Introduction: the present study aims to provide passive bioclimatic design recommendations for the city of Tena, characterized by being a rainy mega thermal climate. Methodology: the methodology applied was based on the recording of climatic variables (temperature, solar radiation, relative humidity, wind speed and precipitation) of the meteorological station of the University of Ikiam with data from 2016. The climatic elements were analyzed in relation to the comfort criteria and bioclimatic tools (Olgyay Bioclimatic Chart, Psychometric Chart and Comfort Triangles). Results: the results showed the need to use the wind, reduce humidity and temperature inside the houses during all months of the year. This allowed us to identify that the main bioclimatic strategies recommended for the city of Tena are related to the orientation and shape of the house, generation of shade, windows, and thermal inertia. These recommendations will enable architectural designers to adopt appropriate passive cooling strategies to improve thermal comfort.
Resúmen
Introducción: el presente estudio tiene como objetivo brindar recomendaciones de diseño bioclimáticas pasivas para la ciudad de Tena, caracterizado por ser un clima mega térmico lluvioso. Metodología: la metodología aplicada se basó en el registro de las variables climáticas (temperatura, radiación solar, humedad relativa, velocidad del viento y precipitación) de la estación meteorológica de la Universidad de Ikiam con datos desde el 2016. Los elementos climáticos fueron analizados en relación con los criterios de confort y herramientas bioclimáticas (Carta bioclimática de Olgyay, Carta Psicométrica y Triángulos de Confort). Resultados: los resultados mostraron la necesidad de utilizar el viento, disminuir la humedad y temperatura al interior de las viviendas durante todos los meses del año. Esto permitió identificar que las principales estrategias bioclimáticas recomendadas para la ciudad de Tena están relacionadas a la orientación y forma de la vivienda, generación de sombra, ventanas e inercia térmica. Estas recomendaciones permitirán a los diseñadores arquitectónicos adoptar estrategias adecuadas de enfriamiento pasivo para mejorar el confort térmico.
Keywordspassive bioclimatic strategies architecturerainy mega thermal climatethermal comfortIntroducción
Según la Constitución de la República del Ecuador, la energía en
todas sus formas es considerada como un sector estratégico, puesto que
tiene influencia decisiva en el ámbito económico, político y ambiental
(Asamblea Nacional Constituyente, 2008). La distribución porcentual del
consumo final de energía para cada sector productivo es: Transporte
(54%), Industria (22%), Residencial (15%), Comercial (7%), Agricultura
(1%) y Construcción (1%). El sector residencial es un actor importante
en el consumo energético porque participa el 88% de los ecuatorianos
(Araujo y Robalino-López, 2018). En este sector la energía utilizada
está principalmente destinada a la refrigeración (51%), iluminación
(18%), cocción y calentamiento (12%), aire acondicionado (7%) y otros
usos (12%) (ARCONEL & MEER, 2013).
En una encuesta realizada por ENIGHUR en el 2011 a 39617 hogares
urbanos y rurales, permite entender la demanda de energía traducidas en
pérdidas económicas a partir de los ingresos por vivienda y gastos
realizados (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos [INEC], 2012).
Los resultados mostraron que las zonas urbanas demandan de mayor energía
y, por tanto, de mayores gastos mensuales en alquiler, agua,
electricidad, gas y otros combustibles, siendo un total de 60 USD en
viviendas urbanas y 17 USD en viviendas rurales. El gasto de
electricidad en una vivienda de bajos ingresos (528 USD-urbano y 310
USD-rural) es de 9,31 USD en la zona urbana y de 4,92 USD en la zona
rural; mientras que en los hogares de ingresos medios (850 USD-urbano y
500 USD-rural) es de 13,73 USD y 6,97 USD en la zona rural y urbana
respectivamente (Araujo & Robalino, 2019). Y una vivienda de altos
ingresos (1800 USD-urbano y 900USD-rural) es de 22,44 USD en el área
urbana y 9,67 USD en la rural.
La urbanización ha llevado a un aumento en el consumo de energía para
mantener la temperatura interior de las viviendas en condiciones de
confort térmico (Araujo & Robalino, 2019). De esta manera, el
cumplimiento de las necesidades humanas, la producción de bienes y
servicios y la obtención de comodidades conllevan costos económicos que,
si no se tienen en cuenta durante la etapa de diseño de las viviendas,
resultarán en gastos a largo plazo en sistemas insostenibles tanto desde
el punto de vista económico como ambiental.
Con el fin de mitigar el aumento en la demanda de energía, se ha
puesto énfasis en el desarrollo de viviendas que sean energéticamente
eficientes mediante avances en la ingeniería. La refrigeración es una
estrategia de diseño pasivo altamente efectiva y cada vez más relevante
en términos de ahorro energético y preservación ambiental. Sin embargo,
estas soluciones dependen principalmente de las condiciones climáticas.
Garzón (2007), establece que una vivienda bioclimática se distingue por
emplear elementos de diseño que aprovechan las condiciones climáticas y
ambientales favorables, al mismo tiempo que protegen de los efectos
negativos del entorno externo. En definitiva, el enfoque bioclimático
implica el diseño de viviendas que responden al clima de manera
inteligente para lograr una mayor comodidad térmica y eficiencia
energética en la vivienda (Bhamare et al., 2020).
Las variables meteorológicas tienen impactos en los materiales de
construcción, principalmente: la temperatura, radiación solar, humedad
relativa, velocidad del viento y precipitación. Estas variables están
condicionadas por parámetros físicos del medio como: altitud, latitud,
cobertura vegetal, etc. (Jaramillo, 2009). El confort general de las
personas está estrechamente ligado a su bienestar. El principal reto en
el diseño arquitectónico es diseñar viviendas que sean eficientes en
términos de confort y preservación del medio ambiente, aprovechando las
condiciones locales (Franco, 2016).
Según Wendy (2006), al diseñar una vivienda, es fundamental tener en
cuenta la temperatura, ya que la radiación solar aumenta la temperatura
en la superficie de los materiales y provocar la liberación de calor en
el interior de la construcción debido a la inercia térmica. Mientras que
la humedad relativa en la construcción es la cantidad de vapor de agua
que se encuentra en el aire, y está relacionada con la evaporación de
las masas debido a la radiación solar y la evo-transpiración. Este
factor puede influir en la duración de los materiales utilizados en la
construcción (Franco, 2016). La velocidad del viento es importante en el
diseño de estructuras para lograr una buena climatización, ya que puede
permite la pérdida de calor y genera sensaciones de frescura (Simancas,
2003). Finalmente, la precipitación es un variable que influye
indirectamente en el confort térmico y muy necesario al considerar cada
una de las estrategias bioclimáticas, siendo una zona lluviosa.
De esta manera, la presente investigación tiene como objetivo
principal plantear distintas recomendaciones de estrategias
bioclimáticas pasivas que podrían ser implementadas en las viviendas
ubicadas en la zona urbana y rural de la ciudad del Tena (clima mega
térmico lluvioso), ubicada en la Amazonía ecuatoriana. Para lo cual se
caracterizó la climatología, se implementaron diferentes herramientas
bioclimáticas y se realizó una exhaustiva búsqueda bibliográfica con el
fin de plantear recomendaciones bioclimáticas viables que permitan
cambiar el enfoque convencional arquitectónico donde el control de las
condiciones interiores depende del sistema de acondicionamiento
artificial, por estrategias bioclimáticas que modifican y mejoran el
microclima interno y externo a través del propio diseño
arquitectónico.
Sitio de estudio
Descripción general
El cantón Tena se encuentra en la región amazónica del centro
occidente de Ecuador, en la provincia de Napo (figura 1). Está situado
en las vertientes exteriores de la Cordillera de los Andes y se extiende
desde los 4840 msnm en los páramos andinos hasta los 260 msnm en la
llanura amazónica (Gobierno Autónomo Descentralizado de Tena [GADM-TENA,
2014).
Figura 1. Ubicación del sitio de estudio
En el año 2014, la población total del cantón Tena en la provincia de
Napo, ubicado en el centro occidente de la región amazónica ecuatoriana
al sur de la provincia de Napo, representó el 58,1% del total de la
población de la provincia del Napo, con un total de 69.202 habitantes,
de los cuales el 61,82% vive en la zona urbana y el 38,28% en la zona
rural (INEC, 2010). De acuerdo con el INEC (2010), el cantón Tena es una
zona multiétnica y pluricultural, donde la población indígena es la más
numerosa y se encuentra distribuida en comunidades a lo largo de las
vías y ríos. La población mestiza es la segunda más grande, seguida por
la blanca, afroecuatoriana y finalmente los Huaorani.
El bosque nativo es la vegetación predominante en el cantón Tena,
cubriendo un 65,15% del territorio, seguido de tierra agropecuaria
(18,23%), vegetación arbustiva (14,84%), cuerpos de agua (1,26%) y otros
usos (0,52%) (Ministerio del Ambiente [MAE], 2008). Durante el período
2000-2008, la deforestación ha resultado en una conversión de bosque
nativo a pastizales, debido a la expansión de la frontera agrícola
(GADM-TENA, 2014).
Caracterización climática
Se registra una precipitación constante durante todo el año en la
Amazonía ecuatoriana, con periodos de baja precipitación en agosto y
enero debido al movimiento de los vientos en la Zona de Convergencia
Intertropical (ZCIT). La región se divide en dos zonas climáticas,
Amazónico Húmedo y Amazónico Semihúmedo, ambas con altas temperaturas,
precipitaciones y humedad relativa según la clasificación del clima de
Köppen (INEC, 2010).
Según Pourrut (1983), en la Región Amazónica, las temperaturas
promedio son de 25°C, las precipitaciones son regulares y alcanzan
alrededor de 3000 mm al año, la humedad relativa es mayor al 90% y hay
aproximadamente 1000 horas de insolación al año. Con base en estas
características, el clima del lugar de estudio es descrito como
"mega térmico lluvioso" (Figura 2).
Figura 2. Clasificación Pourrut (1983) de los Climas del Ecuador
Fuente:Piña (2019)
Metodología
La investigación desarrollada fue de carácter cuantitativa y
descriptiva, donde a partir de variables cuantitativas se interpretaron
y se establecieron recomendaciones. Se basó en cuatro pasos: 1) análisis
del clima local, 2) determinación de los límites de confort, 3)
aplicación de herramientas bioclimáticas e 4) identificación de las
estrategias bioclimáticas. A continuación, se presenta el diagrama de la
metodología aplicada (Figura 3).
Figura 3. Metodología aplicada en el sitio de estudio
La información de las variables meteorológicas (temperatura,
radiación solar, humedad relativa, velocidad y dirección del viento y
precipitación) fue adquirida de la estación ubicada en la Universidad
Regional Amazónica Ikiam con datos desde el 2016 (7 años) y un registro
histórico de Tena desde 1991-2015 (24 años), información proporcionada
por el INAMHI. Esto permitió conocer los promedios, máximos y mínimos
mensuales de las distintas variables para caracterizar el clima en la
ciudad de Tena.
Se realizó un análisis de confort para cada variable meteorológica
con el objetivo de conocer los límites de confort. Luego a partir de las
herramientas bioclimáticas como la carta bioclimática de Olgyay, la
carta Psicométrica y Triángulos de confort implementadas en el estudio
realizado por Piña (2019), se determinaron las medidas bioclimáticas
pasivas aplicables en el sitio de estudio de acuerdo con el clima. Estas
estrategias fueron contrastadas y priorizadas con base a investigaciones
realizadas en un similar piso climático y considerando el ámbito
económico, social y cultural.
Resultados y Discusión
Límites de confort de las variables climáticas
Temperatura
De acuerdo con Piña (2019), la temperatura es una medida
meteorológica que indica la cantidad de calor o frío presente en la
atmósfera. Respecto a esta variable, el monitoreo de la estación Ikiam
de la temperatura a partir del 2016 mostró un escaso rango en el
gradiente de la temperatura máxima, mínima y media. La temperatura
promedio fue de 22,74°C (Figura 4A). A continuación, en la figura 4 y
tabla 1, se presenta la estadística mensual de esta variable.
Figura 4. Comportamiento mensual de las variables climáticas en la ciudad de Tena
Tabla 1. Temperatura y humedad relativa mensual registrada en la estación Ikiam desde 2016
Fuente: Elaboración propia a partir de lo planteado por Soto
Temperatura (ºC)
Humedad Relativa (%)
Media
Mínima
Máxima
Media
Mínima
Máxima
Ene
22,38
17,77
32,25
92,83
21,95
100
Feb
22,94
17,97
32,12
92,10
46,10
100
Mar
22,62
17,17
33,27
92,94
44,71
100
Abr
22,93
18,06
32,74
92,34
47,92
100
May
22,70
17,34
32,01
93,19
48,35
100
Jun
22,16
17,53
31,32
93,07
50,54
100
Jul
21,76
16,30
32,03
91,91
29,35
100
Ago
22,39
16,71
34,14
90,25
13,67
100
Sep
22,89
15,87
33,51
89,20
40,09
100
Oct
23,12
16,40
33,50
90,32
39,37
100
Nov
23,31
17,48
32,86
91,67
44,06
100
Dic
23,05
16,61
32,57
92,07
44,79
100
Para definir los rangos de confort de temperatura, respecto a la
fórmula de Szokolay se aplicó la siguiente ecuación:
formula 1
Siendo la temperatura media de 22,75°C, el rango de confort de
temperatura es de 22∘C − 27 ∘C. De esa manera, la temperatura máxima mensual cuyo promedio es de 32∘C,
debería disminuir cinco grados Celsius para lograr un confort térmico.
Radiación solar
En la estación Ikiam, se registró que en los meses donde hubo mayor
radiación global solar fueron: agosto, septiembre y octubre con
radiaciones promedio de 185 W/m2. Y los meses de menor
radiación fueron junio y julio, siendo una radiación de 129
W/m2 (Figura 4B). La mayor radiación se registró al medio día
entre las 10 a.m. a 3p.m. Durante el día existen 12 horas de sol
aproximadamente, desde las 6:00 a.m. hasta las 6:00 p.m.
Calleja (1998), indica que una de las variables más significativas
que influyen en el confort térmico dentro de las residencias es la
irradiación excesiva, la cual proviene principalmente de la radiación
solar que atraviesa las ventanas, cristales, paredes y techos. La
temperatura en ventanas o superficies verticales debería ser inferior a
5ºC y en el techo de 10ºC.
Los resultados en la ciudad de Tena mostraron valores altos de
radiación persistente durante 12 horas, estos datos traducidos a
temperatura alcanzarían valores de 15ºC en ventanas o superficies
verticales y de 25ºC en techos o superficies horizontales de las
viviendas. Por tal razón es requerido establecer estrategias que
mitiguen y disminuyan de 10ºC a 15ºC las superficies horizontales y
verticales de las viviendas para evitar calentamiento excesivo en el
interior.
Humedad Relativa
Piña (2019), explica que la humedad relativa se refiere a la cantidad
de vapor de agua que puede contener el aire en un momento dado. Cuando
la humedad relativa alcanza el 100%, esto indica que el aire está
completamente saturado de vapor de agua. La humedad relativa mensual
promedio en la ciudad de Tena registrada fue de 91,74% (figura 4C). En
la tabla 1, se presenta un resumen de los datos mensuales de la humedad
relativa.
En el 2010 el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios
(RITE) estableció que, en España, se debe mantener un rango de humedad
interna en las viviendas del 40% al 70% para prevenir la presencia de
microorganismos. Por su parte, la Agencia Internacional de Protección
Ambiental (EPA) de Estados Unidos recomendó mantener un nivel de humedad
entre el 30% y el 50%. Además Fuentes (2002), considera que una humedad
relativa del 30% al 70% es necesaria para lograr un confort térmico en
una vivienda ubicada en zonas tropicales.
En la ciudad de Tena la humedad relativa promedio es de 91,74%, cuyo
valor se encuentra fuera de la zona de confort (30-70%). Los resultados
de la humedad relativa exceden los niveles de confort establecidos, lo
que significa un problema para la infraestructura y confort interno en
las viviendas.
Velocidad y dirección del viento
El movimiento del aire se produce por la diferencia de la presión
atmosférica, es decir, las variaciones de temperatura producen una
diferencia de densidades en la atmósfera. Siendo estrecho el rango de
temperatura, el movimiento del aire también es limitado, evitando el
enfriamiento de los espacios al interior de las viviendas (Calleja,
1998).
Fuentes (2002), indica que la velocidad del viento óptima para
generar confort en espacios interiores oscila entre 0,1 y 1,5 m/s,
mientras que en espacios semiabiertos se sitúa entre 0,1 y 2 m/s.
Velocidades superiores a este rango se consideran vientos fuertes,
mientras que velocidades inferiores se consideran escasas. Por otro lado
Calleja (1998), sugiere que velocidades menores a 0,5 m/s son más
satisfactorias para los usuarios dentro de las viviendas.
En la zona de estudio, en sitios exteriores la velocidad del viento
se encuentra en rangos comprendidos entre 0,42 y 0,5 m/s y un promedio
de 0,46 m/s (Figura 4D). Y la dirección del viento proviene
principalmente del oeste-noroeste.
Los valores de velocidad del viento en Tena se encuentran dentro del
margen de confort recomendado por Fuentes (2002) y Calleja (1998). Por
lo tanto, se aplicarían estrategias de ventilación únicamente para
disminuir la humedad y temperatura al interior de las viviendas. En
referencia a la dirección del viento es necesario que la orientación de
la infraestructura sea norte-oeste para maximizar la entrada del aire al
interior.
Precipitación
Las máximas precipitaciones se registraron en los meses de abril,
mayo, junio y julio. Sin embargo, la pluviometría es relativamente alta
durante todo el año (figura 5). En la ciudad de Tena, el promedio
mensual de precipitación fue de 275 mm. En los meses secos: diciembre,
enero y febrero, el promedio mínimo de precipitación fue de 219 mm
(INEC, 2010). El promedio mensual de la precipitación es de 398,25 mm
registrada en la estación Ikiam.
Figura 5. Precipitación media mensual (1991-2015)
La ciudad del Tena se caracteriza por estar en un piso mega térmico
lluvioso, cuya precipitación anual se encuentra entre 3000 a 6000 mm. El
registro histórico desde 1991 a 2015 de la precipitación anual en ciudad
de Tena está por encima de los 3000 mm en todos los años a excepción de
1991, 1992 y 1993. Los meses de máxima precipitación (>300 mm)
corresponden a abril, mayo y junio; mientras que la mínima se observa en
los meses de febrero y agosto con una precipitación menor a 250 mm.
La precipitación es una variable que influye indirectamente en el
confort térmico, ya que al incrementar la precipitación incrementa la
evaporación y transpiración debido a las altas temperaturas. Sin
embargo, no se establece un límite de confort como tal, pero fue
considerado en el presente estudio, porque el cantón Tena al estar
ubicado en un clima mega térmico lluvioso, las estrategias bioclimáticas
pasivas deben considerar la dirección del viento y la intensidad de la
lluvia, ya que la precipitación sobre la vivienda afecta la vida útil
del material.
Herramientas bioclimáticas pasivas
Carta bioclimática de Olgyay
Olgyay (1973), propone una metodología de diseño climático que
prioriza el análisis de variables climáticas, biológicas y tecnológicas
antes de lograr viviendas climáticamente balanceadas.
Utilizando los datos de la tabla 1, se representan en la figura 6 dos
puntos de la recta que corresponden a la temperatura máxima y humedad
relativa mínima, así como a la temperatura mínima y humedad relativa
máxima de cada mes.
Figura 6. Carta Bioclimática de Olgyay con información mensual del sitio de estudio
Fuente:Piña (2019)
La figura 6, muestra que los únicos meses que alcanzan la zona de
confort son los correspondientes a enero, julio y septiembre; mientras
que los demás meses requieren una estrategia bioclimática de ventilación
para alcanzar el confort térmico. A través de la ventilación, se podría
mantener la humedad interior de la vivienda en un nivel adecuado para
lograr un ambiente cómodo. Además, se nota que en todos los meses la
línea de sombra es sobrepasada, lo que sugiere la necesidad de incluir
vegetación o elementos de sombreado para disipar la radiación solar
directa e indirecta y reducir el exceso de calor.
Carta Psicométrica
La Carta Bioclimática establecida por Givoni (1992), es una de las
herramientas más comunes para definir las zonas de confort y proponer
diversas estrategias de diseño. Su enfoque se centra en la relación
entre la temperatura del aire y la humedad relativa, al igual que la
Carta Bioclimática de Olgyay.
Según los resultados presentados en la figura 7, se evidencia la
necesidad de emplear técnicas de diseño pasivas para asegurar una
ventilación natural constante a lo largo del año. No obstante, se
observa que en los meses de enero, agosto y septiembre se logra un
ambiente de confort térmico sin la necesidad de utilizar estas
estrategias.
Figura 7. Carta psicométrica del sitio de estudio
Fuente:Fuentes (2002)
Triángulos de Confort
Técnica establecida por John Martín Evans para analizar el diseño de
acuerdo con la amplitud térmica, tomando en cuenta las temperaturas
máxima, media y mínima mensuales. La figura 8 presenta un plano en el
que se representa la temperatura media en el eje horizontal y la
diferencia entre la temperatura máxima y mínima en el eje vertical.
Los resultados muestran que todos los meses del año se encuentran en
la zona C, por lo tanto, es necesario tener la inercia térmica dentro de
la vivienda, esto consiste en el tipo de material o a la circulación
interna del aire y enfriamiento de los ambientes internos (figura
8).
Figura 8. Triángulos de Confort
Fuente:Piña (2019)
Estrategias bioclimáticas pasivas para un clima mega térmico
lluvioso
Los resultados obtenidos de las herramientas bioclimáticas indican
que, dada la ubicación del sitio de estudio con altas temperaturas,
humedad y precipitaciones, es imprescindible utilizar técnicas pasivas
de diseño, como la ventilación natural, la sombra proporcionada por la
vegetación y la utilización de materiales con alta inercia térmica para
reducir la humedad interior y garantizar la comodidad de los usuarios.
En la tabla 2, se representan los principales hallazgos en las
herramientas bioclimáticas pasivas.
Tabla 2. Principales resultados de las herramientas bioclimáticas
Herramienta bioclimática
Resultados
Estrategia bioclimática
Carta bioclimática de Olygay
Se requiere de diseños que proporcionen ventilación adecuada
para lograr niveles de confort dentro de la vivienda.
Ventilación
Carta Psicométrica
Es necesario reducir los niveles de humedad y aumentar la
ventilación natural.
Deshumidificación
Generación de sombra
Triángulos de confort
Se debe tener en cuenta el flujo de aire interno y la
refrigeración de los espacios interiores de las viviendas.
Es importante mantener la capacidad de la vivienda para
retener y liberar calor de manera gradual, es decir, su inercia
térmica.
Inercia térmica
A continuación, en la tabla 3 se presentan las principales
estrategias de diseño para el clima mega térmico lluvioso a partir de
estudios bibliográficos con similares características climáticas a la
ciudad del Tena.
Tabla 3. Estrategias bioclimáticas aplicadas en un piso climático mega térmico lluvioso
Herramienta bioclimática
Recomendaciones de diseño
Características
Fuente
Ventilación y deshumidificar
Ventanas como sistemas de ventilación
Ventanas orientadas hacia un espacio exterior con el
propósito de permitir la entrada de luz y ventilación.
Permite establecer una conexión física o visual entre el
interior y el exterior mediante la apertura de las
ventanas.
Vidal et al., 2010
Patios
Se refiere a zonas de la vivienda que regulan el clima y
al mismo tiempo permiten el paso de luz y aire fresco al
interior.
Duran, 2013
Ventilación por medio de la cubierta
La acumulación de calor en las cubiertas provoca la
elevación de la temperatura del aire, lo que a su vez genera
una zona de baja presión. Si se abre una abertura en la
cubierta, el aire caliente interior se elevará.
Macias & Benito, 2014
Ventilación cruzada
Se logra la circulación de aire al colocar aberturas en
fachadas opuestas, permitiendo que el aire fresco ingrese
por una fachada ventilada para enfriar el ambiente, mientras
que el aire caliente sale por la fachada opuesta.
Piña, 2019
Generación de sombra
Celosías
Se refiere a un elemento que permite el paso del viento,
pero no de los rayos solares directos hacia el interior de
la vivienda, y además evita la entrada de lluvia.
Duran, 2013
Vegetación
Plantar árboles frondosos puede ser beneficioso para
crear espacios verdes que reduzcan la exposición a la
radiación indirecta y faciliten el flujo de vientos
canalizados.
Los techos verdes tienen la capacidad de reducir la
radiación indirecta al disipar el calor acumulado en la
superficie verde.
Molillón, 2006; Rayter, 2008
Cubiertas
Cubrir la parte superior de la ventana para generar
sombra y proteger de las precipitaciones intensas.
Molillón, 2006
Inercia térmica
Uso de materiales
El uso de materiales como agua, hormigón y piedras
naturales ayuda a mantener la frescura del ambiente durante
el día y una temperatura templada durante la noche.
Paredes o material de construcción con baja capacidad de
transferir el calor a través de ellas.
Piña, 2019
Olgyay (1973) y Molillón (2006), expertos en el tema, han establecido
criterios y recomendaciones de diseño basados en el tipo de clima. Según
los resultados obtenidos la ciudad de Tena correspondería a una región
cálida húmedo, presente en la zona subtropical con altas temperaturas,
humedad relativa y frecuentes precipitaciones durante todo el año, para
lo cual en la tabla 4, se presentan las recomendaciones diseño de una
vivienda en regiones cálidas-húmedas. ´
Tabla 4. Criterios de diseño de una vivienda utilizando criterios bioclimáticos
Fuente:Olgyay (1973), Molillón (2006) y Austin et al. (2020)
Factor
Recomendación de diseño bioclimática
Distribución
En caso de tener sombra, se recomienda una disposición
interior de planta abierta para permitir la circulación del
aire.
Evitar zonas de concreto.
Mallas protectoras contra insectos.
Distribución
Aislar y ventilar las áreas que puedan generar humedad o
calor, alejándolas de la estructura principal.
Regular el nivel de humedad e insectos en áreas de
almacenamiento
Forma y volumen
Diseños alargados y de formas libres.
La proporción ideal es de 1:1,7, aunque una proporción de
1:3 en el eje este-oeste también es aceptable.
Orientación
Orientación Norte-Sur con los ejes más largos orientados
en dirección Este-Oeste.
Interior
Áreas interiores con sombra y ventilación.
Áreas versátiles o polivalentes separadas por paneles
móviles o paredes de baja altura.
Ventilación en dirección este-oeste en las áreas de
actividad durante el día.
Área de protección en caso de eventos naturales
catastróficos (intensidad de lluvia)
Color
Colores de tonalidades suaves y reflectantes
Localización de los espacios
La sala, comedor y habitaciones deben estar orientados
hacia el sureste.
El armario, la cocina, los baños y las áreas de
circulación deben estar orientados hacia el noroeste.
Elevación
Se recomienda una ubicación lo más elevada posible para
aprovechar la exposición a los vientos y reducir la
temperatura y la humedad excesiva.
Control solar
Construir una fachada con aleros para proteger del sol y
la lluvia.
Ubicar entradas, pórticos o balcones en las fachadas para
permitir la entrada del viento
Se deben plantar arbustos para regular la incidencia de
la radiación, pero sin obstruir la circulación del
viento.
Construcciones que proporcionen sombra y fomenten la
circulación de aire.
Proporcionar protección solar en las áreas expuestas,
especialmente en los techos y fachadas orientadas hacia el
este y el oeste.
Ventilación
Se puede construir de forma unilateral en cualquier
orientación
Se debe garantizar una ventilación cruzada instalando
ventanas en ambos lados de la edificación para aprovechar
los vientos predominantes
Es necesario canalizar la circulación de los vientos en
los diferentes espacios.
Ventanas
Instalar ventadas de la mayor dimensión posible para
permitir la máxima entrada de viento.
Se recomienda que el área de la ventana de salida sea un
25 % del tamaño de la ventana de entrada.
La altura de la ventana dependiendo del piso.
Ubicar las aberturas de ventilación a nivel de los
ocupantes en la parte media-baja de los muros.
Utilizar ventanas que puedan abrirse de forma abatible,
corrediza con protección o persianas.
Protección de Mosquitos
Estrategias recomendadas para la ciudad de Tena
En relación con cada elemento del clima, es necesario disminuir la
temperatura, radiación y humedad relativa se encuentran fuera del rango
de confort, por lo tanto, es necesario establecer estrategias
bioclimáticas pasivas. Referente a la velocidad y dirección del viento,
se encuentra dentro del confort, por lo tanto, sería una variable
estratégica que ayudaría a mantener en el límite a los elementos
climáticos mencionados anteriormente. Mientras que, en relación con la
precipitación, se debe considerar para que cada una de las estrategias
recomendadas sea viable, puesto que este parámetro juega un rol muy
importante en la vida útil del material de la vivienda.
En el análisis de las herramientas bioclimáticas con las distintas
cartas, se deduce que se requiere de ventilación natural, generación de
sombra e inercia térmica durante todos los meses en la ciudad de Tena.
Según Zoure & Genovese (2022), el uso de solo una técnica pasiva no
garantiza un confort térmico óptimo y reducción de energía a lo largo
del año. Zoure & Genovese (2022), exponen que el uso combinado de
estrategias disminuye en un 69% las horas de incomodidad y el consumo
anual de energía en un 43%.
Es así que se recomiendan diferentes estrategias ya expuestas, estos
criterios nos permiten modificar la temperatura y humedad en el interior
de la vivienda a través de la orientación, forma geométrica, protección
solar y de la lluvia, techos ventilados, ventanas, etc., con el objetivo
de reducir el consumo de energía y minimizar impactos al medio ambiente,
mientras mejora la calidad del ambiente interior logrando una mayor
sensación de frescor para los usuarios dentro de las viviendas en la
ciudad de Tena. La tabla 5, realizada con base a la tabla 3 y 4, se
presentan las estrategias bioclimáticas priorizadas y más factibles para
la ciudad de Tena, considerando el factor medio ambiental, económico,
social y cultural.
Tabla 5. Análisis bioclimáticos para el diseño de construcción en la ciudad de Tena
Fuente: Elaboración propia a partir de lo planteado por Soto
Elementos
Recomendaciones
Representación gráfica
Orientación y forma
Norte-Sur, donde se presentan los vientos
predominantes.
La disposición de la edificación se extiende de Este a Oeste
para permitir la entrada cruzada del viento.
Protección solar y lluvia
Se propone el uso de vegetación para proporcionar sombra
a las ventanas y paredes y se debe tener en cuenta que éstas
deben permitir la circulación del aire.
Sombreado del techo que protege contra la radiación solar
directa e indirecta.
Protección solar y lluvia
Se propone la utilización de una cubierta ventilada y
reflectante para evitar la acumulación de calor en el interior
de la edificación.
Se recomienda tener en cuenta la dirección y la intensidad de
la lluvia.
Ventanas
Instalación de entradas y salidas de aire.
La ventana de entrada de aire debe ser lo suficientemente
grande para permitir una mayor cantidad de viento (50-80%) y la
ventana de extracción debe representar el 25% del tamaño total
de la abertura.
Ventilación cruzada.
Considerar la dirección e intensidad de la
precipitación.
Materiales
Paredes y suelos exteriores con materiales ligeros.
Inercia térmica.
Fachadas con colores vivos.
Bajo aislamiento de los materiales.
Patios o corredores
Ventilación natural
Considerar la dirección e intensidad de la
precipitación.
Conclusiones
Al analizar la climatología del cantón Tena, se puede concluir
que las altas temperaturas (22,75°C), la intensa radiación solar
(185 W/m2), elevada humedad relativa (91,74%) y alta precipitación
(>300 mm) son características de un clima mega térmico lluvioso,
variables que influyen en el confort térmico y vida útil de los
materiales.
La construcción de viviendas en la ciudad de Tena requiere de la
incorporación de las principales estrategias bioclimáticas pasivas
para disminuir la temperatura y humedad al interior durante todos
los meses del año. El objetivo de las estrategias propuestas es
incrementar la ventilación natural, generar sombra y disminuir el
uso de material conductor térmico, para lo cual las recomendaciones
están relacionadas a: 1) la orientación y forma de la vivienda; 2)
protección solar y lluvia utilizando sombreado en el techo o
cubierta ventilada y reflectante para evitar la acumulación de calor
en el interior; 3) ventanas que permitan el paso del viento; y 4)
utilización de material constructivo ligero o de alta inercia
térmica.
Las recomendaciones bioclimáticas planteadas contienen un
conocimiento suficiente de las variables climáticas para que los
arquitectos puedan utilizar eficientemente las condiciones naturales
y así intentar reducir la demanda de energía tanto como sea posible
en función del clima preservando el confort térmico en el interior
de las viviendas.
Competing interests
No existe conflicto de interés entre los autores
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