Fundamentación
Arquitectura
Instalaciones y equipos
   



 

 

 







ARQUITECTURA  
  Implantación y Forma 


Implante la edificación en la parcela de forma que se aprovechen
elementos del contexto urbano para bloquear las ganancias de calor
 
Figura 5 Aprovechamiento del contexto urbano y ambiental existente
 
Limite la asimilación de calor de la edificación, orientando las fachadas
más estrechas hacia
el este y el oeste
 
Figura 6 Angulo de inclinación recomendada para reducir las ganancias de calor en las fachadas este y oeste
 
Utilice elementos de
paisajismo para mejorar el microclima de la parcela y sombrear la edificación
 
Figura 8 Pérgolas integradas al paisajismo
 
Utilice el sombreado en superficies pavimentadas exteriores para disminuir la temperatura
 
Figura 9 Sombreado de superficies exteriores con vegetación
 
Limite las áreas exteriores pavimentadas para evitar la reflexión del calor superficial del entorno inmediato
 
Figura 10 Reflexión del calor en áreas pavimentadas
 
Utilice como pavimento de tránsito exterior elementos livianos y de poca superficie pavimentada, para reducir las ganancias de calor solar y el deslumbramiento
 
Figura 11 Detalle de adoquín calado
 
Utilice juego de volúmenes en las fachadas para crear sombras
 
Figura 12 Fachadas con juegos volumétricos que arrojan sombras propias (Fuente: Goldberg M., Guía de Edificaciones Contemporáneas en Venezuela. Caracas. Parte I. Edificio Altamira Suites, Altamira, Caracas. Arq. Tomas Stranky)
 
Utilice las jardineras como elementos de volumetría para el amortiguamiento de las ganancias de calor solar
 
Figura 13 Jardineras en fachadas, típica en la arquitectura tropical (fuente: Libro Anuario de Arquitectura en Venezuela. Caracas. Tomo II. Residencias Oasis II y III. Arq. Helene de Garay.)
 
Aproveche la elevada inercia térmica del suelo como elemento de diseño
 
Oriente la edificación para maximizar el potencial de enfriamiento de los vientos predominantes
 
Proporcione amplios espacios entre edificaciones siguiendo la dirección del flujo de viento
 
Ubique convenientemente las edificaciones para proporcionar buena ventilación alrededor de la estructura urbana
 
Utilice masas de vegetación para orientar las corrientes de aire
 
Figura 22 Cercas o arbustos que restringen y desvían el flujo de aire de su trayectoria hacia su interior
 
Figura 23 Cercas o arbustos situados convenientemente para permitir un buen flujo de aire hacia el interior de la edificación
 
Utilice la volumetría de la edificación para estimular la circulación del aire en el interior de la edificación
 
Utilice las formas y orientación de los techos para estimular la circulación del aire dentro de las edificaciones
 
Figura 27 Influencia de la configuración del techo en la ventilación natural (fuente: Basado en CSTB, Guide sur la climatisation naturelle de l´habitat en climat Tropical-Humide)
 
Eleve la edificación del suelo para estimular la circulación del aire alrededor y dentro de los ambientes
 
Figura 28 Vivienda elevada del suelo para estimular la circulación del aire alrededor y dentro de los ambientes
 


La implantación en la parcela y la forma arquitectónica de la edificación pueden ser decisivas para aminorar las ganancias de calor por radiación solar y promover el movimiento del aire alrededor y dentro de los ambientes. Para ello es necesario considerar todas las posibilidades de la orientación solar, los vientos dominantes, los accesos, los árboles existentes y el contexto urbano, y valorar en cada caso las limitaciones impuestas por las características del terreno y la normativa vigente.

Es importante resaltar que en el caso de edificios cuyas exigencias de ocupación impongan el uso de aire acondicionado, la solución adecuada debe considerar volúmenes compactos y cerrados a las brisas.



 
Mitigación de las Cargas de Calor Solar  

La presencia de elementos del entorno urbano o ambiental tales como desniveles topográficos, masas de vegetación o edificios cercanos puede arrojar sombras en la parcelas que pueden ser aprovechados como protectores solares.

La ganancias solares de calor tienen su mayor impacto en las superficies perpendiculares a los rayos del sol, es decir en los techos y las paredes este y oeste durante todo el año, y en la pared sur en los meses del invierno boreal (noviembre, diciembre, enero). En las edificaciones orientadas con las fachadas más estrechas hacia el este y el oeste se reduce la exposición al sol en su ángulo más bajo y se obtienen mejores posibilidades de sombreado.

Gráfico 7 Ganancia solar mensual según la superficie para la orientación 10 latitud norte

Plantas alargadas con las fachadas más estrechas orientadas dentro de un ángulo de 15 a 20° este-oeste, reducirán las ganancias de calor en las mañanas y en las tardes cuando el sol actúa con sus ángulos más bajos. Aunque la fachada sur reciba alta insolación durante el invierno boreal, ésta puede reducirse con aleros de techo.

Se puede mejorar el microclima de la parcela con la ayuda de masas de vegetación, espejos de agua, veredas, setos, jardineras y otros elementos. El sombreado de paredes y techos con arbustos, árboles frondosos y pérgolas puede reducir las ganancias de calor solar a través de estos cerramientos.

Figura 7 Uso del paisajismo para sombrear la edificación


La vegetación absorbe la radiación solar y sombrea el suelo, por lo que contribuye a bajar la temperatura de la superficie. Al mismo tiempo refresca el aire circundante mediante la transpiración del vapor de agua.

Los árboles y arbustos que están cerca de la edificación deben seleccionarse de manera que produzcan la sombra adecuada y al mismo tiempo permitan el paso del aire.

Las superficies pavimentadas asoleadas aumentan la temperatura del entorno y afectan el confort visual.

Las temperaturas del aire encima de las áreas pavimentadas asoleadas, tales como estacionamientos, caminerías, patios y calles internas pueden ser hasta 7 C más altas que en las superficies no pavimentadas asoleadas, y hasta 14 C más altas que las áreas no pavimentadas sombreadas.

Los materiales de color oscuro tales como el asfalto, absorben, conducen y re-irradian calor. Los materiales de colores claros tales como el concreto, absorben, conducen y re-irradian significativamente menos calor pero causan deslumbramiento.

Los adoquines calados permiten que la vegetación crezca en los espacios vacíos. Están fabricados en concreto o plástico, por lo cual son apropiados para áreas de tránsito liviano tales como caminerías, estacionamientos y garajes. Son un buen sustituto para el asfalto o el concreto pues disminuyen el área total de estos materiales sin eliminar la función como superficie rodante o de estacionamiento.

Tabla 2 Comparación de los beneficios de los elementos de paisajismo en la reducción de aire acondicionado


Volúmenes en diferentes planos, con salientes y entrantes, producen un conjunto de sombras propias, arrojadas por el edificio, que disminuye la asimilación de calor a través de la envolvente y favorecen ambientes interiores menos calurosos.

El volumen de las jardineras produce sombras, mientras su masa de tierra y concreto retiene las ganancias de calor solar. Al estar en la fachada de la edificación, las corrientes de aire contribuyen a evacuar por convección el calor almacenado. Al entrar en contacto con la vegetación, el aire mejora su temperatura y refresca el interior de los ambientes ventilados.

A una determinada profundidad la temperatura del suelo permanece constante y suele ser menor que la temperatura exterior. Además, una capa de tierra puede actuar como aislante adicional.

Esta técnica tiene dos grandes desventajas: ausencia de luz y alta humedad relativa. Sin embargo, se puede emplear para ciertas áreas de servicios tales como estacionamientos, desvanes, áreas de circulación, etc. En estas condiciones la luz podría entrar por el techo a través de claraboyas.

Figura 14 Diferentes soluciones para el aprovechamiento climático del suelo




Aprovechamiento de la Ventilación Natural  


Utilice formas abiertas, alargadas o segmentadas, ubicadas según un ligero ángulo en relación a los vientos principales, teniendo cuidado de orientar las fachadas más estrechas hacia el este y el oeste. Esta disposición reducirá las ganancias de calor solar y proporcionará mayores oportunidades de ventilación cruzada.

Figura 15 Ubicación adecuada según la dirección de los vientos predominantes
Figura 16 Ventilación pobre por la estrecha distancia
entre edificaciones


Una distancia entre edificaciones de al menos 5 veces la altura de la edificación aguas arriba ofrece mayores oportunidades de ventilación para la edificación aguas abajo.

Figura 17 Buena ventilación por una adecuada distancia entre edificaciones (fuente: Basado en Field Guide for Energy Performance, Confort and Value in Hawai Home)


El flujo de aire alrededor de una edificación crea una zona de alta presión en la cara de frente y de baja presión en la cara de atrás y en las caras paralelas a la dirección del viento. Las edificaciones alineadas en la dirección del viento crean sombras de viento a las otras edificaciones que están aguas abajo y en consecuencia una mala ventilación. Esta situación puede mejorarse orientando las edificaciones en un cierto ángulo en relación a la dirección predominante del viento. De esta forma también se incrementa la distancia efectiva entre las edificaciones.

Figura 18 Ventilación pobre en una disposición lineal de las edificaciones, con caras
paralelas a la dirección del viento
Figura 19 Buena ventilación
en una disposición lineal de las
edificaciones, con caras oblicuas a la dirección del
viento
Figura 20 Buena ventilación
independiente de la dirección del viento, en una disposición escalonada de las
edificaciones
(fuente:Basado en Field Guide for Energy Performance, Confort and Value in Hawai Home.


Muchas veces, la orientación de la edificación según la trayectoria solar está en contradicción con la de los vientos dominantes, pero una estudiada disposición de los elementos constructivos exteriores, de la volumetría y de la vegetación pueden cambiar la dirección del aire en movimiento.

Figura 21 Vegetación ubicada para favorecer la ventilación natural


Es conveniente un buen mantenimiento de la vegetación para permitir el libre flujo de aire hacia las ventanas. Un árbol bien seleccionado y adecuadamente mantenido y podado arroja sombras, lo cual reduce el calor radiante, proporciona vistas adecuadas y permite el paso de los vientos a su alrededor.

Figura 24 Árbol convenientemente ubicado y mantenido permite buena ventilación, sombreado y vista


Cuando la orientación solar óptima de la edificación plantea un conflicto con la orientación óptima del viento, se puede utilizar el juego de volúmenes en fachadas para orientar la trayectoria del viento a través de la edificación (ver Aprovechamiento de la ventilación natural, pág. 17). Esto es de especial importancia en el trópico, donde con frecuencia los vientos predominantes vienen del este; en este caso se aconseja orientación norte-sur para las fachadas con mayor área.

Figura 25 Diseño adecuado para conciliar la orientación del sol y de los vientos (fuente: Basado en Hawai and Design)


La configuración externa de la edificación puede reforzar las diferencias de presión entre barlovento y sotavento, lo cual, combinado con la permeabilidad de las fachadas, impulsará un mayor flujo de aire hacia el interior de los ambientes.

Mientras mayor sea el desvío de la trayectoria del viento producido por el volumen del edificio, mayor será la zona de calma o sombra de viento. En la figura se muestran diversas configuraciones geométricas y la magnitud de la sombra de viento producida.

Figura 26 Sombra de viento para diferentes geometrías (fuente: Basado en Poler, M. Clima y Arquitectura)

El cierre de la separación entre dos edificaciones o dos volúmenes, con una pared alzada cara al viento, aumentará la presión positiva, lo cual acelera el aire dentro de la edificación.
En una fachada con ventanas, orientada 45° en relación al viento, la colocación de una pared o volumen saliente al final puede duplicar la presión positiva del viento. Si por el contrario se coloca la pared o volumen antes de las ventanas, se reduce la presión frente a éstas y se disminuye el caudal hacia el interior.

El ángulo de inclinación y la orientación de las aguas de un techo pueden emplearse para desviar la trayectoria original del viento, y de esta manera aprovechar mejor su fuerza dinámica para ventilar los ambientes. La figura 27 muestra el comportamiento del viento según diferentes configuraciones de techo.

Techos inclinados a favor del viento producirán mayor presión en la fachada de incidencia que techos planos, por cuanto la trayectoria del viento se desvía hacia arriba y produce una mayor masa de aire a presión negativa a sotavento. Mientras mayor es la pendiente mejor es el efecto.
Techos con pendientes opuestas a la incidencia de los vientos producen un efecto de presión negativa menor, debido a que el aire tenderá más rápidamente a restaurar su trayectoria original para volver a la superficie del suelo.

Los techos a dos aguas con orientación perpendicular a la incidencia de los vientos y con poca pendiente permitirán la restauración más rápida de la trayectoria del viento a sotavento, por lo tanto menor será la diferencia entre sobrepresión y depresión alrededor del volumen. Con techos a cuatro aguas el efecto es más evidente.

Techos planos con aleros tipo corredor perimetral disminuirán los campos de presión alrededor del volumen. Esta situación se puede mejorar creando remates ascendentes al perímetro de los aleros.

El roce del viento contra el suelo reduce el movimiento del aire y hace necesario elevar la edificación o parte de la misma mediante pilotes o columnas, para que así la velocidad del aire que la atraviesa sea mayor. Esto permite a la envolvente desprender calor por convección. Es importante destacar que el espacio inferior libre puede ser usado como estacionamiento, sala de usos múltiples o como áreas de circulación.