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Culiacán Clima y Confort para la Aplicación de
Estrategias Bioclimá9cas
De las Metodologías… “el procedimiento deseable será trabajar con y no contra las fuerzas naturales y hacer uso de sus potencialidades para creas mejores condiciones de vida... El procedimiento para construir un edificio climá9camente balanceado se divide en cuatro pasos, de los cuales el úl9mo es la expresión arquitectónica. La expresión debe estar precedida por el estudio de las variables climá9cas, biológicas y tecnológicas”
Olgyay, Victor. Design With Climate. Princeton University Press. Princeton, USA 1963. pp 10-‐13
1. Planteamiento del problema. – Obje9vos, alcances y limitaciones
2. Análisis del Si6o y del entorno – Medio natural – Medio ar9ficial – Medio socio-‐cultural
3. Usuario: – Bienestar y confort – Necesidades y requerimientos
4. Estrategias de diseño – Clima9zación – Iluminación – Acús9ca – Control de contaminantes
5. Anteproyecto
Método desarrollado por el Dr. Víctor Fuentes Freixanet Arquitectura BioclimáMca CyAD -‐ UAM Atzcapozalco
Datos básicos para el diseño bioclimá9co
• Emplazamiento • Clima local
• Asoleamiento
• Condiciones de confort • Comportamiento térmico de la Envolvente
El si9o, el lugar, el emplazamiento
Factores del clima
• La9tud • Al9tud • Relieve • Distribución de 9erra y agua • Corrientes marinas
• Modificaciones al entorno
Elementos del clima
• Temperatura • Humedad • Precipitación • Presión atmosférica • Radiación • Nubosidad • Visibilidad • Días grado e Índice ombrotérmico
Factores climá9cos • Temperatura • Humedad
• Precipitación • Radiación solar global
• Vientos
Clasificación Climatológica
Fuente: Servicio
Meteorológico Nacional Normales
Climatológicas por estación
h[p://smn.cna.gob.mx/index.php?op9on=com_content&view=ar9cle&id=42&Itemid=75
Procesamiento de Datos
Análisis de datos climá9cos
Temperatura
TMax por encima de 40º C
TN = 25.3º C Zona de Confort = 22.83º a 27.83º C.
TMax por encima de la ZC todo el año
TM dentro de los límites de la ZC
Parámetro de Referencia: Límites para evaluar la temperatura sobre la zona de confort determinada
con base en la temperatura neutra.
• TM anual = 24.9º C
• TM del mes más caluroso = 30º C
• TM mes mas frío =19.2º C.
• TMáx mensual por encima de la ZC todo el año
• De junio a octubre pueden presentarse temperaturas superiores a los 40º C
Lugar CÁLIDO con necesidades de enfriamiento durante la mitad de los meses del año
Distribución de rangos de confort para cada hora del día
TEMPERATURA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PRO
14.8 13.3 12.1 11.2 10.6 10.4 10.9 12.5 14.8 17.7 20.7 23.6 25.9 27.5 28.0 27.8 27.2 26.3 25.1 23.6 21.9 20.1 18.3 16.5 19.2
15.3 13.7 12.4 11.4 10.8 10.6 11.2 12.8 15.2 18.3 21.5 24.5 27.0 28.6 29.2 29.0 28.4 27.4 26.1 24.6 22.8 20.9 18.9 17.0 19.9
16.4 14.7 13.4 12.4 11.8 11.6 12.2 13.8 16.4 19.5 22.8 26.0 28.6 30.3 30.9 30.7 30.1 29.0 27.7 26.0 24.1 22.1 20.1 18.2 21.2
18.6 17.0 15.7 14.6 14.0 13.8 14.4 16.1 18.6 21.8 25.1 28.2 30.7 32.3 32.9 32.7 32.1 31.1 29.8 28.2 26.4 24.5 22.5 20.5 23.4
21.7 20.3 19.0 18.1 17.6 17.4 17.9 19.4 21.7 24.5 27.6 30.5 32.8 34.4 34.9 34.7 34.1 33.2 32.0 30.5 28.8 26.9 25.1 23.4 26.1
26.0 24.9 23.9 23.2 22.7 22.6 23.0 24.2 26.0 28.2 30.6 32.8 34.6 35.8 36.2 36.1 35.6 34.9 34.0 32.8 31.5 30.1 28.7 27.3 29.4
27.0 25.9 25.1 24.4 24.0 23.9 24.3 25.3 26.9 28.9 31.1 33.0 34.7 35.7 36.1 36.0 35.6 34.9 34.1 33.1 31.9 30.6 29.4 28.1 30.0
26.6 25.6 24.7 24.1 23.7 23.6 24.0 25.0 26.6 28.6 30.6 32.6 34.2 35.2 35.6 35.5 35.1 34.5 33.6 32.6 31.5 30.2 29.0 27.7 29.6
26.4 25.4 24.6 24.0 23.6 23.5 23.8 24.8 26.4 28.2 30.2 32.2 33.8 34.8 35.2 35.1 34.7 34.1 33.2 32.2 31.1 29.8 28.6 27.4 29.3
24.1 22.9 21.9 21.2 20.8 20.6 21.0 22.2 24.1 26.4 28.9 31.3 33.2 34.5 34.9 34.7 34.3 33.5 32.5 31.3 29.9 28.4 26.9 25.4 27.7
19.1 17.7 16.5 15.6 15.1 14.9 15.4 16.9 19.1 21.9 24.8 27.5 29.7 31.1 31.6 31.4 30.9 30.0 28.9 27.5 25.9 24.2 22.5 20.8 23.3
16.1 14.7 13.6 12.7 12.2 12.0 12.5 13.9 16.1 18.8 21.6 24.3 26.5 27.9 28.4 28.2 27.7 26.8 25.7 24.3 22.7 21.1 19.3 17.7 20.2
21.0 19.7 18.6 17.8 17.2 17.1 17.5 18.9 21.0 23.6 26.3 28.9 31.0 32.3 32.8 32.7 32.1 31.3 30.2 28.9 27.4 25.8 24.1 22.5 24.9
34,72%
27,43%
37,85%
TEMPERATURA
TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA Más de 27.8 Más de 70
Tn= 25.3 de 22.8 a 27.8 CONFORT de 30 a 70 Menos de 22.8 Menos de 30
Humedad
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
%
meses
Humedad
Máxima Media ZCs ZCi Mínima
HRmáx > Confort
Parámetro de Referencia: Los límites son fijos para todas las ciudades entre 30 y 70%
Los meses de julio a octubre, que presentan los más altos porcentajes de humedad, coinciden con las temperaturas más altas, por lo que deberían considerarse las
estrategias de deshumidificación en verano
Precipitación
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
mm
meses
Precipitación y Evaporación
Precipitación total Evaporación
precip. > evapo.
Parámetros de Referencia: Se analiza el cruce de las dos gráficas. Cuándo hay mayor precipitación que evaporación, se consideran meses húmedos con
lluvia.
Precipitación Media Anual: 690.1 mm Nula o muy escasa de febrero a junio Mayor a 100 mm de julio a octubre En sep6embre coinciden lluvia intensa, altas temperaturas y humedad
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
W/m
2
Radiación Solar
Máxima Directa Difusa Máxima Total Límite Superior Límite inferior
Parámetros de Referencia: Se considera radiación alta cuando sobrepasa los 700 W/m2
y baja cuando es menor a 500 W/m2
Radiación solar global
Radiación Máx Directa > 500 W/m2 en mayo y junio, pero nunca por encima de 700 Radiación Máx Total > 700 W/m2 en marzo, mayo y junio
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
m/s
meses
Viento
Media Máxima Límite interior
Vientos Parámetros de Referencia: Se considera viento fuerte
para interiores cuando la velocidad es mayor a 1.5 m/s. Para exteriores esta velocidad aumenta a 2 m/s.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
N NE E SE S SO O NO
velo
cida
d m
edia
(m/s
)
Velocidad media por orientación
-‐1
0
1
2
3
4
5
Porcentaje de Calmas
De julio a octubre la velocidad media del viento rebasa 1.3 m/s aprovechable para estrategias de ven9lación en los meses de más calor
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Rosa de los vientos PROMEDIO ANUAL
El promedio anualizado graficado en esta rosa de los vientos demuestra que la dirección dominante corresponde al Suroeste y en segundo lugar al Oeste.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
N NE E SE S SO O NO
velo
cida
d m
edia
(m/s
)
Velocidad media por orientación
-‐1
0
1
2
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4
5
Porcentaje de Calmas
Intensidad y dirección por mes
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Enero
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Febrero
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Marzo
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Abril
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Mayo
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Junio
La dirección del viento cambia dentro de un rango predominante entre el Oeste y el Suroeste, aunque ya en junio 9ende a ser unidireccional por el Suroeste.
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Julio
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Agosto
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Sep6embre
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Octubre
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0 N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Noviembre
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Diciembre
Intensidad y dirección por mes
Será de vital importancia estudiar con detalle las estrategias de ven9lación en verano, temporada con los registros más altos de calor y precipitación, para aprovechar al máximo sus posibilidades de atemperamiento de los espacios interiores.
Cálculo de sombra de viento
-150,0
-100,0
-50,0
0,0
50,0
100,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
dg
meses
Días Grado
DG-Enfriamiento DG-Calentamiento
requerimientos de enfriamiento
Parámetros de Referencia: Relaciona TM con ZC. Cuando el valor es posiMvo, se requiere enfriamiento y cuando es negaMvo se requiere calentamiento. Cuando el valor es
cero las condiciones son confortables.
Días grado
-20,0
-10,0
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
°C
meses
Temperatura media Precipitación
época lluviosa
Índice ombrotérmico
Parámetro de Referencia: Marca la época de lluvias (cuando las plantas no requieren riego). Están graficadas la temperatura media y la precipitación. Cuando la precipitación es mayor a la temperatura, quiere decir que es la época lluviosa, cuando la precipitación es menor a la temperatura es una época seca.
Geometría solar y asoleamiento
Transportador solar o mascarilla de sombreado
Geometría solar y asoleamiento
Para diseñar disposi9vos de control solar requerimos conocer los límites de protección necesarios, es decir, debemos saber a qué hora y en qué meses o época del año es necesaria. Para ello trasladamos los datos de temperaturas horarias a la gráfica solar.
Diseño de disposi9vos de control
Confort humano
Temperatura neutra (S. Szokolay)
donde:
Tn = Temperatura neutra
Tm = Temperatura media (mensual o anual)
Tn = 17.6 + 0.31 Tm TN Culiacán = 25.3º C
ZC = Tn ± 2.5 ºC
ZC Culiacán = 22.83 -‐ 27.83 ºC
Diagramas de confort
• Climograma de Olgyay
• Diagrama psicrométrico de Givoni
• Triángulos de confort
Climograma de Olgyay
• Zona de Confort de noviembre a mayo, solo para la temperatura media.
• Será necesario aplicar estrategias de ven9lación por arriba de 2 m/s en las tardes de mayo.
• De noviembre a mayo se sugiere calentamiento por radiación en las madrugadas entre 250 y 400 W/m2
• De junio a sep9embre será imposible manejar solo con ven9lación las horas del mediodía.
Diagrama psicrométrico de Givoni
• Madrugadas de diciembre a abril requieren calentamiento solar ac9vo. • Las de mayo, octubre y noviembre requieren de estrategias de calentamiento solar pasivo o asoleamiento. • De las tardes, solo las de enero caen dentro de la zona de confort • De noviembre a mayo por las tardes, se sugiere una estrategia de masividad de verano, así como ven9lación natural. • A par9r de junio y hasta el mes de octubre las temperaturas máximas se encuentran por encima de cualquier estrategia de control pasivo de calor, por lo que habrá que u9lizar aire acondicionado convencional. • En el caso de las tardes de julio, agosto y sep9embre, también será necesario considerar la deshumidificación convencional.
Triángulos de confort (JM Evans)
En ninguno de los meses del año, a excepción quizá de diciembre existen condiciones de confort para ninguno de los niveles de ac9vidad propuestos, puesto que la relación entre la temperatura media y la oscilación térmica se encuentran en la zona más alta del triángulo.
De noviembre a abril -‐ área 3 de inercia térmica. Octubre y mayo -‐ zona de ven9lación selec9va. De junio a sep9embre -‐ no alcanzan ninguna de las estrategias recomendadas.
Tabla Resumen Estrategias de Diseño Bioclimá9co
Matriz de Estrategias Bioclimá9cas
Criterios básicos de diseño bioclimá9co
Envolvente
• Comportamiento térmico de los materiales • Variables
Un Modelo de Cálculo de temperaturas interiores
Proceso General de Análisis Bioclimá9co
El obje9vo es traducir los datos climá9cos en conceptos de diseño en un proceso gradual donde se transita de datos numéricos a gráficas, después a cartas y diagramas, de ahí a esquemas, a conceptos de diseño y finalmente al par9do. La evaluación de este par9do llevará al proyecto defini9vo.
Conclusiones: • Para reconocer el lenguaje de la Naturaleza, lo primero que
tenemos que entender es el clima, que representa para cada lugar de la Tierra la esencia de su habitabilidad.
• Calidad de vida es un concepto muy amplio, pero sin duda comienza por las caracterís6cas asicas de adecuación al clima que permiten habitar cómodamente los espacios humanos.
• La arquitectura bioclimá9ca es aquella que diseña y construye estos espacios habitables u9lizando a su favor las propias herramientas que la naturaleza le proporciona, viento, asoleamiento, humedad, materiales locales, vegetación.
• Para empezar a responder crea9vamente como diseñadores necesitamos primero entender el CLIMA.
¡Gracias!
