HIGROTERMICIDAD

1. HIGROTERMICIDAD UNIVERSIDAD DE LA SALLE Confort y Habitabilidad Jhonatan Herrera Parra 70101000 Alejandro Cano

2. HIGROTERMICIDAD • Definición • Atributos • Rangos • Normativa nacional e internacional • Estrategias arquitectónicas • Equipos de medición

3. Definición La exigencia higrotérmica rige las condiciones ambientales de los espacios de forma de garantizar a los usuarios el balance térmico del cuerpo humano en su intercambio de calor con el ambiente circundante. El confort térmico es un concepto vinculado al metabolismo del cuerpo humano, por lo cual involucra tanto los factores ambientales como las respuestas psicológicas, fisiológicas y sensoriales del ser humano. De esta manera está determinado por la acción de las variables ambientales —temperatura, humedad relativa, velocidad del viento combinada con los factores físicos —nivel de actividad y vestimenta— de los usuarios.

4. Atributos1.Temperatura Es una magnitud escalar (aquella que se expresa por un numero y una unidad de medida especifica) La temperatura se mide en grados centígrados ºC ó kelvin K que equivalen a 0°C = 273 K La temperatura se entiende como la cantidad de calor presente en un espacio o cuerpo, por lo que el frio es la ausencia de energía calórica Un sistema compuesto por dos o mas cuerpos buscan siempre un equilibrio térmico; que consiste en el intercambio de calor del que mas tiene al que menos hasta llegar a estar a la misma temperatura. Existen materiales que realizan este intercambio mas rápidamente que otros esto se mide por medio del coeficiente de conductividad térmica: Madera 0.3 Ladrillo 0.8 Aluminio 209,3 Cinc: 106-104 Ambiente Cerramiento Esp Interior Ambiente Cerramiento Esp Interior Ambiente Cerramiento Esp Interior Ambiente Cerramiento Esp Interior

5. Atributos1.Temperatura Cuando el ser humano es expuesto a ausencias de calor elevadas: pierde calorías de manera acelerada imposibilitando la actividad de sus órganos. Si la temperatura corporal es menor a 35° se experimenta hipotermia y a menos de 27° entra en coma. (Vostok, en Antártica Oriental -89,96°C. Bogotá mínima alrededor de 9°) Cuando el ser humano es expuesto a altas temperaturas: a 41° el cerebro presenta daños irreversibles. A 44° el ser humano muere. (desierto del Sáhara 57°. Cartagena máxima alrededor de 36.7° El ser humano se vale de distintos medios para detener la transferencia calórica y ponerse a la misma temperatura del ambiente: calorías internas, grasa corporal, sudor , vestimenta, velocidad del viento, humedad relativa, construcciones etc.

6. Atributos2. Humedad Relativa Es la cantidad de vapor de agua que se encuentra suspendida en determinado ambiente, se expresa en porcentaje, donde el 100% es la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede mantener a determinada temperatura. El vapor de agua puede provenir de fuentes naturales como: evaporación de ríos, lagos, mares, plantas u otro seres vivos, o de fuentes artificiales que provocan evaporación del agua. La Humedad relativa alta se da en zonas selváticas con alta presencia de ríos, plantas y lagos. La Humedad relativa baja se da en zonas desérticas, lejos de mares, desprovistas de plantas, lagos o ríos; o en zonas polares donde es casi imposible la evaporación natural o la permanencia de agua en este estado en el aire; dadas las bajas temperaturas. La porosidad de los materiales permiten o no el paso de agua entre ellos, lo que aumentara o disminuirá la humedad en el interior Ladrillos huecos…………………………………..        45% Ladrillos comunes de media cal…………….        45% Mortero de cemento 1:3……………………….         38% Ladrillos comunes de cal……………………..          36% Revoque grueso………………………………….          33% Ladrillos de máquina………………………….          32.7% Tejas comunes……………………………………          29% Maderas blandas………………………………..           25% Pizarra………………………………………………           10% Mármoles………………………………………….           2.3 a 4.5% Granitos……………………………………………           0.6 a 4% Baldosas de cemento………………………….           0.46% Condensación de vapor de agua o punto de roció alcanza el aire 100% de la humedad http://www.repsol.com/SE/ElTiempo/meteorologia/lacreaciondeltiempo/humedadrelativa.aspx http://www.carpinteriascte.com/materiales/los-materiales-aislantes-la-porosidad/

7. Atributos3. Velocidad del Viento El viento viene caracterizado por dos magnitudes: velocidad y dirección.La velocidad del viento mide la componente horizontal del desplazamiento del aire en un punto y en un instante determinados. Se mide mediante un anemómetro, y la unidad de medida es habitualmente metros por segundo (m/s). Las ausencias de viento se denominan calmas.La dirección mide la componente horizontal de la velocidad del viento se mide mediante una veleta. En meteorología es importante tener en cuenta que la dirección nos indica de dónde viene el viento, no hacia dónde va. Se mide en grados, desde 0º (excluido) hasta 360º (incluido), girando en el sentido de las agujas del reloj en el plano horizontal visto desde arriba. Valores cercanos a 1º y 360º indican viento del norte, cercanos a 90º viento del este, 180º del sur y 270º del oeste. Entre estos valores tendremos el resto de direcciones: nordeste, sureste, suroeste y noroeste. http://www.oni.escuelas.edu.ar/2004/SAN_JUAN/676/eolica_y_molinos/capitulo_1/cap_1_1.htm

8. Atributos3. Velocidad del Viento Es la velocidad a la que se desplaza el viento en determinado espacio, desde una habitación hasta en el planeta, por ser la velocidad una unidad vectorial, la velocidad del viento se compone de una unidad (Km/h, m/min, nudos, etc.) y una dirección relativa a los puntos cardinales Una alta velocidad del viento en el ser humano puede causar efectos como: la perdida acelerada de la humedad en zonas expuestas como la piel los ojos y los labios. En velocidades muy elevadas el viento puede impedir la correcta respiración. Presentación Confort y medio ambiente Alejandro Valencia

9. Atributos3. Velocidad del Viento Según la velocidad del viento se clasifica de la siguiente manera: Una velocidad del viento moderadamente alta. En climas cálidos húmedos: ayuda a disminuir el calor corporal. En climas secos y cálidos puede acelerar el proceso de deshidratación en el ser humano a la vez que disminuye el calor corporal. En climas fríos y secos: aselara el enfriamiento del cuerpo desde la piel a la vez que acelera la perdida de agua. En climas fríos húmedos acelera el enfriamiento del cuerpo y la condensación de agua en la piel. http://www.oni.escuelas.edu.ar/2004/SAN_JUAN/676/eolica_y_molinos/capitulo_1/cap_1_2.htm

10. Atributos4. Radiación Solar • Es la energía emitida por el sol en forma de radiación electromagnética que llega a la atmósfera. Se mide en superficie horizontal, mediante el sensor de radiación o piranómetro, que se sitúa orientado al sur y en un lugar libre de sombras. La unidad de medida es vatios por metro cuadrado (w/m2). • La radiación solar que llega a la superficie terrestre está atenuada en su intensidad por diversos procesos que se producen a lo largo de su recorrido a través de la atmósfera terrestre. • Estos procesos son: • 1. Absorción selectiva por los gases y por el vapor de agua de la atmósfera. • 2. Difusión molecular (o de Rayleigh), debida también a los gases y al vapor de agua. • 3. Difusión y absorción por aerosoles o turbidez • Radiación directa proveniente del sol • Radiación difusa: es la recibida de la atmósfera por consecuencia de la dispersión de la radiación del sol. La superficies horizontales son las que mayor radiación solar reciben • Radiación reflejada: es la que refleja la superficie terrestre y depende de la superficie varia la cantidad de reflexión las superficies verticales son las que mas reciben Imagen tomada presentación Confort y medio ambiente Alejandro Valencia

11. Rangos Temperatura Víctor Olgyay propone como rango de confort térmico las temperaturas comprendidas entre 18.3 °C y 24 °C Para sacar el rango se puede aplicar la formula de Auliciems Tn= 17.6 + 0.31 * Tm Zc= Tn ± 2,5 °C Tn= temperatura neutra Tm= temperatura media anual Zc= zona de confort Bogotá Tn= 17.6 + 0.31 * 14.2 = 22 °C Zc= Tn ± 2,5 °C Max = 22.5 °C Min = 19.5 °C Cartagena Tn= 17.6 + 0.31 * 27.7 = 26.2 °C Zc= Tn ± 2,5 °C Max = 28.7 °C Min = 23.7 °C Humedad Relativa Según Cengel la mayoría de las personas se sienten cómodas en un ambiente con humedad relativa entre el 40% y el 60% Humedad relativa anual Bogotá 73% Humedad relativa anual Cartagena 80%

12. Rangos Velocidad del viento Según Cengel debe ser tanta que ayude a disipar el calor circundante del cuerpo, pero no tan fuerte para causar molestia. Un rango válido para comodidad es de 15m/min (0,25m/seg). El volumen de aire que debe ingresar a un apto. pequeño es entre 1 pie3/min y 3 pies3/min Confort : Víctor Armando Fuentes Freixanet Velocidad media del viento anual 2.9 m/seg Velocidad media del viento anual 2.2 m/seg

13. Rangos Radiación solar en Colombia La medida a la intensidad se indica en el mapa mediante convenciones de colores desde el azul oscuro hasta el rojo oscuro. La unidad de la energía utilizada corresponde al kilovatio hora (equivalente a 3.600 kilo-julios).

14. Normativa Internacional y nacional • Normas EN del comité Europeo de Normalización 14500:2010 la cual regula el confort térmico a través de los vamos y dispositivos de entrada de luz solar • Directiva Europea 89/106/CE (productos de construcción) Directiva Europea 2002/91/CE (eficiencia energética) establece el consumo de energía en las edificaciones para climatización, ventilación y calefacción de agua. • Directiva europea 76/492/CEE recomendaciones relativas al uso racional de la energía mediante el aislamiento térmico de los edificios • Código técnico de la Edificación (CTE) España establece las exigencias que debe cumplir los edificios en seguridad y habitabilidad, enfocados en los materiales y sus propiedades y en el coeficiente global Kg del edificio. • DIN en ISO 7730:2006 requerimientos de confort térmico en edificios, logrado mediante el cálculo del índice de predicción térmica PMV, combina temperatura del aire, temperatura radiante media, humedad relativa y velocidad del aire

15. Normativa Internacional y nacional • La norma Iram especifica la “transmitancia” térmica de los materiales” y regula según estaciones y zonas las especificaciones de los mismos para confort térmico al interior de la vivienda • Regula también el fenómeno de las cámaras de aire; especialmente en áticos y espacios entre techos y cielo rasos para asegurar la ventilación adecuada. • Finalmente hace especificación en como evitar la condensación en muros y cubiertas; teniendo en cuenta los puentes térmicos, temperatura de roció y los comportamientos térmicos de los materiales que hacen parte de los sistemas (muro-exterior-interior, exterior-cubierta-interior etc) “Condensación superficial: Es la que se produce sobre la superficie interna de la pared o techo cuando la temperatura de dicha superficie es menor que la temperatura de rocío del recinto. Condensación intersticial: es la que se produce en el interior de las capas del muro (intersticios) o techo, debido a la disminución de su temperatura por debajo del punto de rocío.

16. Estrategias Arquitectónicas

17. Estrategias Arquitectónicas AISLAMIENTOS Establecen barreras para el paso de calor entre dos medio, se utiliza como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, que tienen la capacidad de inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas

18. Estrategias Arquitectónicas Climatización • La calidad del aire es un elemento fundamental para nuestro bienestar, ya sea en casa, en el trabajo o en lugares de ocio. Para ello, es importante contar con un buen sistema de climatización, combinado con una correcta ventilación. • La climatización consiste en preparar el aire mediante unas condiciones de temperatura, humedad y limpieza adecuadas para el bienestar de las personas dentro de los edificios según la época del año, esto es, calefacción en invierno y refrigeración en verano • Debe entenderse siempre que la ventilación es sinónimo de renovación o reposición de aire sucio o contaminado por aire limpio. Se habla de ventilación natural cuando no hay aporte de energía artificial para lograr la renovación del aire. • Las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior, y los efectos del viento son el origen de las fuerzas que ocasionan el movimiento del aire necesario para lograr la ventilación. • Así pues, la climatización comprende tres cuestiones fundamentales: la ventilación, la calefacción, o climatización de invierno, y la refrigeración o climatización de verano http://www.bvsde.paho.org/arquitectura/clase42/clase42.htm

19. Estrategias Arquitectónicas Factores de climatización • Elaire: tanto la temperatura del aire, como su humedad relativa y su velocidad, son factores que van a influir en la climatización. • El factor humano: aunque pueda parecer raro en un principio, la manera en que vistamos, el nivel de actividad que tengamos o el tiempo que permanezcamos en una misma situación, están influyendo en la comodidad térmica. Este es un factor muy variable ya que depende de los gustos de cada persona. • El espacio: con esto nos referimos a la temperatura ambiental y la temperatura media del local o espacio en el que nos encontremos. Este es un factor más fácil de controlar que el anterior. http://calefaccion.net/climatizacion.html • Climatización unitaria. Es este sistema muy frecuente. En calefacción se emplea con chimeneas-hogar, diferentes tipos de estufas (de carbón, de gas butano, eléctricas). Para refrigeración lo más conocido es el llamado climatizador o acondicionador de ventana. • Climatización centralizada. En este sistema de climatización pueden, a su vez, distinguirse dos posibilidades: para un pequeño usuario (vivienda, p.e.) y para un usuario grande (un edificio completo, de cualquier dimensión). http://www.airesacondicionado.com/aire-acondicionado-central.htm

20. Estrategias Arquitectónicas Ventilación • Renovación del aire del interior de una edificación mediante extracción o inyección de aire. La finalidad de la ventilación es: • Asegurar la limpieza en del aire respirable. • Asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión. • Colaborar en el acondicionamiento térmico del edificio. • Luchar contra los humos en caso de incendio. • Disminuir las concentraciones de gases o partículas a niveles adecuados para el funcionamiento de maquinaria o instalaciones. • Proteger determinadas áreas de patógenos que puedan penetrar vía aire. http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-tecnologias/sistemas-de-ventilacion#ancla

21. Estrategias Arquitectónicas Ventilación forzada: Es la que se realiza mediante conductos de distribución de aire o áreas del edificio. Éstas pueden crearse mediante extractores, ventiladores, unidades manejadoras de aire (UMAs) u otros elementos accionados mecánicamente. Ventilación natural Es la que se realiza mediante la adecuada ubicación de superficies, pasos o conductos creadas en el edificio por el viento, humedad, sol, convección térmica del aire o cualquier otro fenómeno sin que sea necesario aportar energía al sistema en forma de trabajo mecánico. Ventilación selectiva estrategia de diseño bioclimático de edificios propuesta por Givoni cuando el contenido de humedad del aire es bajo y de aplicarse estrategias como la ventilación cruzada el edificio tendría incomodidad higrotérmica. Esto debido a que una corriente de aire con bajo contenido de humedad sobre la piel produce su desecación con el consiguiente disconfort. Esto implica que durante el día la ventilación de los locales será mínima y deberán ser umbrios (sombreados) reduciendo todo lo posible la incidencia de la radiación solar directa y difusa. Con esto se pueden mantener los locales frescos. InfiltraciónEs la entrada de aire desde exterior por fenómenos o usos en principio no considerados, pero que afectan o son asumidos para la ventilación, por ejemplo, rendijas en puertas o difusión a través de determinadas superficies. http://arqbiental.com/energia-eolica/

22. Estrategias Arquitectónicas • 1.Aprovechamiento de la Iluminación Natural (Energía Solar Lumínica) • 2. Aprovechar la Ventilación Natural (Energía Eólica) • 3. Bloqueo de la alta insolación Arquitectura Envolvente • 4. Desarrollo de Técnicas pasivas :Incorporación a la arquitectura de equipos o accesorios(Energía térmica, solar lumínica y/o eólica) • Tubos enterrados • Doble fachadas ventiladas • Ductos de iluminación • Implantación y orientación • Vegetación y paisajismo • Parasoles, pantallas en ventanas y paredes • Techos y paredes verdes • Tecnologías de vidrio Low-e • Selección materiales paredes y techos: Inercia térmica • Colores claros o reflectivos en fachadas y techos

23. Equipos de Medición Temperatura http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Simulaci/termometro/term.htm http://www.nicometalurgica.com.ar/Www%20RD/Productos/Termometros.html Termómetro Termómetro digital – higrómetro

24. Equipos de Medición Humedad Relativa y temperatura http://www.directindustry.es/prod/kimo/termo-higrometros-mano-11846-1252527.html Termo-higrómetro de mano

25. Equipos de Medición Velocidad del viento Anemómetro Anemómetro y veleta http://introduccionalameteorologia.blogspot.com/2011_02_01_archive.html http://www.kimo.fr/produits/246/vt_100.html?lang=en

26. Equipos de Medición Radiación solar Pirheliómetro de cavidad absoluta Piranómetros Imágenes tomadas del atlas de radiación solar en Colombia Un pirheliómetro de cavidad absoluta puede definir la escala de irradiación total sin acudir a instrumentos de referencia También llamadosolarímetro y actinómetroes un instrumento meteorológico utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar incidente sobre la superficie de la tierra

27. Climograma de B. Givoni  Tiene en cuenta las características del aire, la humedad y la temperatura para evaluar la sensación térmica y de confort.

28. Climograma de B. Givoni  Bogotá A abrigo A

29. Otras consideraciones Condiciones de diseño higrotérmico • El hombre optiene la energia de las calorias de los alimentos la cual ayuda a mantener la temperatura corporal interna en 37°C aproximadamente. • Los intercambios de calor en un ambiente acondicionado pueden hacer que la evapotranspiracion llegue a un 30%, mientras que en ambientes exteriores pueden llegar a estar entre el 80 y 100 %. • La conveccion y la radiacion pueden ser de distinto signo, positivo (pérdidas), cuando el entorno esta a menor temperatura que el cuerpo, o negativo (ganancias), cuando está a mayor tempratura Fuente: Neila Javier. Arquitectura bioclimática pág.228

30. Índices de bienestar • El bienestar en aspectos hogrotérmicos, el parámetro fundamental es la temperatura, sin olvidad la humedad, el movimiento del aire, la actividad entre otros se agrupan en 4 categorías: • Se crearon los índices de bienestar para manejar múltiples combinaciones y poder tener datos mas exactos

31. Otros factores que influyen en el bienestar, por ejemplo la adaptación a un lugar determinado ya que el cuerpo tarda casi 3 horas para que el cuerpo se acondicione al lugar interior • Otro aspecto es la distribución irregular de temperatura entre los paramentos llamada asimetría térmica • Otro aspecto es la temperatura del aire la cual entre los tobillos y la cabeza no puede superar los 3°C ya que esto generaría una sensación de molestia

32. Las "casas pasivas" reciben este calificativo porque su climatización se basa en diversas estrategias de diseño, como la ventilación natural, la orientación solar o los materiales de aislamiento eficientes. Sus impulsores aseguran ahorros de hasta un 90% en la energía que se utilizaría con un sistema de calefacción convencional. Asimismo, calculan que se han construido en el mundo entre 15.000 y 20.000 de estas viviendas, siguiendo las tendencias normativas y de consumo más ecológicas y de ahorro energético http://bilboventana.blogspot.com/2012/02/casas-pasivas-passivhaus.html

33. Bibliografía • Atlas de radiación solar de Colombia, Ministerio de minas y energía e Ideam 2005 • Presentación Confort y Medio Ambiente Alejandro Valencia • Cangel, Yunusy Boles, Michael (1999). Termodinámica • Neila Javier, Arquitectura Bioclimática • Arq. María Eugenia Sosa Griffin ARQUITECTURA Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL TRÓPICO • Ramos CalongeHelmuth, Metodología para diagnosticar la habitabilidad en la vivienda social • Recursos electrónicos • http://www2.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-96012006000100005&lng=es&nrm=i Definición condiciones higrotérmica • http://meteo.navarra.es/definiciones • http://calefaccion.net/climatizacion.html climatización • http://remicaserviciosenergeticos.es/blog/climatizacion-y-ventilacion-natural-fundamentales-para-nuestro-bienestar/ • http://es.wikipedia.org/wiki/Climatizaci%C3%B3n • http://bilboventana.blogspot.com/2012/02/casas-pasivas-passivhaus.html • https://www.siac.gov.co/contenido/contenido.aspx?catID=668&conID=1293 Atlas de radiación solar Colombia • https://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/Bvirtual/019711/019711.htm atlas climatológico Colombia