HIGROTERMICIDAD

UNIVERSIDAD DE LA SALLE Confort y Habitabilidad Jhonatan Herrera Parra 70101000Alejandro Cano

• Definición

• Atributos

• Rangos

• Normativa nacional e internacional

• Estrategias arquitectónicas

• Equipos de medición

HIGROTERMICIDAD

La exigencia higrotérmica rige las condiciones ambientales de los espacios de forma de garantizar a los usuarios el balance térmico del cuerpo humano en su intercambio de calor con el ambiente circundante. El confort térmico es un concepto vinculado al metabolismo del cuerpo humano, por lo cual involucra tanto los factores ambientales como las respuestas psicológicas, fisiológicas y sensoriales del ser humano. De esta manera está determinado por la acción de las variables ambientales temperatura, humedad �relativa, velocidad del viento combinada con los factores físicos nivel de actividad y vestimenta de � �los usuarios.

Definición

Atributos1.Temperatura

Es una magnitud escalar (aquella que se expresa por un numero y una unidad de medida especifica)

La temperatura se mide en grados centígrados ºC ó kelvin K que equivalen a 0°C = 273 K

La temperatura se entiende como la cantidad de calor presente en un espacio o cuerpo, por lo que el frio es la ausencia de energía calórica

Un sistema compuesto por dos o mas cuerpos buscan siempre un equilibrio térmico; que consiste en el intercambio de calor del que mas tiene al que menos hasta llegar a estar a la misma temperatura. Existen materiales que realizan este intercambio mas rápidamente que otros esto se mide por medio del coeficiente de conductividad térmica:

Ambiente Cerramiento Esp Interior

Aluminio 209,3Cinc: 106-104

Ambiente Cerramiento Esp Interior Ambiente Cerramiento Esp Interior

Madera 0.3Ladrillo 0.8

Ambiente Cerramiento Esp Interior

La temperatura se mide en grados centígrados ºC.

Cuando el ser humano es expuesto a ausencias de calor elevadas: pierde calorías de manera acelerada imposibilitando la actividad de sus órganos. Si la temperatura corporal es menor a 35° se experimenta hipotermia y a menos de 27° entra en coma. (Vostok, en Antártica Oriental -89,96°C. Bogotá mínima alrededor de 9°)

Cuando el ser humano es expuesto a altas temperaturas: a 41° el cerebro presenta daños irreversibles. A 44° el ser humano muere. (desierto del Sáhara 57°. Cartagena máxima alrededor de 36.7°

El ser humano se vale de distintos medios para detener la transferencia calórica y ponerse a la misma temperatura del ambiente: calorías internas, grasa corporal, sudor , vestimenta, velocidad del viento, humedad relativa, construcciones etc.

Atributos1.Temperatura

Es la cantidad de vapor de agua que se encuentra suspendida en determinado ambiente, se expresa en porcentaje, donde el 100% es la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede mantener a determinada temperatura.

El vapor de agua puede provenir de fuentes naturales como: evaporación de ríos, lagos, mares, plantas u otro seres vivos, o de fuentes artificiales que provocan evaporación del agua.

La Humedad relativa alta se da en zonas selváticas con alta presencia de ríos, plantas y lagos.

La Humedad relativa baja se da en zonas desérticas, lejos de mares, desprovistas de plantas, lagos o ríos; o en zonas polares donde es casi imposible la evaporación natural o la permanencia de agua en este estado en el aire; dadas las bajas temperaturas.

La porosidad de los materiales permiten o no el paso de agua entre ellos, lo que aumentara o disminuirá la humedad en el interior

Ladrillos huecos…………………………………..        45%Ladrillos comunes de media cal…………….        45%Mortero de cemento 1:3……………………….         38%Ladrillos comunes de cal……………………..          36%Revoque grueso………………………………….          33%Ladrillos de máquina………………………….          32.7%Tejas comunes……………………………………          29%Maderas blandas………………………………..           25%Pizarra………………………………………………           10%Mármoles………………………………………….           2.3 a 4.5%Granitos……………………………………………           0.6 a 4%Baldosas de cemento………………………….           0.46%

http://www.repsol.com/SE/ElTiempo/meteorologia/lacreaciondeltiempo/humedadrelativa.aspx

Atributos2. Humedad Relativa

Condensación de vapor de agua o punto de roció alcanza el aire 100% de la humedad

El viento viene caracterizado por dos magnitudes: velocidad y dirección. 

La velocidad del viento mide la componente horizontal del desplazamiento del aire en un punto y en un instante determinados. Se mide mediante un anemómetro, y la unidad de medida es habitualmente metros por segundo (m/s). Las ausencias de viento se denominan calmas.

La dirección mide la componente horizontal de la velocidad del viento se mide mediante una veleta. En meteorología es importante tener en cuenta que la dirección nos indica de dónde viene el viento, no hacia dónde va. Se mide en grados, desde 0º (excluido) hasta 360º (incluido), girando en el sentido de las agujas del reloj en el plano horizontal visto desde arriba. Valores cercanos a 1º y 360º indican viento del norte, cercanos a 90º viento del este, 180º del sur y 270º del oeste. Entre estos valores tendremos el resto de direcciones: nordeste, sureste, suroeste y noroeste.

Atributos3. Velocidad del Viento

http://www.oni.escuelas.edu.ar/2004/SAN_JUAN/676/eolica_y_molinos/capitulo_1/cap_1_1.htm

Es la velocidad a la que se desplaza el viento en determinado espacio, desde una habitación hasta en el planeta, por ser la velocidad una unidad vectorial, la velocidad del viento se compone de una unidad (Km/h, m/min, nudos, etc.) y una dirección relativa a los puntos cardinales

Una alta velocidad del viento en el ser humano puede causar efectos como: la perdida acelerada de la humedad en zonas expuestas como la piel los ojos y los labios. En velocidades muy elevadas el viento puede impedir la correcta respiración.

Atributos3. Velocidad del Viento

Presentación Confort y medio ambiente Alejandro Valencia

Según la velocidad del viento se clasifica de la siguiente manera:

Núm. deBeaufort Denominación m/s km/h Nudo Efectos en tierra

Altura de olas Aspecto del mar

12Temporal

huracanado(Huracán)

>32,6 >117 >64 Destrucción total 14 mEl aire está lleno de espuma y rociones. Enorme oleaje. Visibilidad casi nula

11Temporal muy

duro(Borrasca)

28,5-32,6 103-117 56-63

Estragos abundantes en construcciones, tejados y árboles

12,5 m

Olas excepcionalmente grandes, mar completamente blanca, visibilidad muy reducida

10 Temporal duro(Temporal)

24,5-28,4

89-102 48-55

Árboles arrancados, daños en la estructura de las construcciones

9 mOlas muy gruesas con crestas empenachadas. Superficie del mar blanca.

9Temporal fuerte

(Muy duro)20,8-24,4 75-88 41-47

Daños en árboles, imposible andar contra el viento

7 mOlas muy grandes, rompientes. Visibilidad mermada

8 Temporal(Viento duro)

17,2-20,7

62-74 34-40

Se quiebran las copas de los árboles, circulación de personas dificultosa

5,5 m Grandes olas rompientes, franjas de espuma

7 Frescachón(Viento fuerte)

13,8-17,1

50-61 28-33

Se mueven los árboles grandes, dificultad para andar contra el viento

4 mMar gruesa, con espuma arrastrada en dirección del viento

6 Fresco(Brisa fuerte)

10,8-13,8

39-49 22-27

Se mueven las ramas de los árboles, dificultad para mantener abierto el paraguas

3 mComienzan a formarse olas grandes, crestas rompientes, espuma

5Fresquito

(Brisa fresca) 8,0-10,7 29-38 17-21Pequeños movimientos de los árboles

2 mOlas medianas y alargadas, borreguillos muy abundantes

4Bonancible

(Brisa moderada) 5,5-7,9 20-28 11-16

Se levanta polvo y papeles, se agitan las copas de los árboles

1 mBorreguillos numerosos, olas cada vez más largas

3Flojo

(Brisa débil) 3,4-5,4 12-19 7-10Se agitan las hojas, ondulan las banderas

0,6 mPequeñas olas, crestas rompientes.

2 Flojito(Brisa muy débil)

1,6-3,3 6-11 4-6

Se mueven las hojas de los árboles, empiezan a moverse los molinos

0,2 m Crestas de apariencia vítrea, sin romper

1Ventolina (Suave) 0,3-1,5 2-5 1-3

El humo indica la dirección del viento 0,1 m

Pequeñas olas, pero sin espuma

0 Calma 0-0,2 <1 <1 El humo asciende verticalmente <0,1 m Despejado

Una velocidad del viento moderadamente alta. En climas cálidos húmedos: ayuda a disminuir el calor corporal. En climas secos y cálidos puede acelerar el proceso de deshidratación en el ser humano a la vez que disminuye el calor corporal. En climas fríos y secos: aselara el enfriamiento del cuerpo desde la piel a la vez que acelera la perdida de agua. En climas fríos húmedos acelera el enfriamiento del cuerpo y la condensación de agua en la piel.

Atributos3. Velocidad del Viento

• Es la energía emitida por el sol en forma de radiación electromagnética que llega a la atmósfera. Se mide en superficie horizontal, mediante el sensor de radiación o piranómetro, que se sitúa orientado al sur y en un lugar libre de sombras. La unidad de medida es vatios por metro cuadrado (w/m2).

• La radiación solar que llega a la superficie terrestre está atenuada en su intensidad por diversos procesos que se producen a lo largo de su recorrido a través de la atmósfera terrestre.

Estos procesos son:1. Absorción selectiva por los gases y por el vapor de agua de la atmósfera.2. Difusión molecular (o de Rayleigh), debida también a los gases y al vapor de agua.3. Difusión y absorción por aerosoles o turbidez

• Radiación directa proveniente del sol

• Radiación difusa: es la recibida de la atmósfera por consecuencia de la dispersión de la radiación del sol. La superficies horizontales son las que mayor radiación solar reciben

• Radiación reflejada: es la que refleja la superficie terrestre y depende de la superficie varia la cantidad de reflexión las superficies verticales son las que mas reciben

Imagen tomada presentación Confort y medio ambiente Alejandro Valencia

Atributos4. Radiación Solar

RangosTemperatura

Humedad Relativa

Para sacar el rango se puede aplicar la formula de AuliciemsTn= 17.6 + 0.31 * TmZc= Tn ± 2,5 °C

Tn= temperatura neutraTm= temperatura media anualZc= zona de confort

Bogotá Tn= 17.6 + 0.31 * 14.2 = 22 °CZc= Tn ± 2,5 °CMax = 22.5 °CMin = 19.5 °C

Cartagena Tn= 17.6 + 0.31 * 27.7 = 26.2 °CZc= Tn ± 2,5 °CMax = 28.7 °CMin = 23.7 °C

Según Cengel la mayoría de las personas se sienten cómodas en un ambiente con humedad relativa entre el 40% y el 60%

Víctor Olgyay propone como rango de confort térmico las temperaturas comprendidas entre 18.3 °C y 24 °C

Humedad relativa anual Bogotá 73%

Humedad relativa anual Cartagena 80%

RangosVelocidad del viento

Confort : Víctor Armando Fuentes Freixanet

Según Cengel debe ser tanta que ayude a disipar el calor circundante del cuerpo, pero no tan fuerte para causar molestia. Un rango válido para comodidad es de 15m/min (0,25m/seg). El volumen de aire que debe ingresar a un apto. pequeño es entre 1 pie3/min y 3 pies3/min

Velocidad media del viento anual 2.2 m/seg Velocidad media del viento anual 2.9 m/seg

La medida a la intensidad se indica en el mapa mediante convencionesde colores desde el azul oscuro hasta el rojo oscuro. La unidad de la energíautilizada corresponde al kilovatio hora (equivalente a 3.600 kilo-julios).

Rangos Radiación solar en Colombia

Normativa Internacional y nacional

• Normas EN del comité Europeo de Normalización 14500:2010 la cual regula el confort térmico a través de los vamos y dispositivos de entrada de luz solar

• Directiva Europea 89/106/CE (productos de construcción) Directiva Europea 2002/91/CE (eficiencia energética) establece el consumo de energía en las edificaciones para climatización, ventilación y calefacción de agua.

• Directiva europea 76/492/CEE recomendaciones relativas al uso racional de la energía mediante el aislamiento térmico de los edificios

• Código técnico de la Edificación (CTE) España establece las exigencias que debe cumplir los edificios en seguridad y habitabilidad, enfocados en los materiales y sus propiedades y en el coeficiente global Kg del edificio.

• DIN en ISO 7730:2006 requerimientos de confort térmico en edificios, logrado mediante el cálculo del índice de predicción térmica PMV, combina temperatura del aire, temperatura radiante media, humedad relativa y velocidad del aire

Normativa Internacional y nacional

“Condensación superficial: Es la que se produce sobre la superficie interna de la pared o techo cuando la temperatura de dicha superficie es menor que la temperatura de rocío del recinto. Condensación intersticial: es la que se produce en el interior de las capas del muro (intersticios) o techo, debido a la disminución de su temperatura por debajo del punto de rocío.

• La norma Iram especifica la “transmitancia” térmica de los materiales” y regula según estaciones y zonas las especificaciones de los mismos para confort térmico al interior de la vivienda

• Regula también el fenómeno de las cámaras de aire; especialmente en áticos y espacios entre techos y cielo rasos para asegurar la ventilación adecuada.

• Finalmente hace especificación en como evitar la condensación en muros y cubiertas; teniendo en cuenta los puentes térmicos, temperatura de roció y los comportamientos térmicos de los materiales que hacen parte de los sistemas (muro-exterior-interior, exterior-cubierta-interior etc)

Estrategias Arquitectónicas

AISLAMIENTOS

Establecen barreras para el paso de calor entre dos medio, se utiliza como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, que tienen la capacidad de inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas

Estrategias Arquitectónicas

• La calidad del aire es un elemento fundamental para nuestro bienestar, ya sea en casa, en el trabajo o en lugares de ocio. Para ello, es importante contar con un buen sistema de climatización, combinado con una correcta ventilación.

• La climatización consiste en preparar el aire mediante unas condiciones de temperatura, humedad y limpieza adecuadas para el bienestar de las personas dentro de los edificios según la época del año, esto es, calefacción en invierno y refrigeración en verano

• Debe entenderse siempre que la ventilación es sinónimo de renovación o reposición de aire sucio o contaminado por aire limpio. Se habla de ventilación natural cuando no hay aporte de energía artificial para lograr la renovación del aire.

• Las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior, y los efectos del viento son el origen de las fuerzas que ocasionan el movimiento del aire necesario para lograr la ventilación.

• Así pues, la climatización comprende tres cuestiones fundamentales: la ventilación, la calefacción, o climatización de invierno, y la refrigeración o climatización de verano

Climatización

http://www.bvsde.paho.org/arquitectura/clase42/clase42.htm

Estrategias Arquitectónicas

• El aire: tanto la temperatura del aire, como su humedad relativa y su velocidad, son factores que van a influir en la climatización.

• El factor humano: aunque pueda parecer raro en un principio, la manera en que vistamos, el nivel de actividad que tengamos o el tiempo que permanezcamos en una misma situación, están influyendo en la comodidad térmica. Este es un factor muy variable ya que depende de los gustos de cada persona.

• El espacio: con esto nos referimos a la temperatura ambiental y la temperatura media del local o espacio en el que nos encontremos. Este es un factor más fácil de controlar que el anterior.

Factores de climatización

http://calefaccion.net/climatizacion.html

• Climatización unitaria. Es este sistema muy frecuente. En calefacción se emplea con chimeneas-hogar, diferentes tipos de estufas (de carbón, de gas butano, eléctricas). Para refrigeración lo más conocido es el llamado climatizador o acondicionador de ventana.

• Climatización centralizada. En este sistema de climatización pueden, a su vez, distinguirse dos posibilidades: para un pequeño usuario (vivienda, p.e.) y para un usuario grande (un edificio completo, de cualquier dimensión).

http://www.airesacondicionado.com/aire-acondicionado-central.htm

Estrategias Arquitectónicas

Ventilación

Renovación del aire del interior de una edificación mediante extracción o inyección de aire. La finalidad de la ventilación es:

• Asegurar la limpieza en del aire respirable.• Asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la

humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión.

• Colaborar en el acondicionamiento térmico del edificio.• Luchar contra los humos en caso de incendio.• Disminuir las concentraciones de gases o partículas a niveles

adecuados para el funcionamiento de maquinaria o instalaciones.

• Proteger determinadas áreas de patógenos que puedan penetrar vía aire.

http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-tecnologias/sistemas-de-ventilacion#ancla

Estrategias Arquitectónicas

Ventilación forzada: Es la que se realiza mediante conductos de distribución de aire o áreas del edificio. Éstas pueden crearse mediante extractores, ventiladores, unidades manejadoras de aire (UMAs) u otros elementos accionados mecánicamente.

Ventilación natural Es la que se realiza mediante la adecuada ubicación de superficies, pasos o conductos creadas en el edificio por el viento, humedad, sol, convección térmica del aire o cualquier otro fenómeno sin que sea necesario aportar energía al sistema en forma de trabajo mecánico.

Ventilación selectiva estrategia de diseño bioclimático de edificios propuesta por Givoni cuando el contenido de humedad del aire es bajo y de aplicarse estrategias como la ventilación cruzada el edificio tendría incomodidad higrotérmica. Esto debido a que una corriente de aire con bajo contenido de humedad sobre la piel produce su desecación con el consiguiente disconfort.Esto implica que durante el día la ventilación de los locales será mínima y deberán ser umbrios (sombreados) reduciendo todo lo posible la incidencia de la radiación solar directa y difusa. Con esto se pueden mantener los locales frescos.

Infiltración Es la entrada de aire desde exterior por fenómenos o usos en principio no considerados, pero que afectan o son asumidos para la ventilación, por ejemplo, rendijas en puertas o difusión a través de determinadas superficies.

http://arqbiental.com/energia-eolica/

Estrategias Arquitectónicas

1.Aprovechamiento de la Iluminación Natural (Energía Solar Lumínica)2. Aprovechar la Ventilación Natural (Energía Eólica)3. Bloqueo de la alta insolación Arquitectura Envolvente4. Desarrollo de Técnicas pasivas :Incorporación a la arquitectura de equipos o accesorios(Energía térmica, solar lumínica y/o eólica)• Tubos enterrados• Doble fachadas ventiladas• Ductos de iluminación• Implantación y orientación• Vegetación y paisajismo• Parasoles, pantallas en ventanas y paredes• Techos y paredes verdes• Tecnologías de vidrio Low-e• Selección materiales paredes y techos: Inercia térmica • Colores claros o reflectivos en fachadas y techos

Estrategias Arquitectónicas

Equipos de MediciónTemperatura

Termómetro

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Simulaci/termometro/term.htm

Termómetro digital – higrómetro

http://www.nicometalurgica.com.ar/Www%20RD/Productos/Termometros.html

Equipos de MediciónHumedad Relativa y temperatura

Termo-higrómetro de mano

http://www.directindustry.es/prod/kimo/termo-higrometros-mano-11846-1252527.html

Equipos de MediciónVelocidad del viento

http://introduccionalameteorologia.blogspot.com/2011_02_01_archive.html

Anemómetro y veleta

http://www.kimo.fr/produits/246/vt_100.html?lang=en

Anemómetro

Pirheliómetro de cavidad absoluta Piranómetros

Imágenes tomadas del atlas de radiación solar en Colombia

También llamado solarímetro y actinómetro es un instrumento meteorológico utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar incidente sobre la superficie de la tierra

Un pirheliómetro de cavidad absoluta puede definir la escala de irradiación total sin acudir a instrumentos de referencia

Equipos de MediciónRadiación solar

Climograma de B. Givoni Tiene en cuenta las características del aire, la humedad y la temperatura para evaluar la sensación térmica y de confort.

A abrigo

A

Climograma de B. Givoni  Bogotá

Otras consideraciones Condiciones de diseño higrotérmico

• El hombre optiene la energia de las calorias de los alimentos la cual ayuda a mantener la temperatura corporal interna en 37°C aproximadamente.

• Los intercambios de calor en un ambiente acondicionado pueden hacer que la evapotranspiracion llegue a un 30%, mientras que en ambientes exteriores pueden llegar a estar entre el 80 y 100 %.

• La conveccion y la radiacion pueden ser de distinto signo, positivo (pérdidas), cuando el entorno esta a menor temperatura que el cuerpo, o negativo (ganancias), cuando está a mayor tempratura

Fuente: Neila Javier. Arquitectura bioclimática pág.228

Índices de bienestar • El bienestar en aspectos hogrotérmicos, el

parámetro fundamental es la temperatura, sin olvidad la humedad, el movimiento del aire, la actividad entre otros se agrupan en 4 categorías:

Parámetros Geográficos

Latitud

Altitud

Parámetros Climáticos

Temperatura

Humedad

Movimiento del aire

Radiación

Parámetros Personales

Actividad

Arropamiento

Edad

Sexo

Previsibilidad subjetiva

Parámetros delEspacio interior

Tiempo de ocupación

Gradiente vertical de temperatura

Radiación de onda larga emitida por los parámetros interiores

Variación periódica de la temperatura

Asimetría radiante entre parámetros

Índices de bienestar directos

Temperatura

Humedad

Velocidad del aire

Índices de bienestar

derivados de los directos

Temperatura media radiante

Temperatura equivalente

Temperatura operativa

Temperatura operativa húmeda

Índices de bienestar empíricos

Temperatura efectiva

Índice de enfriamiento por viento

Voto medio observado

Voto medio previsto

Índice de confort ecuatorial

Porcentaje de personas insatisfechas (PPI)

Índice de temperatura húmeda – temperatura de globo

• Se crearon los índices de bienestar para manejar múltiples combinaciones y poder tener datos mas exactos

• Otros factores que influyen en el bienestar, por ejemplo la adaptación a un lugar determinado ya que el cuerpo tarda casi 3 horas para que el cuerpo se acondicione al lugar interior

• Otro aspecto es la distribución irregular de temperatura entre los paramentos llamada asimetría térmica

• Otro aspecto es la temperatura del aire la cual entre los tobillos y la cabeza no puede superar los 3°C ya que esto generaría una sensación de molestia

Las "casas pasivas" reciben este calificativo porque su climatización se basa en diversas estrategias de diseño, como la ventilación natural, la orientación solar o los materiales de aislamiento eficientes. Sus impulsores aseguran ahorros de hasta un 90% en la energía que se utilizaría con un sistema de calefacción convencional. Asimismo, calculan que se han construido en el mundo entre 15.000 y 20.000 de estas viviendas, siguiendo las tendencias normativas y de consumo más ecológicas y de ahorro energético

http://bilboventana.blogspot.com/2012/02/casas-pasivas-passivhaus.html

• Atlas de radiación solar de Colombia, Ministerio de minas y energía e Ideam 2005• Presentación Confort y Medio Ambiente Alejandro Valencia • Cangel, Yunus y Boles, Michael (1999). Termodinámica• Neila Javier, Arquitectura Bioclimática • Arq. María Eugenia Sosa Griffin ARQUITECTURA Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL TRÓPICO• Ramos Calonge Helmuth, Metodología para diagnosticar la habitabilidad en la vivienda

social

• Recursos electrónicos • http://www2.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-

96012006000100005&lng=es&nrm=i Definición condiciones higrotérmica • http://meteo.navarra.es/definiciones• http://calefaccion.net/climatizacion.html climatización• http://remicaserviciosenergeticos.es/blog/climatizacion-y-ventilacion-natural-

fundamentales-para-nuestro-bienestar/• http://es.wikipedia.org/wiki/Climatizaci%C3%B3n • http://bilboventana.blogspot.com/2012/02/casas-pasivas-passivhaus.html• https://www.siac.gov.co/contenido/contenido.aspx?catID=668&conID=1293 Atlas de

radiación solar Colombia • https://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/Bvirtual/019711/019711.htm atlas

climatológico Colombia

Bibliografía