s.03 atmosfera y clima
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Atmósfera abier ta I y I I
TEMA 2. CLIMA Y BIENESTAR HUMANO
Genera l idades Compos ic ión de la a tmósfe ra Es t ruc tura de la a tmósfe ra Ba lance de rad iac ión
UNIDAD 1. ATMÓSFERA ABIERTA I
Objetivos: • Introducir la concepción de la capa exterior del
planeta, describiendo las propiedades de la atmósfera y del aire.
• Particularizar en las nociones acerca de la atmósfera abierta, permitiendo al alumno describir su composición, estructura y el régimen de radiación al cual está sometida.
La atmósfera está compuesta por una mezcla de gases denominada aire atmosférico. La proporción de estos gases es relativamente estable hasta los 30 km de altura. La presencia del vapor de agua en cantidad variable hasta cierta cota juega un papel sensible en el ciclo hidrológico.
El patrón de la distribución ver tical de la temperatura ha permitido dividir en capas la atmósfera para facilitar su estudio y descripción. La tropósfera es, para la vida del hombre, la capa donde se percibe el t iempo atmosférico. En ella se producen muchos de los fenómenos que constituyen el intemperismo.
El sistema tierra - atmósfera es alimentado por la energía solar, que da lugar a transferencias de calor ver tical y horizontal mediante convección y advección.
CONCLUSIONES
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Indique las proporciones en que los principales gases componentes del aire se encuentran en la atmósfera baja.
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Nitrógeno 78%
Oxígeno 21%
Gases raros 1%
¿Cómo se comporta generalmente la distribución vertical de la temperatura en la Tropósfera?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
La temperatura generalmente decrece con la elevación. Promedio = 6°C / Km
¿En cuáles direcciones se dan los dos principales procesos de transferencia calórica en la atmósfera?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
De la superficie a la atmósfera y del Ecuador a los Polos.La temperatura cambia tanto con la latitud geográfica como con la
altura
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C i r c u l a c i ó n
E q u i l i b r i o a t m o s f é r i c o t e r m o d i n á m i c o
E s c a l a d e l o s f e n ó m e n o s
UNIDAD 2. ATMÓSFERA ABIERTA II
Objetivos:• Describir los aspectos esenciales de la dinámica
y termodinámica atmosférica.• Conocer los modelos principales de la
circulación general de la atmósfera y de otras escalas de circulación.
El origen primario del movimiento planetario del aire en la atmósfera es la diferencia de calentamiento entre las bajas y las altas lat i tudes. La rotación del planeta y la heterogeneidad en la distr ibución de las t ierras y las aguas organiza el movimiento de las masas de aire en correspondencia con centros c irculares de alta y baja presión. Entre las fuerzas del viento se cuenta el gradiente de la presión, coriol is , la fuerza centrípeta y la f r icción con la super ficie de la t ierra.
Los movimientos ver ticales del aire están condicionados por el equil ibr io termodinámico de la atmósfera, el cual pone en juego las fuerzas de flotabil idad que aceleran hacia arriba las parcelas de aire en movimiento menos densas que su periferia y desaceleran las más densas respecto a su medio circundante.
Los fenómenos atmosféricos operan en escalas espacio - temporales conexas, en el sentido de que a menor espacio implicado en el desarrol lo del fenómeno más transiente es su naturaleza.
CONCLUSIONES
¿Cómo se produce esencialmente el transporte de calor de las bajas a las altas latitudes?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
El transporte de calor de las bajas a las altas latitudes, a través de la advección de las masas de aire, se produce a través de la
dinámica de los frentes asociados a los ciclones extratropicales.
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¿Cuáles elementos influyen en el desarrollo de una isla de calor urbana?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
1. Diferencias en balance de radiación neto total entre áreas urbana y rural.2. Almacenamiento de energía solar en la masa de edificios urbanos en el día y su irradiación en la noche.3. Generación de calor en área urbana (transporte, industria, vivienda, etc.).4. Menor evaporación desde el suelo y la vegetación en el área urbana con relación a una zona rural.
Explique cómo se produce en la atmósfera el equilibrio termodinámico estable absoluto.
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
El aire ascendente frío (más denso) rodeado de aire menos frío (menos denso) recibe un impulso descendente. La estabilidad atmosférica se opone a la
dispersión de los humos y gases, incrementando los tenores de contaminantes del aire. La inversión es un caso extremo de estabilidad atmosférica.
¿En cuál escala clasificaría el efecto en el flujo del aire conocido como "sombra aerodinámica de los edificios"?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Fenómenos de microescala, pues perturban el viento prevaleciente dando lugar a efectos Venturi (abarcando una extensión espacial
que no excede los 10 m).
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Concepto del a i re inter ior
Signi f icado de las condic iones de f rontera
Fuerzas del movimiento del a i re
Papeles de la f lotab i l idad y la inerc ia
UNIDAD 3 ATMÓSFERA EN SITIOS
CERRADOSObjetivos:• Conceptualizar las condiciones físicas del aire
sujeto a fronteras sólidas.• Considerar los aspectos relevantes de la
dinámica del aire interior.• Considerar la presencia de radiación térmica.• Describir la evolución cronológica de los
parámetros de estado.
Propiedades diferenciadas entre aire interior y atmósfera abier ta. Se debe al intercambio calór ico y dinámico con y a través de las f ronteras, constituidas por los elementos arquitectónicos. Tal diferenciación puede favorecer microcl imas benéficos, o bien, tanto o más hosti les que los provistos por el intemperismo. (Microlocal ización, diseño biocl imático y uso de diferentes t ipos de materiales de construcción)
La venti lación como factor importante de modulación de este intercambio por su papel d isipativo. La venti lación natural pr iv i legia la autosostenibi l idaddel bienestar por que no emplea energía convencional . Se toman en cuenta dos fuerzas: e l gradiente de la presión y la f lotabi l idad.
La irradiación infraroja desde o hacia las estructuras es la que mas afecta el aire interior, tanto más cuanto más l imitado es su movimiento. El grado de caldeamiento de los elementos arquitectónicos, la capacidad de calor específico de los materiales usados y su conductiv idad regularán en gran medida los procesos de intercambio de calor radiante en el inter ior. El lo definirá su microcl ima.
CONCLUSIONES
¿Qué se entiende por aire interior?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Aire atmosférico restringido a condiciones de frontera sólida, dada por los límites naturales de las edificaciones, con o sin modalidades de intercambio dinámico con ambientes exteriores y/o colindantes,
con o sin modalidades de intercambio calórico con las fronteras físicas que lo contienen
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Cite un parámetro que fija el régimen del fluido
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Es el número de Reynolds, ente adimensional que resulta del cociente entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas.
Cuanto mayor es el número de Reynolds más intenso será el predominio de las fuerzas de inercia (régimen turbulento) e inversamente cuanto menor es el número de Reynolds más marcada será la acción de las fuerzas viscosas
(régimen laminar)
¿De qué modo influyen los elementos adyacentes a un ambiente habitacional en el calor cedido o recibido por el aire?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
El calor cedido o recibido (C) en puede ser estimado si se conocen las diferencias de temperatura de los ambientes exterior (Te ) e interior (Ti ), el área de de paso (A) y el coeficiente total de transmisión de
calor (Ktr).
C = Ktr A (Te - Ti )
¿Cómo interpreta la modulación del intemperismo por la edificación? (análisis de las series cronológicas de la temperatura del aire)
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Modulación de amplitud - los máximos y mínimos están atenuados en el interior de la edificación
Desincronización horaria - retardo interior de la hora de los extremales con relación al ambiente exterior.
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Var iab les c l imát icas
Radiac ión so lar
Temperatura del a i re
Humedad re lat iva del a i re
Viento
T ipos de c l ima
Sit io c l imát ico
UNIDAD 4 CLIMA. PRINCIPALES
CARACTERÍSTICAS
Objetivos • Conocer las características del clima y la
influencia que tienen las variables climáticas que intervienen en el acondicionamiento ambiental de los espacios urbanos y los edificios en el marco del desarrollo sostenible.
Para seguir el camino de la construcción sustentable es
imprescindible como cuestión
básica dominar conceptualmente
el clima y contar con una
base datos fiable.
es el estado momentáneo del ambiente atmosférico en un lugar determinado
es una integración en tiempo de los estados físicos del ambiente y caracteriza un lugar geográfico determinado
TIEMPO Y CLIMA
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El cambio climático global constituye una alerta por las implicaciones que pueda tener en las proyecciones futuras para el desarrollo y manejo de los asentamientos humanos.
La radiación solar juega un papel decisivo en el clima y condiciona variaciones regionales del clima. El dominio de la trayectoria solar y todo lo relativo a la cantidad y calidad de radiación incidente deben ser dominados a cabalidad.
No menos importantes son el resto de las variables; temperatura, humedad y viento, así como la interrelación existente entre ellas y sus particularidades en las distintas regiones de la tierra, las cuales establecen las bases para la adecuación climática de los espacios urbanos y arquitectónicos y sugieren las estrategias específicas y apropiadas para cada sitio climático.
CONCLUSIONES
Un techo plano recibe la misma cantidad de radiación que uno inclinado. ¿Por qué?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
Ley del coseno: la intensidad de radiación sobre una superficie inclinada (Ic) es igual a la intensidad normal (Ib) por el coseno del ángulo de incidencia. O sea, menos radiación por unidad de área
¿La temperatura es consecuencia directa de los rayos del sol?
¿Puedes explicar qué factores intervienen?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
No. La temperatura del aire es consecuencia de un complejo balance energético en el que intervienen:• La energía incidente (I).• La absorción, conductividad térmica y capacidad térmica del suelo que
determinan la transmisión de calor por conducción. (CD).• Las pérdidas por evaporación (E), por radiación (R) y por convección (CV).
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¿Qué efecto causa el aire húmedo en la sensación térmica?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
El aire caliente y húmedo es sofocante. Es necesaria la circulación del aire para renovar con aire más seco y deshumidificar los ambientes internos.
El secado del aire produce una sensación de enfriamiento debido a que el aire húmedo impide el enfriamiento por evaporación del sudor y se reduce
la tolerancia del hombre para resistir temperaturas altas.
Determinar el % de HR del aire en la Carta Psicrométrica. TBS=29 °C y TBH=26 °C.
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
La relación de estas temperaturas, la humedad absoluta y relativa y la presión de vapor se muestra en
la carta psicrométrica.
¿Puedes explicar cómo se forman la brisa y el terral?
PREGUNTAS DE COMPROBACIÓN
La diferencia de calor específico entre las masas de agua y la tierra dan lugar a la brisa y al terral.
Durante el día la tierra se calienta más que el agua, el aire tiende a subir por convección produciendo una zona de baja presión hacia la cual fluye el
aire frío en contacto con la superficie del agua. Por la noche la tierra se enfría más rápido que el agua, el aire sobre su superficie tiende a subir por convección produciendo una zona de baja presión hacia donde fluye el aire
frío en contacto con la superficie de la tierra.
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EL CLIMA EN EL DISEÑO URBANO Y DEL PAISAJE
Establece la escala
Corresponde al tamaño del proyecto
Implica el clima específico del área tanto en extensión horizontal como en altura
EL SITIO CLIMÁTICO
Información sinóptica de los observatorios nacionales http://smn.cna.gob.mx/observatorios/rhistorico.html
FUENTES DE DATOS CLIMÁTICOS
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Los climas se definen de acuerdo a los datos de temperatura y precipitación, en términos anuales y mensuales.
Existen cinco grupos climáticos fundamentales Grupo de climas A: Clima cálido húmedo.
Grupo de climas B: Clima seco.
Grupo de climas C: Clima templado húmedo.
Grupo de climas D: Clima boreal.
Grupo de climas E: Clima polar
CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA KÖPPEN-GARCÍA
Grupos A , C y D: f Precipitación durante todo el año w Estación seca en invierno, l luvias en verano s Estación seca en verano, l luvias en invierno m lluvias abundantes en verano con influencia de
monzón. (Sólo para el grupo A) Grupo B: S Semiárido (Clima de estepa) W Árido (Clima de desierto) Clima E: T Clima de tundra F Nieve perpetua
MODIFICADORES
Culiacán BSw h’Clima seco, de
estepa, con lluvia en verano, muy caliente
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Sistema de Agrupación Bioclimática de Ciudades
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RECOPILACIÓN Y ORDENACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Después de anal izar la c lasi f icación cl imát ica, e l s iguiente paso del anál is is c l imát ico es la recopi lación de información de los parámetros c l imát icos. Los datos básicos son: Temperatura máxima, media y
mínima Humedad Relat iva, máxima,
media y mínima Precipitación Pluvial total anual Radiación Solar Total , d i recta y
di fusa Dirección y ve locidad del v iento Nubosidad Fenómenos especiales
ANÁLISIS CLIMÁTICO
Análisis Paramétrico -analizar cada parámetro por separado
Análisis Mensual en sentido vertical - interrelacionando varios parámetros.
Análisis Anual – se podrá obtener una
caracterización climática para conocer con claridad y precisión como es el clima del sitio en cuestión, determinar cómo es su comportamiento y cuales sus condicionantes Con base en ello, establecer
conceptos y estrategias de diseño adecuadas
El análisis puede hacerse con la información numérica, sin embargo es más sencillo hacerlo a través de GRÁFICAS
ANÁLISIS A TRAVÉS DE GRÁFICAS
No es fácil analizar el comportamiento climático sin un PARÁMETRO DE REFERENCIA