deben usar, tanto para el
marco como para el paño.
De acuerdo a esto y especialmente por las
necesidades de contacto visual con el exterior, el
vidrio es el material más idóneo para los paños.
En cuanto al marco, generalmente opaco, puede
ser de diferentes materiales.
4.1. VIDRIOS.
El tipo de vidrio debe ser seleccionado de
acuerdo a su capacidad de reducción de
transmisión de calor solar, su capacidad de
transmisión de la luz natural, el confort térmico que
genera en el espacio interior, su eficiencia en
reducir la transmisión del sonido, su resistencia
(seguridad), ciclo de vida y estética.
La mayor parte de las veces la selección del
vidrio implica un compromiso entre los
requerimientos para el sistema de aire
acondicionado y la iluminación eléctrica. Por
ejemplo, el vidrio claro deja pasar una gran
cantidad de luz visible y calor solar, reduciendo
la necesidad de iluminación eléctrica, pero
incrementando la necesidad de enfriamiento con
relación a vidrios especiales, los cuales reducen
la ganancia térmica pero también reducen la
iluminación natural.
4.1.1. TIPOS DE VIDRIO.
A. Vidrio Claro.
De todos los tipos es el que transmite la mayor
cantidad de luz natural y genera la mayor
ganancia de calor solar hacia el interior de los
espacios de una edificación cuando no tiene
protección solar. Deja pasar aproximadamente
igual cantidad de luz visible y energía solar
infrarroja de onda corta y tiene un Ke cercano a
1,0.
B. Vidrio de Color.
También conocido como absorbente de
radiación, causa una elevación de la temperatura
del vidrio, incrementando el calor radiante que
viene del mismo. Los colores más comunes
(bronce y gris), bloquean en la misma proporción
la luz y la radiación solar infrarroja de onda corta.
El vidrio negro es el peor para reducir la carga de
enfriamiento, ya que absorbe mucha mas energía
visible que la infrarroja de onda corta. El vidrio
verde o azul es mucho más selectivo que los
demás, debido a la sensibilidad del ojo humano,
que tiene un pico alto en la proporción azul-verde
del espectro visible.
C. Vidrio Reflectivo.
Se produce por deposición de una fina
película metálica semitransparente en la superficie
del vidrio claro o de color. En general, el vidrio
reflectivo bloquea mas la luz natural que el calor
solar.ElvalorKeestaentre0,25y1,0,yelcoeficiente
de sombra entre 0,15 a 0,40, con una transmisión
de luz natural de 5 a 35 %. En el Zulia, donde el
control solar es critico, este tipo de vidrio reduce
la carga de enfriamiento a expensas de la
transmisión de la luz natural, pero incrementa la
iluminación artificial y por lo tanto la carga térmica
interior.
Sección 1.Ventanas. 37
D. Vidrio Aislante.
Es aquel que tiene dos o más capas de vidrio
y entre ellas una cámara con aire, o un gas con
una capacidad de conducción menor que el aire.
E. Vidrio Espectralmente Selectivo.
Este tipo de vidrio puede maximizar o
minimizar la ganancia solar. El valor típico Ke de
un vidrio claro con una capa selectiva de baja
emisividad tiene una variación desde 1,1 hasta 1,3,
con una transmisión de la luz hasta 65%. Esta capa
selectiva puede ser combinada con vidrio de
color, ofreciendo una amplia gama de opciones
estéticas, transmitiendo luz natural y minimizando
la ganancia de calor.
Un vidrio perfectamente selectivo que permita
el paso de toda la luz visible mientras bloquea
toda la luz invisible infrarroja de onda corta y
ultravioleta, tendría un Ke de 2,0, ya que la mitad
de la radiación solar se encuentra en el espectro
visible.
4.1.2. DATOS TECNICOS
DE VIDRIOS.
Para la selección de vidrios adecuados es
importante evaluar datos técnicos que revelen el
comportamiento térmico de los distintos tipos
existentes en el mercado. En Venezuela estos
datos no están disponibles, por lo que se utilizará
información proveniente de Estados Unidos y
Países Europeos que contienen datos standard del
comportamiento de estos materiales. En el
Apéndice B correspondiente a Ventanas, se
presentan tablas que muestran diferentes tipos
de vidrios y su comportamiento térmico.
4.1.3. RECOMENDACIONES
DE VIDRIOS.
• Los vidrios claros sin protección solar no se
recomiendan por cuanto dejan pasar la mayor
cantidaddecalorsolar. SuSC (
*)
esde1,00a0,95%.
• Los vidrios sencillos de color verde con un
SC = 0,71 y VLT = 0,75 (
**)
y dobles con un SC =
0,57 y el VLT = 0,66 permiten una mejor transmisión
de luz visible y adecuada protección contra el
calor solar, con relación a otros vidrios de color.
• Se recomiendan los vidrios reflectivos claros,
el sencillo tiene un SC = 0,65 y un VLT = 0,43 y el
doble tiene un SC = 0,56 y un VLT = 0,41.
4.2. MARCOS DE VENTANA.
El marco de la ventana, su material, color,
forma de cerramiento y colocación en la abertura
de la pared, influyen en las condiciones térmicas
del interior de las edificaciones.
Debido a la proporción de área entre el
marcoylospañosdevidrio,elprimerotienemenos
incidencia en la ganancia térmica del espacio.
Peroenlamedidaquemejoralaeficienciatérmica
de los paños de vidrio u otro material, será más
importante considerar la ganancia térmica a
través del marco.
4.2.1. TIPOS DE MARCOS.
En el mercado internacional existen diversos
materiales para marcos de ventana.
(
*)
Coeficiente de Sombra.
(
**)
Transmisión de Luz Visible.
Sección 1.Ventanas.
38
A. Marcos de Madera.
Desde el punto de vista térmico los marcos
de madera tienen un buen comportamiento.
Tiene un factor “U” (
*)
que varia de 0,3 a 0,5
BTU/h ft2
°F. No es el material más durable, pero
bien construido y mantenido puede tener una
larga duración. (Fig. 26)
B. Marcos de Madera con revestimiento
exterior de Vinilo o Aluminio.
Requieren un menor mantenimiento y
tienen mayor duración por cuanto son más
resistentes a la intemperie. Su valor “U” es similar
al de los marcos de madera, en el rango de 0,3
a 0,5 BTU/h ft2
°F. Sin embargo los de
revestimiento metálico pueden bajar el
comportamiento térmico a un valor “U” que varia
de 0,4 a 0,6 BTU/h ft2
°F. (Fig. 27)
C. Marcos de Vinilo.
También conocido como marcos PVC,
están fabricados con un plástico muy versátil
que ofrecen buen aislamiento térmico y buena
resistencia a la humedad. El color no se
deteriora en el tiempo por cuanto atraviesa todo
el material. Tiene un valor “U” que varia de 0,2
a 0,4 BTU/h ft2
°F y es un poco mejor que el de la
madera. (Fig. 28)
D. Marcos de Aluminio.
Son livianos, durables y fácilmente extruídos
en formas complejas, con acabados anodizados
y esmaltados, de bajo mantenimiento. Su
desventaja es su alta conductancia térmica.
Conduce rápidamente el calor elevando el factor
“U” total del ventanaje. Todos los marcos de metal
tienen alta conductividad. (Fig. 29)
FIG. 26 Marco de
Madera
FIG.27 MarcodeMadera
con revestimiento
exterior de Vinilo o
Aluminio
FIG. 28 Marco de
Vinilo
FIG. 29 Marco de
Aluminio
(
*)
Coeficiente de Transmisión de Calor
Sección 1.Ventanas. 39
La solución más común para resolver el
problema de la conducción de calor es suministrar
una rotura térmica. Ello se logra partiendo los
componentes del marco en sección interior y
exterior y usando un material menos conductivo
como el plástico para unirlo. El factor “U” puede
mejorar de 2,0 a 1,0 BTU/h ft2
°F con roturas
térmicas incorporadas.
En Venezuela se consiguen marcos de
material de aluminio, hierro, PVC, madera y de
aluminio con revestimiento interior de madera. No
se disponen de especificaciones técnicas de los
productos nacionales en cuanto a su
comportamiento térmico.
Cualquiera sea la selección del material del
marco de la ventana, este no debe producir
puente térmico entre el marco y el paño de vidrio.
Igualmente debe tener un excelente sistema de
fijación con la abertura de la pared para evitar la
infiltración de aire, cuando la ventana esta
cerrada.
4.2.2. DATOS TECNICOS
DE MARCOS.
La Tabla 5 muestra una lista (parcial) de
diferentes tipos de marcos y separadores con su
valor “U”, así como espesor de los vidrios. Estos
valores fueron validados por Carpenter y
McGovan (1993) para una variedad de ventanas
fijas y operables, tamaños y materiales, aplicando
técnicas de modelos computarizados.
4.2.3. RECOMENDACIONES
DE TIPOS DE MARCOS.
• La madera (valor “U” de 0,3 a 0,5 BTU/h ft2
°F) y el PVC (valor “U” de 0,1 a 0,4 BTU/h ft2
°F) son
materiales adecuados para la construcción de los
marcos para las ventanas. Tienen baja
conductividad y son más adecuados en las
condiciones climáticas del Zulia, con la salvedad
que el PVC tiene una tasa de expansión alta. Se
recomiendan los marcos de color claro ya que
reflejan más la radiación solar.
MATERIAL DEL MARCO
TIPO DE VENTA
OPERABLE
ALUMINIO
ALUMINIO CON PUENTE
TERMICO (a)
MADERA REFORZADA
CON VINILO
MADERA / VINILO
AISLADO
FIBRA DE VIDRIO/VINILO
TODO
METAL
AISLADO
METAL
AISLADO
METAL
AISLADO
METAL
AISLADO
2.18
0.95
N/A
0.69
N/A
0.55
N/A
0.37
N/A
2.18
0.95
0.86
0.63
0.56
0.51
0.46
0.33
0.28
2.18
0.95
0.86
0.58
0.48
0.48
0.39
0.30
0.25
1.78
1.16
N/A
0.56
N/A
0.51
N/A
0.37
N/A
1.78
1.16
0.92
0.53
0.46
0.49
0.42
0.33
0.28
1.78
1.16
0.92
0.49
0.40
0.48
0.37
0.30
0.25
FIJO
TIPO DE
ESPACIADOR
SENCILLO
(b)
DOBLE
(c)
TRIPLE
(d)
SENCILLO DOBLE TRIPLE
(a) Depende del ancho del puente térmico. Valor tomado es 3/8 pulgada
(b) Vidrio simple corresponde a vidrio individual con ancho de 1/8 pulgada.
(c) Vidrio doble corresponde a vidrios individuales de 3/4 pulgada.
TABLA 5
VALOR ¨U¨ DE MARCOS - ORIENTACION VERTICAL
(BTU/h.ft2
°F)
(d) Vidrio triple corresponde a vidrios individuales de 3/8 pulgada.
(N/A) No aplicable
FUENTE: ASHRAE. FUNDAMENTAL HANDBOOK 1993
Sección 1.Ventanas.
40
4.3. VENTANAJE.
El ventanaje esta compuesto por el marco y
el paño. La combinación de diferentes tipos de
materiales influye en el comportamiento térmico
total del mismo.
4.3.1. TIPOS DE VENTANAJE.
Como se muestra en los puntos relacionados
a vidrios y marcos (4,1 y 4,2), existe una gran gama
de alternativas para la selección del ventanaje de
acuerdo a la función que va a cumplir. Se pueden
combinar vidrios claros, vidrios de color, reflectivos,
sencillos o dobles con marcos de aluminio, vinilo
o madera.
4.3.2. DATOS TECNICOS
DE VENTANAJE.
La mayoría de los vidrios tienen una mejor
eficiencia térmica que el marco, por lo cual la
eficiencia del ventanaje generalmente es mas
bajo que el del vidrio en sí. No es aceptable el
valor “U” del vidrio solamente, sino que el valor “U”
debe incluir el efecto térmico del marco.
La Tabla N° 6 muestra el comportamiento
térmico de ventanajes, donde se consideraron tres
tipos de marcos – aluminio, madera y vinilo – con
diferentes tipos de vidrio. Los valores de “U”,
transmisión visible (Tvis, también llamado VLT), y
coeficiente de ganancia de calor solar (SHCG)
son los valores típicos mencionados. La valoración
se basa en el comportamiento integral del
ventanaje. Esta tabla muestra valores óptimos que
deben tener los ventanajes y fueron definidos por
el Consejo Nacional de Tasación de Ventanaje
(NFRC) de Estados Unidos.22
4.3.3. RECOMENDACIONES
DE VENTANAJE.23
Dependiendo del sistema en que trabajará
la edificación (VN, MM y AA) se debe seleccionar
el marco y el paño adecuado para ese sistema.
A. Edificaciones en Sistema
de Ventilacion Natural.
En este sistema la selección del material del
ventanaje tiene poca importancia, debido a que
las ventanas deben permanecer abiertas para
garantizar el flujo de ventilación y la transmisión
de calor a través del marco y los paños de la
ventana es insignificante. En cualquier caso, es
recomendable que el acabado de los marcos sea
de color claro y el ventanaje en su totalidad debe
estar sombreado.
B. Edificaciones en Sistemas de Modo
Mixto y Aire Acondicionado.
Las recomendaciones para ventanajes se
apoyan en el criterio de lograr una adecuada
transferencia de luz natural y un coeficiente de
sombra promedio. La información técnica, de
marcos y vidrios está apoyada en experiencias
internacionales.
• El factor “U” en la selección de los
ventanajes debe ser menor de 0,75 BTU/h ft2
°F
preferiblemente menor que 0,60 BTU/h ft2
°F. Pero
este valor es menos importante que el Coeficiente
de ganancia de calor solar SHGC. Esta es la
propiedad más importante para los ventanajes en
climas cálidos y debe ser lo mas bajo posible. Se
deben seleccionar ventanajes con SHGC menor
que 0,40.
• La transmisión visible (Tvis o VLT) es deseable
que este por encima de 0,70 en el vidrio solo, para
maximizar la luz diurna y las visuales. Este valor se
traslada a un valor VLT por encima de 0,50 para
el total del ventanaje.
22. El NFRC es una coalición de grupos de sectores públicos y privados de los Estados Unidos, que trabajan para estandarizar y mejorar la eficiencia de los productos de ventanaje.
23. Las recomendaciones para ventanaje son de NFRC. USA
Sección 1.Ventanas. 41
FUENTE: NFRC. CONSEJO NACIONAL DE TASACION DE VENTANAJES. ESTADOS UNIDOS.
(*) VALOR "U": BTU/h ft2
°F.
SHGC: SOLAR HEAT GAIN COEFICIENT
VLT: TRANSMISION DE LUZ VISIBLE
ESTOS SON LOS VALORES TIPICOS, EN LOS PRODUCTOS REALES PUEDEN VARIAR. LOS VIDRIOS DE COLOR SON GRIS O BRONCE
VIDRIO CLARO VIDRIO DE COLOR
DE TODOS LAS OPCIONES DE VIDRIO ESTE ES EL QUE
PERMITE LAS MAYORES GANANCIAS DE CALOR Y
TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE. ES BASICO PARA
COMPARAR OTROS VIDRIOS MAS EFICIENTES.
REDUCE LA GANANCIA DE CALOR SOLAR PERO AL MISMO
TIEMPO REDUCE LA TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE
COMPARADO CON EL VIDRIO CLARO
MARCO
DE
VINILO
MARCO
DE
MADERA
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.89 1.11
SHGC: 0.63 0.86
VLT: 0.60 0.90
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.89 1.11
SHGC: 0.54 0.73
VLT: 0.49 0.68
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.89 1.11
SHGC 0.63 0.86
VLT: 0.69 0.90
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.89 1.11
SHGC: 0.54 0.73
VLT: 0.49 0.68
MARCO
DE
ALUMINIO
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 1.30 1.11
SHGC: 0.74 0.86
VLT: 0.69 0.90
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 1.30 1.11
SHGC: 0.63 0.73
VLT: 0.49 0.68
AGREGANDO UNA SEGUNDA CAPA DE VIDRIO Y UN ESPACIO DE AIRE
SE REDUCE LA GANANCIA DE CALOR A LA MITAD. ESTE VIDRIO
REDUCE LA GANANCIA DE CALOR, PERO TAMBIEN LA TRANSMISIÓN
DE LUZ VISIBLE, COMPARADO CON EL VIDRIO DOBLE CLARO.
LA CAPA DE BAJA EMISIVIDAD REDUCE LA GANACIA DE CALOR
COMPARADO CON LOS VIDRIOS DE COLOR O REFLECTIVOS, ESTOS
PROVEEN MAYOR NIVEL DE LUZ DIURNA. LA CAPA ES
ESPECTRALMENTE SELECTIVA A ALGUNAS LONGITUDES DE ONDA
Y REFLECTIVAS A OTRAS. SON TIPICAMENTE TRANSPARENTES
A LA LUZ VISIBLE Y REFLECTIVAS A RADIACIONES DE ONDA CORTA
Y ONDA INFRARROJA.
AGREGANDO UNA SEGUNDA CAPA DE VIDRIO Y UN
ESPACIO DE AIRE SE REDUCE LA GANANCIA DE CALOR
A LA MITAD.
VIDRIO CLARO DOBLE
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U
C/ROTURA TERM: 0.64 0.48
S/ROTURA TERM: 0.81 0.48
SHGC: 0.63 0.75
VLT: 0.59 0.81
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.46 0.50
SHGC: 0.51 0.50
VLT: 0.35 0.48
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.49 0.48
SHGC: 0.46 0.50
VLT: 0.35 0.48
VIDRIO ESPECTRAL SELECTIVO
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U
C/ROTURA TERM: 0.44 0.25
S/ROTURA TERM: 0.63 0.25
SHGC: 0.37 0.41
VLT: 0.52 0.72
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.29 0.25
SHGC: 0.30 0.41
VLT: 0.52 0.72
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.29 0.25
SHGC: 0.30 0.41
VLT: 0.52 0.72
VIDRIO DE COLOR DOBLE
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U
C/ROTURA TERM: 0.64 0.48
S/ROTURA TERM: 0.81 0.48
SHGC: 0.51 0.50
VLT: 0.35 0.48
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.46 0.50
SHGC: 0.51 0.50
VLT: 0.35 0.48
PROPIEDADES
DEL VENTANAJE :
PROM CENTRO
DEL
VIDRIO
FACTOR U: 0.46 0.50
SHGC: 0.51 0.50
VLT: 0.35 0.48
TABLA 6
COMPORTAMIENTO TERMICO DE VENTANAJES (
*)
Sección 1.Ventanas.
42
5. PROTECCIONES SOLARES.
Los sistemas de protección solar constituyen
dispositivosarquitectónicosopacosqueseinterponen
entre el sol y las ventanas con el fin de controlar el
ingreso de la radiación solar directa y alcanzar un
microclimaadecuadoenelinteriordelaedificación
segúnsusexigenciastérmicasylumínicas;porlotanto,
el tipo, tamaño y localización de un dispositivo de
sombra dependerá en gran parte de los valores y
ángulosdeincidenciadeestacomponente.
Elelementoprotectorsiempreabsorbealgode
calor, su temperatura se incrementa y emite ondas
infrarrojas, convirtiéndose en un radiador. Cuanto
mayor sea la parte de esa radiación que afecte al
interiordel edificio,menoseficazserálaprotección,
por lo tanto, la ubicación más adecuada para los
elementosdecontrolsolaresenlaparteexternadel
edificioylomásseparadadelafachada.
Cuandoloselementosdeprotecciónsolarestán
incorporadosrígidamentealaobraarquitectónicay
sin posibilidad de regulación se denominan
proteccionessolaresfijas.Estossistemasresultanmás
económicosysueficienciadependeráexclusivamente
delasdimensionesyladisposicióndesuspartes.
Los móviles permiten mayor posibilidad de
regulación ante la necesidad de un mayor
aprovechamiento de la luz natural y la visibilidad
hacia el exterior. Sus partes pueden girar manual
o automáticamente alrededor de sus ejes,
deslizándose o extendiéndose, por lo que
requieren un mayor mantenimiento.
5.1. TIPOS DE PROTECCION
SOLAR.
De acuerdo con la disposición geométrica de
los elementos de sombra con respecto a una
superficie horizontal, al plano de la fachada y sus
posibilidades de combinación, los sistemas de
protección solar se pueden clasificar en:
horizontales, verticales, oblicuos, declinantes y
mixtos.
5.1.1. PROTECCIONES SOLARES
HORIZONTALES.
Son superficies planas que se sitúan
horizontalmente, paralelas al plano del piso y
perpendicularmente a la fachada. (Fig. 30)
En la Región Zuliana las trayectorias solares
tienden a ser perpendiculares al plano del
horizonte. Por lo tanto, estos elementos de sombra
son los más eficaces para las posiciones elevadas
e intermedias del sol en cualquier orientación, no
así para las primeras horas de la mañana y últimas
horas de la tarde. (Tabla 7)
5.1.2. PROTECCIONES SOLARES
VERTICALES.
Son superficies planas verticales que se
ubicanenformaperpendicularoparalelaalplano
FIG. 30 Protección solar horizontal
Sección 1.Ventanas. 43
CONDICIONES
DE ASOLEO VARIACION DE LA EFICIENCIA
SEGUN DIFERENTES ORIENTACIONES
TIPOLOGIA
Cenital Lateral Horizontal Frontal
HORIZONTAL
EFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE
DECLINANTE
HORIZONTAL
EFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE
VERTICAL
LATERAL
DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE EFICIENTE DEFICIENTE
VERTICAL
FRONTAL
DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
D-HORIZ
HORIZ
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
VERT-L
VERT-F
TABLA 7
EFICIENCIA DE LAS PROTECCIONES SOLARES TIPO SEGUN LA POSICION DEL SOL Y ORIENTACION DE LA VENTANA
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LIVRO Recomendaciones para Mejorar la Calidad Termica de las Edificaciones.pdf

  • 1. V E N E Z U E L A COLEGIO DE INGENIEROS DE 1861 C.A. ENERGIA ELECTRICA DE VENEZUELA Filial del Fondo de Inversiones de Venezuela (FIV) LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE ARQUITECTURA MINISTERIO DEL AMBIENTE Y DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS M UY NOBLE 1634 1965 YLEGAL ALCALDIA DE MARACAIBO CAMARA DE LA CONSTRUCCION COMISION PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD TERMICA DE LAS EDIFICACIONES Y EL ESPACIO URBANO
  • 2. CONTENIDOS INTRODUCCION Y MOTIVACION PARTE I. SECCION I. EL HOMBRE, EL CLIMA Y LA EDIFICACION 1. EL CONFORT TERMICO HUMANO Y LOS FACTORES CLIMATICOS ............................................................................................................................... 11 1.1. EL HOMBRE Y SU EQUILIBRIO TERMICO ................................................................................................................................................................... 13 1.2. ZONA DE BIENESTAR TERMICO Y LA CARTA BIOCLIMATICA .................................................................................................................................. 14 2. CONDICIONES CLIMATICAS Y GEOGRAFICAS DE LA REGION ZULIANA. ..................................................................................................................... 16 2.1. EVALUACION CLIMATOLOGICA DE LA REGION ZULIANA...................................................................................................................................... 17 2.2. DATOS CLIMATOLOGICOS DE LA CIUDAD DE MARACAIBO ................................................................................................................................. 17 3. EL EDIFICIO Y SU INTERCAMBIO TERMICO CON EL EXTERIOR. ..................................................................................................................................... 22 PARTE II. SECCION I. VENTANAS 1. ORIENTACION DE LAS VENTANAS DE LA EDIFICACION ................................................................................................................................................ 27 1.1. RECOMENDACIONES DE ORIENTACION PARA LAS VENTANAS. ........................................................................................................................... 28 1.2. RECOMENDACIONES PARA LOS ESPACIOS DE LAS EDIFICACIONES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL Y MODO MIXTO. ..................... 30 2. AREA Y DIMENSION DE LAS VENTANAS ......................................................................................................................................................................... 32 2.1. RECOMENDACIONES DE AREA Y DIMENSION DE VENTANAS EN LAS EDIFICACIONES. ...................................................................................... 32 3. FORMA Y TIPO DE VENTANA. ......................................................................................................................................................................................... 34 3.1. FORMA DE VENTANA. ............................................................................................................................................................................................. 34 3.2. TIPOS DE VENTANA. ................................................................................................................................................................................................. 34 4. MATERIALES. .................................................................................................................................................................................................................... 36 4.1. VIDRIOS..................................................................................................................................................................................................................... 36 4.2. MARCOS DE VENTANA. .......................................................................................................................................................................................... 37 4.3. VENTANAJE. ............................................................................................................................................................................................................. 40 5. PROTECCIONES SOLARES. .............................................................................................................................................................................................. 42 5.1. TIPOS DE PROTECCION SOLAR ................................................................................................................................................................................ 42 5.2. ESTRATEGIAS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE PROTECCION SOLAR .......................................................................................................................... 46 5.3. RECOMENDACIONES TIPOLOGICAS POR ORIENTACION DE FACHADA .............................................................................................................. 49
  • 3. 5.4. RECOMENDACIONES DE PROTECCIONES SOLARES. ............................................................................................................................................ 51 6. ORGANIZACION ESPACIAL PARA LA VENTILACION DE EDIFICACIONES. ..................................................................................................................... 53 6.1. RECOMENDACIONES DE DIFERENTES TIPOLOGIAS DE AGRUPACION DE VIVIENDAS.......................................................................................... 53 SECCION II. TECHOS 1. FORMA Y ORIENTACION DE LOS TECHOS. .................................................................................................................................................................... 59 1.1. RECOMENDACIONES PARA FORMAS Y ORIENTACION DE TECHOS. ................................................................................................................... 59 2. EL MATERIAL DEL TECHO. ............................................................................................................................................................................................... 61 2.1. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA TECHOS PESADOS. ......................................................................................................................... 61 2.2. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA TECHOS LIVIANOS........................................................................................................................... 64 3. TECHOS MEDIANTE SISTEMAS PASIVOS. ........................................................................................................................................................................ 66 SECCION III. PAREDES 1. ORIENTACION DE LAS PAREDES DE LA EDIFICACION. .................................................................................................................................................. 71 1.1. RECOMENDACIONES DE ORIENTACION PARA PAREDES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL, MODO MIXTO Y AIRE ACONDICIONADO. ............................................................................................................................................................. 72 2. EL MATERIAL DE LAS PAREDES ........................................................................................................................................................................................ 73 2.1. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES PESADAS. ......................................................................................................................... 73 2.2. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES LIVIANAS. ......................................................................................................................... 77 2.3. RECOMENDACIONES DE MATERIALES PARA PAREDES EN SISTEMAS DE VENTILACION NATURAL, MODO MIXTO Y AIRE ACONDICIONADO. ............................................................................................................................................................. 79 PARTE III. SECCION I. EL PAISAJE EXTERNO 1. LA VEGETACION COMO CONTROL CLIMATICO. ......................................................................................................................................................... 84 1.1. LA VEGETACION COMO SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL ESPACIO EXTERIOR. ................................................................................................. 84 1.2. LA VEGETACION COMO CONTROL DEL VIENTO................................................................................................................................................... 88 1.3. LA VEGETACION COMO CONTROL DE PRECIPITACION Y HUMEDAD .................................................................................................................. 89 2. TIPOS DE VEGETACION................................................................................................................................................................................................... 90 2.1. EL ARBOL .................................................................................................................................................................................................................. 90 2.2. LOS ARBUSTOS. ........................................................................................................................................................................................................ 95
  • 4. 2.3. LAS ENREDADERAS ................................................................................................................................................................................................ 102 2.4. COBERTURA VEGETAL ............................................................................................................................................................................................ 102 APENDICES APENDICE A. MECANISMO FISICO DE LA VENTILACION. APENDICE B. LA VENTANA 1. EL ESPECTRO SOLAR. .................................................................................................................................................................................................... 112 2. EL VIDRIO ................................................................................................................................................................................................................... 112 2.1. PARAMETROS DE MEDICION DE LA EFICIENCIA DEL VIDRIO. .............................................................................................................................. 113 2.2. TIPOS DE VIDRIO Y SU EFICIENCIA TERMICA Y LUMINICA. .................................................................................................................................... 114 3. PROTECCIONES SOLARES. ............................................................................................................................................................................................ 118 APENDICE C. MATERIALES PARA PAREDES Y TECHOS 1. EL REVESTIMIENTO EXTERNO Y SU COLOR. .................................................................................................................................................................. 138 2. MATERIALES CONSTRUCTIVOS Y SUS PROPIEDADES TERMOFISICAS. ......................................................................................................................... 141 2.1. LAS PROPIEDADES TERMOFISICAS. ........................................................................................................................................................................ 141 2.2. CARACTERISTICAS DE LA SUPERFICIE CON RESPECTO A LA RADIACION. ........................................................................................................... 146 2.3. EL COEFICIENTE CONVECTIVO DE SUPERFICIE..................................................................................................................................................... 146 2.4. LA CAPACIDAD CALORIFICA. ................................................................................................................................................................................ 146 2.5. EL FLUJO DE CALOR Y PATRON DE TEMPERATURA EN LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION. ....................................................................... 147 2.6. PROPIEDADES TERMICAS DEL MATERIAL REQUERIDOS EN CLIMA CALIDO - HUMEDO. ..................................................................................... 147 3. EL MATERIAL AISLANTE. ................................................................................................................................................................................................. 148 3.1. UBICACION DEL MATERIAL AISLANTE. ................................................................................................................................................................... 148 3.2. TIPOS DE AISLAMIENTO. ......................................................................................................................................................................................... 148 4. CAMARAS DE AIRE. ....................................................................................................................................................................................................... 149 5. BARRERAS RADIANTES. .................................................................................................................................................................................................. 149 SIMBOLOS ........................................................................................................................................................................................................................... 151 GLOSARIO ........................................................................................................................................................................................................................... 152 REFERENCIAS ........................................................................................................................................................................................................................... 159
  • 5.
  • 6. INTRODUCCION Y MOTIVACION El sector energético venezolano se ha desarrollado fundamentalmente por la importancia del petróleo como producto de exportación. A partir de los años cuarenta se inicia un proceso de explotación de este recurso, que generó una economía basada en un uso intensivo de la energía. Esto permitió el desarrollo de una política de precios bajos de la electricidad sustentada en la alta producción petrolera, como forma de compensación socioeconómica para lapoblaciónyestímuloparaeldesarrolloindustrial. Durante los años sesenta, se realizan en Venezuela cuantiosas inversiones en infraestructura para generar gran cantidad de energía hidroeléctrica. La idea de recursos energéticos inagotables condujo al desarrollo de patrones de alto consumo de energía en el país sin considerar la importancia de generar una política de uso eficiente de la energía. Asimismo, la bonanza económica experimentada dejó como herencia una serie de hábitos que justifican en parte el alto consumo de electricidad. Esto es evidente cuando se compara el promedio de energía eléctrica que cada habitante de nuestro país consume por año con el promedio de consumo eléctrico en otros países. Estudios realizados por diferentes instituciones han demostrado que un venezolano utiliza anualmente 2 veces más energía eléctrica que un colombiano, 2,5 veces más que un brasileño y 4 veces mas que un chileno. Tal índice hace que Venezuela ocupe la sexta posición mundial en consumo eléctrico per capita, lo que exige el desarrollo urgente de programas orientados a la concientización de la población sobre el uso racional de tan importante recurso energético. En el contexto nacional se destaca la situación del Estado Zulia, en donde el consumo eléctrico promedio del sector residencial alcanza los 900 kWh/mes. De acuerdo a estudios realizados1 esto se debe a tres factores que influyen directamente en el alto consumo de electricidad en el estado Zulia: los hábitos de consumo de la población, la ineficiencia de los equipos eléctricos, y las condiciones climáticas urbanas, siendo este último el aspecto de mayor incidencia en el alto consumo de electricidad en el Estado Zulia. 1. DOE. Departamento de Optimización Energética. C.A. Energía Eléctrica de Venezuela.
  • 7. Las condiciones climáticas, la falta de vegetación y la arquitectura inadecuada de las edificaciones, han degradado el entorno urbano. El clima de la región zuliana con temperaturas medias anuales entre los 27°C y 28°C y una alta tasa de humedad ha contribuido a que sus habitantes, buscando mejorar la calidad térmica de los ambientes usen intensivamente el aire acondicionado. El 76% del consumo residencial corresponde a la energía utilizada por estos equipos y 45% de los clientes residenciales tienen por lo menos un aire acondicionado, los cuales son, en su mayoría, ineficientes desde el punto de vista energético2 . Maracaibo, ciudad capital y principal área urbana del Estado, es una ciudad con características ambientales muy particulares, debido a su ubicación geográfica, desarrollo urbano, pluviosidad, crecimiento poblacional, contaminación y otra serie de factores. Durante los últimos 20 años el crecimiento de la ciudad de Maracaibo se caracterizó por un incrementopoblacionaldel220,6%,acompañado de una violenta expansión urbana y aumento de la densidad. Paralelamente la demanda de energía eléctrica se incremento en un 234%. En este periodo se produjeron profundos cambios en la calidad ambiental y estética del área urbana y de sus edificaciones. El plan y la ordenanza de desarrollo urbano que desde 1968 rige el crecimiento de la ciudad, no contempla las variables relacionadas a la calidad ambiental. Los instrumentos legales que regían el desarrollourbanodeprincipiosdelsigloXX,exigían con carácter de obligatoriedad algunos aspectos relacionados con el acondicionamiento bioclimático tales como: “en las calles situadas de Este-Oeste las galerías, aposentos o piezas exteriores, se construirían hacia el Oeste de modo que la luz del Noreste al Sudeste y queden expuestos a los vientos reinantes”,3 “las casas de un solo piso deben tener una altura mínima de cuatro metros”.4 Ordenanzas posteriores, no solo eliminan de su texto estos aspectos sino que plantean parámetros de diseño que impiden el aprovechamiento de los vientos, restringen el desarrollo de áreas verdes y no exigen ningún tipo de protección contra la incidencia de la radiación solar. 2. Estudios realizados para la Ciudad de Maracaibo por el Departamento de Optimización Energética. ENELVEN. 3. I Seminario Internacional de Ahorro de Energía Eléctrica.1996. 4. I Seminario Internacional de Ahorro de Energía Eléctrica.1996.
  • 8. Para lograr este propósito en 1996, se creó la Comisión para el Mejoramiento de la Calidad Térmica de las Edificaciones y del Espacio Urbano, con el objeto de promover recomendaciones para tales fines. Esta Comisión está conformada por organizaciones relacionadas a los sectores de energía, educación, ambiente, planificación urbana y construcción, tales como: Cámara de la Construcción, Universidad del Zulia, Alcaldía de Maracaibo, Colegio de Ingenieros de Venezuela, CámaraInmobiliaria,MinisteriodeEnergíayMinas, Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables y C.A. Energía Eléctrica de Venezuela. Este trabajo, denominado “Recomendacio- nes para mejorar la Calidad Térmica de las Edi- ficaciones” fué diseñado con el objetivo de pro- porcionar a sus usuarios una herramienta que permita introducir criterios de acondicionamien- to bioclimatico en el diseño, construcción o re- habilitación de edificaciones. Esta realizado es- pecialmente para el Estado Zulia, tomando en consideración su clima, los materiales y prácti- cas constructivas, basado en experiencias de otros países con condiciones climáticas simila- res, códigos de eficiencia energética internacio- nales, investigaciones realizadas por institucio- nes como el IFA5 y el FSEC6 y numerosa biblio- grafía especializada en el tema. La implementacion de estas recomendaciones pueden contribuir al desarrollo de edificaciones térmicamente confortables y por tanto generar una reducción significativa del uso de la energía y de los requerimientos de capacidad de generación eléctrica, produciendo a largo plazo beneficios sociales y económicos para el Estado Zulia Por otra parte, este trabajo servirá para actualizar a arquitectos, ingenieros y constructores sobre métodos de diseño para edificaciones energéticamente eficientes, informar a los sectores públicos y privados sobre los beneficios de la optimización energética en las edificaciones, dar soporte a las nuevas reglamentaciones para el desarrollo urbano y por último conducir a una nueva conciencia energética. ESTRUCTURA Y CONTENIDO El manual está estructurado en tres partes principales, las cuales a su vez se subdividen en secciones y tres apéndices complementarios. 5. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de la Universidad del Zulia. Maracaibo, Edo Zulia. 6. FSEC. Florida Solar Energy Center. Cabo Cañaveral, Florida, USA. La aplicación de estas ordenanzas ha originado edificaciones térmicamente inadecuadas, obligando a los usuarios a instalar equipos de aire acondicionado de gran capacidad para lograr ambientes más confortables, generado un uso intensivo del mismo y elevando el consumo de electricidad. Todos estos factores han incidido en la urgente necesidad de reenfocar el diseño urbano y arquitectónico con miras a crear ambientes térmicamente favorables. La preservación del ambiente, el agotamiento progresivo de los recursos energéticos, sus costos crecientes y las dificultades de su financiamiento, ha obligado a implementar programas de uso racional de la energía a fin de disminuir la tasa de crecimiento de la demanda y por consiguiente de las inversiones requeridas. Con el fin de garantizar que los ahorros de energía eléctrica sean permanentes se debe estimular el uso de tecnologías y equipos de mayor eficiencia y el mejoramiento de la calidad urbana y de las edificaciones, logrando con ello transformar el mercado y alcanzar una meta nacional de ahorro de energía eléctrica.
  • 9. La Parte III, explica la importancia del acondicionamiento bioclimatico del entorno inmediato de una edificación, especialmente lo relacionado al uso de la vegetación como elemento de control climático. Esta parte contiene las recomendaciones para la adecuada ubicación y uso de diferentes tipologías de vegetación en los espacios externos, para obtener condiciones de confort térmico en el espacio interior de las edificaciones. Los apéndices A, B y C, contienen aspectos teóricos que permiten al usuario del manual complementar la información incluida en el cuerpo principal de las recomendaciones.El Apéndice A, explica los patrones de ventilación que se desarrollan alrededor y dentro de una edificación dependiendo de su orientación con relación a la dirección del viento predominante. El Apéndice B, explica la distribución espectral de la energía solar y su incidencia sobre el comportamiento térmico del vidrio, principal material usado en la elaboración de ventanajes. Contiene además información técnica especifica sobre los distintos tipos de vidrios y marcos, asi como un menú de opciones de protección solar para las orientaciones típicas de las ventanas. El Apéndice C, presenta información específica sobre las características térmicas de los materiales de construcción más usados. Estas recomendaciones constituyen una primera aproximación hacia el acondicionamiento bioclimatico de edificaciones en la Región Zuliana, con el objeto de iniciar el proceso para la elaboración de normativas de carácter obligatorio. Es por lo tanto un proceso en el cual se requiere de la retroalimentación de los usuarios de las edificaciones, los arquitectos, constructores, fabricantes de materiales de construcción, gremios, a través de comentarios y sugerencias. Asimismo también se requiere del desarrollo de investigaciones específicas sobre materiales utilizados en las prácticas constructivas propias del Estado Zulia, así como el estudio y suministro de información técnica sobre las características térmicas de productos de construcción nacionales por parte de sus fabricantes. La Parte I, contiene los aspectos relacionados al confort térmico humano, condiciones climatológicas de Maracaibo y el Estado Zulia y las distintas formas de intercambios térmicos que se generan en las edificaciones. Este marco teórico permite establecer la necesidad de diseñar las edificaciones de acuerdo a criterios de acondicionamiento bioclimatico con el objeto de conseguir condiciones de bienestar térmico en las edificaciones y reducir las necesidades de acondicionamiento térmico mecánico. La Parte II, contiene el análisis de los principales elementos que conforman los cerramientos de una edificación y a través de los cuales se realizan los intercambios térmicos con el exterior. Está estructurado en tres secciones que corresponden a Ventanas, Techos y Paredes. Está parte contiene las recomendaciones para el diseño y construcción de dichos elementos, de forma tal que se puedan establecer controles de la radiación solar y un mayor aprovechamiento de los vientos, considerando el sistema de acondicionamiento en que funciona el edificio: Ventilación Natural, Aire Acondicionado ó modo mixto (ventilación natural ó aire acondicionado alternativamente).
  • 11. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 10 La calidad de vida de los usuarios de una edi- ficación depende, entre otros aspectos, de ga- rantizar las condiciones de bienestar térmico en el interior de sus espacios. La falta de este bienes- tar debido a condiciones climáticas adversas, puede conducir a trastornos de la salud. Por con- siguiente, el estudio climático es previo a la plani- ficación, diseño y construcción de una edifica- ción. Diseñaryconstruiredificacionesignorandolas condiciones climáticas del entorno es descono- cer las necesidades de bienestar de sus habitan- tes. Esta premisa adquiere especial importancia cuando las condiciones climáticas particulares de una localidad son extremas, afectando el bienes- tar de sus habitantes. En ciudades con climas fríos, los esfuerzos se orientan a lograr edificaciones que contribuyan al mantenimiento del calor en sus espacios inte- riores. En lugares de clima cálido, como Maracaibo, las acciones deben dirigirse a la cons- trucción de edificaciones bioenergéticas que mi- nimicen el impacto de la radiación solar y apro- vechen al máximo el movimiento del aire, para obtener espacios internos confortables y reducir los requerimientos de energía. Estas edificaciones bioenergéticas se logran controlando la acción que sobre ellas ejercen los factores climáticos, como son la dirección y velocidad del viento, tem- peratura y humedad, asoleamiento e intensidad de la radiación solar. El conocimiento de las necesidades bioclimáticasdelhombreasícomoelanálisisyeva- luación de las condiciones climáticas para lograr su confort térmico, constituyen el punto de parti- da para formular principios de diseño a escala urbana y de edificio. Definir los limites de condi- ción de confort en una edificación tiene impor- tantes implicaciones en su diseño y consecuen- cias económicas. En su informe de 1984, la Organización Mun- dial de la Salud señala que más del 70% de las enfermedades del aparato respiratorio se deben a los diseños inadecuados de las edificaciones, razón suficiente para reorientar las acciones ha- cia la búsqueda de la solución a las verdaderas necesidades del hombre en su hábitat, a través de una arquitectura que responda armónica e integralmente a las exigencias de su entorno.
  • 12. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 11 1. EL CONFORT TERMICO HUMANO Y LOS FACTORES CLIMATICOS El confort es el estado mental en el cual el hombre expresa satisfacción o bienestar psicofisiológico ante el medio ambiente que lo ro- dea. Confort térmico es definido por Baruch Givoni, investigador israelí especialista en el área de Ar- quitectura Bioclimática, como el rango de condi- ciones bioclimáticas consideradas aceptables en el interior de una edificación. Implica una ausen- ciadecualquiersensacióndeincomodidadoma- lestar térmico producido por exceso de frío o ca- lor. El malestar producido por el calor, genera dos sensaciones separadas: calor y transpiración. Ambas son afectadas de forma diferente por la temperatura, la humedad y la velocidad del aire. El efecto de estos sobre el bienestar térmico, de- pende de la ropa y la actividad física del ser huma- no. •La temperatura del ambiente. La temperatura del ambiente es el efecto combinado de la temperatura del aire y la tem- peratura radiante del entorno. La temperatura del aire determina el inter- cambio de calor convectivo entre la piel y el aire del entorno. La temperatura promedio de la piel en espacios interiores es de 33 a 34°C; con tem- peraturas de aire más bajas, el cuerpo pierde calor y con temperaturas más altas gana calor por convección. 1 La proporción de intercambio de calor convectivo depende de la velocidad del aire que, a su vez es afectada por el valor de aislamiento de la ropa (CLO). La temperatura radiante de las superficies del recinto, determina el intercambio de calor radian- te entre la piel y el ambiente. El malestar producido por calor dentro de una edificación está relacionado principalmente con la temperatura del ambiente y la velocidad del aire sobre el cuerpo. “El efecto de la temperatura del ambiente sobre el hombre es claro: cualquier elevación de la temperatura produce un cambio en la sensa- ción térmica. La condición de humedad y velo- cidad del aire modifica el efecto de la magnitud de la temperatura sobre el cuerpo, pero no cam- bia su dirección.” 2 •La humedad. La influencia de la humedad en el balance térmico y en el confort humano es compleja. La humedad no afecta directamente el ba- lance térmico y las respuestas fisiológicas al am- biente térmico, excepto por la evaporación en los pulmones. El rol de la humedad consiste en su potencial ambiental para la evaporación y en la manera como el cuerpo se adapta a cambios en el potencial evaporativo. La capacidad evaporativa del aire es una función de la hume- dad y de la velocidad del aire. Cuandolaperdidadecalorseco(maslaeva- poración en los pulmones) no es suficiente para balancear la producción de calor metabólico, el cuerpo activa las glándulas sudoríparas para lo- grar el necesario enfriamiento adicional por eva- poración. Como el intercambio de calor seco es una función de la temperatura radiante y del aire, así 1. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold 1998. 2. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998
  • 13. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 12 como de la velocidad del aire, cualquier cambio en estos elementos climáticos afecta directamen- te el enfriamiento evaporativo requerido. Con una humedad más alta el efecto fisioló- gico y de confort en el cuerpo humano es indi- recto. Una mayor humedad reduce el potencial de enfriamiento evaporativo de la superficie de la piel, pero el cuerpo puede contrarrestar esta re- ducción, al extender el sudor sobre la piel, aumen- tando el área de superficie expuesta al enfriamien- to evaporativo. •La velocidad del aire. El criterio para definir una velocidad del aire aceptable puede ser diferente en edificaciones residenciales o en oficinas. La American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE, 1985), específica un limite máximo de 0,8 m/s. para la velocidad del aire en el interior de los espacios (presumiblemente más apto para oficinas). En edificaciones residenciales con sistema de ventilación natural, donde el confort depende de la temperatura y la humedad del aire, así como de la actividad que se desarrolla, las velocidades del viento pueden ser variables. En condiciones de temperatura menor a 33°C, el incremento de la velocidad del aire redu- ce la sensación de calor debido al incremento de la perdida de calor convectivo del cuerpo y a la disminución en la temperatura de la piel. Con temperaturas entre 33° y 37°C, la velocidad del aire no afecta significativamente la sensación tér- mica, pero puede tener un efecto importante sobre el malestar producido por la humedad ex- cesiva en la piel, dependiendo del nivel de hume- dad y el tipo de ropa. Con temperaturas por encima de 37°C, la mayor velocidad del aire incrementa la sensación térmica de calor, sin embargo continua reducien- do la humedad en la piel y por lo tanto quizás es deseable.3 En edificaciones residenciales la velocidad del aire de 2m/s. es aceptable. Para las personas adaptadas a climas calientes, el limite de tem- peratura de confort superior sugerido con esa ve- locidad del aire, es alrededor de 32°C.4 La Figura 1 muestra las diferentes formas de la pérdida y ganancia de calor del cuerpo hu- mano y los factores que las generan (actividad, ropa, movimiento del aire, temperatura superficial y del aire y presión de vapor). Algunos de ellos tieneninfluenciadirectasobrevariosfenómenosde 3. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998 4. GIVONI, B. “Climate Considerations in Building and Urban Design”, Van Nostrand Reinhold, 1998
  • 14. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 13 transferencia de calor, por lo que en la tercera co- lumna de la figura, aparece el resumen de los fac- tores.5 1.1 EL HOMBRE Y SU EQUILIBRIO TERMICO El cuerpo humano consume energía a tra- vés de calorías alimenticias que, mediante pro- cesos metabólicos internos, se convierten en otras formas de energía (mecánica, química, eléctrica, etc.). Parte de esa energía debe transformarse en calor para mantener constante la temperatura interna del cuerpo en torno a los 37°C. En la ma- yoría de los casos, el cuerpo humano está a ma- yor temperatura que su entorno, produciéndose una pérdida de calor metabólico denominado dispersión metabólica o velocidad del metabolis- mo. 6 Este calor es transferido al entorno básica- mente por convección y radiación (pérdida de calor seco). Cuando la perdida de calor seco no es suficiente para balancear el metabolismo, las glándulas sudoríparas de la piel producen sudor y la evaporación de este suministra el enfriamien- to adicional requerido. El intercambio de calor seco puede ser tam- bién ganancia de calor, cuando la temperatura exterior del entorno es mayor que la de la piel (34°C). El intercambio por convección depende de la velocidad y temperatura del aire. El intercambio por radiación en un espacio interno depende de la temperatura promedio de las superficies del entorno. La proporción de estos intercambios depen- de del tipo de ropa. El equilibrio térmico del cuerpo humano pue- de cuantificarse de la siguiente forma: M = ± CV ± R + EV Donde : M = Velocidad del metabolismo CV = Intercambios por convección R = Intercambios por radiación EV = Pérdidas por evapotranspiración. 5. GONZALEZ, E. “Proyecto: Clima y Arquitectura”, Ediciones G. G, México 1986. 6. NEYLA G., J. y BEDOYA, C. “Técnicas arquitectónicas y constructivas de Acondicionamiento Ambiental”. FORMAS DE GANANCIA O PERDIDA DE CALOR EN EL CUERPO HUMANO RESUMEN DE FACTORES ACTIVIDAD ACTIVIDAD TEMP . SUPERFICIAL ROPA TEMP . MEDIA RADIANTE TEMP . SUPERFICIAL MOV. DEL AIRE ROPA TEMP . SUPERFICIAL MOV. DEL AIRE ROPA ROPA TEMP . SUPERFICIAL MOV. DEL AIRE PRESION DE VAPOR ROPA PRESION DE VAPOR FACTORES FIG.1 Formas de ganancias o per- dida de calor en el cuerpo humano y los factores que afectan su bienestar térmico.
  • 15. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 14 Los intercambios por conducción y otros, no se consideran, por cuanto son fenómenos de menor valor y solo se incluyen cuando se necesi- ta una gran precisión. (Fig. 2) 1.2. ZONA DE BIENESTAR TERMICO Y LA CARTA BIOCLIMATICA El análisis de las condiciones ambientales y los requerimientos bioclimáticos del hombre, per- miten evaluar la sensación térmica del hombre y establecer su zona de bienestar térmico. Extensos estudios han sido realizados en el ser humano por sexo, edad, y nacionalidad, para lo- grar una descripción cuantitativa de confort huma- no. El resultado de estos estudios suministra una zona de confort relativamente amplia, en la que el 80% de la población dice sentirse confortable térmicamente. La Tabla 1 muestra los limites de temperatura y humedad dentro de un rango de zona de confort, propuesto por varios autores. Las cartas bioclimáticas son instrumentos que permiten al conocer las condiciones climáticas, proporcionar los principios básicos para el diseño deedificacionestérmicamenteconfortables,osea ubicados dentro de la zona de bienestar térmico. FUENTE: González Eduardo, “Proyecto: Clima y Arquitectura”. Cuando el cuerpo humano realiza menor cantidad de regulaciones térmicas para adaptar- se a un medio específico, se está acercando a la zona donde la mayoría dice sentirse bien, deno- minada la Zona de Bienestar Térmico. RADIACION EVAPORACION CONVECCION RADIACION CONDUCCION FIG.2 Intercambio del calor entre el cuerpo humano y el ambiente Baruch Givoni 21°C - 26°C 5 - 17 mm hg Bienestar óptimo limite máximo permisible. V. Olgyay 23.9°C - 29.5°C 20% - 75% Trópicos ASHRAE 22.2°C - 26.6°C 4 mm hg Bienestar óptimo Yaglou-Drinker 21.6°C - 25°C 14 mm hg USA Verano (T.E.) O.H. Koenigsberger y otros 22°C - 27°C 30% - 70% Trópicos (T.E.) C.E. Brooks 23.3°C - 29.4°C 30% - 70% Trópicos Zona propuesta de Bienestar térmico E. González 22°C 27% - 75% Limite inferior 29°C 20% - 40% Limite superior 26°C 20% - 17 mm hg Limite máximo presión de vapor AUTORES OBSERVACION LIMITES DE TEMPERATURA LIMITES DE HUMEDAD TABLA 1 ZONAS DE BIENESTAR TERMICO HUMANO
  • 16. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 15 La carta de B. Givoni toma en consideración el efecto que sobre el ambiente interno tiene la propia edificación. Ello es importante, ya que el edificio es el elemento físico construido, que se- para las condiciones climáticas externas de las in- ternas. El Gráfico 1, muestra la carta bioclimática he- cha sobre la base de la zona de bienestar térmi- co propuesta para Maracaibo por E. González.7 En esta carta se muestran estrategias de con- trol ambiental tales como: masa térmica de la edi- ficación, viento, enfriamiento evaporativo, y humi- dificación, que permiten restablecer las condicio- nes de bienestar térmico en la edificación. La masa térmica usa las paredes y el techo como moderadores de la temperatura. El viento incrementa la zona de bienestar térmico en zo- nas de alta humedad. El enfriamiento evaporativo o humidificación puede restablecer el bienestar térmico en zonas de alta temperatura y alta hu- medad. Como conclusión, se puede establecer que la carta bioclimática es un instrumento gráfico no cuantitativo, pero muy adecuado para determinar los principios básicos del diseño de edificaciones. GRAF. 1 Carta Bioclimática MASA TERMICA Y VENTILACION NOCTURNA MASA TERMICA ZONA DE BIENESTAR TERMICO HUMANO CALENTAMIENTO PASIVO O CONVENCIONAL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL HUMIDIFICACION ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO AIRE ACONDICIONADO CONVENCIONAL DESHUMIDIFICACION CONVENCIONAL VENTILACION NATURAL O MECANICA HUMEDAD RELATIVA 1 0 0 % 50 45 40 35 30 25 20 15 10 05 0 05 05 10 15 20 25 30 35 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 0 9 0 % 8 0 % 7 0 % 6 0 % 5 0 % 4 0 % 3 0 % 2 0 % 1 0 % TEMPERATURA DE BULBO SECO °C PRESION DEL VAPOR mm DE MERCURIO TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO °C 7. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986
  • 17. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 16 2. CONDICIONES CLIMATICAS Y GEOGRAFICAS DE LA REGION ZULIANA. La región zuliana se ubica en el extremo Noroccidental de Venezuela, entre las latitudes 8°21' N y 11°51' N y las longitudes 70° 25' y 73° 25' al Oeste del meridiano de Greenwich. (Fig 3) 8. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986 Mar Caribe Colombia Venezuela Brasil LAGO DE MARACAIBO LAGO DE MARACAIBO ZULIA ZULIA FIG. 3 Ubicación geográfica de la Región Zuliana. Su configuración topográfica es poco varia- ble con zonas bajas y planas entre el nivel del lago y 500 m de altitud, correspondiendo altitudes su- periores a 500 m, con la zona montañosa de Perijá y los Andes. (Fig. 4)8 Su cercanía con el Mar Caribe y la influen- cia de las masas de aire húmedo de los vientos Alisios del Noreste después de pasar por el Cari- be, genera un nivel de humedad, con valores medios de presión de vapor de agua entre 18 y 22 mm hg. La radiación solar que recibe la región va desde 450 cal/cm2 día en el Norte, a 350 cal/ cm2 díaen el Sur aproximadamente. La temperatura media anual está entre 27°C a 28°C con amplitudes medias diarias de 8°C a 10°C. Los ciclos de precipitación son inversos a la radiación siendo los máximos en el Sur y los míni- mos en el Norte. La Fig. 4 muestra las líneas de igual cantidad de precipitación (Isoyetas). Se- gún los niveles de precipitación en la zona Norte de la Región Zuliana este corresponde a un tipo de clima semi – árido o cálido. Pero la presencia de un alto índice de hu- medad en el aire (por la influencia de los Vientos La Fria 2000 mm 2000 mm 1400 mm 800 mm Machiques La Concepción Maracaibo Altagracia Cabimas Ciudad Ojeda Lagunillas Maracaibo La Villa El Vigia Mérida Sta. Bárbara Cja Seca 1400 mm 1400 mm 1400 mm 1400 mm 1400 mm 800 mm Mene Grande Bacahquero SUBHUMEDO SUBHUMEDO SUBHUMEDO SUBHUMEDO SEMIARIDO SUPERHUMED HUMEDO (con verano) HUMEDO (sin verano) HUMEDO (con verano) Valera LEYENDA: ZONA MONTAÑOSA (alturas superiores a los 1000 metros) ZONA INTERMEDIA DE COLINAS (comprendida entre los 500 y 1000 metros) Alisios), convierten las condiciones climáticas de la Región Zuliana en un tipo de clima cálido-hú- medo. FIG.4 Plano topográfico y de precipitación de la Región Zuliana
  • 18. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 17 La clasificación de climas de W. Köppen (ba- sada principalmente en la vegetación, precipita- ción y temperatura), divide a la Región Zuliana en cinco tipos climáticos: semiárido, tropical llu- vioso de sabana, tropical lluvioso de selva, tropi- cal lluvioso de bosque, bosque tropófito y de sa- bana. La ciudad de Maracaibo esta ubicada en el tipo de clima semiárido el cual se caracteriza por el balance hídrico relativo, donde la evapora- ción supera con creces la precipitación.9 (Fig. 5) 2.1. EVALUACION CLIMATOLOGICA DE LA REGION ZULIANA. La evaluación climatológica de once estacio- nes meteorológicas en la Región Zuliana, efectua- da por E. González10 y que corresponden a las estaciones de Barranquitas, El Tablazo, Guana, La Cabaña (FAV), La Cañada (MARNR), Caujarito, Grano de Oro, Machiques, Mene Grande y San- ta Barbara, determinó que todas estas localida- des presentan condiciones típicas de clima cáli- do y húmedo, encontrándose todas fuera de la zona de bienestar térmico. C O L O M B I A M A R A C A I B O GOLFO DE VENEZUELA ESTADO FALCON ESTADO TRUJILLO ESTADO MERIDA EDO. TACHIRA AFI. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE SELVA Ami. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE BOSQUE AW i. CLIMA DE BOSQUE TROPOFITO Y SABANAS M AWi. CLIMA TROPICAL LLUVIOSO DE SABANA BS. CLIMA SEMIARIDO LEYENDA LAGO DE MARACAIBO FIG.5 Distribución geográfica de los principales tipos climáticos de la Región Zuliana Por lo tanto, los criterios de diseño y construc- ción a utilizar en las edificaciones son similares en toda la Región Zuliana. Se debe maximizar la ventilación continúa en las edificaciones, debido a la alta humedad en el aire, que impide la pérdida de calor por evaporación en el cuerpo humano. Pero en ninguna estación meteorológica la información climática demuestra una ventilación adecuada para lograr las condiciones de bienestar térmico durante todo el tiempo. Por lo cual se requiere utilizar en ciertos momentos sistemas auxiliares de ventilación mecánica, enfriamiento o deshumidificación. Se debe reducir al máximo la ganancia térmica dentro de la edificación. Las altas temperaturas y radiación solar imperantes en toda la región, requieren usar materiales adecuados en la construcción de edificaciones, así como sombrear la envolvente con protecciones solares o vegetación, al igual que orientar esta adecuadamente. 2.2. DATOS CLIMATICOS DE LA CIUDAD DE MARACAIBO Los datos climáticos que se mencionan a continuación corresponden a la Estación Meteo- rológica de Caujarito, cuya información fue apor- 9. DELGADO, L. y otros, 1992 10. GONZALEZ, E. “Proyecto Clima y Arquitectura”. Volumen I. 1986
  • 19. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 18 40 50 60 70 80 90 100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 % tada por el Servicio de Meteorología de la Fuerza Aérea Venezolana y procesada y publicada en el libro “Proyecto Clima y Arquitectura”. La informa- ción climática de La estación urbana, fue aporta- da por el Instituto de la Facultad de Arquitectura de la Universidad del Zulia. La información climática es importante para poder establecer criterios de diseño en las edifi- caciones que permitan adaptarlas al clima local, generando niveles de confort térmico en su inte- rior. 2.1.1. TEMPERATURA DEL AIRE Y HUMEDAD RELATIVA. Las variables climáticas que más afectan el bienestar térmico del hombre son la temperatura y la humedad. Ambas tienen una incidencia di- recta sobre la mayor o menor capacidad de per- dida o ganancia de calor del cuerpo humano, para lograr su equilibrio térmico con el ambiente. En Maracaibo la temperatura y la humedad son muy elevadas. En el periodo diurno la tempe- ratura varía de 23,1°C a 33°C y la humedad oscila entre 50% y 65%, durante todo el año. En el perio- do nocturno oscila entre 23,6°C a 28,3 °C, y una humedad del 75% al 92%. Los Gráficos 2 y 3 mues- tran los valores mensuales horarios de la tempe- ratura del aire y humedad relativa en Maracaibo 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 °C GRAF.2 Humedad Relativa.Estación Caujarito GRAF.3 Temperatura del Aire.Estación Caujarito (datos de la estación meteorológica de Caujarito). 11. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de La Universidad del Zulia. HORAS HORAS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
  • 20. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 19 El Gráfico 4 muestra los valores de tempera- tura media horaria mensual registradas por la es- tación meteorológica instalada en el IFA 11 (año 1997). Se observa que la temperatura máxima promedio anual es de 32,9°C, la temperatura mí- nima promedio es de 26,9°C. La temperatura media es de 29,6°C y la amplitud es de 5,9°C. Igualmente se observa en el gráfico, que en el periodo diurno la temperatura varía de 25,3 a 34,9°C. Ello demuestra que en el área urbana exis- te un incremento de 2°C. 40 50 60 70 80 90 100 1 3 5 7 9 11 11 15 17 19 21 23 % En el Gráfico 5 de la misma estación se ob- servan los datos mensuales de humedad relativa que muestra una oscilación entre el 60% y 91%. 2.1.2. VELOCIDAD Y DIRECCION DEL VIENTO. El promedio anual de la velocidad del viento es de 3,66 m/s. (Estación meteorológica de Caujarito). El Graf. 6 muestra los valores medios de la velocidad del viento en los diferentes meses del año. Los valores máximos se registraron en los cuatro primeros meses del año y los valores míni- mos en Septiembre, Octubre y Noviembre. El Graf. 7 muestra que los meses de mayor temperatura no son los que registran las mayores velocidades de viento. Las temperaturas más elevadas se dan en los meses de Agosto y Septiembre, cuando la velocidad del aire esta en los valores más bajos.12 LaestaciónUrbanadelIFAarrojaunvalorpro- medio máximo anual, de velocidad del viento de 2,3 m/s, con una velocidad media anual de 1,5 m/s. Según datos de la estación de Caujarito, la mayor parte del año (8 meses), la orientación pre- valeciente es la NNE – NE; el resto del año pierde GRAF.5 Humedad Relativa.Estación IFA GRAF.4 Temperatura media horaria mensual.IFA 12. DE OTEIZA, P. Base de datos: la velocidad del viento en Maracaibo. LUZ. ISA. 1983 23 26 29 32 35 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 °C ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC HORAS HORAS
  • 21. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 20 importancia la componente Norte para hacerse similar a la componente Sur, oscilando entre es- tas dos orientaciones. En Septiembre llega a pre- valecer la dirección SSE. Con respecto a los perio- dos horarios, prevalece la dirección NNE con vien- tos de baja intensidad durante la mañana. Du- rante las primeras horas de la tarde, predominan los vientos desde el SSE, para volver a predomi- nar la dirección NNE al final de la tarde y en las primeras horas de la noche13 . Los Gráficos 8,9,10,11 y 12 muestran la frecuencia de la direc- ción del viento en horas de mínima velocidad, máximatemperatura,máximavelocidadyprome- dio nocturno anual y promedio anual diurno y nocturno, respectivamente. Los datos de la esta- ción urbana del IFA, muestran que la dirección promedio prevaleciente del viento es de 30° NNE y la dirección promedio secundaria es de 10° NNE. Entre los meses de Junio y Octubre (entre las 12m y 2 pm aproximadamente) la dirección del viento es del ESE a 110°. 13. DE OTEIZA, P. Dirección y Velocidad del Viento en Maracaibo. LUZ. ISA. 1984 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC HORAS m/s VELOCIDAD DEL VIENTO 0 5 10 15 20 25 30 35 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC HORAS VELOCIDAD DEL VIENTO TEMPERATURA °C m/s GRAF.6 Velocidad del viento.Estación Caujarito. GRAF.7 Promedio mensual de temperatura (vs) Velocidad del viento. Estación Caujarito.
  • 22. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 21 Graf.11 Frecuencia de la dirección del viento prome- dio nocturno anual. N NNW NE SW SE N NNW WNW WSW SSW SSE ESE ENE E W S 2.1.3. INSOLACION Y RADIACION SOLAR. Los porcentajes de insolación medios men- suales varían de 49 a 79%. Los meses de mayor insolación corresponden a los meses de menor precipitación. Se observa un promedio anual de 7,6 horas de insolación sobre 12 horas posibles. La radiación llega a valores medios mensua- les hasta 374 cal/cm2 día y una máxima de 479 cal/cm2 día. (Estación meteorológica de Caujarito). La estación urbana del IFA-LUZ, muestra valo- res de radiación global máxima promedio anual de 784 W/m2 , y valores promedios diarios de 233 W/m2 . 2.1.4. EVALUACION CLIMATOLOGICA DE LA CIUDAD DE MARACAIBO. Los valores higrotérmicos horarios (tempera- tura y humedad relativa), se ubican todo el año fuera de los limites de la zona de bienestar térmi- co. Sin embargo un 75,3%, se sitúan dentro de la Graf. 8 Frecuencia de la dirección del viento en horas de miníma velocidad. Graf.9 Frecuencia de la di- rección del viento en horas de máxima temperatura. N NNW NE SW SE N NNW WNW WSW SSW SSE ESE ENE E W S Graf. 10 Frecuencia de la dirección del viento en horas de máxima velocidad. N NNW NE SW SE N NNW WNW WSW SSW SSE ESE ENE E W S N NNW NE SW SE N NNW WNW WSW SSW SSE ESE ENE E W S FRECUENCIA DE LA VELOCIDAD Y DIRECCION DEL VIENTO EN MARACAIBO. Graf. 12 Frecuencia de la dirección del viento prome- dio anual diurno y nocturno. N NNW NE SW SE N NNW WNW WSW SSW SSE ESE ENE E W S
  • 23. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 22 zona de bienestar ampliada por ventilación na- tural o mecánica con velocidades mínimas reque- ridas de 1,5 m/s. Para el resto de los valores (24,7%) coincidentes en su mayor parte con las horas del mediodía, no es posible alcanzar el confort sino a través del uso de acondicionamiento mecánico que abarca entre 2 y 9 horas. La Tabla 2 muestra el promedio mensual de horas en las que no se alcanza el confort. La carta bioclimática del Gráfico 13 muestra como al utilizar ventilación natural se amplia la zona de bienestar térmico, quedando solamente fuera de la ZBT el 24,7% del tiempo, donde se re- quiere medios mecánicos para restituir el confort.14 3. EL EDIFICIO Y SU INTERCAMBIO TERMICO CON EL EXTERIOR. Al igual que el cuerpo humano, el edificio es- tablece constantemente intercambios térmicos con el exterior que pueden ser analizados y con- trolados. Una edificación recibe calor de varias fuen- tes tales como el calor natural de origen terrestre, calor desarrollado por procesos industriales (con- taminación térmica), calor producido por el me- tabolismo humano, especialmente cuando hay concentración de personas, calor producido por motores, maquinarias, artefactos para ilumina- ción, y cocinas. La principal fuente de calor es la energía térmica producida por el sol, que llega a las edificaciones. Luego de ser absorbida por la edificación, una parte es transmitida a su interior y una parte es reirradiada hacia el ambiente ex- terior y otras edificaciones. Por otra parte el edifi- cio pierde calor a través de la ventilación natural (por renovación del aire del espacio interno y por enfriamiento de las superficies exteriores) y por irra- diación nocturna. El balance térmico, ocurre cuando las perdidas de calor son iguales a las ganancias. Si las ganancias son mayores, la tem- HORAS MESES 2 ENERO 4 FEBRERO 6 MARZO 6 ABRIL 9 MAYO 7 JUNIO 7 JULIO 8 AGOSTO 8 SEPTIEMBRE 6 OCTUBRE 5 NOVIEMBRE 4 DICIEMBRE FUENTE: QUIROS, C. 1995. MASA TERMICA Y VENT. NOCTURNA MASA TERMICA DEL EDIFICIO MASA TERMICA CALENTAMIENTO PASIVO O CONVENCIONAL HUMIDIFICACION ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DESHUMIDIFICACION CONVENCIONAL VENTILACION NATURAL O MECANICA 1.5 M /S HUMEDAD RELATIVA 1 0 0 % 9 0 % 8 0 % 7 0 % 6 0 % 5 0 % 25 20 15 10 05 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 20 25 30 35 40 0 10% 20% 30% 40% TEMPERATURA DE BULBO SECO °C PRESION DEL VAPOR mm Hg. TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO °C ZBT Graf. 13 Carta Bioclimatica con zona de bienestar térmico ampliada por ventilación natural. 14. QUIROS L., C. “Condiciones climáticas y confort térmico en una localidad intertropical. Caso de estudio: Maracaibo. Venezuela” Revista Tecnica de Ingenieria. Abril 1995. TABLA 2 PROMEDIO MENSUAL DE HORAS FUERA DE CONFORT TERMICO
  • 24. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 23 CONVECCION RADIACION CONDUCCION peratura del edificio aumentará. Por el contrario, si las perdidas son mayores que las ganancias el edificio se enfriará. Los mecanismos de intercambios térmicos del edificio con el ambiente se establecen a través de tres procesos: conducción, convección y ra- diación. ( Fig. 6) • Convección. El intercambio de calor por convección entre el interior de un edificio y el aire exterior, depende de la ventilación, es decir del intercambio de aire. Este intercambio puede de- berse a una infiltración de aire involuntaria o a una ventilación deliberada (natural o forzada). • Radiación Solar: es la mayor fuente de ca- lentamiento de la envolvente de las edificaciones en climas cálidos y no requiere un medio especifi- co para la transferencia del calor. La radiación que se produce por la energía solar esta compues- ta por radiación de onda corta (ultravioleta), onda media (radiación visible) y onda larga (infrarroja). La radiación solar afecta las edificaciones de dos formas. Por una parte la radiación penetra a tra- vés de ventanas y aberturas, siendo absorbida por las superficies internas del edificio y el equipamiento, e irradiadas a su vez en forma de onda larga. Por otra parte causa calentamiento en sus superficies externas produciendo un calen- tamiento del material que parcialmente es emiti- do hacia el interior y el exterior. En una vivienda típica de un solo piso el calor penetra en diferentes proporciones a través sus componentes, siendo las ventanas con un 41%, el techo con un 33% y las paredes con un 5%, los medios a través de los cuales entra el 79% del ca- lor. El resto proviene de la iluminación y equipos (6%), infiltraciones (8%) y los usuarios (7%)15 . ( Fig. 7). En edificaciones en altura la proporción del calor que entra por las paredes se incrementa considerablemente ya que estas se convierten en la superficie de mayor extensión. FIG. 6 Intercambio térmico del edificio con el ambiente. • Conducción. Se realiza a través de sólidos en contacto directo. El intercambio por conduc- ción en la edificación se realiza hacia adentro o hacia fuera a través de las superficies opacas de la edificación. La proporción de calor transferido depende del material con que están construidos las paredes, las ventanas y los techos. El conocimiento del clima de la región y de los requerimientos psicofisiológicos del hombre para sentir bienestar térmico, permiten establecer los lineamientos básicos para el diseño de edifi- caciones bioclimáticamente eficientes. 15. IFA. Instituto de Investigaciones de la Facultad de Arquitectura de La Universidad del Zulia. FIG. 7 Proporción de transmisión de calor a través de los componentes de una edificación INFILTRACIONES 8% ILUMINACION Y EQUIPOS 6% PAREDES 5% TECHOS 33% VENTANAS 41% USUARIOS 7%
  • 25. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 24 La eficiencia energética de una arquitectura bioclimática debe considerar dos envolventes: la envolvente exterior o espacio natural y la envolvente de la edificación. Laenvolventeexteriortienecomoobjetivomoderar mediante el uso adecuado de la vegetación y elementos construidos, el mesoclima cercano a la edificación y crear un microclima que genere un ambientetérmicamenteconfortable. Deestaforma se reducen los requerimientos de energía para el acondicionamiento de las edificaciones y/o se reducen las especificaciones técnicas de los materiales de la envolvente de la edificación. Laenvolventedelaedificacióndebeserconcebida de forma tal que cada una de las partes que la componen techos, paredes y ventanas, puedan cumplir una doble función: debe ser transparente a la ventilación, cuando la edificación funciona en Sistema de Ventilación Natural y debe ser opaca a la radiación solar y la temperatura del aire exterior cuando funciona en Sistema de Aire Acondicionado.16 16. HINZ, E. Energy Conservation in Buildings though Landscape Desing. 1985
  • 26. Sección 1. El Hombre, El Clima y La Edificación. 25 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Parte 2 Sección I.Ventanas.
  • 27. Sección 1.Ventanas. 26 La ventana conjuntamente con las paredes conforma la envolvente vertical de la edificación. Cumple numerosas funciones y es el elemento más complejo de diseñar. Satisface las necesidades humanas al suministrar el contacto visual y auditivo con el exterior. Permite la ventilación e iluminación natural y controla la ganancia energética actuando como barrera entre el espacio exterior e interior. Igualmente controla la entrada de contaminación, lluvia, insectos y pequeños animales hacia el interior de la edificación y provee de niveles de seguridad a sus usuarios. A su vez, desde el punto de vista estético es un componente importante en la definición del carácter del edificio. En la selección de las ventanas, se deben considerar los siguientes aspectos: • Arquitectónicos: Una adecuada transmisión de la luz natural y un posible uso dual de iluminación eléctrica y natural. Requerimientos de ventilación natural y/o sistemas de aire acondicionado. Necesidades de reducción del ruido exterior, resistencia mecánica del material y seguridad. • Térmicos: El comportamiento térmico del ventanaje (marco y paño) y los requerimientos de conservación de la energía. • Económicos: La evaluación costo/ beneficio de las diferentes alternativas. • Humanos: La necesidad física y psicológica de contacto con el exterior, la iluminación adecuada de acuerdo al uso del espacio, confort y aceptación de sus ocupantes. Para la selección de las ventanas se deben considerar las funciones para las cuales está destinado el edificio, los requerimientos ambientales deseados, para luego resolver satisfactoriamente aquellos otros aspectos que podrían incidir negativamente. Aspectos como la necesidad de colocar amplias ventanas para la ventilación natural, la reducción de la ganancia térmica en el espacio interior y el suministro de seguridad, no deben entrar en conflicto para resolver uno u otro aspecto. Por razones metodológicas se analizaran por separado los criterios de orientación de las ventanas de la edificación, área y dimensión, forma, tipo, materiales y protecciones solares. Pero en el momento del diseño de la ventana, se deben unificar los distintos criterios y determinar sus prioridades de acuerdo a la función que ella cumplirá.
  • 28. Sección 1.Ventanas. 27 1. ORIENTACION DE LAS VENTANAS DE LA EDIFICACION En la ganancia térmica a través de las ventanas influye la radiación solar, el viento y en menor grado la diferencia de temperatura del aire exterior e interior. Mediante una buena orientación se puede reducir la ganancia térmica al controlar la incidencia de la radiación solar sobre la ventana, y aprovechar al máximo la ventilación natural, para producir una adecuada ventilación de los espacios internos y un enfriamiento convectivo sobre la superficie externa de la envolvente. La radiación solar esta formada por la radiación difusa y la directa. La radiación difusa se genera por refracción de los rayos solares en la capa atmosférica y no presenta dirección privilegiada de incidencia, manteniendo su valor independiente de cualquier orientación. La radiación directa se recibe del sol sin cambio de dirección. Por lo tanto es la componente que más calor produce en la envolvente y que determina la orientación de los planos y sus inclinaciones. 17. La rosa de los vientos es un gráfico que muestra porcentualmente la dirección del viento en referencia hacia los puntos cardinales. 18. Experimentos realizados por B. Givoni en 1969. Man, Climate and Architecture. El Gráfico 14 muestra el diagrama de orientación solar eólico, que considera conjuntamente la exposición a la radiación solar W S SW SE N NE E NW OPTIMO BUENO REGULAR MALO PESIMO W S SW SE N NE E NW OPTIMO BUENO REGULAR MALO PESIMO L directa y al viento. El Gráfico 15 toma en cuenta la exposición a la radiación solar total y al viento. En la Rosa de los Vientos17 (Graf.16) se muestra el promedio anual de la frecuencia de la dirección de los vientos. El ángulo de esta frecuencia se puede incrementar, ampliando así el ángulo de orientación de las ventanas desde 20° hasta 60° con respecto a la perpendicular de los vientos predominantes y mantener una adecuada ventilación.18 GRAF. 14 Orientación solar eólica.Exposición a la radiación directa. GRAF. 15 Orientación solar eólica.Exposición a la radiación total. GRAF. 16 Rosa de los Vientos. Frecuencia de la dirección predominante del viento y ángulo ampliado. La menor exposición a la radiación solar y la mayor exposición a la ventilación, determinan la orientación ideal de las ventanas de una edificación.
  • 29. Sección 1.Ventanas. 28 1.1. RECOMENDACIONES DE ORIENTACION PARA LAS VENTANAS. 1.1.1. EDIFICACIONES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL Y MODO MIXTO. • Para la orientación de las ventanas en este tipo de edificación, donde debe prevalecer el factor de ventilación natural pero también la protección a la radiación directa, se recomienda utilizarelDiagramadeOrientaciónSolarEólicoque contempla la radiación directa y la Rosa de los Vientos, que muestra el promedio anual de la frecuenciadeladireccióndelosvientosyelángulo ampliado. • El ángulo máximo de orientación de las ventanas, de acuerdo a lo mencionado anteriormente, debe ser de 333,75° NW hasta 93,75° SE. Esto permite una adecuada ventilación delinteriordeledificioyunenfriamientoconvectivo por ventilación de la superficie externa. Sin embargo, cuando se amplia por ventilación el ángulo hacia el Este, las ventanas se ubican en una orientación solar definida como mala, ubicada entre los 78,75° NE hasta 93,75° SE, por lo tanto deben estar protegidas al máximo de la radiación directa. Las ventanas ubicadas en el ángulo comprendido entre los 93,75° SE y los 303,75° NW deben estar igualmente protegidas de la radiación. (Graf. 17). No obstante en determinadas épocas del año (Mayo-Diciembre) y horas del día, los vientos provienen del SSE y SE, por lo que se requieren ventanas en esa orientación, para generar una ventilación cruzada en el eje Norte-Sur. 1.1.2. EDIFICACIONES EN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO • Para la orientación de las ventanas de una edificación que funciona en este sistema, debe prevalecer la protección contra la radiación solar directa y difusa, así como la exposición a la dirección de los vientos predominantes para generar un enfriamiento convectivo de la superficie externa de las ventanas. Por esta razón, se toma como referencia el diagrama solar eólico de radiación directa y total que incluye la radiación difusa, así como la Rosa de los Vientos, con la frecuencia de la dirección de los vientos ampliados. • Cuando se utiliza el diagrama solar eólico con radiación directa, la orientación de las ventanas debe estar comprendida en un ángulo máximo desde 303,75° NW hasta 56,25° NE para una orientación de buena a óptima, pudiendo llegar hasta la orientación definida como regular que incrementa el ángulo hasta 281,25° NW y 78,75° NE. (Graf.18). La utilización de este diagrama aumenta las alternativas de orientación, pero se recomienda utilizar protecciones solares para evitar la radiación directa sobre las ventanas GRAF. 17 Orientación solar eólica.Exposición a la radiación directa.
  • 30. Sección 1.Ventanas. 29 y un material adecuado del ventanaje para impedir el efecto térmico de la radiación difusa. Igualmente las ventanas orientadas entre los 281,25° y 303,75° NW están más expuestas al calentamiento al no recibir enfriamiento por ventilación convectiva. diagrama reduce bastante la exposición de las ventanas a la radiación difusa, pero limita demasiado las alternativas de orientación. En las otras orientaciones las ventanas deben estar protegidas totalmente de la radiación. • Cuando se utiliza la Rosa de los Vientos con el ángulo ampliado de la frecuencia de la dirección de los vientos en relación a la radiación solar directa, se puede orientar las ventanas desde 333,75° NW hasta 93,75° SE, para aprovechar el enfriamiento convectivo, pero requiere protecciones solares adecuadas y ventanajes con materiales que reduzcan el efecto térmico de la radiación solar, en el ángulo comprendido entre 78,75° NE hasta 93,75 SE considerado como malo. (Graf. 20) • Cuando se utiliza el diagrama solar eólico con radiación total, la orientación de las ventanas debe estar comprendida en un ángulo máximo desde 11,25° hasta 56,25° al NE, para una orientación calificada como buena. (Graf. 19). Esta coincide con la mayor frecuencia de la dirección de los vientos. La utilización de este GRAF. 18 Orientación solar eólica. Exposición a la radiación directa. GRAF. 19 Orientación solar eólica.Exposición a la radiación total. GRAF. 20 Orientación solar eólica.Exposición a la radiación directa.
  • 31. Sección 1.Ventanas. 30 1.2. RECOMENDACIONES PARA LOS ESPACIOS DE LAS EDIFICACIONES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL Y MODO MIXTO. 1.2.1. ESPACIOS CON VENTANAS EN UNA FACHADA. • La fachada de los espacios debe ubicarse en forma oblicua a los vientos y con dos aberturas. La posición oblicua genera en la parte alta (ventana 1) una presión mayor que en la parte baja (ventana 2). De esta manera el aire entra por la parte alta y sale por la parte baja. El ángulo de orientación de las ventanas de la fachada, como ya se mencionó, puede variar de 20° hasta 60° con respecto a la perpendicular de los vientos predominantes. (Fig. 8) • Cuando se requiere una mayor velocidad del aire dentro del espacio, se deben incorporar elementos verticales externos (wing-walls) con una dimensión en profundidad igual que el ancho de la ventana. En ese caso el ángulo entre la fachada y la dirección del viento debe estar también entre los 20° y 60°19 . (Fig. 9) • Los espacios con una sola ventana deben tener puertas de romanilla u otras salidas de aire para producir una ventilación cruzada. (Fig. 10) • No se recomienda la ubicación de una sola ventana sin otra salida, ya que no permite ventilación cruzada. (Fig. 11) • Los espacios deben tener ventilación directa, lo cual se logra orientandolos hacia la dirección de los vientos predominantes. Si no es posible en su totalidad, se deben distribuir de tal manera que se logre un movimiento continuo del aire a través de los mismos. (Fig. 12) 19. GIVONI, B. ¨Man, Climate and Architecture¨, 1969 y el Florida Solar Energy Center, 1982. FIG. 8 Espacios con dos ventanas en una fachada. 2 1 FIG. 9 Ventanas con wing walls. a a 3 a FIG. 10 Espacios con una ventana. FIG. 11 Espacios con una ventana sin ventilación cruzada. FIG. 12 Distribución de espacios con ventilación directa.
  • 32. Sección 1.Ventanas. 31 1.2.2. ESPACIOS CON VENTANAS EN DOS FACHADAS. Esta solución es la más recomendable, ya que se logra una ventilación cruzada eficiente de todo el espacio interno dependiendo del tamaño y ubicación de la ventana de entrada y salida. • Cuando las ventanas están en fachadas opuestas se deben ubicar de tal manera que generen un cambio de dirección del flujo de aire, creando un movimiento turbulento circular a través de todo el espacio. Esto se logra cuando las ventanas de entrada y salida no están alineadas con la dirección del viento. (Fig. 13, 14, 15) • Cuando las ventanas están en fachadas adyacentes, una de ellas debe estar ubicada en la zona de mayor presión y la otra en una zona de menor presión20 , para lograr un flujo del aire a través del espacio de la zona de mayor presión a la de menor presión. (Fig. 16, 17) FIG. 16 Ventanas en fachadas adyacentes,alternativa ¨A¨. FIG. 17 Ventanas en fachadas adyacentes,alternativa ¨B¨. 20. La presión aumenta a medida que aumente el ángulo entre la dirección del viento predominante y la fachada. FIG. 13 Ventanas en fachadas opuestas no alineadas con dirección oblicua al viento. FIG.14 Ventanas en fachadas opuestas alineadas con dirección oblicua al viento. FIG.15 Ventanas en fachadas opuestas no alineadas con dirección perpendicular al viento.
  • 33. Sección 1.Ventanas. 32 La Tabla 3, muestra el efecto de la localización de las ventanas y la dirección del viento en el promedio de la velocidad del aire expresada en porcentajes. ANCHO VENTANA DE ENTRADA ANCHO VENTANA DE SALIDA VENTANAS EN PAREDES OPUESTAS VENTANAS EN PAREDES ADYACENTES VIENTO PERPEN- DICULAR VIENTO 45 ° VIENTO PERPEN- DICULAR VIENTO 45 ° 1/3 1/3 35 42 45 37 1/3 2/3 39 40 39 40 2/3 1/3 34 43 51 36 2/3 2/3 37 51 - - 1/3 3/3 44 44 51 45 3/3 1/3 32 41 50 37 2/3 3/3 35 59 - - 3/3 2/3 36 62 - - 3/3 3/3 47 65 - - 2. AREA Y DIMENSION DE LAS VENTANAS. En los tres sistemas de edificación (VN, MM y AA) el área y dimensión de las ventanas depende, entre otros aspectos, de la actividad que se realiza TABLA 3 EFECTO DE LA LOCALIZACION DE LAS VENTANAS Y LA DIRECCION DEL VIENTO EN EL PROMEDIO DE LA VELOCIDAD DE AIRE (% DE LA VELOCIDAD EXTERNA) FUENTE: GIVONI, B. ¨Climate considerations in building and urban design¨. 1998 en el espacio, de las visuales que se desean y de las condiciones de iluminación natural que se requieren. Sumado a ello, cuando el edificio funciona en sistema de Ventilación Natural y Modo Mixto, el área y dimensión están determinados por el volumen y velocidad del aire que se desea generar. Independiente del área y dimensión de la ventana, esta debe estar protegida de la incidencia de la radiación solar directa, al igual que las superficies del espacio interno. 2.1. RECOMENDACIONES DE AREA Y DIMENSION DE VENTANAS EN LAS EDIFICACIONES. 2.1.1. EDIFICACIONES EN SISTEMA DE VENTILACION NATURAL Y MODO MIXTO. • Las ventanas deben tener una dimensión que garantice el máximo beneficio de la ventilación en las areas donde esta se requiere. • Se recomienda utilizar ventanas que permitanlograrunavelocidaddelaireenelinterior entre 0,5 m/s y 2m/s, para garantizar el confort de los usuarios del espacio. • El área de la ventana de entrada debe ser menor que el de la salida, si se quiere generar una velocidad de entrada del viento mayor y un flujo concentrado a una pequeña sección del espacio. Ello produce velocidades menores en las otras partes del mismo. Esta situación no se aplica para aberturas en una sola fachada. Esta característica es adecuada en la fachada de aquellos espacios donde el lugar de la actividad esta definido y cercano a la ventana, como en las áreas para dormir. (Fig. 18) FIG. 18 Areas de ventanas de acuerdo a la actividad. alternativa ¨A¨.
  • 34. Sección 1.Ventanas. 33 • Un área de ventana mayor en la entrada es conveniente, si se requiere un mayor volumen de aire con menor velocidad. Esta característica es adecuada en los espacios con actividad muy amplia y no definida como en el área social. (Fig. 19) La Tabla N° 4 muestra el efecto del ancho de la abertura de entrada y salida sobre la velocidad promedio y máxima del viento exterior. • La altura de los antepechos nunca debe estar por encima del área de actividad de los usuarios de los espacios (parado, acostado, sentado). En alturas por debajo del antepecho la velocidad del viento baja considerablemente, llegando a reducirse hasta 25% con relación a la velocidad del flujo principal. FIG. 19 Areas de ventanas de acuerdo a la actividad. alternativa ¨B¨. ANCHO DE LA ABERTURA DE ENTRADA 1/3 1/3 2/3 3/3 1/3 2/3 3/3 36 39 44 42 40 44 65 131 137 83 92 152 34 37 35 43 57 59 74 79 72 96 133 137 32 36 47 42 62 65 49 72 86 62 131 115 PROMEDIO MAXIMO MAXIMO MAXIMO PROMEDIO PROMEDIO 2/3 3/3 DIRECCION DEL VIENTO NORMAL OBLICUA 45° ANCHO DE LA ABERTURA DE SALIDA FUENTE: GIVONI, B. ¨Climate considerations in building and urban design¨. 1998 TABLA 4 EFECTO DEL ANCHO DE LA ABERTURA DE ENTRADA Y SALIDA EN EL PROMEDIO Y EL MAXIMO DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EXTERIOR (% DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EXTERIOR) • Las ventanas deben llegar hasta la parte inferior del techo, para extraer por ventilación cruzada el aire caliente que se acumula por estratificación de la temperatura en esta zona (Fig. 20) FIG. 20 Ubicación de las ventanas para la extracción de aire. 2.1.2. EDIFICACIONES EN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO. • El ventanaje (paño y marco) independiente de su área y dimensión debe estar protegido de la radiación solar directa, mediante protecciones solares externas adecuadas y/o ser de un material que reduzca los efectos térmicos de la radiación solar total.
  • 35. Sección 1.Ventanas. 34 3. FORMA Y TIPO DE VENTANA. La forma y el tipo de ventana determinan el controldelavelocidad,direcciónypatróndelflujo del aire. 3.1. FORMA DE VENTANA. La efectividad de la forma de la ventana en relación a la ventilación natural fue demostrada en un estudio comparativo entre ventanas de forma horizontal, cuadrada y vertical.21 (Graf. 21). De esos resultados se pueden extraer recomendaciones con relación a la forma de ventana que mayor eficiencia muestra para una adecuada ventilación natural. 3.1.1. RECOMENDACIONES DE FORMA DE VENTANA. • Las ventanas horizontales permiten mayor velocidad del viento al captar las variaciones horizontales de la dirección del mismo, que son mayor que las variaciones en el plano vertical. • Las ventanas verticales o cuadradas pueden utilizarse, siempre y cuando cumplan con una ventilación adecuada del área de actividad de los usuarios. 3.2. TIPOS DE VENTANA. A. Romanilla. Estas ventanas dirigen el flujo del aire en un ángulo vertical muy amplio y con velocidad homogénea hacia el interior del espacio (Fig. 21) B. Proyectante. Las ventanas proyectantes de giro reversible de 1, 2 o 3 hojas horizontales también dirigen el flujo del aire en un ángulo vertical muy amplio, pero el flujo y la velocidad del aire son menos homogéneos, en comparación con la ventana de romanilla. Este patrón mejora al incrementar el número de hojas horizontales de 1 a 3. Dependiendo del tipo, su área de abertura puede llegar a 75%. (Fig. 22) 21. SOBIN, H.J., 1983 VENTANA CUADRADA VENTANA VERTICAL VENTANA HORIZONTAL DIRECCION EXTERIOR DEL VIENTO PROMEDIO VELOCIDAD DEL VIENTO ESPACIO INTERIOR EN PORCENTAJE A LA VELOCIDAD DEL VIENTO EXTERIOR. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 90% 45% 0% 315% 270% GRAF. 21 Efectividad de la forma de la ventana en relación a la ventilación natural. FIG. 21 Ventana de Romanilla FIG. 22 V e n t a n a Proyectante
  • 36. Sección 1.Ventanas. 35 C. Guillotina. Las ventanas de guillotina de dos hojas deslizantes, determinan el nivel vertical del flujo del aire pero no su dirección. Su máxima abertura es de 45%. (Fig. 23) D. Corrediza. Estas ventanas permiten menor control del flujo del aire interior. Igualmente limitan la efectividad del área de ventilación, ya que su máxima abertura es de 45%. (Fig. 24) FIG. 23 Ventana de Guillotina. FIG. 24 V e n t a n a Corredizas. E. Batiente. Estas ventanas al estar abiertas hacia afuera funcionan como paredes proyectantes (wing-walls), generando zonas de presión y succión sobre sus paños. Dependiendo de la dirección del viento, se recomienda abrir ambas hojas o una sola. Cuando la dirección del viento es perpendicular a la ventana se recomienda abrir las 2 hojas. Cuando es oblicua el flujo del aire entra mejor al abrir la hoja a favor del mismo. Estas ventanas no controlan la dirección y velocidad del viento en el interior del espacio. Son más recomendables cuando la edificación está en sistema de aire acondicionado, siempre que su cerramiento sea hermético. Su área de abertura es del 90%. (Fig. 25) FIG. 25 V e n t a n a Batiente. 3.2.1. RECOMENDACIONES DE TIPOS DE VENTANAS. A. Edificaciones en Sistema de Ventilación Natural. • Las ventanas de romanilla son las más recomendables, debido a que permiten dirigir el flujo de la ventilación hacia arriba, horizontal o hacia abajo en forma homogénea. B. Edificaciones en Sistema de Modo Mixto. • La ventana proyectante de 2 o más hojas horizontales permite dirigir el flujo de la ventilación hacia arriba, horizontalmente o hacia abajo en una forma mas o menos homogénea. Este tipo de ventana permite un adecuado cierre hermético cuando se utiliza el aire acondicionado. C. Edificaciones en Sistema de Aire Acondicionado. • Cualquier tipo de ventana con cierre hermético es útil, pues lo que se busca es reducir al máximo el intercambio de aire entre el interior y el exterior del espacio. En este caso las ventanas se utilizan para ventilar ocasionalmente el espacio por razones de higiene o desperfectos del sistema mecánico.
  • 37. Sección 1.Ventanas. 36 4. MATERIALES. La ventana esta formada por dos grandes elementos: el marco y el paño, que en su conjunto conforman el ventanaje. La selección del material en el sistema de ventanaje depende de la función que va a cumplir el mismo. La necesidad psicológica de estar en contacto visual con el exterior, los requerimientos de confort térmico y sonoro, el aspecto estético, el mantenimiento, los costos, así como la seguridad, determinan los tipos de materiales que se deben usar, tanto para el marco como para el paño. De acuerdo a esto y especialmente por las necesidades de contacto visual con el exterior, el vidrio es el material más idóneo para los paños. En cuanto al marco, generalmente opaco, puede ser de diferentes materiales. 4.1. VIDRIOS. El tipo de vidrio debe ser seleccionado de acuerdo a su capacidad de reducción de transmisión de calor solar, su capacidad de transmisión de la luz natural, el confort térmico que genera en el espacio interior, su eficiencia en reducir la transmisión del sonido, su resistencia (seguridad), ciclo de vida y estética. La mayor parte de las veces la selección del vidrio implica un compromiso entre los requerimientos para el sistema de aire acondicionado y la iluminación eléctrica. Por ejemplo, el vidrio claro deja pasar una gran cantidad de luz visible y calor solar, reduciendo la necesidad de iluminación eléctrica, pero incrementando la necesidad de enfriamiento con relación a vidrios especiales, los cuales reducen la ganancia térmica pero también reducen la iluminación natural. 4.1.1. TIPOS DE VIDRIO. A. Vidrio Claro. De todos los tipos es el que transmite la mayor cantidad de luz natural y genera la mayor ganancia de calor solar hacia el interior de los espacios de una edificación cuando no tiene protección solar. Deja pasar aproximadamente igual cantidad de luz visible y energía solar infrarroja de onda corta y tiene un Ke cercano a 1,0. B. Vidrio de Color. También conocido como absorbente de radiación, causa una elevación de la temperatura del vidrio, incrementando el calor radiante que viene del mismo. Los colores más comunes (bronce y gris), bloquean en la misma proporción la luz y la radiación solar infrarroja de onda corta. El vidrio negro es el peor para reducir la carga de enfriamiento, ya que absorbe mucha mas energía visible que la infrarroja de onda corta. El vidrio verde o azul es mucho más selectivo que los demás, debido a la sensibilidad del ojo humano, que tiene un pico alto en la proporción azul-verde del espectro visible. C. Vidrio Reflectivo. Se produce por deposición de una fina película metálica semitransparente en la superficie del vidrio claro o de color. En general, el vidrio reflectivo bloquea mas la luz natural que el calor solar.ElvalorKeestaentre0,25y1,0,yelcoeficiente de sombra entre 0,15 a 0,40, con una transmisión de luz natural de 5 a 35 %. En el Zulia, donde el control solar es critico, este tipo de vidrio reduce la carga de enfriamiento a expensas de la transmisión de la luz natural, pero incrementa la iluminación artificial y por lo tanto la carga térmica interior.
  • 38. Sección 1.Ventanas. 37 D. Vidrio Aislante. Es aquel que tiene dos o más capas de vidrio y entre ellas una cámara con aire, o un gas con una capacidad de conducción menor que el aire. E. Vidrio Espectralmente Selectivo. Este tipo de vidrio puede maximizar o minimizar la ganancia solar. El valor típico Ke de un vidrio claro con una capa selectiva de baja emisividad tiene una variación desde 1,1 hasta 1,3, con una transmisión de la luz hasta 65%. Esta capa selectiva puede ser combinada con vidrio de color, ofreciendo una amplia gama de opciones estéticas, transmitiendo luz natural y minimizando la ganancia de calor. Un vidrio perfectamente selectivo que permita el paso de toda la luz visible mientras bloquea toda la luz invisible infrarroja de onda corta y ultravioleta, tendría un Ke de 2,0, ya que la mitad de la radiación solar se encuentra en el espectro visible. 4.1.2. DATOS TECNICOS DE VIDRIOS. Para la selección de vidrios adecuados es importante evaluar datos técnicos que revelen el comportamiento térmico de los distintos tipos existentes en el mercado. En Venezuela estos datos no están disponibles, por lo que se utilizará información proveniente de Estados Unidos y Países Europeos que contienen datos standard del comportamiento de estos materiales. En el Apéndice B correspondiente a Ventanas, se presentan tablas que muestran diferentes tipos de vidrios y su comportamiento térmico. 4.1.3. RECOMENDACIONES DE VIDRIOS. • Los vidrios claros sin protección solar no se recomiendan por cuanto dejan pasar la mayor cantidaddecalorsolar. SuSC ( *) esde1,00a0,95%. • Los vidrios sencillos de color verde con un SC = 0,71 y VLT = 0,75 ( **) y dobles con un SC = 0,57 y el VLT = 0,66 permiten una mejor transmisión de luz visible y adecuada protección contra el calor solar, con relación a otros vidrios de color. • Se recomiendan los vidrios reflectivos claros, el sencillo tiene un SC = 0,65 y un VLT = 0,43 y el doble tiene un SC = 0,56 y un VLT = 0,41. 4.2. MARCOS DE VENTANA. El marco de la ventana, su material, color, forma de cerramiento y colocación en la abertura de la pared, influyen en las condiciones térmicas del interior de las edificaciones. Debido a la proporción de área entre el marcoylospañosdevidrio,elprimerotienemenos incidencia en la ganancia térmica del espacio. Peroenlamedidaquemejoralaeficienciatérmica de los paños de vidrio u otro material, será más importante considerar la ganancia térmica a través del marco. 4.2.1. TIPOS DE MARCOS. En el mercado internacional existen diversos materiales para marcos de ventana. ( *) Coeficiente de Sombra. ( **) Transmisión de Luz Visible.
  • 39. Sección 1.Ventanas. 38 A. Marcos de Madera. Desde el punto de vista térmico los marcos de madera tienen un buen comportamiento. Tiene un factor “U” ( *) que varia de 0,3 a 0,5 BTU/h ft2 °F. No es el material más durable, pero bien construido y mantenido puede tener una larga duración. (Fig. 26) B. Marcos de Madera con revestimiento exterior de Vinilo o Aluminio. Requieren un menor mantenimiento y tienen mayor duración por cuanto son más resistentes a la intemperie. Su valor “U” es similar al de los marcos de madera, en el rango de 0,3 a 0,5 BTU/h ft2 °F. Sin embargo los de revestimiento metálico pueden bajar el comportamiento térmico a un valor “U” que varia de 0,4 a 0,6 BTU/h ft2 °F. (Fig. 27) C. Marcos de Vinilo. También conocido como marcos PVC, están fabricados con un plástico muy versátil que ofrecen buen aislamiento térmico y buena resistencia a la humedad. El color no se deteriora en el tiempo por cuanto atraviesa todo el material. Tiene un valor “U” que varia de 0,2 a 0,4 BTU/h ft2 °F y es un poco mejor que el de la madera. (Fig. 28) D. Marcos de Aluminio. Son livianos, durables y fácilmente extruídos en formas complejas, con acabados anodizados y esmaltados, de bajo mantenimiento. Su desventaja es su alta conductancia térmica. Conduce rápidamente el calor elevando el factor “U” total del ventanaje. Todos los marcos de metal tienen alta conductividad. (Fig. 29) FIG. 26 Marco de Madera FIG.27 MarcodeMadera con revestimiento exterior de Vinilo o Aluminio FIG. 28 Marco de Vinilo FIG. 29 Marco de Aluminio ( *) Coeficiente de Transmisión de Calor
  • 40. Sección 1.Ventanas. 39 La solución más común para resolver el problema de la conducción de calor es suministrar una rotura térmica. Ello se logra partiendo los componentes del marco en sección interior y exterior y usando un material menos conductivo como el plástico para unirlo. El factor “U” puede mejorar de 2,0 a 1,0 BTU/h ft2 °F con roturas térmicas incorporadas. En Venezuela se consiguen marcos de material de aluminio, hierro, PVC, madera y de aluminio con revestimiento interior de madera. No se disponen de especificaciones técnicas de los productos nacionales en cuanto a su comportamiento térmico. Cualquiera sea la selección del material del marco de la ventana, este no debe producir puente térmico entre el marco y el paño de vidrio. Igualmente debe tener un excelente sistema de fijación con la abertura de la pared para evitar la infiltración de aire, cuando la ventana esta cerrada. 4.2.2. DATOS TECNICOS DE MARCOS. La Tabla 5 muestra una lista (parcial) de diferentes tipos de marcos y separadores con su valor “U”, así como espesor de los vidrios. Estos valores fueron validados por Carpenter y McGovan (1993) para una variedad de ventanas fijas y operables, tamaños y materiales, aplicando técnicas de modelos computarizados. 4.2.3. RECOMENDACIONES DE TIPOS DE MARCOS. • La madera (valor “U” de 0,3 a 0,5 BTU/h ft2 °F) y el PVC (valor “U” de 0,1 a 0,4 BTU/h ft2 °F) son materiales adecuados para la construcción de los marcos para las ventanas. Tienen baja conductividad y son más adecuados en las condiciones climáticas del Zulia, con la salvedad que el PVC tiene una tasa de expansión alta. Se recomiendan los marcos de color claro ya que reflejan más la radiación solar. MATERIAL DEL MARCO TIPO DE VENTA OPERABLE ALUMINIO ALUMINIO CON PUENTE TERMICO (a) MADERA REFORZADA CON VINILO MADERA / VINILO AISLADO FIBRA DE VIDRIO/VINILO TODO METAL AISLADO METAL AISLADO METAL AISLADO METAL AISLADO 2.18 0.95 N/A 0.69 N/A 0.55 N/A 0.37 N/A 2.18 0.95 0.86 0.63 0.56 0.51 0.46 0.33 0.28 2.18 0.95 0.86 0.58 0.48 0.48 0.39 0.30 0.25 1.78 1.16 N/A 0.56 N/A 0.51 N/A 0.37 N/A 1.78 1.16 0.92 0.53 0.46 0.49 0.42 0.33 0.28 1.78 1.16 0.92 0.49 0.40 0.48 0.37 0.30 0.25 FIJO TIPO DE ESPACIADOR SENCILLO (b) DOBLE (c) TRIPLE (d) SENCILLO DOBLE TRIPLE (a) Depende del ancho del puente térmico. Valor tomado es 3/8 pulgada (b) Vidrio simple corresponde a vidrio individual con ancho de 1/8 pulgada. (c) Vidrio doble corresponde a vidrios individuales de 3/4 pulgada. TABLA 5 VALOR ¨U¨ DE MARCOS - ORIENTACION VERTICAL (BTU/h.ft2 °F) (d) Vidrio triple corresponde a vidrios individuales de 3/8 pulgada. (N/A) No aplicable FUENTE: ASHRAE. FUNDAMENTAL HANDBOOK 1993
  • 41. Sección 1.Ventanas. 40 4.3. VENTANAJE. El ventanaje esta compuesto por el marco y el paño. La combinación de diferentes tipos de materiales influye en el comportamiento térmico total del mismo. 4.3.1. TIPOS DE VENTANAJE. Como se muestra en los puntos relacionados a vidrios y marcos (4,1 y 4,2), existe una gran gama de alternativas para la selección del ventanaje de acuerdo a la función que va a cumplir. Se pueden combinar vidrios claros, vidrios de color, reflectivos, sencillos o dobles con marcos de aluminio, vinilo o madera. 4.3.2. DATOS TECNICOS DE VENTANAJE. La mayoría de los vidrios tienen una mejor eficiencia térmica que el marco, por lo cual la eficiencia del ventanaje generalmente es mas bajo que el del vidrio en sí. No es aceptable el valor “U” del vidrio solamente, sino que el valor “U” debe incluir el efecto térmico del marco. La Tabla N° 6 muestra el comportamiento térmico de ventanajes, donde se consideraron tres tipos de marcos – aluminio, madera y vinilo – con diferentes tipos de vidrio. Los valores de “U”, transmisión visible (Tvis, también llamado VLT), y coeficiente de ganancia de calor solar (SHCG) son los valores típicos mencionados. La valoración se basa en el comportamiento integral del ventanaje. Esta tabla muestra valores óptimos que deben tener los ventanajes y fueron definidos por el Consejo Nacional de Tasación de Ventanaje (NFRC) de Estados Unidos.22 4.3.3. RECOMENDACIONES DE VENTANAJE.23 Dependiendo del sistema en que trabajará la edificación (VN, MM y AA) se debe seleccionar el marco y el paño adecuado para ese sistema. A. Edificaciones en Sistema de Ventilacion Natural. En este sistema la selección del material del ventanaje tiene poca importancia, debido a que las ventanas deben permanecer abiertas para garantizar el flujo de ventilación y la transmisión de calor a través del marco y los paños de la ventana es insignificante. En cualquier caso, es recomendable que el acabado de los marcos sea de color claro y el ventanaje en su totalidad debe estar sombreado. B. Edificaciones en Sistemas de Modo Mixto y Aire Acondicionado. Las recomendaciones para ventanajes se apoyan en el criterio de lograr una adecuada transferencia de luz natural y un coeficiente de sombra promedio. La información técnica, de marcos y vidrios está apoyada en experiencias internacionales. • El factor “U” en la selección de los ventanajes debe ser menor de 0,75 BTU/h ft2 °F preferiblemente menor que 0,60 BTU/h ft2 °F. Pero este valor es menos importante que el Coeficiente de ganancia de calor solar SHGC. Esta es la propiedad más importante para los ventanajes en climas cálidos y debe ser lo mas bajo posible. Se deben seleccionar ventanajes con SHGC menor que 0,40. • La transmisión visible (Tvis o VLT) es deseable que este por encima de 0,70 en el vidrio solo, para maximizar la luz diurna y las visuales. Este valor se traslada a un valor VLT por encima de 0,50 para el total del ventanaje. 22. El NFRC es una coalición de grupos de sectores públicos y privados de los Estados Unidos, que trabajan para estandarizar y mejorar la eficiencia de los productos de ventanaje. 23. Las recomendaciones para ventanaje son de NFRC. USA
  • 42. Sección 1.Ventanas. 41 FUENTE: NFRC. CONSEJO NACIONAL DE TASACION DE VENTANAJES. ESTADOS UNIDOS. (*) VALOR "U": BTU/h ft2 °F. SHGC: SOLAR HEAT GAIN COEFICIENT VLT: TRANSMISION DE LUZ VISIBLE ESTOS SON LOS VALORES TIPICOS, EN LOS PRODUCTOS REALES PUEDEN VARIAR. LOS VIDRIOS DE COLOR SON GRIS O BRONCE VIDRIO CLARO VIDRIO DE COLOR DE TODOS LAS OPCIONES DE VIDRIO ESTE ES EL QUE PERMITE LAS MAYORES GANANCIAS DE CALOR Y TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE. ES BASICO PARA COMPARAR OTROS VIDRIOS MAS EFICIENTES. REDUCE LA GANANCIA DE CALOR SOLAR PERO AL MISMO TIEMPO REDUCE LA TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE COMPARADO CON EL VIDRIO CLARO MARCO DE VINILO MARCO DE MADERA PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.89 1.11 SHGC: 0.63 0.86 VLT: 0.60 0.90 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.89 1.11 SHGC: 0.54 0.73 VLT: 0.49 0.68 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.89 1.11 SHGC 0.63 0.86 VLT: 0.69 0.90 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.89 1.11 SHGC: 0.54 0.73 VLT: 0.49 0.68 MARCO DE ALUMINIO PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 1.30 1.11 SHGC: 0.74 0.86 VLT: 0.69 0.90 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 1.30 1.11 SHGC: 0.63 0.73 VLT: 0.49 0.68 AGREGANDO UNA SEGUNDA CAPA DE VIDRIO Y UN ESPACIO DE AIRE SE REDUCE LA GANANCIA DE CALOR A LA MITAD. ESTE VIDRIO REDUCE LA GANANCIA DE CALOR, PERO TAMBIEN LA TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE, COMPARADO CON EL VIDRIO DOBLE CLARO. LA CAPA DE BAJA EMISIVIDAD REDUCE LA GANACIA DE CALOR COMPARADO CON LOS VIDRIOS DE COLOR O REFLECTIVOS, ESTOS PROVEEN MAYOR NIVEL DE LUZ DIURNA. LA CAPA ES ESPECTRALMENTE SELECTIVA A ALGUNAS LONGITUDES DE ONDA Y REFLECTIVAS A OTRAS. SON TIPICAMENTE TRANSPARENTES A LA LUZ VISIBLE Y REFLECTIVAS A RADIACIONES DE ONDA CORTA Y ONDA INFRARROJA. AGREGANDO UNA SEGUNDA CAPA DE VIDRIO Y UN ESPACIO DE AIRE SE REDUCE LA GANANCIA DE CALOR A LA MITAD. VIDRIO CLARO DOBLE PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U C/ROTURA TERM: 0.64 0.48 S/ROTURA TERM: 0.81 0.48 SHGC: 0.63 0.75 VLT: 0.59 0.81 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.46 0.50 SHGC: 0.51 0.50 VLT: 0.35 0.48 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.49 0.48 SHGC: 0.46 0.50 VLT: 0.35 0.48 VIDRIO ESPECTRAL SELECTIVO PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U C/ROTURA TERM: 0.44 0.25 S/ROTURA TERM: 0.63 0.25 SHGC: 0.37 0.41 VLT: 0.52 0.72 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.29 0.25 SHGC: 0.30 0.41 VLT: 0.52 0.72 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.29 0.25 SHGC: 0.30 0.41 VLT: 0.52 0.72 VIDRIO DE COLOR DOBLE PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U C/ROTURA TERM: 0.64 0.48 S/ROTURA TERM: 0.81 0.48 SHGC: 0.51 0.50 VLT: 0.35 0.48 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.46 0.50 SHGC: 0.51 0.50 VLT: 0.35 0.48 PROPIEDADES DEL VENTANAJE : PROM CENTRO DEL VIDRIO FACTOR U: 0.46 0.50 SHGC: 0.51 0.50 VLT: 0.35 0.48 TABLA 6 COMPORTAMIENTO TERMICO DE VENTANAJES ( *)
  • 43. Sección 1.Ventanas. 42 5. PROTECCIONES SOLARES. Los sistemas de protección solar constituyen dispositivosarquitectónicosopacosqueseinterponen entre el sol y las ventanas con el fin de controlar el ingreso de la radiación solar directa y alcanzar un microclimaadecuadoenelinteriordelaedificación segúnsusexigenciastérmicasylumínicas;porlotanto, el tipo, tamaño y localización de un dispositivo de sombra dependerá en gran parte de los valores y ángulosdeincidenciadeestacomponente. Elelementoprotectorsiempreabsorbealgode calor, su temperatura se incrementa y emite ondas infrarrojas, convirtiéndose en un radiador. Cuanto mayor sea la parte de esa radiación que afecte al interiordel edificio,menoseficazserálaprotección, por lo tanto, la ubicación más adecuada para los elementosdecontrolsolaresenlaparteexternadel edificioylomásseparadadelafachada. Cuandoloselementosdeprotecciónsolarestán incorporadosrígidamentealaobraarquitectónicay sin posibilidad de regulación se denominan proteccionessolaresfijas.Estossistemasresultanmás económicosysueficienciadependeráexclusivamente delasdimensionesyladisposicióndesuspartes. Los móviles permiten mayor posibilidad de regulación ante la necesidad de un mayor aprovechamiento de la luz natural y la visibilidad hacia el exterior. Sus partes pueden girar manual o automáticamente alrededor de sus ejes, deslizándose o extendiéndose, por lo que requieren un mayor mantenimiento. 5.1. TIPOS DE PROTECCION SOLAR. De acuerdo con la disposición geométrica de los elementos de sombra con respecto a una superficie horizontal, al plano de la fachada y sus posibilidades de combinación, los sistemas de protección solar se pueden clasificar en: horizontales, verticales, oblicuos, declinantes y mixtos. 5.1.1. PROTECCIONES SOLARES HORIZONTALES. Son superficies planas que se sitúan horizontalmente, paralelas al plano del piso y perpendicularmente a la fachada. (Fig. 30) En la Región Zuliana las trayectorias solares tienden a ser perpendiculares al plano del horizonte. Por lo tanto, estos elementos de sombra son los más eficaces para las posiciones elevadas e intermedias del sol en cualquier orientación, no así para las primeras horas de la mañana y últimas horas de la tarde. (Tabla 7) 5.1.2. PROTECCIONES SOLARES VERTICALES. Son superficies planas verticales que se ubicanenformaperpendicularoparalelaalplano FIG. 30 Protección solar horizontal
  • 44. Sección 1.Ventanas. 43 CONDICIONES DE ASOLEO VARIACION DE LA EFICIENCIA SEGUN DIFERENTES ORIENTACIONES TIPOLOGIA Cenital Lateral Horizontal Frontal HORIZONTAL EFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE DECLINANTE HORIZONTAL EFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE VERTICAL LATERAL DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE EFICIENTE DEFICIENTE VERTICAL FRONTAL DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE DEFICIENTE SEMI-EFICIENTE 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 N NE E SE S SO O NO D-HORIZ HORIZ 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 N NE E SE S SO O NO VERT-L VERT-F TABLA 7 EFICIENCIA DE LAS PROTECCIONES SOLARES TIPO SEGUN LA POSICION DEL SOL Y ORIENTACION DE LA VENTANA