-
DIPLOMADO EN AUTOMATIZACION DE
EDIFICACIONES Versin 5 - 2013
ESTRATEGAS ARQUITECTNICAS DE DISEO
BIOCLIMTICO
-
La arquitectura sostenible
La arquitectura sostenible, tambin llamada arquitectura
sustentable, arquitectura verde, eco-arquitectura , es un
modo
de concebir el diseo arquitectnico de manera sostenible, que
busca aprovechar al mximo los recursos naturales de tal modo
que minimicen el impacto ambiental de los edificios sobre
el medio ambiente y sus habitantes.
-
La consideracin de las condiciones climticas, la hidrografa y
los ecosistemas del entorno en que se construyen los edificios,
para
obtener el mximo rendimiento con el menor impacto.
La eficacia y moderacin en el uso de materiales de construccin,
primando los de bajo contenido energtico frente a los de alto
contenido
energtico.
La reduccin del consumo de energa para refrigeracin, calefaccin,
iluminacin y otros equipamientos, cubriendo el resto de la demanda
con
fuentes de energa renovable.
La minimizacin del balance energtico global de la edificacin,
abarcando las fases de diseo, construccin, utilizacin y final de su
vida til.
El cumplimiento de los requisitos de confort higrotrmico,
salubridad, iluminacin y habitabilidad de las edificaciones
Principios de la arquitectura sostenible
-
Debido a la preocupacin internacional por la actual crisis
ambiental,
gobiernos e instituciones mundiales han decidido:
Tomar medidas y crear polticas ambientales.
Estudiar y desarrollar tecnologas limpias y prcticas
ambientales.
Mejorar la calidad del hbitat.
Hoy por hoy la utilizacin de tecnologas limpias y prcticas
sostenibles
en la construccin y el diseo arquitectnico han cobrado
enorme
vigencia convirtindose en temas urgentes y de fcil
aplicacin.
-
La edificacin sostenible o verde
Flujos cclicos de los recursos de la edificacin
Energa.
Materiales.
Agua.
Reduccin de costos durante la
construccin y
operacin.
Diseada para ahorrar y ser eficiente en la utilizacin de
recursos tales
como:
-
Es necesario aprender a ver la arquitectura no slo como los
muros,
las fachadas o la cubierta, sino
tambin como un espacio vital que
fluye a travs de ellos y su alrededor.
Para habitarla no basta que sea slida
y econmica, debe ser saludable y
agradable, responder al clima y
sintetizar la experiencia constructiva
de las generaciones que nos
precedieron.
Rodrguez Viqueira
Arquitectura Bioclimtica
Aplicacin Bioclimtica
-
Latitud
Es la distancia angular de
un punto sobre la superficie
terrestre al ecuador; se
mide en grados, minutos, y
segundos. La importancia
de este factor del clima es
que determina la incidencia
de los rayos solares sobre
la tierra en un punto
determinado.
Anlisis Climtico - Factores del clima
-
Altitud
Es la distancia vertical de un
plano horizontal hasta el nivel
del mar, se mide en metros
sobre el nivel medio del mar.
Este factor determina el
clima de un lugar, porque al
aumentar la altitud desciende
la temperatura de la
atmsfera. La temperatura
disminuye a razn de 0.6
grados centgrados por cada
100 metros de altitud.
Anlisis Climtico - Factores del clima
-
Relieve
El relieve es la
configuracin superficial
de la tierra. Este es otro
factor clave para el clima,
ya que determina las
corrientes de aire, la
insolacin de un lugar, el
contenido de humedad del
aire, etc.
Anlisis Climtico - Factores del clima
-
Distribucin de tierra y agua
La distribucin de tierra y agua es la
relacin entre los cuerpos de agua y la
tierra firma de un lugar. El agua,
debido a su gran capacidad de
almacenamiento de energa, es un
elemento regulador del clima de
importancia.
Anlisis Climtico - Factores del clima
-
Corrientes marinas
Las corrientes marinas son el
movimiento de traslacin
continuado y permanente de las
aguas del mar en una direccin
determinada. Los orgenes de esto
son el movimiento de rotacin de
la tierra y la insolacin sobre la
superficie de la tierra.
Anlisis Climtico - Factores del clima
-
Los elementos del clima son las propiedades fsicas de la
atmosfera. Estas
propiedades estn en continuo cambio debido a que se inscriben en
ciclos
dinmicos, donde la modificacin de una variable afecta a las
dems.
Los elementos del
clima ms importantes
son:
-temperatura
-humedad
-precipitacin
-viento
-presin atmosfrica
-nubosidad
-radiacin
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Temperatura
La temperatura es un parmetro que
determina la transmisin de calor de un
cuerpo a otro en forma comparativa por
medio de una escala.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
Escalas termomtricas:
Escala C K F
Ebullicin del agua 100 373 212
Fusin o
congelamiento del agua 273 320
-
Ciclo del agua
Humedad
La humedad del aire es debida al
vapor de agua que contiene.
A una temperatura dada, una
masa de aire no puede contener
sino una cantidad limitada de
vapor de agua. Por encima, el
aire se satura y aparece la
condensacin. A medida que el
aire es ms caliente puede
contener ms vapor de agua g/m3.
La humedad relativa es la
relacin (expresada en
porcentaje) de humedad que
contiene el aire y la cantidad de
agua necesaria para saturar a
ste a una misma temperatura.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Precipitacin
Es el agua procedente
de la atmsfera que, en
forma slida o lquida,
se deposita sobre la
superficie de la tierra.
La precipitacin puede
ser sensible o
insensible, ya sea que
tenga forma de lluvia,
granizo, llovizna, nieve
o roco, bruma o niebla.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Viento
El viento es una corriente
de aire en movimiento
horizontal, que se genera
debido a las diferencia de
temperatura y presin
atmosfrica, las cuales se
originan por un
calentamiento no
uniforme de la superficie
de la terrestre.
Los patrones de
circulacin del viento en
el planeta son el resultado
combinado de los flujos
convectivos, con el efecto
de rotacin terrestre
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Zonas de presiones diferentes
sobre los Estados Unidos.
Presin atmosfrica
El aire como toda la
materia tiene un peso
propio de 1293 g por litro a
nivel del mar, que est
determinado por su masa y
la accin de la fuerza de
gravedad que ejerce la
tierra.
Las diferencias de presin
atmosfrica dependen de
la temperatura del aire y
de la altitud del lugar.
A bajas temperaturas
conducen a altas
presiones, mientras que
temperaturas altas
conllevan a bajas
presiones.
Imagen satlite global de la posicin de las nubes y su
temperatura.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Radiacin
Movimiento de la tierra alrededor del sol y sobre su eje generan
las estaciones y los climas globales
Comportamiento de la radiacin solar al entrar a la atmsfera.
La radiacin global es la
cantidad total de energa
solar que alcanza una
fraccin de superficie
terrestre en un plano
horizontal.
La cantidad de radiacin
solar depende de la
constante solar, de la
latitud de la localidad, del
periodo estacional, de las
partculas en suspensin en
la atmosfera, del albedo de
la superficie terrestre y del
clima.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Nubosidad
La nubosidad est formada por un
conjunto de partculas minsculas
de agua lquida o hielo
suspendidas en la atmsfera en
forma de masa, cuyo color vara
segn la luz solar.
Su origen es el resultado de dos
aspectos: la condensacin del
vapor de agua contenido en el aire
hasta alcanzar su saturacin,
descendiendo la temperatura de
rocio; y la presencia de ncleos de
condensacin, alrededor de los
cuales se realiza el paso de vapor
de agua lquida en forma de gotas.
Anlisis Climtico Elementos del Clima
-
Barmetro Anemmetro Pluvimetro
Helimetro Termmetro
Anlisis Climtico Aparatos de Medicin Metereolgica
-
Clasificacin Climatolgica
Diferentes climas de la Tierra, clasificacin climtica de
Kppen:
-
Clasificacin Climatolgica
Fro seco
Fros
Fro hmedos
Templado hmedo
Templado
Templado seco
Clido
Clido seco
Clido hmedo
-
Intercambios trmicos entre el cuerpo y el medio ambiente
Condiciones de Confort
La temperatura del cuerpo debe conservarse alrededor de 37C.
Para
mantener esta temperatura el cuerpo debe disipar el exceso de
calor al
medio ambiente.
-
Conveccin:
Es la transferencia de calor por
desplazamiento de un lquido o gas.
Evaporacin:
Es el cambio de un liquido en gas.
Radiacin:
Intercambio de calor por ondas
electromagnticas.
Conduccin:
Es el intercambio molecular de dos
superficies en contacto.
Intercambios trmicos
-
La zona de confort
psicolgico
La zona de confort psicolgico es el campo
de las condiciones en las cuales los
mecanismos termorreguladores del cuerpo
estn en un estado de actividad mnima, y
por otro lado ropa ligera.
El confort psicolgico
La nocin de confort es extremadamente
subjetiva.
La evaluacin subjetiva de un ambiente
trmico, hace referencia de una parte a
la nocin de calor o fro y por otra parte a
la humedad de la piel.
Adaptacin climtica Condiciones de confort
-
Zona de confort sobre el diagrama psicromtrico
El diagrama
psicromtrico
permite de
representar por un
solo punto la
temperatura y el
estado
higromtrico de
una masa de aire
dado.
Diagrama Bioclimtico
-
Tablas de Mahoney
Este es el mtodo desarrollado por Carl Mahooney para la
Concepcin del hbitat en climas tropicales descrito en el
documento Climate and house design.
Los lmites de confort definidos por C. Mahoney se dan en
funcin de:
Variacin da y noche. La humedad relativa. Temperatura media
anual.
El mtodo de Mahoney esta compuesto por tres etapas:
1. Estudio del proyecto en esquema bsico.
2. Elaboracin del proyecto.
3. Detalle de la ejecucin de las obras.
-
Tablas de Mahoney
-
Tablas de Mahoney
-
Tablas de Mahoney
-
Las respuestas arquitectnicas al problema climtico se pueden
abordar en diferentes niveles:
- Los dispositivos arquitectnicos (proteccin solar, inercia
trmica)
- Los dispositivos tcnicos (refrigeracin por evaporacin)
- Los elementos constructivos ( ventanas, cubierta, etc.,)
- La implantacin en el sitio ( orientacin, forma, etc,)
- Los dispositivos arquitectnicos (proteccin solar, inercia
trmica)
- Los dispositivos tcnicos (refrigeracin por evaporacin)
- Los elementos constructivos ( ventanas, cubierta, etc.,)
- La implantacin en el sitio ( orientacin, forma, etc,)
Respuestas arquitectnicas
-
Herramientas de clculo solar
El Girasol :
Es un baco solar universal que permite por lectura directa,
encontrar a
cada instante la posicin del sol en el cielo, para un observador
situado en
cualquier punto de la tierra.
Aplicaciones
Trazado de sombras.
Determinacin de la duracin.
Determinacin de la duracin de la asoleacin de una pared.
Escogencia de una asoleacin.
Calculo de un parasol.
La implantacin de un captor solar y otras aplicaciones
solares
-
Simulador fsico de trayectoria solar (heliodn)
El heliodn consiste en una plataforma inclinable
en funcin de la latitud deseada, y que est
colocada en una base giratoria que indica el
tiempo horario. La fuente luminosa se encuentra
en un riel vertical y puede ser deslizada en
funcin de la estacin del ao.
Diagrama con los principios de funcionamiento del heliodn
de Dufton y Beckett.
Termoheliodn realizado en la Universidad
de Princeton.
Herramientas de clculo solar
-
Heliodn del Laboratorio de Investigacin en Arquitectura
Bioclimtica de la Universidad Autnoma Metropolitana
Herramientas de clculo solar
-
Ejercicio elaborado con el Girasol. Balance energtico solar
para un terreno determinado en la ciudad de Barranquilla.
Herramientas de clculo solar
-
Ejercicio elaborado con el Girasol. Factor de insolacin
para un terreno determinado en la ciudad de Barranquilla.
Herramientas de clculo solar
-
Simulacin de la trayectora solar elaborado con el Heliodn
para un terreno determinado en la ciudad de Pereira.
7 am 9 am 11 am
1 pm 3 pm 5 pm
Herramientas de clculo solar
-
Programa UPFRONT de Alias research inc..
Programas de simulacin del comportamiento del sol.
Algunos programas relacionados con la simulacin de la
trayectoria
solar y la iluminacin natural: Sol, Sun Dial, MacHeliodn,
Light
Scape, 3d Max, Mac Architrion, Desingn Workshop, MiniCad,
Autocad
Todos ellos se basan en el mismo principio: a partir de tres
variables, latitud,
declinacin del sol y hora del da pueden calcular y simular la
trayectoria
solar, mostrar las sombras proyectadas de elementos verticales
y
horizontales; y por lo tanto calcular el ngulo de incidencia
solar.
Herramientas de clculo solar
-
Simulacin del comportamiento del sol en el espacio pblico en la
Plaza de
Bolvar de Pereira.
9 AM 11 AM
1 PM 3 PM 5 PM
7 AM
Herramientas de clculo solar
-
De todas las influencias que la ciudad ha tenido sobre el tiempo
atmosfrico, la que tiene
mayor impacto sobre el confort del clima local es la presencia o
ausencia del viento.
El viento afecta a las temperaturas, la evaporacin, el grado de
prdida de humedad y
transpiracin de la vegetacin, elementos importantes para las
condiciones
microclimticas locales.
Ventilacin natural
Variacin del Perfil Vertical de la Velocidad Media segn el tipo
de rugosidad del piso.
-
Comportamiento del viento alrededor
de las construcciones.
Reaccin del viento ante un obstculo de
aristas vivas.
Ventilacin natural
-
La ventilacin tiene tres funciones fundamentales:
Mantener la calidad del aire al interior de los edificios
cambiando el aire viciado por el aire nuevo.
- Participa en el confort trmico del cuerpo, ayudando a la
prdida de calor, por conveccin y por evaporacin
del sudor.
- Proporciona el enfriamiento de la masa interna del
edificio en ciertas condiciones.
La ventilacin participa as en el confort.
Ventilacin natural
-
Zonas en sobre presin y en
de presin alrededor de una
edificacin.
Ventilacin cruzada producida por
los vanos situados en las
diferentes zonas de presin.
Ventilacin natural
-
El confort dinmico.
Se establece segn la Escala de
Beaufort un lmite de confort con
viento fuerza 4.
Una velocidad superior a los 5m/s es
juzgada como in confortable.
Viento y Proteccin
Algunas maneras de disponer una barrera
aerodinmica con rboles o arbustos.
-
Las barreras y los cinturones de cubierta vegetal son efectivas
como
elementos de proteccin con respecto a la prdida de calor de los
edificios.
La situacin de los rboles es efectiva en la ralentizacin del
viento; cuanto
ms rugosa es la superficie del suelo ms se reduce la velocidad
del viento.
Viento - Vegetacin
Barreras vegetales de proteccin contra el
viento.
-
Viento -La Escala de Beaufort
-
Luz Natural
-
Luz Natural
La naturaleza de la luz espectro visible
-
La transmisin
1. Materiales transparentes
Dejan pasar o transmiten gran
cantidad de la luz.
2. Materiales translucidos
Transmiten parte de la luz incidente,
bloquean el paso directo y la
proyectan en todas las direcciones
generando luz difusa.
3. Materiales opacos
Impiden el paso de la luz y
producen sombra.
-
La reflexin
-
La luminosidad (lux)
Se mide en luxes.
Es la cantidad de flujo luminoso por
unidad de rea.
1 lmen x m2 = 1 lux
Noche de luna llena = 0.1 lux
Sol intenso = 100.000 luxes
Actividad ocasional......... 100 luxes
Taller/oficina................... 400luxes
Areas de ventas/exposiciones... 800 luxes
Tareas prolongadas /ensambles...900 luxes
Tareas especiales/relojeria..... 2000 luxes
-
Los Sistemas
Pozo de luz, Pantallas de techo,
Repisa de luz, Reflector exterior
-
Atrio, Conducto de luz,
Ventana alta, Persiana reflectiva
Los Sistemas
-
Coeficiente K de transmisin trmica (W/m2C)
Cantidad de calor que atraviesa 1m2 de
pared cuando la diferencia de temperaturas
entre las dos caras es de 1C.
K = 1/R en W/m2C
Comportamiento Trmico
La conductividad trmica l (W/mC)
Flujo de calor que atraviesa 1m2 de pared de 1
mt de espesor cuando la diferencia de
temperatura es de 1C entre las dos caras.
Ej: cobre l = 380 W/mC
Ej: icopor l = 0.04 W/mC
La resistencia trmica (m2C/W)
Es la resistencia que opone un material de
espesor e y de conductividad l al paso del flujo de calor.
R = e/l en m2C/W
en el caso de tener varios materiales se calcula:
R = 1/hi + (e1/l1 + e2/l2 + e3/l3) + 1/he
-
La inercia trmica y temperaturas de superficie
Desfasaje trmico de una pared.
Tiempo de restitucin de
la energa acumulada
Temperaturas de superficie
de diferentes materiales bajo
el clima de Girardot.
-
Uso de los materiales, inercia y colores
Termografa del centro de la ciudad de Pittsburg, USA.
-
METODOS DE EVALUACIN
-
"La simulacin es el proceso de disear un modelo de un
sistema real y llevar a trmino experiencias con l, con la
finalidad de comprender el comportamiento del mismo o
evaluar nuevas estrategias . Esto dentro de los limites
mpuestos por un cierto criterio o unconjunto de ellos,
para el funcionamiento del sistema"
Herramientas de Simulacin
-
Demandas (Envolvente + Uso) y consumos
(Instalaciones + Control).
Potencias mximas.
Confort: trmico, lumnico, IAQ (calidad del aire), acstico.
Produccin: energas renovables, cogeneracin.
ACV de materiales de construccin e instalaciones.
Emisiones de CO2 y otras.
$$$.
Comportamiento energtico del edificio:
-
Modelado del edificio: envolvente, zonificacin,
instalaciones, uso, clima.
Simulacin: demandas, consumos, potencias,
confort, emisiones, costos.
Anlisis de resultados: definicin de alternativas
y objetivos.
Fin: consecucin de objetivos
Metodologa:
-
Herramientas de Simulacin
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin - ECOTEC
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder
-
Herramientas de Simulacin Design Builder - CFD
-
Herramientas de Simulacin Design Builder - CFD
-
Herramientas de Simulacin Design Builder - CFD
-
Herramientas de Simulacin Design Builder - CFD
-
Herramientas de Simulacin Design Builder - CFD
-
Clculo de penetracin solar con ARCHICAD
Herramientas de simulacin de la luz natural
Control de la iluminacin
-
Factores de luz del da sobre el suelo
(LESO-Dial, hierramienta simple)
Herramientas de simulacin de la luz natural - Leso Dial
-
Valores de los factores de luz del da sobre el suelo, con
LESO-Dial
Herramientas de simulacin de la luz natural - Leso Dial
-
Perfil longitudinal de los factores de luz del da sobre el suelo
(LESO-Dial)
Herramientas de simulacin de la luz natural - Leso Dial
-
Visualizacin de las curvas iso-iluminacin (en LUX)
para una oficina con una repisa de luz (RADIANCE)
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
-
Visualizacin de las zonas iso-iluminacin para una sala de museo
(RADIANCE)
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
-
Luminosidad sobre
una imagen de
ambiante luminoso
calculado
(RADIANCE)
Control de la luminosidad
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
-
Iluminacin de una oficina individual
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
-
Iluminacin de una sala de museo
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
-
Ambiente luminoso de un atrio
Herramientas de control de la luz natural
-
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
Iluminacin de una sala de museo
-
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
Iluminacin de un atrio
-
Iluminacin de un espacio interior
Herramientas de simulacin de la luz natural - Radiance
