EL DISEÑO BIOAMBIENTAL

Introducción: El bioclimatismo apunta a utilizar por medio de la arquitectura los elementos favorables del clima con objeto de satisfacer las exigencias del confort térmico. Entonces es menester comprender y manejar las condiciones ambientales, para las construcciones y sus entornos. Para ello es prioritario hacer un estudio del clima, para así poder lograr diseños adecuados sobre la base de los datos obtenidos. Hay que tener en cuenta que el clima puede generar confort en las personas que habitan un espacio, por lo tanto es imprescindible lograr un equilibrio térmico. El uso de la energía es una posibilidad de lograr el control térmico en una vivienda o edificio. El consumo de esta aumenta en los países con mayor desarrollo y también en las áreas más frías del planeta. Con el tiempo las energías convencionales aumentarán su valor o serán escasas. Por eso es importante crear una conciencia en el uso de la energía en el hábitat. El profesional tendrá que tener en cuenta el uso de fuentes no convencionales o alternativas, como por ejemplo las energías solar, eólica y otras. Diseñar nuevas morfologías en los edificios para el aprovechamiento de los recursos naturales como el viento y así generar por ejemplo ventilación selectiva. Hacer una acertada elección de los materiales de construcción. Esto será fundamental para el logro de un correcto aprovechamiento térmico. Clima: Es la primera etapa de un proceso de diseño ambiental. En esta etapa, se obtienen datos meteorológicos como temperatura, humedad, precipitación, viento, etc. Estos datos corresponden a mediciones obtenidas normalmente para una década. Los registros se encuentran en tablas cuya fuente es el Servicio Meteorológico Nacional. La información que contiene es muy variada y corresponden a cada estación aérea, figurando latitud, longitud y altura del lugar. Las zonas bioambientales: Dependen de las condiciones climáticas anuales de un país o región y está relacionado con HOMBRE – ESPACIO – CLIMA. Por ello para un diseño bioambiental o bioclimático, es menester hacer un estudio serio y adecuado con mapas y datos bioambientales para cada área. En nuestro país el INTI, estableció seis zonas bioambientales, bajo la norma IRAM 11.603 ( 1980 ). Las zonas bioambientales para la República Argentina, están clasificadas según la norma IRAM 11.603, en 6 áreas. Zona I = Muy cálido Zona II = Cálido

Zona III = Templado cálido Zona IV = Templado frío Zona V = Frío Zona VI = Muy frío

El Viento y Microclima: La masa terrestre es recorrida por vientos, los cuales son producidos por la radiación solar que incide sobre el planeta Tierra en diferentes puntos del mismo, generando movimientos de aire desde regiones de alta presión a las de baja presión. En consecuencia podemos decir que el viento es aire en movimiento. Se lo mide mediante instrumentos llamados anemómetros o anemógrafos, según sea la forma de lectura. En el año 1808 fue definida la escala Beaufort, creada por el almirante británico Sir Francis Beaufort. Esta era una escala de números relacionados con la velocidad del viento, según era estimada por el navegante. El criterio no ha cambiado con los años, pero se determinó con una mayor precisión la relación viento -apariencia del mar. En todas las estaciones marítimas consideradas, se efectuaron mediciones de vientos basadas en esta escala, pero para su mejor comprensión, se consideró convertir la escala Beaufort a nudos. Normalmente, la velocidad del viento se mide a una altura de 10 metros sobre el nivel del suelo, esto es para aminorar la influencia de la morfología o rugosidad del suelo. Por lo tanto, la velocidad es mayor que la que se da cercana al suelo.

En las depresiones del terreno, se pueden llegar a retener el aire frío de menor densidad y que desciende por las pendientes. Topografías como estas, pueden llegar a generar variaciones de velocidad, orientación y hasta se pueden dar características de microclima.

Las depresiones en el terreno, pueden llegar a retener el aire frío de menor densidad y que desciende por las pendientes. Se considera viento fuerte al que supera los 43 km/h, según datos climatológicos obtenidos hasta el año 2004, por el Servicio Meteorológico Nacional.

El viento es un elemento sumamente importante en el diseño bioambiental, indica datos de frecuencias y velocidades correspondientes a cada orientación. Los resultados obtenidos sobre el viento son decisivos para la utilización de energía eólica o simplemente para proyectar un espacio en el cual se desea utilizar estrategías de aprovechamiento y protección, como por ejemplo distintos tipos de ventilación.

La ventilación fija es casi para todo el año, a fin de economizar gastos. La ventilación de verano se da sobre el plano de trabajo, es decir a la altura del cuerpo, logrando una brisa confortable que refresca, sensible a la piel, generando una ventilación cruzada sensible. En la ventilación de invierno, la corriente convectiva no afecta al cuerpo, ventilando por arriba de las cabezas de las personas, moviendo la masa de aire caliente hacia el exterior y renovando el aire del espacio. Experiencias obtenidas a estudios y construcciones realizadas para la Unidad Agropecuaria Sustentable del municipio de Hurlingham, entre los años 1996 y 1997. Ventilación selectiva: Se entiende por ventilación selectiva, hacer pasar una masa de aire por un espacio preestablecido con el fin de obtener ventilación sobre un plano de trabajo o bien obtener renovación de aire. Se la logra por medio de un diseño en las carpinterías y por supuesto con una correcta ubicación del espacio a construir. En verano, cuando en las noches la temperatura del aire exterior es más baja, se puede aprovechar para ventilar el interior del espacio. En consecuencia, durante el día cuando las temperaturas son elevadas, se evita la entrada de aire exterior al edificio. El efecto chimenea se puede generar, logrando un intercambio de aire en el interior del edificio. En el día durante la estación de invierno, se puede lograr aumentar la ventilación en las horas de mejor temperatura exterior; evitando este comportamiento durante las noches, para evitar que baje la temperatura en el inetrior del espacio. Para lograr calentamiento y enfriamiento a través de la ventilación selectiva se necesitan como mínimo de 25 a 50 cambios de aire. Ventilación mínima: Generalmente se utiliza para evitar riesgos de condensación, lograr ventilación en ambientes donde es importante ventilar, pero evitar enfriamiento y asi generar un disconfort, en lugares o regiones frías. Para poder lograr éste tipo de ventilación se necesita un mínimo de un cambio de aire por hora. Ventilación cruzada: Esto se logra con entradas de aire en las aberturas de una fachada y lo mismo en el lado o fachada opuesta. Con estos movimientos de aire se puede lograr confort, sobre todo en lugares de clima húmedo, como por ejemplo Bs. As. Se calcula que la velocidad del aire debe ser de 1m/seg., ya que más velocidad puede resultar incómodo para los habitantes del edificio y con velocidades menores, no se lograría la brisa esperada, para brindar confort, no logrando un verdadero refrescamiento sensible. Para lograr la ventilación cruzada se deben generar de 200 a 300 cambios de aire por hora, a la velocidad anteriormente mencionada.

Las construcciones pueden generar con el viento, áreas de barlovento, donde la presión es positiva, siendo la cara o el frente del edificio que recibe la corriente de aire y zonas de sotavento, en donde la presión es negativa y es frente opuesto. En el esquema se puede apreciar facilmente el efecto. Usand o planillas con datos de los vientos de una determinada región, se puede sacar provecho; generando un diseño y una posterior construcción con conocimientos para dar una protección o bien utilizar las ventajas que puede suministrar el viento.

Es por ello que con los datos de las planillas de Rosa de vientos, compuesta por referencias como: velocidades, frecuencias, porcentajes de calma, estación aérea, coordenadas, altura sobre nivel del mar y cuadrantes de orientación, son datos se suma importancia para un diseño correcto. En donde se pueden aprovechar la topografía del lugar, las arboledas y o construcciones, para aprovechar aceleraciones de las masas de aire o bien protegerse de las mismas. En resumen, generar o crear un diseño para responder a las or ientaciones predominantes para cada estación o momento del año.

Parque eólico en Tandil

Graficación de Rosa de viento, con valores obtenidos de la Estación Morón Aero, Latitud 34º 40´S, Longitud 58º 38´W, altitud 24 metros SNM. Correspondiente a es tudios realizados para la Unidad Agropecuaria Sustentable del municipio de Hurlingham, con datos obtenidos por tablas período 1961/1970 del Servicio Meteorológico Nacional.

Se puede decir que cada porción de espacio tiene su propio microclima. Aunque hay ciertos medios donde las influencias locales tienen un importante papel. Las regiones accidentadas son las que tienen los microclimas más variados. Cada pendiente posee sus características propias. Su inclinación y orientación influyen sobre las aportaciones diurnas, mientras que

su base y su cumbre son más o menos fríos, esto nos recuerda que en las depresiones y en las altitudes hay acumulación de aire frío. Las zonas montañosas, valles y los grandes espejos de agua modifican las condiciones climáticas, conformando microclimas. La orientación y la variación de la velocidad del viento es uno de los componentes más diferenciados del microclima. Los valles pueden canalizar los vientos regionales; durante el día la radiación solar que reciben las pendientes del valle calienta el aire, cuyo ascenso produce lo que se denomina ¨Viento de Valle¨, con dirección de abajo hacia arriba; en cambio por la noche, el descenso del aire frío puede generar vientos en el sentido opuesto. En zonas como la cordillera de los Andes, se dan los denominados climas de barlovento y sotavento. CLIMA DE BARLOVENTO CLIMA DE SOTAVENTO Escasa radiación solar Buena radiación solar Aire con humedad Aire cálido y seco Poca amplitud térmica Gran amplitud térmica Grandes precipitaciones Pocas precipitaciones Gran nubosidad Poca nubosidad

Los bosques tienen un variado clima, producto de la radiación recibida. Los grandes espejos de agua como: lagos, ríos, embalses, etc, también pueden generar microclimas. Durante el día sus aguas son frías porque reflejan una parte de la radiación solar, pero durante la noche recogen masas de aire frío, porque generalmente están ubicadas o situadas en las depresiones, por lo tanto cerca de dichos espejos de aguas la atmósfera es húmeda y fresca. Entonces se puede resumir lo siguiente: durante el día, la tierra se calienta con mayor rapidez que el mar o los grandes espejos de agua, por su menor capacidad térmica y las corrientes convectivas de aire ascendente sobre la tierra inducen las brisas de mar. Por la noche, el calor que es retenido en el mar, produce corrientes convectivas y una brisa con sentido desde la tierra al mar.

Las ciudades tienen algunas particularidades también. Estas constituyen islotes o islas de calor, generalmente de noche. Las superficies con alquitran, como las calles y azoteas, tienen gran conductividad y restituyen mucho calor, mientras que el polvo de las mismas influye, reduciendo las pérdidas en radiaciones de onda larga. Durante el día la radiación reflejada por el suelo es recuperada por los muros verticales, haciendo aumentar las aportaciones. Los grandes edificios y demás construcciones favorecen los efectos de canalización de los vientos, generando variaciones de velocidad y condiciones favorables o incómodas, como por ejemplo el caso de los edificios de Catalinas en el área de Retiro, en Bs. As. En base a las observaciones en diferentes ciudades, se puede hablar de una diferencia de temperatura que oscila de 3º a 6º, entre el centro de la ciudad y sus alrededores.

El Sol: La Energía Solar como fuente: El Sol, con un diámetro estimado de 1.390.000 Km, una masa 330.000 veces superior a la Tierra y a una distancia de 150 millones de kilómetros, es una fuente de energía constante para nuestro planeta y de vital importancia en el futuro. Está previsto para el año 2040 el agotamiento del petróleo al ritmo del consumo actual, sin tener en cuenta el crecimiento. Las reservas de gas se estiman en 64 años y así con otros recursos como el carbón, etc. Nuestro país no está exento de éste problema, viéndose obligado a estudiar el uso de energías alternativas. Argentina, cuenta con una amplia variedad de climas; de tal manera que algunos permiten un aprovechamiento de la energía solar, siendo factible su uso en la arquitectura. Parte de la provincia de Buenos Aires y La Pampa húmeda cuentan con un clima templado, siendo el sistema más apto la ganancia directa. Considerando que en esta región, la heliofanía no es optima debido a los días nublados, será menester tener en cuenta la protección estival y la aislación nocturna. Se pueden utilizar distintas técnicas y métodos de diseño, para el aprovechamiento y protección del sol. Algunas de éstas pueden ser las siguientes: El diseño urbano y arquitectónico, obtener nuevas formas en la construcción de espacios y sistemas solares. Encontrar soluciones para una protección solar, como parasoles y diseño s que no permitan el efecto invernadero o sobrecalentamientos en la estación estival. Estudiar la proyección de sombras de los edificios linderos, para así poder elegir espacios receptores de energía. Entonces, es importante hacer diagramas de trayectoria solar, posición del Sol en las distintas estaciones y períodos diarios, cálculos de intensidad de radiación y ángulos de incidencia. Como síntesis, se puede decir que hay modelos bioclimáticos como vidrieras, invernaderos, muros macizos y combinaciones como muro macizo sólido y o líquidos detrás de una vidriera, invernadero-Trombe, sistemas de almacenamiento, etc.

SOL ( ASTRO LUMINOSO ) ----- ESPACIO ----- MASA SOL ( ASTRO LUMINOSO ) ----- MASA ----- ESPACIO

Sistemas tecnológicos, donde se encuentran co lectores, celdas fotovoltaicas, baterías, sistemas de almacenamiento, etc. Es decir, se pueden encontrar sistemas como los siguientes: Sistema solar pasivo: Donde el calor es transmitido a través de corrientes convectivas naturales, sin el uso de componentes mecánicos. Sistema solar activo: La transmisión del calor se realiza por medio de componentes mecánicos. Con los sistemas tecnológicos se pueden lograr distintos tipos de conversión, como por ejemplo: Conversión térmica: Se la obtiene por medio de colectores solares planos, donde el calor es menor a los 100°C y/o colectores concentrados, donde se generan altas temperaturas. Conversión eléctrica: Se logra por medio de células fotovoltaicas.

Conversión química: Son transformadores químicos. Un ejemplo reciente, es la utilización del hidrógeno que se combina con la utilización de celdillas fotovoltaicas y el proceso de electrólisis.

SOL ( ASTRO LUMINOSO ) ----- PANEL COLECTOR ----- MASA ----- ESPACIO SOL ( ASTRO LUMINOSO ) ----- FOTOPILA ----- BATERIA

Aplicación del diseño bioambiental en Buenos Aires, para personas de bajos recursos: Parte de lo anteriormente descrito, se encuentra desarrollado en La Unidad Agropecuaria Sustentable de Casa del Niño y Casas del Plan Vida, ambas obras pertenecientes al municipio de Hurlingham. Estos emprendimientos, fueron pensados y destinados para personas con bajos recursos. Lo interesante de esto es que las obras se ejecutaron con personal no especializado, lo cual la hace una experiencia muy interesante y sin antecedentes conocidos en el país. En ambas obras se construyeron sistemas solares pasivos, para calentar agua y en una de ellas se trabajó con un diseño biambiental muy amplio. Casas del Plan Vida: Las mismas están ubicadas en cuatro diferentes lugares del municipio. Todas fueran diseñadas y construídas para trabajar con sistemas solares pasivos, conectados en by-pass a termotanques convencionales a gas. Emprendimiento en Casa del Niño: Para el diseño y posterior construcción fue menester hacer un estudio bioclimático muy importante, además de trabajar con maquetas que han sido estudiadas en el tunel de viento perteneciente al CIHE de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires. En la obra se han reciclado galpones y aulas, además se construyeron aulas e invernaderos totalmente nuevos, todos fueron diseñados por medio de estudios bioclimáticos. En la obra se incorporaron sitemas solares pasivos, para calentar agua, ya que el lugar carecía de gas natural, se construyó un secador de semillas, el cual aceleraba el proceso de secado unas cuatro veces más que el secado natural. Los talleres nuevos fueron diseñados y estudiados con la aplicación de iluminación natural, ventilación selectiva, muro anti-viento para la protección y aprovechamiento de los vientos. Los invernaderos para plantas, trabajaban con la enrgía solar directa y también disponián de protección solar, para los días con una radiación solar muy importante. Se incorporaron dos Clivus Multrum o baño seco, ubicados en el campo. Se proyectó un laboratorio con utilización de sistema solar pasivo para calefacción de agua, calefacción de espacios por medio de combinación de modelos bioclimáticos y sistemas tecnológicos, como ( Invernadero - muro Trombe ventilado, sistema solar pasivo para calentar aire y sótano con lecho de piedras ), además de la protección solar para el período estío y el uso de ventilación selectiva. También se estudió la construcción de un digestor para obtener biogas, con el aprovechamiento de los efluentes originados por el ganado vacuno en el tambo y el campo; aunque esto último nunca se llegó a terminar por falta de fondos. Estas obras fueron ejecutadas entre los años 1996 y 1998 con personal U.M.G.E., bajo la dirección y el proyecto del arq. Enrique C. Rodríguez.