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5 de diciembre de 2018

Los diagramas bioclimáticos

Nos encontramos en un momento en el que la tecnología nos controla y que parece que no somos capaces de hacer nada sin la ayuda del ordenador. En este sentido, existen numerosas herramientas informáticas para calcular la eficiencia energética de los edificios. Desde las herramientas oficiales para el cálculo de la clasificación energética -HULC, CE3X, CERMA o CE3- a otras, mucho más sofisticadas, que mediante modelos informáticos analizan energéticamente los edificios de forma avanzada.
Pero, a pesar de la presencia aplastante de todos estos softwares, existen herramientas tradicionales que permiten el diseño bioclimático de los edificios con muy buenas prestaciones y facilidad de uso. Son los diagramas bioclimáticos.
Diagrama bioclimático de zonas de vida del sistema Holdrige

Los climogramas son herramientas de diseño bioclimático basadas en la premisa del bienestar higrotérmico. Básicamente se trata de diagramas psicrométricos que relacionan temperatura y humedad, y sobre los que se establecen las condiciones de confort en función de los índices térmicos.

Proporcionan información sobre las diferentes estrategias constructivas y de diseño disponibles y, al superponer sobre ellos las condiciones climáticas concretas del lugar, indican directamente cuales deben emplearse.

Los más conocidos son el de Olgyay y el de Givoni, aunque existen muchos otros. Veamos qué son y cómo funcionan.
 Climograma de Olgyay
Victor Olgyay (1963) fue el primero en definir una zona de confort con fines arquitectónicos a partir de un diagrama de temperaturas y humedades a la que nombró carta bioclimática. Esta carta fue posteriormente ajustada por Arens y finalmente presentada por Szokolay con ajustes a la temperatura neutra.

Es un diagrama en el que en el eje de abscisas se representa la humedad relativa y en el de ordenadas la temperatura como condiciones básicas que afectan a la temperatura sensible del cuerpo humano. En esta carta se define la "zona de confort" -que es aquélla en la que, a la sombra, con ropa ligera y con baja actividad muscular, se tiene sensación térmica agradable- y cuatro estrategias básicas de diseño: calentamiento, control solar o sombreado, ventilación natural y humidificación.





La zona de confort que aparece en este diagrama se forma delimitándola básicamente por dos humedades relativas, una próxima al 20% (mínimo) y otra al 80% (máximo), y por dos temperaturas. Las temperaturas máxima y mínima de la zona se obtienen sumando y restando aproximadamente 2,78 °C (5 °F) a la temperatura media de la localidad para la cual se está realizando el gráfico.

La carta de Olgyay está diseñada para condiciones de exterior y no tiene en cuenta el edificio y las variaciones que éste produce en las condiciones temperatura-humedad interiores.
Carta Bioclimática de Givoni
 A mediados de los años 70 Baruch Givoni presentó un diagrama psicrométrico, en donde definió los límites de efectividad de diferentes estrategias de diseño enfocadas a conseguir el confort higro-térmico.

Representado sobre la base de un diagrama psicrométrico, también aparece reflejada en él una zona de bienestar e, igualmente, está rodeada por las diferentes estrategias bioclimáticas que permitirán alcanzar el bienestar.


El eje de abscisas se representan las temperaturas de bulbo seco y las ordenadas representan la tensión parcial de vapor de agua contenido en el aire, y las líneas curvas, psicrométricas, representan la humedad relativa.

Los límites para las diferentes estrategias forman zonas, que indican hasta donde el diseño adecuado de las edificaciones puede responder favorablemente ante determinadas condiciones de temperatura y humedad para propiciar un ambiente confortable; por esta razón a este diagrama se le llamó carta bioclimática de edificaciones.
El climograma de bienestar adaptado CBA
El Climograma de Bienestar Adaptado (CBA) en una herramienta desarrollada por Javier Neila y se basa en la estructura empleada por Olgyay en su gráfico, con las incorporaciones de estrategias básicas empleadas en el climograma de Givoni, y con los avances en la teoría de bienestar mostrados recientemente por ASHRAE. Sobre esta base gráfica se han incluido nuevas áreas y se han matizado algunos datos.



En muchas ocasiones los rígidos límites de los diagramas dan lugar a interpretación falsas. Dan la impresión que atravesar una línea supone estar automáticamente en situación de bienestar, mientras que unos instantes antes la situación era insatisfactoria. En este gráfico, el área de bienestar es progresiva, y acercarse a ella supone una sensación más placentera, en el orden personal, y, en el orden colectivo, el incremento del porcentaje de individuos que se encuentran bien. Para paliar el efecto de borde se crean las zonas de bienestar extendidas, que son las áreas limítrofes a la autentica de bienestar, definidas como aquellas donde al menos hay un 80% de personas que se sienten bien. Se dibuja con dos nuevas líneas de temperatura efectiva constante, situadas un grado por encima y por debajo de los límites del área de bienestar.
Diagrama de Isopletas
Es un Diagrama cartesiano que representa las zonas de igual rango de temperaturas, con una escala temporal donde se refleja la temperatura media por horas para cada mes. En el eje vertical se indican las horas del día y en el horizontal los meses del año.


El gráfico marca una serie de áreas que expresan, para cada hora del año, la necesidad de aporte de calor -principalmente radición solar- o el exceso del mismo y por tanto la necesidad de ventilación, marcando también los momentos de confort.

Es un diagrama que surge como resultado de la interpretación de los diagramas anteriores.
Triángulos de Confort
Otra herramienta de análisis muy práctica son los triángulos de confort que, desarrollada por John Martin Evans (2000), relacionan las variables de temperatura y oscilación térmica. Ésta última es un parámetro importante ya que establece las variaciones de temperatura a lo largo del día. La temperatura media por si sola puede ser engañosa.



Es un diagrama en el que en el eje de abscisas se representa la temperatura media y en el de ordenadas la oscilación térmica, de cada mes, generando una nube de puntos dentro de los cuales nos encontraremos a lo largo del año. En esta carta se definen el tipo de actividad (asociado a tipo de estancias de una vivienda) adecuada para obtener el confort y las estrategias bioclimáticas para mejorarlo.

Tanto la carta bioclimática, la carta psicrométrica, el climograma de bienestar adaptado, el diagrama de isopletas y los triángulos de confort marcan estrategias de diseño para conseguir condiciones de confort adecuadas, que son válidas y complementarias. Por lo que conviene utilizarlas y compararlas para verificar las estrategias a utilizar.

Para ello conviene hacer una tabla de resumen o matriz de Estrategias Pasivas, en donde se vayan apuntando las estrategias recomendadas por cada herramienta para analizarlas de forma integral a partir del análisis climático, del análisis de geometría solar, de requerimientos de confort y de las estrategias de diseño obtenidas por medio de los diagramas bioclimáticos.

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