Diseño Bioclimático: Estrategias para Edificaciones en Climas Cálidos

Conceptos Fundamentales del Calor en Edificaciones

El calor es la energía en tránsito que se transfiere entre cuerpos o sistemas debido a una diferencia de temperatura. En el contexto de las edificaciones, comprender el calor es crucial para el diseño del confort térmico.

Tipos de Calor y su Impacto en Edificaciones

Los principales tipos de calor que afectan a las edificaciones son:

• Calor Sensible: Es el calor que se percibe como un aumento de temperatura. Se asocia con el calor seco y la radiación solar directa.
• Calor Latente: Es el calor asociado a los cambios de fase del agua, como la evaporación o condensación. Se manifiesta como calor húmedo, donde el aire contiene humedad que puede afectar los materiales de construcción, provocando agrietamientos y favoreciendo la proliferación de bacterias. La humedad en el aire es un factor clave, aunque el aire en sí no es una entidad medible en términos de calor latente directo, sino su contenido de vapor de agua.
• Calor Metabólico: Es el calor producido por el cuerpo humano a través de procesos como la sudoración. Es un calor húmedo y su magnitud depende directamente de la cantidad de personas presentes en un espacio.

En resumen, toda edificación está constantemente influenciada por factores térmicos generados por el hombre, la radiación solar y las condiciones del aire.

Factores Determinantes de las Cargas Térmicas

Las cargas térmicas en una edificación, es decir, la cantidad de calor que entra o sale, dependen principalmente de:

1. Volumen o Tamaño: Las edificaciones de mayor volumen tardan más en enfriarse y en calentarse debido a su inercia térmica.
2. Gradiente o Temperatura: La diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la edificación es un factor crucial para la transferencia de calor.

Cargas Térmicas en Edificaciones: Fuentes Internas y Externas

Las cargas térmicas son las ganancias o pérdidas de calor que experimenta un edificio. Se clasifican en internas y externas.

Cargas Térmicas Internas

Las fuentes de calor internas provienen del uso y ocupación del edificio:

1. Personas: Generan calor metabólico, que es de naturaleza húmeda (sudor).
2. Luminarias: Las lámparas emiten calor sensible (seco) como subproducto de la iluminación.

Consideraciones sobre Luminarias

• Índice de Carga: Aproximadamente 1 kW/hora por persona puede ser una referencia para la electricidad consumida, que se traduce en calor. Por ejemplo, 1 kWh equivale a aproximadamente 860 kilocalorías (unidad de calor).
• Tipos de Luminarias: Existen diversas tecnologías (incandescentes, fluorescentes, LED, etc.) que varían en su eficiencia y, por ende, en la cantidad de calor que disipan. Las opciones de bajo consumo eléctrico son preferibles para reducir las cargas térmicas.

(La energía eléctrica se convierte en parte en luz y en parte en calor, por lo que la unidad de electricidad está directamente relacionada con la unidad de calor).

Cargas Térmicas Externas

Las fuentes de calor externas provienen del entorno del edificio:

1. Techos, Pisos y Paredes Exteriores: Transmiten calor sensible por conducción y convección desde el exterior hacia el interior, especialmente por radiación solar en superficies expuestas.
2. Ventanas: Permiten la entrada de calor sensible por conducción y, significativamente, por radiación solar directa.
3. Aire de Infiltración: El aire exterior que se filtra en el edificio aporta tanto calor sensible (por diferencia de temperatura) como calor latente (por diferencia de humedad).

Radiación Solar a Través de Ventanas

Las ventanas son un punto clave de entrada de calor. Los vidrios permiten el paso de la radiación solar, generando una carga de calor sensible (seco) en el interior. Se estima que un alto porcentaje de esta energía solar (ej. 84%) puede ingresar al espacio interno, mientras que una parte menor (ej. 16%) se refleja o absorbe hacia el exterior. Este proceso contribuye significativamente al calentamiento del espacio interno.

Estrategias de Diseño Bioclimático para Climas Cálidos

El diseño de edificaciones en climas cálidos requiere estrategias específicas para mitigar las cargas térmicas y promover el confort. A continuación, se comparan las recomendaciones para climas cálido húmedo y cálido seco.

Distribución y Forma de las Edificaciones

Características Climáticas Comparadas

Diseño de Fachadas y Techos

Diseño de Aberturas y Ventilación