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lunes, 6 de marzo de 2017

Parámetros y factores que determinan el confort térmico

La comodidad térmica desde la antigüedad ha sido una preocupación del hombre quien se ha esforzado en conseguir y crear ambientes agradables para su estancia. Hasta hoy en día, donde el clima impera en zonas especificas de calor o frío, el estudio del confort térmico es uno de los parámetros importantes en el diseño de viviendas o edificaciones.

Según la Norma ISO 7730, el confort o comodidad térmica se define como aquella condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico circundante. Según La definición que le otorga la Real Academia Española a la palabra confort, está relacionada con la comodidad y el bienestar del cuerpo, por lo tanto éste se vincula en especial con las funciones del cuerpo que puedan verse afectadas, como la audición, la visión, el sistema nervioso o los problemas articulares generados por el exceso de vibraciones.  La Organización Mundial de la Salud (OMS), define el confort como "un estado de Bienestar Físico, Mental y Social".

Hablar entonces de "confort" significa eliminar las posibles molestias e incomodidades generadas por distintos agentes que intervienen en el equilibrio de la persona.

Al hablar de confort en las edificaciones, se debe tomar en cuenta los diferentes parámetros y factores que inciden de manera directa e indirecta en la sensación que tienen las personas dentro de un determinado ambiente, así como la relación entre el interior y el exterior, Givoni.

Cabe remarcar que el confort térmico depende de muchos parámetros físicos y no solo de la temperatura como se podría pensar. Cuando el hombre se encuentra en un ambiente determinado, no percibe la temperatura de dicho ambiente, lo que se percibe son las pérdidas de calor de su cuerpo.

Si bien para evaluar el confort ambiental se debe considerar no sólo el confort térmico si no también otros factores, como la calidad del aire, iluminación, y niveles de ruido, evaluar el confort térmico conlleva un alto grado de complejidad, ya que lo que puede ser confortable para uno, no lo es para otros (confort y estrés térmico). . En el confort térmico interactúan varios  factores y parámetros, destacándose tres variables: 1 Externas (medio ambiente), 2 Internas arquitectónicas (características formales y constructivas) y 3 Usuario (metabolismo y cultura).  

Parámetros ambientales interiores como la temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del aire, y temperatura radiante, pueden ser cuantificados. Otros como el arquitectónico están más enfocados en las características de la edificación y a la adaptabilidad de sus espacios, el contacto visual y auditivo que le permiten sus ocupantes.

Los factores personales son condiciones más propias del usuario y se relacionan con las características biológicas,  fisiológicas, sociológicas o psicológicas. Los factores ambientales exteriores son las variables que definen las características físicas del ambiente exterior de un edificio, es decir el clima local.

Tabla de factores y parámetros que determinan el confort térmico
http://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/6104/10CAPITULO5.pdf?sequence=10

PARÁMETROS AMBIENTALES del confort térmico

       1. Temperatura seca del aire o temperatura de bulbo seco

La temperatura del aire constituye uno de los parámetros principales para determinar el grado de confort térmico de un espacio y se refiere básicamente al estado térmico del aire a la sombra. Es uno de los parámetros fundamentales, ya que para poder determinar si las personas sienten frío o calor en un lugar es necesario contar con los datos de temperatura y humedad. Estos datos se remiten a gráficas ya desarrolladas en las cuales se puede estimar con cierta fiabilidad la zona en la cual la mayor parte de las personas se encontrarían confortables. Además, con estos datos se puede determinar si un espacio de la vivienda, o la vivienda en general, se mantiene dentro de rangos adecuados o no.

Se entiende por temperatura seca del aire, la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire (http://eadic.com/wp-content/uploads/2013/09/Tema-3-Confort-Ambiental.pdf).


       2. Humedad relativa

La humedad relativa es la cantidad de vapor de agua en gramos que hay en un kilogramo de aire con relación a la máxima cantidad de vapor que puede haber a una temperatura determinada. Se mide con higrómetro o mediante la temperatura de bulbo seco y húmedo , con una carta psicrométrica.  

Los valores intermedios de humedad relativa, del 30 - 65 %, no producen demasiados efectos. Sin embargo, porcentajes elevados de humedad reducen la evaporación a través de la piel y en la respiración, frenando el mecanismo de disipación, mientras que humedades muy bajas conducen a la desecación de las mucosas y la piel, causando sensación de discomfort.

       3. Temperatura radiante media

Es definida como la temperatura media irradiada por las superficies envolventes desde un espacio a su interior. Teniendo presente que el calor por radiación se intercambia cuando existen diferencias de temperaturas, generalmente desde un cuerpo caliente a uno frío, la temperatura radiante de las paredes, el suelo y la cubierta de una habitación puede dar una sensación de calor o frío a sus ocupantes independientemente de la temperatura del aire contenido en su interior. Es por esta circunstancia que la temperatura radiante no solamente debe ser considerada en la evaluación de las viviendas, sino que además puede ser aprovechada como un principio para prever sistemas de calefacción o refrigeración que se tengan que introducir en el reacondicionamiento.  

Fuente: http://www.edutecne.utn.edu.ar/tesis/Torres_climatizacion.pdf

      4. Velocidad del aire

Las corrientes ambientales son una preexistencia de la naturaleza, que tiene como funciones principales, refrescar y ventilar los ambientes interiores, reduciendo la humedad y conservando ambientes más sanos, por lo tanto su influencia en las personas es fundamental ya que influye en su confort térmico, dependiendo de su intensidad y su frecuencia. El aire en movimiento provoca diferentes sensaciones en el hombre que se describen a continuación:

Fuente: Barrera Oswaldo, Introducción a una arquitectura bioclimática para los andes ecuatoriales.

En  ambientes interiores, un movimiento de aire de 1 m/sg., puede disminuir la sensación de temperatura en 2 a 3 °C. A partir de un movimiento de 2 m/sg., el aire puede ser molesto, siendo este el límite máximo de velocidad de aire en un ambiente interior; en temperaturas de  aire que exceden los 33 °C, el movimiento del aire no influye en la sensación de calor. 
Fuente: http://www.geocities.com/researchTriang
le/facility/8776/Pag02E.htm 

Finalmente, el cuadro siguiente da a conocer las variaciones de las condiciones ambientales  que son de gran importancia al momento de definir la sensación térmica de la edificación, se asimila a °C, en rigor, no es medible con un termómetro común.

Fuente: http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2009/bmfcif954i/doc/bmfcif954i.pdf

 REFERENCIAS
- http://eadic.com/wp-content/uploads/2013/09/Tema-3-Confort-Ambiental.pdf
- http://www.upb.edu/sites/default/files/6Art-CabrerizoR1.pdf
- http://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/6104/10CAPITULO5.pdf?sequence=10
http://www.edutecne.utn.edu.ar/tesis/Torres_climatizacion.pdf
- http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6113/20ANEXO1_2.pdf
http://dspace.utpl.edu.ec/handle/123456789/1039
- http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2009/bmfcif954i/doc/bmfcif954i.pdf

lunes, 23 de enero de 2017

Confort térmico en invernadero productivo

Indagando algunos artículos sobre el confort térmico en viviendas de interés social encontré este articulo muy interesante sobre el estudio del confort térmico al interior de un invernadero para producción de vegetales. Así como los seres humanos bajo un rango de temperatura se sienten cómodos en un ambiente determinado  (sin frío ni calor) y su accionar es favorable respecto de la actividad que realizan, las plantas también requieren dicha comodidad para su desarrollo.

Respecto a estos sistemas productivos que aprovechan la energía solar de forma pasiva, se tiene mucha experiencia (invernadero de plástico). Es de fácil construcción y participa mucho material local en los diferentes modelos constructivos en especial en zonas rurales donde uno de los materiales mas utilizados es la madera.

El beneficio de contar con un invernadero es enorme si ademas este es instalado en zonas de altura donde las condiciones climáticas del emplazamiento son severas con las plantas cultivas a cielo abierto que son afectadas por las heladas (fenómeno meteorológico que consiste en el descenso de la temperatura, igual o por debajo de los 0°C). Pero a pesar de ello, son zonas donde la naturaleza a sido bondadosa dado a que el recurso solar es abundante y por lo general sobrepasan los 6kWh/m2.día anualmente en especial en las zonas andinas.

Materiales para la cubierta de invernaderos hay varios, desde los plásticos simples, plásticos de alta densidad y tratados contra la radiación UV, planchas transparentes onduladas y, planchas de policarbonato. Así que, hay opciones económicas para su implementación. Lógicamente que esto va ha repercutir en su tiempo de vida.

Y así, el estudio de los invernaderos implica tener conocimientos en fundamentos de energía solar, estudio de las plantas que se ha de cultivar, el cultivo mismo, las tareas que implica su manejo, el confort interior,.... Que disfruten de la lectura ...

viernes, 30 de diciembre de 2016

Confort Térmico

El diseño de edificios, tiene entre sus prioridades, proporcionar un espacio cómodo para habitarlo. En base a ello el confort térmico o comodidad térmica se define como "condición de la mente que expresa satisfacción con el entorno". Este entorno interior debe diseñarse y controlarse de manera que el confort y salud de sus ocupantes estén asegurados. El cuerpo humano produce calor dependiendo del nivel de actividad y expulsa el calor de acuerdo con las condiciones ambientales circundantes. Generalmente los modelos de confort tratan sobre el clima interior pero tanto el interior como el exterior deben tenerse en cuenta en todo plan de diseño constructivo.  

El cuerpo humano pierde calor de tres maneras principales: radiación, convección y evaporación. Una sensación desagradable de estar demasiado caliente o demasiado frío (incomodidad térmica) puede distraer a la gente de sus actividades y perturbar su bienestar. Esto puede reducir la capacidad de concentración y disminuir la motivación para trabajar.

                 El calor que gana y pierde el cuerpo humano



El confort térmico es un concepto difícil y complicado ya que depende de varios parámetros como:
  • Temperatura del aire ambiente. Temperatura del aire que rodea al ocupante.
  • Velocidad del aire. Velocidad de movimiento del aire dada la distancia en el tiempo.
  • Humedad relativa. Porcentaje de vapor de agua en el aire.
  • Temperatura media radiante. El promedio ponderado de todas las temperaturas de las superficies que rodean al ocupante.
Así como, se debe tener en consideración los parámetros externos como:
  •  Nivel de actividad (MET). Energía generada por el cuerpo humano.
  • Arropamiento (Clo). Cantidad de aislamiento térmico (ropa) que la persona esta usando.
El proceso de diseño arquitectónico en si mismo es complicado. En pocas palabras la tabla siguiente muestra algunos pasos de proceso de diseño arquitectónico:


¿Qué factores influyen en el confort térmico?


Si el aislamiento aplicado es defectuoso o insuficiente, las superficies expuestas en una habitación permanecerán significativamente más frías en invierno o más calientes en verano que la temperatura ambiente. 

"la energía que se pierde en nuestros hogares no se ve, por eso no somos conscientes del despilfarro energético que se produce en los edificios por la falta de aislamiento" ...La Casa que Ahorra.

Adaptado de www.lacasaqueahorra.org

domingo, 25 de diciembre de 2016

Calentador solar de agua de tubos al vacío (o evacuados)

El uso de los calentadores solares de agua o termas solares para uso doméstico y semi-industrial son la solución más viable y económica para la obtención de agua caliente para uso sanitario. Un caso especial son las termas solares de colectores de tubos al vacío. Especial porque su uso a venido escalando en los últimos años "desplazando" a las ya conocidas termas solares de placa plana cuyos colectores están conformadas por tubos de cobre configuradas como una especia de parrillas dentro de un contenedor aislado y cara acristalada.

Esta tecnología aprovecha la energía del Sol que se nos presenta de manera gratuita, limpia y amigable contribuyendo a mitigar los efectos producidos por el cambio climático y desterrando las formas convencionales de calentar agua mediante el uso de leña, carbón, petróleo, gas y electricidad.

El principio de funcionamiento del colector de tubos al vacío (dos tubos de vidrio concéntricos de borosilicato), es similar al colector de placa plana. El absorbedor recibe la radiación solar  y la traslada en forma de calor hacia un tanque aislado o acumulador. La diferencia radica en que el absorbedor esta formado por tubos en los cuales se ha hecho vacío para disminuir las perdidas de calor. Estos tubos también cuentan en su interior un tratamiento óptico selectivo para mejorar su eficiencia.


Representación esquemática de una terma solar de colectores de tubos al vacío

Representación esquemática del tubo del colector solar




La capa negra del tubo interior absorbe la energía solar y la transfiere al agua. El agua en la parte superior del tubo de vacío se calienta y, por lo tanto, es más ligera, por lo que comienza a moverse hacia arriba en el tanque. Al mismo tiempo, el agua fría, que es pesada, baja del tanque y se almacena en el fondo. El fenómeno se denomina circulación natural de termosifón, que se produce en cada tubo.

Las características de las termas solares con colector de tubos al vacío o evacuados son:
  1. Tubos de alta calidad hechos de vidrio de borosilicato.
  2. Son duraderos.
  3. Buen rendimiento en invierno y días nublados.
  4.  Calienta el agua a temperaturas altas.
  5. Garantiza el agua caliente incluso en días nublados.
  6. Es compacto.
  7. Fácil de instalar, operar y mantener.
  8. Trabaja eficientemente con agua dura.
  9. Tanque de hierro galvanizado para almacenamiento de agua caliente.
  10. Seguro, respetuoso y amigable con el medio ambiente.
  11. ... 
Especificaciones:
Tubos con diámetro y longitud de 58mm y 1800mm. El tanque de agua de diámetro exterior 470mm.