bioclima: evaluaciÓn al impacto del cambio...
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BIOCLIMA: EVALUACIÓN AL IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO
EN EL NOROESTE DE MÉXICO
Raúl Enrique Rodríguez Rosas, Hugo Benigno Rodríguez Gallegos, David Morillon Gálvez
Universidad de Occidente (UdeO), Unidad Los Mochis
Universidad Nacional Autonoma de México (UNAM)
21 de Octubre del año 2016
Que es el cambio climático?
• Variación del clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana, que altera la composición de la atmósfera global y se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos comparables.
Fuente: CMNUCC, 1992.
Ingeniería Ambiental 3Fuente: IPCC, 2007.
Introducción
• El cambio climático constituye uno de los problemas ambientales más importante a nivel mundial. Dicho fenómeno es resultado de la acumulación en la atmósfera de los llamados Gases de Efecto Invernadero (GEI) debida a las crecientes emisiones de estos gases a nivel global.
• Cada uno de los seis primeros meses de 2016 estableció un récord como el mes más cálido a nivel mundial respectivo en el registro de temperatura, que data de 1880 (Instituto Goddard de Estudios Espaciales –GISS- en Nueva York, 2016).
• El periodo de seis meses, logro un promedio de temperatura de 1,3 grados centígrados (2,4 grados Fahrenheit) más caliente que a finales del siglo XIX (NASA, 2016).
Introducción
Introducción
Introducción
Fuente: Goddard Institute for Space Studies , NASA, 2016.
Introducción
Fuente: Mauna Loa Observatory. National Oceanic and
Atmospheric Aministration. U.S. Deparment of Commerce,
2016.
El dióxido de carbono es el más importante GEI asociado a actividades humanas. Su
concentración se incrementó desde la era preindustrial desde un valor de 280 ppm
(partes por millón) hasta 379 ppm en el 2005. La concentración promedio de dióxido de
carbono en Abril 9, del año 2016, obtuvo un nuevo record con 409.44 ppm.
Introduccíon
Fuente: Inventario Nacional de Emisiones de Gases de
Efecto Invernadero, SEMARNAT, 2013.
En 2009 las emisiones de CO2 per cápita –considerando únicamente las
emisiones por consumo de combustibles fósiles– fueron de 3.75 toneladas por
habitante, mientras que el promedio mundial fue de 4.1 toneladas de CO2 per
cápita (IEA, 2011).
Antecedentes• Sócrates, alrededor del 400 A.C. tenía algunos pensamientos sobre la idoneidad
climática de casas, sobre cómo construir para garantizar la comodidad térmica
(Auliciems & Szokolay, 2007).
• Virtuvio (Siglo I A.C.) también escribió sobre la necesidad de considerar el clima en la
construcción de diseño, para razones de salud y confort (Auliciems & Szokolay,
2007).
• Basado en el análisis de la meteorología, para el año de 1963 Olgyay publica su libro
arquitectura y clima: Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas.
(Olgyay, 1963).
• Mientras en México, prácticamente los primeros trabajos de estudio del Bioclima de
algunas ciudades de México fueron publicados por Jáuregui y eso lo convierte en los
precursores del bioclimatismo Mexicano (Jáuregui E, 1967).
Antecedentes
• A inicios del siglo XXI, Morillón G. (2002) publica el Atlas del
Bioclima en México.
• Atlas de Guanajuato publicado por el Consejo de Ciencia y
Tecnología del Estado de Guanajuato (2002) donde se presenta un
estado de confort durante la mayor parte del año (CONCYTEG,
2002).
• El Atlas Bioclimático del estado de Jalisco (Gómez A., 2009).
• 2013 se publica un Atlas para el mismo estado de Jalisco, siendo el
más reciente hasta el momento (Mejía Domínguez, Morillón Gálvez,
Pérez Flores, Valenzuela Sánchez, & Díaz Rocha, 2013).
Planteamiento y JustificaciónEl cambio climático representa una amenaza apremiante y con efectos
potencialmente irreversibles para las sociedades humanas y el planeta.
(CMNUCC, 2015).
En su informe de 2014, el Panel Inter-gubernamental del CC (IPCC) prevé
un cambio global en la temperatura media superficial entre 1,4°C y
2,6°C para el periodo 2046-2065 en relación con el período 1986-2005, y
un cambio entre 2,6 °C y 4,8 °C para el periodo 2081-2100 en relación
con el período 1986-2005 (IPCC, 2014).
El aumento de temperatura a causa del cambio climático, repercuta en la
pérdida del confort higrotérmico, en consecuencia provoca problemas de
salud, baja eficiencia y productividad dentro de la edificación Mexicana.
Esto ocasiona el consumo excesivo de recursos energéticos con el fin de
mantener el confort adecuado.
Edificación, Bioclima y Confort
30% del total del consumo de energía en México corresponde a los
sectores residencial, comercial y de servicios; energía en edificaciones.
90% de la energía que se consume, tiene su origen en la quema de
recursos no renovables.
12%
25%
20%
35%
8%
Consumo Eléctrico en Vivienda
Iluminación
Refrigeración
Entretenimiento
Aire acondicionado
Otros
Fuente Imagen: Elaboración propia, datos FIDE, 2009.
Edificación, Bioclima y ConfortEl Bioclima de un lugar es la asociación de los elementos meteorológicos
que influyen en la sensación de bienestar fisiológico (Morillón, 2002).
El Confort Térmico es definido por la ASHRAE 55 y UNE-EN ISO 7730 como
“el estado de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico”
(Molina & Veas, 2012).
Hipótesis
Conociemdo los niveles de variacion historicas climaticas
como temperatura y humedad; podemos estimar el
impacto que el CC en la sensación higrotermica,evaluando así el nivel confort humano en la región.
Objetivos
2. Estudiar los principios básicos relativos al
bioclima como confort higrotérmico humano, y la
determinacion de zonas de confort en el año.
3. Basados en los resultado del confort
higrotérmico, evaluar posibles estratégias
adaptativas.
1. Evaluar el impacto del CC en el bioclima del
Noroeste de México.
1981-2010 2050
Comparativo
Material y MétodoEl estudio y la evaluación del Bioclima se realizó para toda la zona Noroeste
de México; Sinaloa, Chihuahua, Sonora, Baja California y Baja California
Sur.
-Sistema de Normales Climatológicas que proporciona el Sistema.
-Meteorológico Nacional (SMN) y Comisión Nacional del Agua (CONAGUA).
Material y MétodoEl estudio y la evaluación del Bioclima se realizó para toda la zona Noroeste
de México; Sinaloa, Chihuahua, Sonora, Baja California y Baja California
Sur.
-Sistema de Normales Climatológicas que proporciona el Sistema.
-Meteorológico Nacional (SMN) y Comisión Nacional del Agua (CONAGUA).
Material y MétodoEl Bioclima seleccionado es el Cálido Seco, el Municipio que lo representa
es: Ahome, que se encuentra en el Estado de Sinaloa y ubicado en las
coordenadas geográficas 25°47’37’’ N y 108°59’49’’ O.
Cabe mencionar, la metodología es la misma a seguir para otro lugar
geográfico en específico.
Estado Sinaloa
Municipio Ahome
Bioclima Cálido Seco
Material y MétodoESQUEMA DE TRABAJO
Como resultado de lasgráficas, diagramas ymapas bioclimáticos, através de los periodos decomparación, el impactodel cambio climático sepodrá evidenciar.
Material y Método
El siguiente proceso, se basa en determinar las condiciones de calor, frío y
confort. Para ello es necesario de la siguiente información climática:
•Temperatura máxima media mensual y temperatura mínima media mensual.
•Datos horarios de humedad relativa de un día promedio por cada mes.
•Temperaturas mensuales mínimas y máximas normales.
Determinación de las condiciones
térmicas
Material y MétodoTemperatura y Zona de ConfortSe determina las temperaturas y rangos de confort higrotérmico con base a los
datos obtenidos en el paso anterior.
Se obtienen los datos horarios de la temperatura ambiente por mes a lo largo
de un año.
A partir de la temperatura ambiente, se calcula la temperatura de confort (Tn)
para cada mes mediante la expresión propuesta por Auliciens (1990):
Tn= 17.6 + 0.31 (To)
Donde Tn es la temperatura Confort y To es la temperatura media por mes;
Con la Tn se ubicara el centro de la zona de confort térmico para cada mes, en
la localidad de estudio.
Material y Método
Dicha información se integra en la herramienta Biosol, software que tiene
como finalidad el estudio del Bioclima para obtener las condiciones
térmicas y sensaciones predominantes, creado por Morillón y Preciado,
(2013).
Donde se construye el diagrama de isorrequerimientos de climatización,
con base en los resultados obtenidos en las cartas bioclimáticas de Olgyay
de cada mes.
Material y Método
Se realizan los mapas Bioclimáticos a partir de los resultados obtenidos del análisis las
condiciones higrotérmicas del ser humano, esto para el Noroeste de México.
A partir de los diagramas de isorrequerimientos donde se muestran las sensaciones
térmicas predominantes ya sea calor, confort o frío, se promedia, entre las horas de
radiación solar y durante la actividad de los usuarios en los edificios.
Sistema de información geográfico software ArcGis 10.1 y el resultado los mapas
bioclimáticos promedio para cada mes, con las sensaciones higrotérmicas de la zona
Noroeste de México.
Como resultado de los mapas y periodos, el impacto del cambio climático en el
bioclima se podrá evidenciar.
Mapas bioclimáticos
Resultados 1981-2010
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Temp max 25.9 27.3 29.4 31.9 34.5 36.7 37.2 37.1 36.3 34.7 30.4 26.1
Temp min 12.1 12.6 13.7 15.9 18.7 23.2 25.5 25.5 25 21.9 16.7 13.1
Temp med 19.0 20.0 21.6 23.9 26.6 30.0 31.4 31.3 30.7 28.3 23.6 19.6
Hora min 6.723 6.438 6.092 5.695 5.370 5.199 5.267 5.544 5.926 6.310 6.642 6.802
Hora max 14.353 15.938 14.342 15.075 14.250 14.449 15.517 15.544 16.056 15.990 16.012 15.552
Hora
00:00 16.0 16.5 17.6 19.5 22.0 25.9 27.9 28.0 27.7 25.2 20.5 16.9
01:00 15.2 15.7 16.8 18.7 21.3 25.3 27.4 27.5 27.1 24.5 19.8 16.1
02:00 14.6 15.1 16.1 18.1 20.7 24.9 27.0 27.0 26.7 24.0 19.1 15.5
03:00 14.0 14.5 15.6 17.6 20.3 24.5 26.6 26.7 26.3 23.5 18.6 15.0
04:00 13.6 14.1 15.1 17.2 19.9 24.2 26.4 26.4 26.0 23.1 18.2 14.5
05:00 13.2 13.7 14.8 16.9 19.6 23.9 26.2 26.2 25.8 22.9 17.8 14.2
06:00 13.0 13.5 14.5 15.9 18.8 23.3 25.6 25.5 25.0 22.6 17.6 13.9
07:00 12.1 12.6 13.9 16.4 19.7 24.3 26.4 26.0 25.2 22.0 16.7 13.1
08:00 12.5 13.4 15.2 18.4 22.0 26.5 28.2 27.6 26.3 22.8 17.2 13.4
09:00 14.2 15.5 17.9 21.5 25.3 29.4 30.7 29.9 28.4 24.7 18.9 14.9
10:00 16.8 18.5 21.2 25.0 28.7 32.2 33.2 32.4 30.8 27.4 21.6 17.3
11:00 19.8 21.7 24.5 28.1 31.6 34.5 35.2 34.6 33.1 30.2 24.6 20.2
12:00 22.5 24.4 27.1 30.4 33.5 36.1 36.6 36.2 34.9 32.4 27.3 22.8
13:00 24.5 26.3 28.8 31.7 34.5 36.7 37.2 37.0 36.0 34.0 29.2 24.7
14:00 25.7 27.2 29.5 32.0 34.5 36.6 37.2 37.1 36.4 34.7 30.2 25.8
15:00 26.0 27.3 29.3 31.5 33.8 36.0 36.6 36.7 36.1 34.7 30.5 26.2
16:00 25.6 26.7 28.4 30.4 32.6 34.9 35.7 35.9 35.5 34.1 30.0 25.8
17:00 24.7 25.6 27.2 29.0 31.2 33.6 34.6 34.8 34.5 33.1 29.1 25.0
18:00 23.5 24.3 25.6 27.4 29.6 32.2 33.4 33.7 33.4 31.9 27.9 23.9
19:00 22.1 22.8 24.0 25.8 28.0 30.9 32.2 32.5 32.3 30.6 26.5 22.6
20:00 20.7 21.3 22.5 24.2 26.4 29.6 31.1 31.4 31.1 29.3 25.1 21.3
21:00 19.3 19.9 21.0 22.8 25.1 28.5 30.1 30.4 30.1 28.1 23.8 20.0
22:00 18.1 18.6 19.7 21.5 23.9 27.5 29.3 29.5 29.2 27.0 22.5 18.8
23:00 17.0 17.5 18.6 20.4 22.9 26.6 28.5 28.7 28.4 26.0 21.5 17.8
Frío
Confort
Calor
La temperatura media anual es de 25.2°C, en el verano de 30.9
°C y en invierno de 19.5°C.
Elaborado en BIOSOL.
Resultados 1981-2010
Frío
Confort
Calor
Elaborado en BIOSOL.
La sensación térmica puede ser de mayor temperatura cuando al calor se
le añade una alta humedad relativa, ya que la evaporación del sudor es el
principal medio para disipar el calor corporal, y la humedad ambiental alta
dificulta esta evaporación, por lo que se tiene una sensación térmica de
calor.Hora (TSV)
00:00 72 72 72 75 79 84 82 82 83 83 78 74
01:00 75 74 74 77 81 86 84 84 85 86 80 77
02:00 77 76 76 79 83 87 85 85 86 88 82 79
03:00 78 78 78 81 84 88 86 86 88 89 84 81
04:00 80 79 79 82 86 89 87 87 89 90 85 82
05:00 81 80 80 83 86 90 88 88 89 91 87 83
06:00 82 81 81 86 89 92 90 90 92 92 87 84
07:00 84 83 83 84 86 89 87 89 91 94 90 87
08:00 83 81 79 78 79 82 81 83 88 92 89 86
09:00 78 75 71 69 69 72 73 76 80 85 83 81
10:00 70 66 61 59 59 63 65 67 72 76 74 73
11:00 60 56 52 50 50 55 58 60 64 66 64 63
12:00 52 48 44 43 45 50 53 54 58 58 55 55
13:00 45 42 40 40 42 48 51 52 54 53 49 48
14:00 42 39 38 39 42 49 51 51 53 51 46 45
15:00 41 39 38 40 44 51 53 53 54 51 45 44
16:00 42 41 41 43 47 54 56 55 56 53 46 45
17:00 45 44 44 47 52 59 60 59 59 56 49 47
18:00 49 48 49 52 56 63 64 63 63 60 53 51
19:00 53 53 53 57 61 67 68 67 67 65 58 55
20:00 57 57 58 61 66 72 71 71 71 69 63 60
21:00 62 61 62 65 70 75 75 74 74 73 67 64
22:00 66 65 66 69 74 79 78 77 78 77 71 68
23:00 69 69 69 72 77 81 80 80 80 80 75 71
Localidad AHOME Lat. (xx.x) 25.79 Long.(xxx.x) -108.99 Altitud (m) 12
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Resultados 1981-2010Para algunas ciudades, el cambio climático puede llegar a ocasionar cambios positivos en
la temperatura ambiente y ajustando dicha temperatura a un rancho de confort para el ser
humano, sucede principalmente en las ciudades más frías. Sin embargo, para el Municipio
de Ahome se demuestra lo contrario, para el periodo 1981-2010 en pocas ocasiones a lo
largo del año se ajusta la temperatura ambiente a una de confort.
Mes T media Tn (°C) Amplitud Zona de Confort
Rango Min Confort
Rango Max Confort
Enero 19.0 23.5 3.0 20.5 26.5
Febrero 20.0 23.8 3.0 20.8 26.8
Marzo 21.6 24.3 3.0 21.3 27.3
Abril 23.9 25.0 3.5 21.5 28.5
Mayo 26.6 25.8 3.0 22.8 28.8
Junio 30.0 26.9 3.0 23.9 29.9
Julio 31.4 27.3 2.5 24.8 29.8
Agosto 31.3 27.3 2.5 24.8 29.8
Septiembre 30.7 27.1 2.5 24.6 29.6
Octubre 28.3 26.4 2.5 23.9 28.9
Noviembre 23.6 24.9 3.0 21.9 27.9
Diciembre 19.6 23.7 3.0 20.7 26.7
Resultados 1981-2010
Resultados 1981-2010El instrumento fue diseñado para latitudes medias (próximas a los 40º) e
individuos vestidos normalmente, que se encuentren realizando una actividad
sedentaria.
El producto es un diagrama de isorrequerimientos.
Resultados: Año 2050Los datos climáticos utilizados para mostrar los resultados, se simulan a
través del software METEONORM v.7 para obtener los valores para el año
2050.
La temperatura media anual para el año 2050 en el Municipio de Ahome es
de 26.8 °C, lo cual representa un incremento de 1.6 °C con base al
periodo de referencia 1981-2010 y bajo condiciones de los efectos del
cambio climático. Esto debido al incremento de las temperaturas
demostrado científicamente en las tendencias y en el presente estudio.
En verano se calcula una temperatura media mensual de 31.6°C
observándose un incremento de 0.7°C y para invierno la temperatura
media mensual es de 22.1, un ascenso que puede llegar hasta los 2.6°Cen el Municipio de Ahome. Ocasionando un periodo de sensación de calor
predominante a lo largo del año.
Resultados: Año 2050
06:00 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1
07:00 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1
08:00 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1
09:00 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1
10:00 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1
11:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
12:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
13:00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
14:00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
15:00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
16:00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
17:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
18:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
19:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
20:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
21:00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
22:00 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
23:00 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1
-1 FRÍO 0 CONFORT 1 CALOR
HORA/MES ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
DIAGRAMA DE ISORREQUERIMIENTOS
AHOME
PERIODO ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
1981-2010
2050
SENSACIÓN PREDOMINANTE
AHOME
Fuente: Elaboración propia en BIOSOL.
Resultados: Año 2050Potenciales incrementos en los requerimientos que puede ocasionar un
aumento en la temperatura esperado ante los efectos del cambio climático y
demandas de una población cada vez más necesitada de ambientes
confortables, lo que conducirá a un aumento en los consumos de energía
eléctrica para enfriamiento.
1981-2010 vs. 2050 (Tm y Tc)
Calor Confort Frío
Marzo
1981-2010. vs. 2050.
33
Se presentan los mapas bioclimático donde se considera que son
representativos los comportamientos para cada mes y estación del año.
Para la interpretación de las sensaciones térmicas se tiene como tonos los
siguientes:
Resultados: Mapas Bioclimáticos
Abril
1981-2010 vs. Año 2050
Septiembre
1981-2010 vs. Año 2050
Resultados: Mapas BioclimáticosPrimavera: El Noroeste de México representa una sensación térmica de confort
para la mayor parte del territorio del Noroeste de México. Sin embargo el Estado
de Sinaloa, se verá impactado con una zona más cálida para el 2050 con
respecto al periodo 1981-2010. De igual manera para el Norte de Sonora y Baja
California.
Verano: Junio y Julio representan los meses más cálidos para la mayor parte del
territorio del Noroeste de México, para las partes montañosas y más altas de
Chihuahua, se observa que puede ser benéfico el cambio por el hecho de pasar
de frío a un estado de confort.
Otoño: para el mes de Septiembre del año 2050, se observa una sensación
predominante de calor para la mayor parte del Noroeste en los meses de otoño y
se expande la una sensación de confort calida, principalmente para todo el
territorio de Sonora.
Invierno: en partes como Baja California Sur y el Norte de Sinaloa, en el periodo
base lo representa una sensación de frío, y en comparación con su prospectiva
se ve reflejado por una sensación térmica de confort, lo cual se puede señalar
como un cambio benéfico con respecto a la utilización de calefacción para
calentar el interior.
Conclusiones• El efecto del CC se refleja en la variación bioclimatica de la zona del
Noroeste de México y en consecuencia, los costos derivados porclimatización aumentaran extendiendose para la temporada deprimavera/otoño y posiblemente invierno.
• Los resultados derivados de los mapas bioclimáticos en el Noroeste,reflejan un aumento en la sensación de calor, siendo mas evidente en lasllanuras costeras del Pacifico y la llanura Sonorense para año 2050 vs.1981-2010.
• Basados en estos resultados, la variación potencial del bioclima paraNoroeste de México, sugiere estrategias de adaptación para mejorar lasedificaciones y mejorar el bioclima cuando la sensación es de calor.
• Los mapas bioclimáticos pueden proponer mejores estrategias deadaptación frente al CC. Esto no es esclusivo de urbanistas, susimplicaciones impacta otras disciplinas, el sector productivo, losecosistema, y uso del agua.
Recomendaciones• Se recomienda utilizar metodología afines a esta como estudio previo, para
orientar costos en la construcción y mejorar la adaptación en la sensación
térmica.
• Se recomienda complementar el presente estudio con trabajos relacionados
al confort del ser humano, específicos en ventilación e iluminación natural.
• Aplicar la normatividad vigente en eficiencia energética.
* Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee)
* Comité Consultivo para la Preservación y Uso Racional de los Recursos
Energéticos (CNNPURREE)
* Edificación Sustentable – Criterios y Requerimientos Ambientales Mínimos.
• Evaluar los coeficientes térmicos de los materiales a implementar, sin
contenido de compuestos tóxicos y acordes al clima.
• Promover el uso de sistemas de climatización artificial de alta eficiencia
energética.
