Ambiente y Confortabilidad en al Ámbito Urbano - Tema 2 Clase 1

UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES
URBANISMO Y AMBIENTE

AMBIENTE Y CONFORTABILIDAD
EN EL AMBITO URBANO
Unidad II. Confort Bioambiental

Prof. Ricardo Cuberos Mejía, MSc, Arq.
2do. Período 2008

20/10/08
1

UNIDAD II
Unidades Temas
Unidad I: Variables 1. Análisis de las variables físico-geográficas,
ambientales en el climatológicas y urbanas necesarias en la
ámbito urbano. definición de zonas aptas para el desarrollo
urbano sustentable.
1. Factores asociados a la dinámica
Unidad II: Confort interrelación hombre-ambiente que
Bio-Ambiental. causan insatisfacción/satisfacción con el
ambiente construido, desde el punto de
vista térmico, lumínico, acústico, visual y
sanitario.
2. Acciones que adoptan los ocupantes
para mantener o restaurar el confort.

Gaudy Bravo, Ricardo Cuberos - 2008 2

ESQUEMA DE LA PRESENTACIÓN
INTRODUCCIÓN
HABITABILIDAD
CONFORTABILIDAD
TIPOS DE CONFORTABILIDAD
• Térmica
• Acústica
• Lumínica
• Sanitaria
• Formal - Ergonómica
• Estético – Visual
• Funcional

Interacción Ambiental

Ambiente Influye, afecta y condiciona Hombre
Analiza, conoce y actúa

Modificándolo, Adapta, tolera, habitúa
adaptándolo a las a las condiciones del
necesidades básicas, de mismo.
habitabilidad y
confortabilidad

INTERRELACIÓN DINÁMICA: varía con el tiempo


Ambiente: Influye, afecta y condiciona al hombre

Esquimales

Iglu



Viviendas en sabanas y selvas

Edificaciones semi-enterradas Puente - selva



Tiendas de los Benuinos, Sahara
Desierto Mojave, USA

Tuareg
Marruecos



Islas griegas Positano, Italia


Hombre: analiza, conoce y actúa sobre el ambiente



Dubai, Arabia Saudita

Hotel Burj Al Arab


Empresa Hoover (sur- Vista de Las Vegas
este Las Vegas)

Río Colorado

Edos. Nevada – Arizona, USA

Vista nocturna de Las Vegas


¿ Qué es el ambiente?


quot;el lugar donde vivimos todosquot;

quot;todo intento por mejorar el exterior de esta gran casaquot;

DESARROLLO

El ambiente se convierte en el pilar fundamental para el desarrollo.

Ambiente Exterior
Ambiente
Interior

(Comisión Mundial del Ambiente y Desarrollo, 1987, p. Xi). l


Tipos de Ambientes

Acústico Térmico
Climatológico Olfativo Lumínico
Físico - Geográfico

Ergonómico - Formal
Estético-Visual

Económico
Socio-cultural
Político
Religioso


HOMBRE
Condiciones Físicas

Género Edad Estatura Peso Discapacidad

Experiencia socio-cultural: localidad, vestido, lugar de trabajo….


¿ Qué es la
habitabilidad?


La ciudad habitable es aquella que asegura
una calidad de vida decente y oportunidad
equitativa a todos los habitantes
(especialmente los más desfavorecidos) así
como un ambiente saludable y seguro.

http://encolombia.com/medioambiente/hume-habitabilidadenbogota.htm


La calidad de vida:
• Existencia de infraestructuras comunes que mejoran el medio o
entorno habitable de los hombres.
• Es bienestar de los seres vivos, que comprende el grado en que
una sociedad ofrece la oportunidad real de disfrutar de todos los
bienes y servicios disponibles.
•Es un concepto:
• multidimensional. Abarca aspectos amplios como: la
alimentación y el abrigo, el sentimiento de pertenencia y de
autorrealización.
• noción cualitativa, pues incluye la apreciación subjetiva de la
satisfacción, como relativa y comparativa pues surge a partir de
la conciencia del desnivel o diferencia significable entre
individuos, grupos sociales, sectores sociales, países y regiones
del mundo.
(http://encolombia.com/medioambiente/hume-habitabilidadenbogota.htm)


¿ Qué es la
confortabilidad?


“Condición de la mente la cual expresa satisfacción con
el ambiente” (González y otros, 1986).

En la dinámica interrelación hombre- ambiente, el
hombre reacciona y adopta acciones o define
estrategias para alcanzar la confortabilidad (Bravo,
2004). Proceso de adaptación.
La satisfacción con el ambiente se logra cuando las
“expectativas” del sujeto, sobre ese ambiente, son
semejantes a las condiciones experimentadas y,
donde las expectativas son el resultado de la
confluencia de las experiencias ambientales, culturales
y técnicas pasadas y presentes que afectan
directamente la sensación de confortabilidad de cada
individuo o conjunto de individuos (Bravo, 2004).


TIPOS DE CONFORT
Confortabilidad Térmica

Confortabilidad global
Confortabilidad Acústica

Confortabilidad Lumínica

Confortabilidad Sanitaria

Confortabilidad Formal-Ergonómica

Confortabilidad Estético-Visual

Confortabilidad funcional


Confortabilidad Térmica

Desde la perspectiva termofisiológica (balance de calor)
El confort térmico se define como la mínima tasa de señales
nerviosas de los receptores térmicos de la piel y del hipotálamo o
como el balance de los flujos de calor del cuerpo humano, donde la
temperatura de la piel y la tasa de sudoración están dentro del rango
de confort (ISO7730, 1994; ASHRAE, 1993 y Hoppe, 2002).

Desde perspectiva psicológica y subjetiva.
Se concibe como la condición de la mente que expresa satisfacción
ante el ambiente térmico, lo cual refleja una amplia variación inter-
personal.


Basta que ocurra un cambio en el ambiente que cause inconfort
(insatisfacción) para que las personas reaccionen y adopten acciones
para restaurar el confort.
SATISFACCIÓN
OCURRE
“expectativas” térmicas
condiciones térmicas
del sujeto sobre ese semejanza experimentadas
ambiente
Confluencia de
experiencias térmicas, culturales y técnicas pasadas y presentes que
afectan directamente a cada respuesta, y, por consiguiente, a la
evaluación cognoscitiva de aceptabilidad.

Personas en climas fríos o en invierno tiendan a aceptar ambientes
más fríos o a preferir temperaturas más calientes
Personas en ambientes cálidos o en verano tiendan a aceptar
ambientes más cálidos o preferir temperaturas más frías.


En esa compleja y dinámica interrelación entre el hombre y el
ambiente, intervienen diferentes procesos y factores que
involucran diferentes disciplinas y profesiones para su
estudio. Área de investigación multidisciplinar (Nicol, 1993).

• Fisiología: procesos internos para producir respuesta al calor.
• Psicología: estudia sensaciones conscientes sobre el ambiente.
• Física: estudia los procesos de transferencia de calor entre el
hombre y el ambiente.
• Ciencias sociales: estudia los factores sociales que determinan
las reacciones frente al medio ambiente.
• Ingeniería ambiental: estudia la respuesta de cómo las
necesidades ambientales pueden satisfacerse en una edificación.
• Arquitectura: encargada del diseño de las edificaciones y los
espacios que consideren formas de control ambiental.


Modelos de evaluación de la confortabilidad térmica

Basados en el balance de calor del cuerpo humano

Desarrollado en condiciones estáticas, estables o
constantes y están fundamentados en rigurosos
experimentos realizados en laboratorios (cámaras
climatizadas) y en experiencias de campo en latitudes
templadas.
Asumen a las personas como un agente pasivo o inerte
ante el estímulo térmico y donde los efectos de un
ambiente térmico, se deben exclusivamente al
intercambio de calor que ocurre entre el cuerpo humano
y el ambiente (física del calor).


Qs: Flujo de calor solar
Qe: Enfriamiento
Qir: Intercambio de evaporativo
calor de onda larga
Text

Qs+Qi=Qir+M*C(Ti-Te)
M: Tasa de ventilación
Tm=Tim-Tem=Qsm+Qim+Qem-Qirm
C: Calor específico del aire MC

Tint
Qi: Calor generado en el interior de la ciudad


1. Método de Fanger (1970)
Ecuación de Balance de calor del cuerpo humano

H = Ed más Esw más Ere más L más K; (K = R más C)

donde:
H: producción interna o metabólica de calor
Ed: pérdida de calor por difusión de vapor de agua a través de la piel
Esw: pérdida de calor por evaporación de sudor de la piel
Ere: pérdida de calor latente por respiración
L: pérdida de calor seco por respiración
K: transferencia de calor desde la piel a la superficie de la ropa
R: transferencia de calor por radiación desde la superficie de la ropa
C: transferencia de calor por convección de la superficie de la ropa
más otras.


Para analizar y evaluar térmicamente un ambiente, Fanger propuso:

el grado de inconformidad de los sujetos dependerá
de la carga térmica (y actividad)
diferencia entre

producción interna de calor - pérdida de calor del sujeto
al ambiente

Carga térmica = 0 ….condiciones de confort y cercanas

Carga térmica ≠ 0 ….no hay condiciones de
confort

Sujeto que, hipotéticamente, mantiene la temperatura media de
la piel y la sudoración en valores de confort para un determinado
nivel actual de actividad.


Ecuaciones de Fanger para predecir
el confort térmico (1970)

Predicción del voto medio - PMV y Porcentaje de
insatisfechos – PPD, usado por la norma ISO 7730
(1994)

predice las temperaturas que son consideradas confortables en una
edificación (Validez Universal)

Efectos térmicos de seis (6) parámetros físicos básicos, tales como:
la temperatura del aire (Ta), la humedad relativa (HR), la temperatura
media radiante (Tmr), la velocidad del aire (Vv), el aislamiento térmico
de la ropa (Icl=clo) y la producción de calor metabólico (M=met).


Predicción del voto medio - PMV

PMV = (0,303 e-0,036M + 0,028) (M - W) – 3,05x10-3 x 5733 – 6,99(M -
W) - Pa - 0,42 x (M - W) – 58,15 - 1,7x10-5 M (5867 – Pa) – 0,0014
M(34 -Ta) – 3,96x10-8 fcl x (tcl + 273)4 – (tr + 273)4 - fcl hc (tcl – ta)

donde:
tcl = 35,7 – 0,028(M – W) - Icl3,96x10-8 fcl x (tcl + 273)4 – (tr + 273)4 - fcl hc
(tcl – ta)
hc = 2,38 (tcl – ta)0,25 para 2,38 (tcl – ta) 0,25 >12,1var
= 12,1var para 2,38 (tcl – ta)0,25 < 12,1var
fcl = 1,00 + 1,290Icl para Icl  0,078 (m2 C/W)
= 1,05 + 0,645Icl para Icl > 0,078 (m2 C/W)


donde:
M: es la tasa metabólica, en W/m2 de la superficie del cuerpo,
donde 1 unidad metabólica (1 met) es igual a 58,2 W/ m2
W: es el trabajo mecánico, en W/m2, igual a cero para actividades
mayores.
Icl: es la resistencia térmica de la ropa, en m2 C/W, donde 1 unidad
de ropa (1clo) es igual a 0,155 m2 C/W
Fcl: es la proporción del área de la superficie del cuerpo vestida en
relación con la desnuda.
Ta: es la temperatura del aire, en C
Tr: es la temperatura media radiante en C
Var: es la velocidad relativa del aire (al cuerpo humano), en m/s
Pa: es la presión parcial de vapor de agua, en pascales.
Hc: es el coeficiente de transferencia de calor por convección en W/
m2 C
Tcl: es la temperatura superficial de la ropa en C


Porcentaje de insatisfechos – PPD

  0,03353PMV  0.2179PMV 

4 2

PPD  100  95e  

Escala de valoración de la sensación térmica
(Parsons, 1993; ISO 7730, 1994)
Escala Valoración
+3 Muy caliente
+2 Caliente
+1 Ligeramente
caliente
0 Neutral
-1 Ligeramente frío
-2 Frío
-3 Muy frío


Método de cálculo
Programa de Fanger en la norma ISO 7730 (1994)


2. Método Adaptativo
en respuesta y en contraposición al Modelo de Fanger. Encuentran
discrepancias en las estimaciones de confort térmico.

• Se obtienen las respuestas de los individuos en función de la
sensación de calor sobre una escala descriptiva de la sensación térmica
propuesta por Bedford o por ASHRAE
• Se registran las variables físicas del ambiente simultáneamente a la
obtención de la respuesta térmica.
• Se analizan los diferentes efectos que, en forma completa, tiene el
comportamiento de las personas en su sensación de confort. Esto
último, es lo que se conoce como la aproximación adaptativa o modelo
(Nicol, 1993; Nicol y Raja, 1996; deDear y Brager, 1998; Nicol y Humphreys, 2002).


Método Adaptativo

• Las personas usan numerosas estrategias, acciones o ajustes para
alcanzar el confort térmico, reflejando la interacción “toma y dame” entre
el hombre y el ambiente.
• En la interacción, el hombre es un sujeto activo, ajustándose
permanentemente al ambiente en una retroalimentada relación hombre-
ambiente.
• La sensación de confort, manifestada por el sujeto frente a un
determinado ambiente, se encuentra unida a las acciones personales y
al contexto en el cual el individuo se encuentra localizado (clima,
edificación y tiempo).
• La temperatura de confort, es el resultado de la interacción entre los
sujetos y sus edificaciones u otros ambientes que ocupan.


Acciones o ajustes para lograr el bienestar térmico

• Comportamiento o conducta: todas las manifestaciones
conscientes e inconscientes que puede practicar una persona para
modificar el calor generado y los flujos de calor que intervienen en el
balance térmico del cuerpo humano.

• Ajustes o acciones personales: cambios en las variables
personales para ajustarse al entorno, tales como:
• ajustes en la ropa o vestimenta de acuerdo al clima, estación,
Tint y necesidades sociales (modifican en forma consciente la
tasa de pérdida de calor del cuerpo);
• la ejercitación o relajación (aumentan o disminuyen la
generación interna de calor);
• la postura corporal; la alimentación/bebida caliente o fría;
• los desplazamientos a diferentes zonas de la edificación o
localizaciones geográficas;



• la selección de sistemas de calefacción o enfriamiento, simples o
sofisticados;
• y la selección del diseño y construcción de la edificación (por
orientación, capacidad térmica, áreas vidriadas, aislamiento térmico
y sombra).
• Ajustes o acciones ambientales o tecnológicas: utilización
de los elementos de la propia edificación, cuando se tiene
control sobre ellos, tales como:
• la operación (abrir o cerrar) de las ventanas próximas o cercanas;
• el manejo de persianas; el encendido o apagado de ventiladores,
enfriadores o calentadores de aire; el uso de bloques difusores de
aire (bloques perforados);
• la regulación de los termostatos de A.A. o calefacción;
• el control de los interruptores; el encendido de una chimenea etc.



• Ajustes o acciones culturales, referidas a todos
aquellos ajustes propios de una cultura, tales como: los
horarios de las actividades laborales y de descanso
(ejemplo, las siestas), las adaptaciones a los códigos
(estilo) de la ropa, entre otros.



• Acciones o ajustes fisiológicos: cambios en la respuesta
fisiológica que resultan de la exposición a factores térmicos –
ambientales, lo cual conduce a una disminución gradual en la tensión
inducida por tal exposición. Dependen básicamente de dos tipos de
adaptación climática del hombre:

• La “adaptación genética”: todas aquellas alteraciones que
forman parte de la genética de un individuo o grupo de
personas y que son transferidas a la vida del mismo
• La “aclimatización”: cambios que ocurren en el sistema de
termorregulación fisiológica en un período de días o
semanas, en respuesta a una exposición simple o a una
exposición combinada de ambientes térmicos estresantes o
extremos:



• Se afecta los “puntos de referencia” de las
termorregulaciones fisiológicas.
• Las personas están principalmente expuestas a
condiciones climáticas interiores que exteriores
(permanecen la mayor parte del tiempo). Las mayores
regulaciones pueden ocurrir para esas condiciones
internas.
• En condiciones climáticas extremas, se requerirá un
mayor tiempo y mayores ajustes termorreguladores o
termofísicos para alcanzar condiciones estables y de
confort.



• Acciones o ajustes psicológicos (adaptación perceptual):
efectos que tienen el quot;hábitoquot; y la quot;expectativaquot; en el cambio de la
percepción térmica y en la expresión de esa información sensorial.
Percepción alterada del ambiente térmico resultante de las
experiencias y expectativas únicas de los sujetos

varían de acuerdo a tres niveles de control personal:

• el disponible o aprovechable (oportunidad adaptativa),
• el ejercitado (ajuste del comportamiento o adaptación)
• el percibido (expectativa).


• La expectativa depende de la experiencia térmica
o la experiencia térmica condiciona la expectativa
sobre un ambiente térmico. Ejm. personas que han
vivido en ambientes calurosos pueden considerar su
“destino” vivir en esos ambientes.

• La expectativa está asociada a la tolerancia
térmica. Las personas en ambientes cálidos (o edif.
NV) pueden juzgar con menor severidad e
inaceptabilidad estas condiciones, comparado con el
juicio que emitirían las personas acostumbradas a
ambientes templados (o edif.con AA) sobre el mismo
ambiente. Pueden tolerar mayores rangos de
condiciones climáticas que reflejen los patrones del
clima exterior.

• Que la expectativa está asociada a la preferencia
térmica. Cuando los ocupantes tienen una oportunidad
de cambio (adaptativa), el promedio de las personas,
probablemente no preferirán un ambiente diferente de
esos que escogerían las personas que utilizan
edificaciones con aire acondicionado.

Método de
Estimación de la
Temperatura Neutral


Método de estimación de la Temperatura Neutral
Estudio de campo. Aplicación de instrumento (encuesta)


Método de estimación de la Temperatura Neutral


Registro de variables ambientales

Ta, Tg, Hr (HOBOS U12-012) y Vv (anemómetro de hilo caliente y registrador)


Registro de variables ambientales

Valores de Tasa Metabólica

Actividad 30 min. antes de la Met aprox.
evaluación (ISO 7730)

Acostado 0,8
Sentado y relajado 1,0
Parado en actividad leve o 1,6-2,0
moderada

Caminando en actividad leve o 1,9-2,4
moderada


Valores de vestimenta Clo aprox.
(ISO 7730)
Pant. Largo (0,20-0,28) s/camisa, s/calzado o c/calzado abierto 0,20- 0,28
Pant. Corto (0,06), s/camisa. Calzado abierto 0,06
Camisa manga corta (0,15), pant. corto (0,06), s/calz o c/calz abierto 0,21
Camisa manga larga (0,20-0,25), pant. corto (0,06), s/calz o c/calz abierto 0,26-0,31
Camisa s/manga (0,10-0,15), pant. corto (0,06), s/calz o c/calz abierto 0,16-0,21
Camisa mga corta (0,15), pant. largo (0,20-0,28), s/calz o c/calz abierto 0,35-0,43
Camisa mga larga (0,20-0,25), pant. largo (0,20-0,28), s/calz o c/calz abierto 0,40-0,53
Camisa s/manga (0,10-0,15), pant. largo (0,20-0,28), s/calz o c/calz abierto 0,30-0,43
Camisa s/manga (0,10-0,15), falda corta (0,15), s/calz o c/calz abierto 0,25-0,30
Camisa manga corta (0,15), falda corta (0,15), s/calzado o c/calz abierto 0,30
Vestido largo, manga corta (0,20-0,25), s/calzado o c/calzado abierto 0,20-0,25
Vestido corto, manga corta (0,15-0,20), s/calzado o c/calzado abierto 0,15-0,20


Procesamiento de datos



Sensación térmica de los individuos



4

3

2

1
PMV

0

-1

-2

-3

-4
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Escala Perceptual


4

3

2

y = 0,3132x - 8,1019
R2 = 0,1355
RSTI

1

0

-1

Tn= 25,8 ºC
-2
24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
Tbs ext (ºC)



4

3

2
y = 0,2959x - 8,2981
R2 = 0,2403
RSTI

1 r = 0,49

0

-1

Tn= 26,3 ºC Tn= 28,0 ºC Tn= 29,7 ºC

-2
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
Tg (ºC)



Humphreys en Auliciems y deDear Bravo y González (2001a,
Tbsint 1976 en 1986 2001b)
SALA+DORM N (Ec. 1) (Ec. 5) (Ec. 14b)
Tn = 0,83 Tint +
(ºC ) Tn = 0,73 Tint + 5,41 Tn = (8,2981/0,2959) + perc
2,56
PromA 27,8 25,6 25,7 27,9
Máx 30,0
Mín 26,0
Moda 27,7 Auliciems y
Tbsext Humphreys en Humphreys en Nicol y
deDear en 1986
Desvest (prom
0,9 1976 1978 Humphreys (2002)
(Ec. 4)
SALA+DORM =0,05)Marz)
Interv Conf ( N 0,2 (Ec. 2) (Ec. 3) (Ec. 6)
Tc = 0,534 Tm Tc = 0,534 Tm Tc = 0,31 Tm + Tc = 0,54 Tm +
(ºC )
+11,9 +12,1 17,6 13,5
PromA 27,5 26,6 26,8 26,1 28,4
Máx 30,3
Mín 25,3



3. Gráficos Psicrométricos
25 25
Diagrama Psicrométrico HR (%) 100 90 80 70 Diagrama Psicrométrico HR (%) 100 90 80 70
Pb: 101.325 kPa. Altitud: 0 m Pb: 101.325 kPa. Altitud: 0 m
Zona de Confort y Estrategias Zona de Confort y Estrategias
de Diseño. 60 de Diseño. 60
Eduardo González, Abril 2006. 25 Eduardo González, Abril 2006. 25
20 20

Exterior Sala Exterior Sala

Tasa de Humedad (gr/kg)
50 50

Tasa de Humedad (gr/kg)
20 15
20 15
40 40

15 15
30 30
10 10

20 20

5 5
10 10

0 0
15 20 25 30 35 15 20 25 30 35
Temperatura de Bulbo Seco (°C) Temperatura de Bulbo Seco (°C)

SERIE 1: 10.02.06 - 16.02.06 SERIE 8b: 01.08.06 - 27.08.06


SERIE 1: 10.02.06 - 16.02.06 SERIE 8b: 01.08.06 - 27.08.06


Evaluación Unidad 2
• Descargar e imprimir las
presentaciones
• Estudiarlas
Examen LUNES 03 / 11 / 08

ricardocuberos@gmail.com


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