Bienestar termico humano (Sesión 5)

FÍSICA DE LA ARQUITECTURA 1 BIENESTAR TÉRMICO HUMANO Docente: Arq. Eduardo Mayorga Navarro

¿Qué es el CONFORT TÉRMICO? La norma ISO 7730 define el confort térmico como: “Esa condición de la mente en la que se expresa la satisfacción con el ambiente térmico”.ASHRAE lo define el como:“ Es un estado del espíritu que refleja lasatisfacción con el ambiente térmicoque rodea a la persona”.ASHRAE señala que para analizar el conforttérmico hay que tomar en cuenta nosolamente la temperatura y la humedad, sinotambién el movimiento del aire, la temperaturaradiante, la actividad desarrollada e incluso eltipo de vestimenta.

PROCESOS DE INTERCAMBIO DE CALORPara comprender qué condiciona el bienestar ysu relación con la arquitectura debe tomarseen cuenta que el cuerpo humano producecalor y lo intercambia con el ambiente que lorodea, esto incluye el medio natural y el medioconstruido. Para tal efecto existen procesosexógenos y endógenos que propician dichointercambio de calor.Los mecanismos exógenos son la convección,la conducción y la radiación. Y los decarácter endógeno son la evaporación (ensus dos formas; la respiración y la sudoración),y el metabolismo.

ConvecciónEs la transferencia de calor que se realiza alestar un fluido –liquido o gaseoso- en contactocon la piel. La perdida o ganancia de calordepende de la temperatura del cuerpo y de latemperatura y movimiento del fluido encontacto. Al acelerarse el movimiento delfluido, aumenta la convección.ConducciónEs la transferencia de calor con los objetos queestán en contacto con la piel, y depende de latemperatura y conductividad térmica delmaterial en contacto. Cuantitativamente laganancia o pérdida de calor está condicionadapor el tamaño del área de contacto entre loscuerpos.

RadiaciónEs la transferencia de calor entre el cuerpo ylas superficies que lo rodean a través delambiente. El flujo depende de la temperatura ycercanía que tengan las superficies a sualrededor. La piel siempre irradia calor en lalongitud de onda correspondiente a losinfrarrojos. Nuestro entorno emite a su vezradiaciones, ya sea en ondas “cortas” (radiaciónsolar directa) o en ondas “largas” (radiaciónterrestre) produciéndose así un intercambioenergético por radiación entre la piel y elentorno, incluso lejano.EvaporaciónEs la transferencia de calor del cuerpo humanohacia el aire ambiental; depende de la cantidadde agua que se expulsa por la respiración y latranspiración, que continúa aún, cuando latemperatura del aire y la temperatura mediaradiante son superiores a la temperatura delcuerpo.

MetabolismoLa fuerza que le permiterealizar sus actividades elcuerpo humano la obtiene alconvertir la masa alimenticiaen energía. A éste proceso sele llama metabolismo. El calormetabólico que produce unindividuo depende de laactividad que lleva a cabo y esun factor clave en el estudiodel bienestar térmico. (*) los datos de la tabla, fueron extraídos de Belding y Hatch (1955), se refieren a un hombre de unos 70 Kg. De masa, 1.80 m² de superficie de piel y 1.73m. de altura, que se encuentre realizando en forma continuada la actividad que se describe en la parte izquierda de la tabla.

CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

ECUACIÓN DEL BALANCE TÉRMICO HUMANODe lo anterior, se concluye que el BalanceTérmico entre el cuerpo humano y suentorno puede expresarse en la siguienteforma: M ± Cd ± Cv ± R – E = 0Donde:M es el calor que por unidad de tiempoproduce el metabolismo humano.Cd Calor que gana o pierde por Conducción.Cv Calor que gana o pierde por Convección.R Calor que gana o pierde por Radiación.E Calor que siempre se pierde porEvaporación.

EL EFECTO AISLANTE DE LA ROPA (CLO)Es importante resaltar el papel fundamental que desempeña el efecto aislante de laropa en el control de la temperatura y humedad de la piel, las cuales dependen delas propiedades físicas de la tela o del material con que se elaboran las prendas y de quétan ajustadas estén al cuerpo, pues forman una barrera para el intercambio energéticoentre el cuerpo y el ambiente.Cabe señalar que el tipo de ropa cambia de acuerdo con su uso, el cual depende de laactividad, la edad, el sexo, la hora del día, el clima y la moda predominante. La unidad deresistencia térmica para la vestimenta es denominada CLO, que se deriva de la palabrainglesa clothing que significa ropa en español.

VALORES DERESISTENCIA TÉRMICADE LA ROPA

En fisiología se dice que hay conforthigrotérmico cuando no tienen que intervenir LOS MECANISMOS DElos mecanismos termorreguladores del AUTORREGULACIÓNcuerpo para una actividad sedentaria y con unligero arropamiento.La sensación de comodidad surge de lageneración de un microclima que evita lareacción del cuerpo ahorrando gastos deenergía.No obstante cuando el clima no se encuentradentro de los límites de confort establecidos,aparecen los mecanismos deautorregulación, los que están inmersos enun complejo sistema de aclimatación, en losque el cuerpo de manera involuntaria propiciao dificulta la perdida de calor, con el fin demantener el balance térmico necesario parasu buen funcionamiento.

ÍNDICES Y MÉTODOS PARA Existe una serie de índices y métodos que EVALUAR UN AMBIENTE permiten predecir el comportamiento TÉRMICO humano frente a las distintas acciones a la que está sometido por su entorno. Según ASHRAE, dichos índices se Por su parte la NORMA ISO 7730, clasifican según tres clases: considera dos métodos: 1) Índices directos: mediciones de 1) El PMV: El voto medio previsto temperatura de bulbo seco y húmedo, (predicted mean vote) humedad relativa, etc. 2) El PPD: El porcentaje previsto de 2) Índices racionales: derivan de la insatisfacción (percent predicted of ecuación general de balance térmico, dissatisfied). por ejemplo: temperatura media radiante, temperatura operativa. Las limitaciones de éstos índices están 3) Índices empíricos: basados en dadas en cuanto a que no abarcan todos respuestas subjetivas, siendo el índice los aspectos que intevienen en el bienestar de temperatura efectiva uno de los del hombre según la escuela clásica de principales. confort térmico (actividad, ropa, velocidad del aire, humedad relativa, temperatura del aire, entre otros). ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers ISO: International Organization for Standardization

ÍNDICE DE TEMPERATURA MEDIA RADIANTE

TEMPERATURA OPERATIVA MEDIALa Temperatura Operativa Media que seconsidera de confort es de entre 23 y 26°C, cuando no se tiene en cuenta lainteracción con la ventilación natural. LaTemperatura Operativa o TemperaturaResultante, es la temperatura media entre latemperatura radiante y la temperatura delaire (o temperatura seca) temperatura a laque debe estar el aire y las paredes del localpara que un individuo intercambie la mismacantidad de calor sensible que en el localdado..Top = (Tr + Ta) / 2Donde:Tr: temperatura radiante de las superficies del local °C.Ta: temperatura del aire seco °C.

ÍNDICE DE TEMPERATURA EFECTIVAEn el ábaco para determinar la TemperaturaEfectiva se considera que las paredes y el suelo delambiente están a la misma temperatura seca yhúmeda. La forma de utilizar el ábaco es comosigue:-Medir la temperatura húmeda y situar el valor enel ábaco.-Unir el valor anterior con la temperatura secamedida. Esto dará una recta que cortará la partecentral del ábaco.-Buscar la intersección entre la velocidad del aire yla recta trazada.-Valorar el resultado obtenido de acuerdo a losdatos de zona de confort para la localidad enestudio.

LÍMITES DE CONFORT DADOS POR EL ÍNDICE DE TEMPERATURA EFECTIVA

ÍNDICES PMV Y PPDLos índices PMV (Voto Medio Previsto) y PPD (Porcentaje Previsto deInsatisfacción) pueden ser utilizados para el diseño de ambientes térmicosconfortables o para la evaluación de ambientes térmicos existentes.El PMV permite predecir el calor promedio de la sensación térmica que produciríaun determinado ambiente en un grupo numeroso de personas.El PPD permite predecir de forma cuantitativa el porcentaje de personasinsatisfechas con el ambiente mencionado.

CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAYLos hermanos Víctor y Aladar Olgyay,Arquitectos húngaros, nacionalizadosestadounidenses, fueron losprimeros que representaron en unacarta los parámetros de comodidadtérmica, basándose en datos defisiólogos en 1925, que permiteestablecer una “zona de comodidado de confort” en relación con latemperatura y humedad relativa delaire.Este método se basa en unascondiciones muy concretas, para unapersona con una actividad ligera(paseando), vestida con ropa deentretiempo (1 Clo), sin viento y a lasombra.

CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONIBaruch Givoni, Arquitecto Israelí,creó ésta carta con el objetivo deevaluar las condicioneshigrotérmicas en el interior de losedificios. Basado en los valoresTemperatura de bulbo seco(temperatura ambiente),Humedad Relativa, Presión deVapor y Temperatura de BulboHúmedo.La carta cuenta con una zona deconfort, la que varía según lascaracterísticas climáticas de lalocalidad que se esté analizando,y ofrece una serie de estrategiasbioclimáticas conducentes alograr el bienestar térmicocuando los datos no seencuentran en la mencionadazona de confort.

CONSIDERACIONES PARCIALESCon base en la información y datosexpuestos se destacan dos aspectos;a) El funcionamiento del cuerpo es óptimo dentro de un estrecho margen de temperatura. La variación diaria normal en el interior corporal es de tan sólo 1° C, requiriendo que la temperatura corporal se mantenga entre lo 36.5° y 37.5° C. Cuando más actividad realice el individuo, menor debe ser la temperatura ambiental, para favorecer de ésta forma, la pérdida del exceso de calor y evitar el estrés térmico.b) suponiendo resuelto el problema alimentario; se puede entender que el problema principal en las zonas cálidas, desde el punto de vista biotérmico, es el de conseguir disipar cómoda y eficientemente el calor metabólico que produce el cuerpo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS-Métodos de cálculo de los rangos del confort térmico. N. A. Mesa, M Arboit. ASADES,Argentina.-Los materiales de construcción y su aporte al mejoramiento del confort térmico de enviviendas en periféricas dela ciudad de Loja, Ecuador. Freddy Astudillo, Universidad TécnicaParticular de Loja UTPL.-Tecnología para la sostenibilidad, ¿conveniencia o necesidad?, Pere Esquerra, España. 2007.-Confort térmico, conferencia del prof. Waldo Bustamante, confort ATE, Abril 2008.-Confort térmico, documento de farq, Universidad de la República UDELAR, Uruguay.-Arquitectura Bioclimática. Gustavo Gili, Izar, Jean-Louis y Guyot, Alain. Barcelona, 1980.-Confort térmico Dirección de Seguridad e Higiene de ASEPEYO,Mayo 2005.-Bienestar térmico: Criterios de diseño para ambientes térmicos confortables. Ana HernándezCalleja.-Clima, Arquitectura y Urbanismo: La consecución del confort a partir de la arquitecturabioclimática, Ma, Fernanda Pita, Universidad de Sevilla.- www.wikipedia.org

Bienestar termico humano (Sesión 5)

by Eduardo Mayorga Navarro on Aug 24, 2011

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