vientos acondicionamiento ambiental
TRANSCRIPT
LOS VIENTOS - VENTILACIÓNAcondicionamiento Ambiental I
Para patios poco profundos(P<1), el aire exterior entrafácilmente en el patio, sin quese produzcan vórtices,y llegándose a velocidadespróximas a las exteriores.
En patios tan altos comoanchos (P=1), se produce unvórtice que ocupa la prácticatotalidad del mismo, lo quereduce la entrada de aireexterior, lo que lo convierte enun espacio térmicamenteseparado del exterior.
Efecto que es tanto mayorcuanto mayor es estaprofundidad, como puedeverse en la tercera figura (P>1).
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 la zonas de
menor fuerza de viento.
Esta disposición reducirá las
ganancias de calor solar y
proporcionará mayores
oportunidades de ventilación
cruzada.
Ventilación pobre por la estrecha distancia entre edificaciones
Ubicación adecuada según la dirección de los vientos predominantes
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.
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
Ventilación pobre en una
disposición lineal de las
edificaciones, con caras
paralelas a la dirección del viento
Buena ventilación
en una disposición lineal de
las edificaciones, con caras
oblicuas a la dirección del
viento
Buena ventilación independiente de
la dirección del viento, en una
disposición escalonada de las
edificaciones
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.
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.
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. 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.
Cercas o arbustos que restringen y desvían el
flujo de aire de su trayectoria hacia su interior
Cercas o arbustos situados convenientemente para permitir
un buen flujo de aire hacia el interior de la edificación
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 muestrandiversas configuraciones geométricas y la magnitud de la sombra de viento producida.
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.
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.
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.
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.
VENTILACIÓN NATURAL
El viento es uno de los parámetros mas importantes en la arquitectura, ya sea para captarlo, para evitarlo o controlarlo
La ventilación como principal estrategia de climatización en los climas cálidos, tantos secos como húmedos.
En los climas fríos: es necesario protegerse del viento y controlar las infiltraciones
En climas templados: Habrá necesidad de ventilación y otras de control.
VIENTOS LOCALES
Los vientos de gran escalan dominan; sin embargo , ellos pueden ser alterados o modificados por los vientoslocales.
Los principales vientos convectivos son: Los vientos del valle, los vientos de las ladera, y las brisas de mar - tierra
VIENTOS DEL VALLE
VIENTOS DE LADERAS
BRISA DE MAR - TIERRA
Basada en la diferencia de las presiones causadas por la acción dinámica del viento, por la diferencia detemperatura entre dos masas de aire.
VENTILACION
El flujo de aire a través de un edificio es inducido por la diferencia de presiones producidas por dos causas:
la acción mecánica del viento exterior sobre los volúmenes y las aberturas de ventilación (ventilación
dinámica) y la diferencia entre las temperaturas del aire interior y exterior (ventilación térmica).
En cualquier caso el desplazamiento del aire se produce desde las zonas de mayor presión hacia las zonas
de menor presión.
Los elementos que propician la ventilación natural son:
• Ventanas
• Puertas,
• Conductos de ventilación
• Los respiraderos en cubiertas
Estos elementos deben utilizarse formando parte de un sistema de ventilación, que defina el
movimiento del aire dentro del local.
BARLOVENTO referido a las laderas de una montaña o cordillera, es la ladera que recibe directamentelos vientos húmedos procedentes del mar.
SOTAVENTO referido a la montaña, ladera de un relieve o región, al resguardo del lugar deprocedencia del viento
BARLOVENTO Y SOTAVENTO
Cuando el viento incide sobre un edificio se crea una zona de alta presión (positiva) en la fachada
del terreno frontal al viento (BARLOVENTO) y en la cubierta; al rodear al edificio incrementa su
velocidad, creando zonas de relativa baja presión (negativa) en las caras laterales y en la caraposterior del edificio (SOTAVENTO).
FLUJO DE VIENTO ALREDEDOR DE LOS EDIFICIOS
1. La localización y tipo de abertura de entrada determina, el patrón del flujo del aire a través de
un edificio.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
Al tener una abertura al centro del edificio, tendremos igual presión a ambos lados de dicha abertura,por lo que el viento entrara de frente a una habitación.
Si la abertura no esta al centro, la presión a ambos lados del muro será desigual, lo que originaraque el flujo de entrada será diagonal con el sentido que provoca la zona de mayor presión.
2. La localización y tipo de abertura de salida tiene poca influencia en los patrones internos de
flujo de aire. Sin embargo entre mas cambios de dirección en el interior sufra el aire mas se
reducirá su velocidad.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
Debemos conocer los diferentes tipos de ventanas para poder emplearlos adecuadamente encada caso particular.
En climas cálido-húmedos en general se recomienda utilizar tipos de ventanas que ofrezcan poca
obstrucción al paso del aire, de forma que permitan la entrada de la mayor parte posible del viento que llega a las fachadas.
Las persianas permiten dirigir el flujo de aire horizontalmente, posibilitando la ventilación de la zona
habitable, sin embargo, las de tipo marquesina o toldo en todo momento dirigen el aire hacia arriba, lo cual impide su paso directamente sobre los ocupantes.
Las de tipo pivote y las embisagradas, además de permitir la dirección del flujo horizontal son más eficientes al permitir el paso de una parte considerable del viento incidente.
Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
Cualquier saliente o elemento constructivo adosado a la fachada es capaz de modificar la dirección del flujo de aire
En caso de existir aleros, como se aprecia en la figura, se anula la influencia de la corriente descendente. Este problema pudiera resolverse añadiendo una pantalla deflectora interior o separando algo el alero de la superficie de la fachada
Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
Los accesorios de ventanas, tales como celosías, persianas interiores, aleros, quiebrasoles,
pantallas, entre otros, son diseñados generalmente como dispositivos de control solar, de
lluvia, para control de la privacidad visual, etc., y casi nunca para la modulación del flujo del aire. Por tanto, frecuentemente, producen efectos nocivos en la eficacia de la ventilación.
Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
También se recomienda perforar las divisiones interiores, por ejemplo, sobre y bajo los closets, utilizar
divisiones con muebles que no lleguen al techo, emplear puertas con rejillas de ventilación, etc. Por supuesto, estas decisiones deben conciliarse con los requisitos de privacidad acústica del local.
3. Relación entrada – salida: Cuando la abertura de entrada es mas pequeña que la abertura de
salida se incrementa la velocidad del flujo interno.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
Abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y otra más pequeña en la cara
contraria, ambas con posición central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con
velocidades interiores moderadas. Se forma una franja con ventilación relativamente buena,
mientras que las zonas laterales muestran una ventilación deficiente.
Aberturas con dimensiones regulares en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación menos eficiente.
La cantidad de aire que pasa por una abertura de una habitación, depende directamente del área
de abertura, la velocidad del viento, la dirección del viento con respecto al plano de abertura, y la
relación que existe entre el área de abertura de entrada y el área de abertura de salida de la
habitación.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
4. Divisiones dentro de la habitación: El flujo de aire pierde gran parte de su energía cada vez que
es desviado alrededor o sobre un obstáculo. Varios recodos en ángulo recto tales como paredes o
muebles dentro de una habitación puede detener una corriente de aire de baja velocidad. Por
ellos debemos evitar poner muros que obstaculicen nuestro flujo de aire y procurar ponerlos en el
sentido que lleva el viento.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
5. Orientación de la ventana con respecto al viento: Se genera máxima presión del viento a
barlovento cuando la fachada es perpendicular a la dirección del viento.
Un viento que incide en un ángulo de 45° reducirá su presión a un 50%
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO
En la figura se muestra la nomenclatura que se dió a las proporciones de la edificación:
Al aumentar el ancho de una edificación, la profundidad de la sombra aerodinámica permanecerelativamente constante.
Ancho
Al aumentar la altura de una edificación, aumenta la profundidad y altura de la sombra aerodinámica en la
misma proporción.
Altura
Al disminuir esta relación aumenta la profundidad y altura de la sombra aerodinámica.
Relación ancho / altura
A medida que se incrementa la longitud de una edificación, se aumenta la profundidad de la sombra
aerodinámica.
Longitud
En caso de techos con pendientes hasta 30º prácticamente no se modifica la sombra aerodinámica.
Pendiente del techo
Cualquiera que sea la posición o proporción de los aleros no se produce una variación significativa en la sombra
aerodinámica.
Aleros
A medida que el ángulo que forma la dirección del viento y la dimensión mayor de la edificación se acerca a
90º, mayor será la sombra aerodinámica.
Orientación con relación al viento
A medida que el ángulo que forma la dirección del viento y la dimensión mayor de la edificación se acerca a
90º, mayor será la sombra aerodinámica.
Orientación con relación al viento
Al diseñar un asentamiento la consideración de la acción del viento alrededor de los edificios deviene en factor
primordial.
En climas cálido-húmedos una correcta ubicación de los edificios con relación al viento, propicia una efectiva
ventilación natural de los mismos, sin embargo, en climas cálido-secos resulta necesario lograr una adecuada
protección de los vientos que aportan aire caliente no favorable al microclima interior.
Ventilación en espacios exteriores
Ventilación en espacios exteriores
El viento, al incidir sobre los edificios, origina un determinado patrón de flujo del aire.
Los obstáculos, naturales o artificiales, también contribuyen a la modificación de ese flujo.
Si los edificios se disponen alternos el flujo de aire se hace mucho más uniforme, reduciéndose
considerablemente las zonas de estancamiento del aire, posibilitándose, por lo tanto, una mejor ventilación de los edificios.
Una serie de estudios realizados por Weston en Australia mostraron que si un edificio bajo se ubica dentro de
la sombra aerodinámica de un edificio considerablemente más alto, este incremento en la altura pudiera llegar a generar una corriente de aire en el edificio más bajo, pero de sentido inverso al del viento del lugar.
El viento al incidir sobre la fachada de un edificio relativamente
largo divide su flujo en dos partes provocándose una aceleración
de su velocidad en las esquinas del edificio.
En caso de existir dos edificios relativamente cercanos pueden
producirse ráfagas de una velocidad aún mayor en la zona entre
ambos edificios.
Otro problema que se presenta en las ciudades que tienen edificios muy altos es que éstos últimos producen
un gran incremento de la velocidad del aire al nivel del peatón, lo cual puede resultar muy molesto, tanto por
su efecto mecánico como térmico. Esto induce la adopción de soluciones de diseño que pueden ser parte del
propio edificio o la adopción de elementos exteriores, tales como vegetación, otros edificios auxiliares, entre otras soluciones, que actúen como rompevientos.
En el diseño de áreas exteriores donde se cumplen funciones como estar, pasear, jugar o simplemente transitar
deben tomarse las decisiones en dependencia del clima del lugar.
En climas áridos las personas realizan todas sus actividades en el interior, pero en climas tropicales, templados y
aún fríos, las personas realizan una gran parte de sus actividades en el exterior, para ello requieren de protección
de la radiación solar térmica y luminosa, así como del polvo.
La plantación de árboles, arbustos y otros tipos de vegetación contribuye a bajar la temperatura del aire por
enfriamiento evaporativo, purifica el aire, proporciona sombras protectoras de la radiación y disminuye el efecto
de deslumbramiento al filtrar la luz.
La privacidad visual puede ser resuelta en climas cálidos construyendo barreras verdes perforadas que obstruyan
la visión, pero al mismo tiempo permitan el paso del aire.
En la figura de la izquierda hay una efectiva ventilación natural que permite la evacuación del calor solar acumulado por los cerramientos hacia el exterior. En el otro caso la ventilación es ineficiente.
Aprovechamiento de la Ventilación Natural
Aprovechamiento de la Ventilación Natural
Ahora bien, la ubicación de la abertura en techo, respecto a la volumetría y distribución interior, será clave para aumentar la eficiencia de la ventilación natural, tal como se demuestra en la siguiente figura.
Influencia de la ubicación de las aberturas en techos
TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
La ventilación natural interior es deficiente. Esto se debe a que, al no existir otra abertura ubicada en alguna de laszonas de baja presión, el aire encuentra una elevada resistencia para ingresar al espacio.
TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación en la cual se ha generado una abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y otra más pequeña en la cara contraria, ambas con posición central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con velocidades interiores moderadas. Se forma una franja con ventilación relativamente buena, mientras que las zonas laterales muestran una ventilación deficiente.
TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación similar a la anterior, pero ahora la abertura frontal es más pequeña. Este simple cambio genera dos efectos importantes: la franja ventilada muestra velocidades del aire bastante más altas, mientras que las zonas laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor movimiento del aire. En otras palabras, la ventilación es mejor que en el caso anterior.
TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación similar a las anteriores, pero ahora las aberturas son de dimensión regular en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación menos eficiente.
TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
En el primer caso con la abertura de salida en la fachada posterior y en el segundo en una fachada lateral. El resultado en ambos casos es similar: los flujos de aire cubren una mayor superficie, dejando zonas pobremente ventiladas más reducidas. Eso demuestra que el concepto “ventilación cruzada” es más eficiente cuando sus posibilidades se llevan al límite, es decir, cuando los flujos de aire pueden cruzar el espacio de la manera más amplia posible.
LA VEGETACION
La protección contra el viento que proporciona una barrera de árboles compuesta por varias especies comunes
con follaje de densidad media, se muestra en la figura.
Las barreras de árboles pueden componerse en función de la altura necesaria, tal como se muestra en la figura .
La vegetacion
La forma de la cubierta puede diseñarse más baja por el lado de incidencia de los vientos, de modo que “resbalen” sobre ella sin dejar pared expuesta a los vientos.
Colocar una barrera vegetal de protección frente al viento según veremos en la unidad didáctica 6, donde se explica cómo hacerla, se dan datos sobre especies arbóreas y arbustivas, dimensiones, etc.
Hacer un pequeño terraplenado que defienda la edificación de los vientos y no deje paramentos expuestos al mismo. El pequeño espacio que quede entre el edificio y la pared puede convertirse en un agradable y sombreado patio trasero en verano y puede utilizarse como taller al aire libre en los días templados.
Diseñar la cubierta de modo que los vientos resbalen por encima de ella y abra una gran fachada al sur.
Ofrecer al viento la mínima superficie y curvarla para hacerla “aerodinámica” y los vientos resbalen.
PROTECTORES CONTRA VIENTOS
Para la ubicación de chimeneas, extractores y otras fuentes contaminantes, debe analizarse cuidadosamente
el perfil de la sombra aerodinámica de los edificios, para evitar que la salida de los contaminantes quede
atrapada dentro de la misma y que la polución afecte al propio edificio o a los circundantes. La altura de la chimenea debe ser tal que la salida del humo quede fuera de la sombra aerodinámica del edificio.