Equilibrio Térmico • Cuando un cuerpo está más caliente que su entorno pierde calor hasta que su temperatura se equilibra con la de su entorno, este proceso de pérdida de calor se puede producir por tres tipos de procesos: conducción, convección y radiación térmica. De hecho la emisión de radiación puede ser el proceso dominante para cuerpos relativamente aislados del entorno o para muy altas temperaturas. Así un cuerpo muy caliente como norma general emitirá gran cantidad de ondas electromagnéticas. La cantidad de energía radiente emitida o calor radiado viene dada por la Ley de Stefan-Boltzmann.
Formas de trasmisión del calor • Radiación • Convección • Conducción
Radiación • Todo material emite radiación electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre. Cuanto mayor es su temperatura, menor es la longitud de onda de la radiación que emite. • El fenómeno consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.
Conducción • Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas. • El principal parámetro dependiente del material que regula la conducción de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad
Convección • Se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. • Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
Tipos de rayos del Sol La radiación solar está formada por una mezcla de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias. Algunas de ellas (las de longitud de onda comprendida entre 0,4 μm y 0,7 μm) pueden ser detectadas por el ojo humano y constituyen la luz visible. Otras, aunque no son visibles, hacen notar igualmente sus efectos, al ceder a los cuerpos la energía que transportan.
Radiación infraroja La radiación infrarroja La radiación infrarrojos o radiación térmica es un tipo de radiación electromagnética de una longitud de onda superior a la de la luz visible pero más corta que la de las microondas. Su longitud de onda, se encuentra en el rango entre los 700 nanómetros y un milímetro, es la siguiente en longitud al rojo, el color de longitud de onda más larga de la luz visible, de ahí su nombre de infrarrojo, que significa por debajo del rojo. La radiación infrarroja se divide en: infrarrojo próximo cuando la longitud de onda está comprendida entre los 0,8µm y los 2,5 µm infrarrojo medio cuando la longitud de onda está comprendida entre los 2,5µm y 50 µm infrarrojo lejano cuando la longitud de onda está comprendida entre los 50µm y los 1000 µm El vidrio ordinario es transparente a la radiación infrarroja de longitud de onda más corta, más próxima a la luz luz visible, pero, prácticamente opaco a la radiación infrarroja de longitud de onda más larga.
Radiación Ultravioleta Los radiación ultravioleta es otro tipo de radiación electromagnética, en este caso de una longitud de onda inferior a la de la luz visible. La radiación ultravioleta más próxima a la luz visible es la responsable de el color tostado que adquiere nuestra piel en verano. A efectos de clasificación, se considera la radiación ultravioleta dividida en tres franjas: Ultravioleta-C , altamente nociva, pero que casi nunca alcanza la superficie terrestre al ser rechazada por la atmósfera. Ultravioleta-B, nociva, culpable del cáncer de piel de las personas que se exponen al sol sin protección. Ultravioleta-A, responsable de las pecas y de que nos pongamos morenos. En dosis moderadas es beneficiosa para el organismo. El vidrio ordinario es prácticamente opaco a los tres tipos de radiación ultravioleta, por esta razón, es muy difícil "ponerse moreno" detrás de un vidrio. La lámina, rechaza el 99% de estas radiaciones.
Captación solar pasiva En una vivienda bioclimática la captación de energía solar se realiza aprovechando el diseño de la vivienda, sin necesidad de utilizar sistemas mecánicos. Para ello se utiliza el llamado "efecto invernadero": la radiación penetra a través de un vidrio, calentando los materiales dispuestos por detrás. El vidrio no deja escapar la radiación infrarroja emitida por estos materiales. Los materiales así calentados guardan el calor y posteriormente lo liberan, atendiendo a un retardo que dependerá de su inercia térmica. Para evitar las pérdidas de calor por conducción y convención a través del vidrio, lo más aconsejable es disponer de sistemas de aislamiento móviles como persianas, contraventanas, etc..
Efecto invernadero Consideramos que un objeto es "transparente" porque somos capaces de ver claramente los objetos situados detrás. Sin embargo, esto significa tan solo que la luz visible lo puede atravesar, pero no que todos los tipos de radiación puedan hacerlo. Por ejemplo, a través de un cristal rojo se puede ver, siendo, por tanto, transparente, en cambio, la luz azul no lo atraviesa. El vidrio ordinario es transparente para todos los colores de la luz visible, no obstante, es prácticamente impermeable a las radiaciones ultravioleta e infrarroja. Consideremos un edificio con un muro cortina de cristal, cuyas fachadas reciben de pleno la radiación solar durante todo el día. La luz visible del Sol, y con ella la radiación infrarroja de longitud de onda más corta, atraviesan sin más el vidrio y son absorbidas por los objetos que se hallen dentro de él. Como resultado de ello, los objetos del interior se calientan, igual que se calientan los del exterior, expuestos a la luz directa del Sol.
Efecto invernadero Los objetos calentados por la luz solar ceden de nuevo ese calor en forma de radiación. Como la temperatura a la que se calientan es relativamente baja, la radiación que emiten tiene una longitud de onda larga, es decir, emiten radiación infrarroja, no visible. Con el paso del tiempo, acabarán cediendo igual cantidad de energía en forma de infrarrojos que la que absorben en forma de luz solar, por lo cual su temperatura tenderá a permanecer constante (aunque, naturalmente, estarán más calientes que si no estuviesen expuestos a la acción directa del Sol). Los objetos al aire libre no tienen dificultad alguna para deshacerse de la radiación infrarroja, pero el caso es muy distinto para los objetos situados al sol detrás del muro cortina. Sólo una parte pequeña de la radiación infrarroja que emiten logra traspasar el cristal porque, como se ha dicho anteriormente, el vidrio ordinario no es transaparente a la radiación infrarroja. La mayor parte vuelve a reflejarse en las paredes y va acumulándose en el interior. El cristal usado, como en el caso de un
Efecto invernadero En el planeta
Evaporación Es un proceso físico en la que un líquido o sólido se transforma gradualmente en gas. La energía necesaria para que un gramo de agua se convierta en vapor es de 540 calorías a 100 ºC valor conocido cómo calor de evaporación. Al ocurrir la evaporación la temperatura del aire baja. Un líquido para evaporarse necesita una cantidad de calor que capta del ambiente. Todos hemos experimentado en días calurosos cómo podemos refrescarnos mojándonos la piel. El agua al evaporarse nos roba calor y nos sentimos más frescos. El calor se transmite desde un cuerpo caliente al líquido que se evapora. La arquitectura tradicional de los países de Oriente Medio siempre ha utilizado este sistema de enfriamiento por evaporación para refrescar sus viviendas.
Condensación Al ser tomado el calor de la superficie por la evaporación procedentemente es transportado a otros niveles mediante el proceso inverso de condensación. Un gas posee una cantidad de calor que obtuvo al convertirse de líquido en gas. Este calor lo devuelve cuando se enfría y se convierte de nuevo en líquido. Todos hemos observado en las mañanas frías cómo el vapor de agua que contenía el aire de nuestra habitación se ha condensado en el cristal de la ventana.
Parámetros de los sistemas de captación Dos parámetros definen los sistemas de captación: Rendimiento: fracción respecto a la que incide
de
energía
realmente
aprovechada
Retardo: tiempo que transcurre entre que se almacena la energía y es liberada.
Tipos de captación solar pasiva Existen varios tipos de sistemas de captación:
Directos Semidirectos Indirectos
Directos El Sol penetra directamente a través del acristalamiento al interior del reciento. Es importante prever la existencia de masas térmicas de acumulación de calor en los lugares (suelos, paredes) donde incide la radiación. Son los sistemas de mayor rendimiento y de menor retardo.
Masa térmica La masa térmica provoca un desfase entre los aportes de calor y el incremento de la temperatura
Masa térmica Funciona a distintos niveles. En ciclo diario, durante el invierno, la masa térmica estratégicamente colocada almacena el calor solar durante el día para liberarlo por la noche, y durante el verano, realiza la misma función, sólo que el calor que almacena durante el día es el de la casa (manteniéndola, por tanto, fresca), y lo libera por la noche, evacuándose mediante la ventilación. En ciclo interdiario, la masa térmica es capaz determinadas condiciones durante algunos días. En ciclo anual, se guarda térmicas el calor del verano para el invierno y el fresco del invierno para el verano (sólo una ingente masa térmica como el suelo es capaz de realizar algo así).
de
mantener
Propiedades de los materiales En general, materiales de construcción pesados pueden actuar como una eficaz masa térmica: los muros, suelos o techos gruesos, de piedra, hormigón o ladrillo, son buenos en este sentido. Colocados estratégicamente para recibir la radiación solar tras un cristal, funcionan fundamentalmente en ciclo diario, pero repartidos adecuadamente por toda la casa, funcionan en ciclo interdiario. Si la casa está enterrada o semienterrada, la masa térmica del suelo ayudará también a la amortiguación de oscilaciones térmicas, en un ciclo largo. El aislamiento térmico dificulta el paso de calor por conducción del interior al exterior de la vivienda y viceversa. Por ello es eficaz tanto en invierno como en verano. Una forma de conseguirlo es utilizar recubrimientos de materiales muy aislantes, como espumas y plásticos. No conviene exagerar con este tipo de aislamiento, puesto que existe otra importante causa de pérdida de calor: las infiltraciones. De nada serviría tener una casa "superaislada" si no se ha cuidado este otro factor. De todas maneras, aunque se quieran reducir al máximo las infiltraciones, siempre es necesario un mínimo de ventilación por cuestiones higiénicas, lo que supone un mínimo de pérdidas caloríficas a
Propiedades de los materiales Como caso clásico de la arquitectura bioclimática podemos citar el del iglú. Su estructura de nieve seca constituye un óptimo aislante, su forma hemisférica ofrece la mínima resistencia al viento y reduce las pérdidas de calor. En el interior la calefacción a través de una lámpara de aceite brinda una fuente de calor radiante, donde la temperatura media es de unos 15 a 20 grados centígrados bajo cero, y que para los esquimales bien cubiertos de pieles es considerado confortable, si se le compara con los 60 grados bajo cero del exterior.
Semidirectos Utilizan un adosado o invernadero como espacio intermedio entre el exterior y el interior. La energía acumulada en el espacio intermedio se hace pasar a voluntad al interior a través de un cerramiento móvil. Este espacio intermedio también puede ser utilizado como un espacio habitable. Menor rendimiento que los sistemas Directos, y mayor retardo.
Muro de Acumulación no ventilado También conocido como muro trombe, es un muro construido en piedra, ladrillos, hormigón o hasta agua pintado de negro o color muy oscuro en la cara exterior. Para mejorar la captación se aprovecha una propiedad del vidrio que es generar efecto invernadero por el cual la luz visible ingresa y al tocar el muro lo calienta emitiendo radiación infrarroja a la cual en vidrio es opaco. Por este motivo se eleva la temperatura de la superficie oscura y de la cámara de aire existente entre el muro y el vidrio
Muro de Acumulación ventilado Similar al anterior pero incorpora orificios en la parte superior e inferior para facilitar el intercambio de calor entre el muro y el ambiente mediante convección.
Invernadero Adosado En este caso al muro que da al poniente se le incorpora un espacio vidriado que puede ser habitable y mejora la captación de calor durante el día y reduce las pérdidas de calor hacia al exterior.
Espacios tapón Son espacios adosados a la vivienda, de baja utilización y que térmicamente pueden actuar de aislantes o "tapones" entre la vivienda y el exterior. El confort térmico de estos espacios no está asegurado, puesto que, al no formar parte de la vivienda propiamente dicha (el recubrimiento aislante no los incluye) no disfrutan de una adecuada climatización, aunque esto tampoco es importante, ya que se utilizan poco. Pueden ser espacios tapón: el garaje, el invernadero, el desván, etc. Una colocación adecuado de estos espacios puede resultar muy beneficiosa para la vivienda.
Indirectos La captación se realiza a través de un elemento de almacenamiento (paramento de material de alta capacidad calorífica, bidones de agua, lecho de piedras, etc.) dispuesto inmediatamente detrás del cristal. El interior de la vivienda se encuentra anexionado al mismo. El calor almacenado pasa al interior de la vivienda por conducción, convección y radiación.
Techos de Acumulación de Calor En ciertas latitudes es posible usar la superficie del techo para captar y acumular la energía del sol. También conocidos como estanques solares requieren de complejos dispositivos móviles para evitar que se escape el calor durante la noche..
Aprovechamiento climático del suelo La elevada inercia térmica del suelo provoca que las oscilaciones térmicas del exterior se amortigüen cada vez más según la profundidad. A un determinada profundidad, la temperatura permanece constante. La temperatura del suelo suele ser menor que la que temperatura exterior en verano y mayor en invierno. Además de la inercia térmica, si existe una capa de tierra, ésta puede actuar como aislante adicional. Inercia térmica: Propiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con que la cede o absorbe del entorno. Depende de la masa, del calor específico de sus materiales y del coeficiente de conductividad térmica de éstos. Ésta propiedad se utiliza para conservar la temperatura del interior de los locales habitables más estable a lo largo del día, mediante muros de gran masa. Durante el día se calientan, y por la noche, más fría, van cediendo el calor al ambiente del local.
Aprovechamiento climático del suelo Una idea interesante puede ser que ciertas fachadas de la casa permanezcan enterradas o semienterradas. Por ejemplo, si se construye la casa en una pendiente orientada al sur, se puede construir de tal manera que la fachada norte esté parcialmente enterrada, o totalmente enterrada, e incluso echar una capa de tierra sobre el techo. La luz entrará por la fachada sur, pudiéndose abrir claraboyas para la iluminación de las habitaciones interiores. Para aprovechar la temperatura del suelo se pueden enterrar tubos de aire de tal manera que este aire acabe teniendo la temperatura del suelo. El aire se puede introducir en la casa bombeándolo con ventiladores o por convección.
Aprovechamiento climático del suelo Es un sistema más complejo y permite combinar la ganancia directa por ventanas con colectores solares de aire o agua caliente para acumularlo debajo del piso. Luego de modo similar al muro acumulador ventilado se lleva el calor al ambiente interior. Adecuadamente dimensionado permite acumular calor par siete o más días. En casi todos los casos se los puede utilizar como sistemas de refrescamiento pasivo invirtiendo el sentido de funcionamiento.
Protección contra la radiación solar en verano Ciertas técnicas utilizadas para el aislamiento del frío en invierno, contribuyen con igual eficacia como aislantes del calor en verano. Otras en cambio, como la ventilación, son prácticamente exclusivas del verano. En contra, los sistemas de captación solar pasiva, tan útiles en inverno, resultan perjudiciales en verano, por cuanto es necesario impedir la penetración de radiación solar, en vez de captarla.
Protección contra la radiación solar en verano Aunque se evita la llegada de la radiación directa, hay que considerar también la radiación difusa y reflejada, lo que puede suponer considerables ganancias caloríficas. Se pueden disponer de dispositivos de sombreamiento que dificulten la llegada de radiación a las cristaleras, como aleros fijos, toldos y otros dispositivos externos, persianas exteriores, contraventanas, árboles. Algunos de estos dispositivos también son válidos para proteger muros, no solo cristaleras, aunque en este caso quizá lo mejor sea disponer de plantas trepadoras sobre los muros y utilizar colores poco absorbentes de la luz solar (colores claros, especialmente el blanco). Los
Protección contra la radiación solar en verano Aunque se evita la llegada de la radiación directa, hay que considerar también la radiación difusa y reflejada, lo que puede suponer considerables ganancias caloríficas. Se pueden disponer de dispositivos de sombreamiento que dificulten la llegada de radiación a las cristaleras, como aleros fijos, toldos y otros dispositivos externos, persianas exteriores, contraventanas, árboles. Algunos de estos dispositivos también son válidos para proteger muros, no solo cristaleras, aunque en este caso quizá lo mejor sea disponer de plantas trepadoras sobre los muros y utilizar colores poco absorbentes de la luz solar (colores claros, especialmente el blanco). Los
Protección contra la radiación solar en verano Las fachadas Este (al amanecer) y Oeste (al atardecer), así como la cubierta (durante todo el día), también están expuestas a una radiación intensa en verano. Para reducir la incidencia de la radiación se procurará que en estas zonas haya pocas aberturas (ventanas y claraboyas) o que sean pequeñas, puesto que no tienen utilidad para ganancia solar invernal, aunque se las puede necesitar como ventilación y/o iluminación. En verano, el sol está más alto que en invierno, lo que dificulta su penetración en las cristaleras orientadas al sur. La utilización de un alero o tejadillo sobre la cristalera dificulta aún más la penetración de la radiación solar directa, afectando poco a la penetración invernal. También el propio comportamiento del vidrio beneficia, porque con ángulos de incidencia de la radiación oblicuos, el coeficiente de transmisión es menor. No obstante, existen varios inconvenientes a tener en cuenta: El solsticio de verano con coincide exactamente con los días más calurosos del verano, lo que significa que cuando llega el calor fuerte
Aislamiento Hemos visto que, gracias a la piel, el organismo humano se comporta de modo que la pérdida de energía con el medio que le rodea tiende a cero. La tecnología de la construcción aún no ha avanzado lo suficiente para conseguir una envoltura a los edificios que funcione tan eficazmente, pero sí disponemos de mecanismos que utilizados conjuntamente nos permiten regular de modo bastante satisfactorio los intercambios de energía con el ambiente exterior. Otra necesidad que podemos tener, sobre todo en las ciudades, es impedir la entrada en la vivienda de ruidos molestos. Uno de estos medios eficaces que podemos emplear es el aislamiento. Como su nombre indica el aislamiento es una barrera que aísla, que dificulta el paso a través de ella de calorías cuando se trata de aislamiento térmico y de sonidos cuando hablamos de aislamiento acústico.
Aislamiento térmico Cuando hablábamos de los tipos de transmisión del calor, observábamos que existen cuatro modos: conducción, convección, cambio de estado y radiación. Los aislantes térmicos suelen ser conductividad térmica muy bajos.
materiales
con
valores
de
La velocidad de propagación del flujo térmico en los gases en reposo suele ser bajísima. Este hecho se aprovecha en aislamiento y muchos materiales aislantes están formados por pequeñas células que contienen en su interior algún tipo de gas, generalmente aire. Hemos de añadir que no sirve de nada la colocación de un buen aislante si se dejan puentes térmicos que permitan la fuga de calorías a través de ellos.
Aislamiento térmico convección La transmisión de calor por convección necesita de un fluido en movimiento. En un cerramiento esto solamente ocurre en el caso de cámaras de aire ventiladas. Las cámaras de aire ventiladas tienen la ventaja de eliminar los problemas de humedades que, pero es preciso asegurarse de que el material aislante no deje espacios sin cubrir que actúen como puentes térmicos. A este respecto hay quienes defienden que en el caso de climas excesivamente húmedos y fríos existan dos cámaras, una ventilada para evaporar la humedad y otra más interior con el aislamiento. Otros desaconsejan en este clima grandes masas térmicas.
Aislamiento térmico cambio de estado La transmisión de calor por cambio de estado se puede dar en el interior de los cerramientos cuando existen humedades en ellos y el agua se evapora enfriándolos. Estas humedades pueden tener varias causas que habría que prever en el diseño del edificio: punto de rocío: deberá calcularse para que coincida por la parte exterior del aislamiento y su evaporación no enfríe el interior. humedades ascendentes por capilaridad provenientes del subsuelo: debería hacerse una barrera continua de impermeabilizante, por ejemplo de polietileno. agua de lluvia: empleo de materiales que “respiren” para permitir la evaporación, como los revestimientos de morteros de cal. En casos desesperados puede hacerse una cámara de aire ventilada como mencionamos antes. edificaciones a media ladera: en este tipo de edificios siempre debe hacerse un drenaje que recoja el agua que baja ladera abajo y la aleje del edificio.
Aislamiento térmico radiación La transmisión de calor por radiación no necesita soporte material, se puede transmitir en el vacío, pero sí precisaría que dicha radiación pudiese penetrar en el material. La radiación solar calienta únicamente la superficie de los cerramientos, no tiene mayor poder de penetración. La superficie de los materiales expuestos al sol se calienta y por conducción, de molécula a molécula se va transmitiendo el calor hacia el interior.
Aislamiento térmico ubicación Un planteamiento que se hace la arquitectura bioclimática en cuanto al aislamiento térmico es su ubicación, es decir, si debe colocarse hacia el interior del edificio o cerca del exterior. Esto equivale a decidir si se aprovecha la masa térmica de los muros como almacén de calor y elemento modulador térmico o no. Vamos a analizarlo:
Aislamiento térmico colocado hacia el interior No aprovecha la masa térmica de los materiales de construcción que forman la envoltura del edificio. Éste se calienta muy rápidamente si se dispone un foco de calor en el interior, porque el aislante impide que se caliente la cáscara exterior, con lo que todo el calor queda dentro. Del mismo modo se enfriará rápidamente al apagarse porque no dispone de calor acumulado. Pueden emplearse materiales de cerramiento ligeros y puede haber un aprovechamiento de la radiación solar por medio de colectores solares. También pueden colocarse masas sólidas (Ej. pared Trombe) o un depósito acumulador lleno de líquido en el interior que se calientan con el sol y se convierten en sistemas radiantes cuando baja la temperatura. En general este sistema de aislamiento en el interior es adecuado en edificios de uso intermitente como teatros o viviendas de fin de semana, en los que no resulta rentable calentar para dos días la gran masa térmica de la envoltura que va a ir enfriándose lentamente el resto de la semana.
Aislamiento térmico colocado hacia el exterior Está indicado en edificios de uso habitual. Pueden emplearse en el interior materiales de construcción con una gran inercia térmica, por ejemplo cerámicos de cierto espesor que se calientan lentamente y a su vez se enfrían también con lentitud irradiando al ambiente el calor que albergan, por lo que pueden actuar como acumuladores de calor que van cediendo lentamente cuando cesa la fuente de calor. Son excelentes acondicionadores térmicos. Disponer de una gran masa térmica dentro del aislamiento permite almacenar durante el día una gran cantidad de energía procedente de la radiación solar que entra por las ventanas orientadas al sur. A su vez esta gran cantidad de calor acumulado se irá cediendo al ambiente cuando llega la noche y en los días nublados. Un sistema bien diseñado y aislado puede acumular calor suficiente para que a lo largo de cinco días nublados sucesivos solamente baje la temperatura interior en 2º C. Mucho mejores resultados, en cuanto a mantenimiento de una temperatura constante en el interior, dan las viviendas enterradas o semienterradas..
Aislamiento térmico acristalamientos También es importante aislar los acristalamientos. Durante el día actúan de forma eficaz captando radiación solar, pero por la noche son sumideros de calor por conducción y convección. Un doble acristalamiento reduce las pérdidas de calor, aunque también reduce la transparencia frente a la radiación solar durante el día. Los más eficaces son los aislamientos móviles: persianas, contraventanas, cortinas, toldos....
Aislamiento acústico En una vivienda los ruidos pueden llegar por tres vías: - Procedentes del exterior: los más habituales son los ruidos de tráfico, maquinaria de construcción y voces de personas que salen de juerga por la noche los fines de semana (a partir de 4.000 Hz). - Ruidos transmitidos a través de los materiales de construcción: pueden abarcar todo el espectro auditivo: ruidos de impacto por caídas de objetos, tuberías, voces, música, motor del ascensor, electrodomésticos... - Ruidos aéreos: Los sonidos se transmiten por el aire, alcanzan un elemento constructivo (tabique, estructura, etc.), se transmiten por él y desde él al aire de otra vivienda. Los “bajos” de una cadena de música que suena en el primer piso pueden percibirse en el octavo transmitiéndose a través de los pilares de hormigón armado. Los ruidos aéreos que llegan a la vivienda también pueden abarcar todo el espectro auditivo y pueden llegar a nosotros directamente o por reflexión.
son siete *Un buen diseño del local que evite reverberaciones, etc. *Absorber el ruido aéreo con materiales porosos. *Aislar el ruido transmitido por los sólidos con materiales densos. Se utilizan las placas de yeso, cartón-yeso, ladrillo y hormigón. *Amortiguar las vibraciones producidas generalmente por máquinas. Se utilizan láminas de caucho, neopreno, espumas de poliuretano, aglomerado flexible de poliuretano, losetas antivibratorias, corcho, losetas flotantes de lana de roca, muelles con control de oscilamiento y cojines y esterillas antivibratorias. *Acondicionar el sonido. Se utilizan paneles de madera perforada y paneles metálicos perforados con un velo detrás. *Evitar la entrada de ruidos procedentes del exterior a través de las ventanas. El mejor sistema es colocar dobles ventanas separadas al menos 15 cm. y provistas de vidrios gruesos. *Utilizar la vegetación. Las pantallas acústicas hechas con arbolado y setos funcionan muy bien como pantalla acústica. .
Materiales empleados en aislamiento Corcho natural: puede utilizarse en paneles de corcho expandido o suelto y triturado en las cámaras de aire, incluso dentro de bloques cerámicos. Excelente aislante térmico. En aislamiento acústico deben ponerse espesores considerables, a partir de 10 cm. Fibras de celulosa: provienen en su mayoría de papel reciclado. Llevan un tratamiento de mineralización con sales de bórax para resistir el fuego y el ataque de los insectos. Puede proyectarse. Aislamiento térmico. Vidrio celular: forma barrera de vapor, combina aislamiento térmico y acústico con impermeabilización. Para ser empleado en acústica se precisan densidades altas o un gran espesor. Vermiculita: proviene de micas calentadas y expandidas por vaporización del agua contenida en sus moléculas. Aislamiento térmico y acústico. Se precisa un espesor a partir de 10 cm. Lana, virutas o fibra de madera: pueden ignifugarse con boro o aglomerarse con cemento, con magnesita o con cemento y yeso. Debe vigilarse que no lleven formaldehido. Aislamiento térmico. Fibras de cáñamo: se protege del fuego por mineralización. Puede aglomerarse con cal y cemento. Aislamiento térmico.
Materiales empleados en aislamiento Perlita: proviene de rocas volcánicas calentadas y expandidas. Aislamiento térmico y acústico. Precisa espesor superior a 10 cm. para ser realmente eficaz. Arcilla expandida: proviene de cerámica llevada al punto de fusión y expandida. Aislamiento térmico y acústico. Espesor mayor de 10 cm. Lana de oveja: es atacada por polillas y hay que tratarla con tetraborato de sodio. Aislamiento térmico y acústico. Otras fibras vegetales: como paja, coco, fibras de ágave, juncos, espadañas, etc. Aislamiento térmico. Fieltro de madera: paneles hechos a partir de maderas resinosas. Son buenos acondicionadores acústicos por su capacidad de absorción acústica. Tienen muy poco espesor, no son útiles como aislamiento térmico. Lana de roca: obtenida a partir de rocas volcánicas fundidas. Se debe utilizar mascarilla en su colocación para no aspirar las fibras. Aislamiento térmico y acústico. No es de los más aconsejables, pero es un buen absorbente del sonido y apenas hay en esta lista materiales de este tipo
Materiales aislantes dañinos para el medio ambiente Espumas de poliuretano: emiten sustancias tóxicas durante largo tiempo. Hacen barrera de vapor. Poliestireno expandido: catalogado como uno de los cinco plásticos más dañinos para el medio ambiente. Lanas minerales de vidrio y roca: dispersan en el aire microfibras que pueden inhalarse y causar enfermedades pulmonares.
Ventilación La ventilación tiene varios usos: Renovación del aire: por razones higiénicas. Incremento del confort térmico en verano Climatización Infiltraciones (ventilación no deseada). Pueden suponer una importante pérdida de calor en invierno, por lo que deben reducirse al mínimo.
Formas deVentilación Existen diferentes formas de ventilar: * * * * *
Ventilación natural Ventilación convectiva Ventilación convectiva en desván Pérdidas por ventilación en invierno Fachada ventilada
Ventilación natural Cuando el viento crea corrientes de aire en la casa, al abrir las ventanas. Para mayor eficacia, las ventanas deben colocarse en fachadas opuestas y sin obstáculos.
Ventilación convectiva Cuando el aire caliente asciende y es reemplazado por aire más frío. Se pueden lograr corrientes de aire, aunque no haya viento, provocando aperturas en las partes altas de la casa, por donde pueda salir el aire caliente. Es importante prever la procedencia del aire de sustitución y a qué ritmo debe ventilarse. Una ventilación convectiva, que introduzca como aire renovado aire caliente del exterior será poco eficaz. El aire de renovación puede provenir, por ejemplo, de un patio fresco, un sótano o unos tubos enterrados en el suelo. No se debe ventilar a un ritmo demasiado rápido, que consuma el aire fresco de renovación y anule la capacidad que tienen los dispositivos de refrescar el aire.
Ventilación convectiva en desván Un porcentaje importante de pérdidas de calor en invierno y ganancias en verano ocurre a través del tejado de las viviendas. Por ello es importante disponer de un espacio "tapón" entre el último piso de la vivienda y el tejado (un desván, por ejemplo), que reducirá de forma importante esta transferencia de calor. En el verano el desván se puede autoventilar por convección. En invierno, deberá permanecer cerrado.
Fachada ventilada En ella existe una delgada cámara de aire abierta en ambos extremos, separada del exterior por una lámina de material. Cuando el sol calienta la lámina exterior, ésta calienta a su vez el aire del interior, provocando un movimiento convectivo ascendente que ventila la fachada previniendo un calentamiento excesivo. En invierno, esta cámara de aire, aunque abierta, también ayuda al aislamiento térmico del edificio.
Pérdidas por ventilación en invierno La pérdida de calor se verifica porque el aire viciado que sale es caliente, y el puro que entra es frío. Ciertas estrategias pueden servir para disimular estas pérdidas, como colocar los espacios necesitados de ventilación en la periferia de la casa, o tener la mayor parte de la instalación de gas en el exterior, o disponer de un electroventilador para forzar la ventilación cuando sea necesario, etc.
Sistemas evaporativos de refrigeración La evaporación de agua refresca el ambiente. Si se utiliza energía solar para evaporar agua, paradójicamente, se estará utilizando el calor para refrigerar. En un patio una fuente refrescará esta zona, que a su vez puede refrescar las estancias colindantes. El efecto será mayor si hay vegetación en el patio. La existencia de vegetación y/o pequeños estanques alrededor de la casa, especialmente en la fachada sur, mejorará también el ambiente en verano.
Sistemas evaporativos de refrigeración Pero hay que tener en cuenta que (1)un exceso de vegetación puede generar un exceso de humedad que, combinado con el calor, disminuir la sensación de confort; y (2) en invierno habrá también algo más de humedad. El riego esporádico alrededor de la casa, o la pulverización de agua sobre la fachada y tejado, también refrescará la casa y el ambiente.
Reacciones fisiológicas del cuerpo humano frente al clima Un ser humano es un ser vivo que necesita interaccionar continuamente con el entorno que le rodea para poder subsistir y tener una existencia confortable. La temperatura interna de un organismo humano es de 37º C. que debe mantenerse en todo momento. Si la temperatura interior se altera, por ejemplo cuando hay fiebre, indica que existe algún tipo de enfermedad. Los esquimales que viven en el Ártico y los tuaregs del Sahara mantienen la misma temperatura interna de 37º C aunque su vida se desarrolle en medios muy diferentes. Para poder mantener esa temperatura interna constante el cuerpo humano realiza continuamente intercambios energéticos con el medio ambiente que le rodea y dispone de un órgano de contacto: la piel, que juega un importante papel en el mecanismo de regulación térmica. Los capilares de la piel representan el mayor depósito de sangre del organismo. La fisiología humana pone en marcha, según las situaciones, los siguientes mecanismos de regulación térmica:
Regulación física de la temperatura interior del cuerpo En ambiente frío: Los capilares de la piel se contraen, se produce una vasoconstricción. Al restringir el paso de la sangre por la piel, la piel se enfría y se pierde muy poco calor a través de ella.
Regulación física de la temperatura interior del cuerpo En ambiente cálido: Se produce una vasodilatación de los capilares de la piel, la sangre fluye por ellos pudiendo incluso apreciarse un enrojecimiento por el gran aporte sanguíneo. Simultáneamente se produce sudoración y la piel caliente evapora el agua del sudor refrigerando la sangre que circula por los capilares. Al enfriarse la sangre a su paso por la piel se refrigera todo el organismo. Los capilares funcionan bien entre unos límites bastante amplios. Hay que destacar que aunque se han realizado muchos estudios no se ha encontrado un “clima” ideal en el cual todo el mundo se encuentre cómodo.
Regulación química de la temperatura interior del cuerpo En ambiente frío: Se genera calor interno por medio de reacciones de oxidación en el interior de las células para compensar las pérdidas que pueda ocasionar el frío ambiental. En ambiente cálido: Se dan pocas reacciones de oxidación para no generar calor, se produce una relajación para que la actividad muscular sea menor y no se queme glucosa en las células.
Factores que determinan el clima interior de la vivienda El interior del cuerpo humano debe estar a 37º C. y que para mantener dicha temperatura ajusta sus procesos metabólicos generadores de calor interno y regula las pérdidas de calor a través de los capilares de la piel. De este modo puede adaptarse a condiciones climáticas muy variables sin que ello signifique que se encuentre cómodo. El clima es una magnitud compleja en la que intervienen diversos factores que se relacionan entre sí. De la integración de todos ellos se puede lograr un entorno climático confortable. Aunque cada persona es diferente se han estudiado los márgenes de los factores climáticos en los cuales la gran mayoría de las personas se encuentran cómodas.
Clima interior de la vivienda Temperatura del local: Se suele decir que las personas se sienten confortables en hogares cuya temperatura esté entre los 18 y los 24ºC. dependiendo del vestuario y la actividad que desarrollen en ella. También depende de la edad, los bebés y ancianos necesitan temperaturas más elevadas. Sin embargo se ha comprobado que la temperatura de las paredes debería ser más elevada que la del aire y el techo. Una habitación cuya temperatura del aire sea de 20º C. y la temperatura de las paredes esté a 16º C. da una sensación de confort equivalente a otra cuya temperatura del aire sea de 12º C. y las paredes estén a 24º C.
Clima interior de la vivienda Velocidad del Aire El aire en movimiento aumenta la sensación de frío. Cuando estamos en reposo a temperatura media, por lo general cualquier corriente de aire es molesta. Si además el aire viene a ráfagas resulta aún más incómodo. La velocidad del aire en el interior de una vivienda debería ser en invierno de 0.1 metros por segundo. En primavera y otoño algo más elevada, hasta 0.3 m/seg. En verano la velocidad puede elevarse para favorecer la refrigeración. No solamente influye la velocidad del aire, sino también su dirección y zona del cuerpo en la que incide: se tolera mejor una corriente de aire lateral que desde el suelo o el techo.
Clima interior de la vivienda Humedad relativa La humedad relativa del aire debe estar entre el 30 y el 70%. No debe superar el 70%. Teniendo en cuenta que en nuestras latitudes es frecuente que en invierno la atmósfera exterior supere esta cifra.
Clima interior de la vivienda Tipo de actividad que se desarrolla en el local: Una persona que esté sentada leyendo quema unas 90 kcal/hora. Esa misma persona caminando por la casa gasta 250 kcal/hora y trabajando en el taller 400. También influye el vestuario, todos hemos tenido la experiencia en el verano de sentir frío al entrar en un local excesivamente refrigerado. Por ello, cuando se habla de clima ideal en un local hay que tener en cuenta estos datos. Deberán estar a menor temperatura los espacios en los que se desarrolla algún tipo de actividad física y aquellos ocupados por personas con ropa abrigada. Densidad de personas en el local: Los seres humanos tenemos sangre caliente, cada uno de nosotros somos una fuente de calor. Si un local va a estar ocupado por muchas personas sus necesidades de caldeo serán menores.
Clima interior de la vivienda Variaciones atmosféricas que producen efectos sensoriales: La sensación de confort también depende de otros factores como son los ruidos, vapores, olores, presencia de humos y el grado de polución atmosférica. Los humos más frecuentes provienen del tabaco y los combustibles, como la leña. Existen otros contaminantes que emiten objetos domésticos, como pinturas, barnices, líquidos limpiadores, madera aglomerada, algunos aislantes como la urea-formaldehído, etc. Si el ambiente está contaminado de humos habrá que incluir un factor descontaminante, por ejemplo: ventilación. Si la contaminación se debe a vapores emanados por productos más o menos tóxicos, el mejor método es no meter tales sustancias en el edificio. Si el daño ya está hecho puede combatirse con la ubicación de plantas que “digieren” este tipo de sustancias, como el ágave, el clorophytum elatum, la sansevieria trifasciata, las hiedras, la gervera y otras.
Interrelación de factores climáticos
Estos factores climáticos son funciones relacionan entre ellas de una forma compleja.
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Los compararemos: Temperatura y velocidad del aire: A igualdad de temperatura, la sensación de frío es mayor si aumenta la velocidad del aire. Temperatura del aire y humedad relativa: El frío con el aire cargado de humedad se percibe más “frío” y el calor húmedo resulta bochornoso. Si el aire está saturado de humedad el sudor no se evapora, el cuerpo no se refresca y se produce una sensación de sofoco. Temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del aire: La sensación de bochorno que se produce con temperatura elevada y humedad relativa alta se hace soportable al aumentar la velocidad del viento.
Interrelación de factores climáticos Temperatura y número de personas en el local: Las personas somos seres de sangre caliente y todas estamos a la misma temperatura. Nuestro organismo está diseñado de modo que el calor que desprenden las reacciones químicas de oxidación que ocurren en el interior de nuestras células se disipa en el aire que nos rodea. En los locales en los que la gente está muy aglomerada, no hay apenas corrientes de aire entre las personas y el calor que cada cuerpo debería ceder no lo pierde, con lo que se sufre un acaloramiento. Temperatura y humos: El humo en ambiente frío molesta más a los ojos y garganta que el humo en un aire cálido. Humedad relativa y polvo en suspensión: El polvo en suspensión es más molesto si la humedad relativa es alta. Es importante que los radiadores no recojan polvo, que sean de superficies planas. En general todas las calefacciones de tipo convectivo (el típico radiador), generan un movimiento de aire que transporta polvo.