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CERRAR: TEXTO : LA ENVOLVENTE ARQUITECTÓNICA
FUNCION DE LA ENVOLVENTE
Llamamos “Envolvente” al conjunto de elementos constructivos y tecnológicos que,
como una verdadera “piel”, regula los intercambios entre el interior y el exterior
del edificio, neutralizando los fenómenos físicos, químicos y naturales incidentes a fin
de regular la temperatura del aire, el tenor de humedad, el asoleamiento, la ventilación
e iluminación, la higiene y seguridad, etc., del espacio habitable, condicionada por un
contexto histórico-social determinado.
COMO UNA “VERA PIEL”, REGULA LOS INTERCAMBIOS ENTRE EL INTERIOR Y EL EXTERIOR
Y POR EXTENSIÓN Y COMPLEJIDAD, ES CLAVE EN LA ECONOMÍA, FACTIBILIDAD Y EFICACIA
Pero por su extensión y complejidad, la Envolvente es un factor determinante de
la economía, factibilidad y eficacia del edificio, y quizás sea hoy la testigo más
evidente de cómo nos relacionamos con el medio ambiente que nos rodea. En
efecto, de ella dependen no sólo la neutralización de los efectos no deseados
provenientes del exterior sino también las relaciones positivas que establecemos
con ese exterior.
ADEMÁS, ES LA TESTIGO MAS EVIDENTE DE CÓMO NOS RELACIONAMOS CON EL AMBIENTE
CERRAZON
INTEGRACION
CONTEMPLACION
HERMETICIDAD
NO SOLO POR EL CLIMA SINO POR LAS RELACIONES QUE SE ESTABLECEN CON EL ENTORNO
Entonces, La Envolvente debe cumplir una doble función: “cerrarse” en pos de
Abrigo y Protección ante un medio físico y social hostil, y “abrirse” a las “alegrías
esenciales” (sol, espacio, verdor) y los múltiples contactos humanos
provenientes de ese exterior.
ENTONCES, LA ENVOLVENTE DEBE CUMPLIR UNA DOBLE FUNCIÓN :
“CERRARSE” EN POS DE ABRIGO Y PROTECCION ANTE UN MEDIO HOSTIL
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“ABRIRSE” A “ALEGRIAS ESENCIALES” (SOL, ESPACIO, VERDOR), Y A “CONTACTOS HUMANOS”
Esas funciones han dado pié a innumerables “invenciones” en forma de
(aperturas, expansiones, protecciones, transiciones, etc.,) calificadas por el clima y
los modos de vida del lugar, dejando planteados dos temas centrales de la
Arquitectura, uno técnico y el otro arquitectónico: La forma de Incidencia de los
Fenómenos Climáticos, y La Relación entre el Clima y los Modos de Vida de
cada región, que desarrollamos a continuación.
DANDO PIÉ A NOTABLES INVENCIONES CALIFICADAS POR EL CLIMA Y LOS MODOS DE VIDA DEL
LUGAR , DEJANDO PLANTEADOS DOS TEMAS CENTRALES DE LA ARQUITECTURA:
EXPANSIONES
APERTURAS
PROTECCIONES
FENÓMENOS Y ESTRATEGIAS – CLIMA Y MODOS DE VIDA
TRANSICIONES
A - FENOMENOS Y ESTRATEGIAS
Hay confort higrotérmico cuando para una actividad sedentaria no tienen que
intervenir los mecanismos termorreguladores del cuerpo (sudoración, cambios
metabólicos, tiritación, etc.), permitiendo que la temperatura interna del hombre
permanezca constante. Para ello es necesario controlar tres factores: La
Temperatura del Aire, La Humedad Relativa Ambiente y el fenómeno de la
Condensación, que agudiza las molestias climáticas. ( La Condensación se produce
cuando el aire se satura de agua llegando a su punto de rocío, ya sea por aumento de
la humedad relativa bajo la misma temperatura ó por descenso de la temperatura con
la misma humedad.)
A su vez, éstos dependen de decisiones de diseño en tres escalas: en la
Macroescala (Orientación, relaciones con el entorno); en la Mesoescala
(Composición técnica de los cerramientos ciegos, tamaño y proporción, forma y
ubicación de las aberturas); en la Microescala (hermeticidad de juntas, aberturas,
etc).
EL CONFORT HIGROTERMICO DEPENDE DE LA TEMPERATURA, HUMEDAD Y CONDENSACION;
ORIENTACION – RELACIONES
COMPOSICION TÉCNICA
HERMETICIDAD DE JUNTAS
CON EL ENTORNO
DE LOS CERRAMIENTOS
Y ABERTURAS
Y ÉSTOS A SU VEZ DEPENDEN DE DECISIONES DE DISEÑO EN TRES ESCALAS
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A1 - LA ACCION DEL CALOR
Concepto de Calor
Hasta mediados del S.XVIII, se consideraba al calor como un fluido sutil y sin peso,
que se hallaba en todos los cuerpos en proporciones diversas, determinando la
temperatura de los mismos. Posteriormente, al observar en las primeras instalaciones
industriales que cuando se ejercía trabajo mecánico sobre un cuerpo aparecía calor
transmitiéndose al medio que lo rodeaba, se lo consideró una forma de energía
generada por el trabajo mecánico.
Actualmente se considera calor al contenido energético que posee un cuerpo debido al
movimiento desordenado de sus moléculas. Por lo tanto, la mayor ó menor cantidad
de calor almacenado en un cuerpo dependerá, en primer lugar, de su cantidad de
materia (de su masa), ya que cuanto más partículas haya en movimiento mayor será
la energía calórica acumulada, y en segundo lugar, de la velocidad con que ellas
vibren, ya que cuanto mayor sea su frecuencia mayor será la energía que generen.
La Temperatura, que habitualmente se confunde con el calor, es una medida relativa
que mide la intensidad y en función de ella, determina el sentido de los
intercambios caloríficos entre los cuerpos cuando ambos se ponen en contacto,
desde el que tiene más temperatura al que tiene menos.
EL CALOR ALMACENADO DEPENDE DE LA CANTIDAD Y VIBRACION DE SUS MOLECULAS
LA TRANSMISIÓN SE HACE POR CONTACTO DESDE EL QUE TIENE MÁS AL QUE TIENE MENOS
El Calor determina transformaciones físicas (dilataciones; cambios de estado) y
químicas (combustiones, oxidaciones) de gran importancia en la construcción de
edificios, razón por la cual su consideración es importante, debiendo tomarse las
previsiones necesarias:
DILATACIONES: GENERAN TENSIONES ENORMES SI NO HAY MARGEN PARA ABSORBERLAS.
CAMBIOS DE ESTADO: AL HELARSE, EL AGUA AUMENTA UN 10% SU VOLUMEN
AL PASAR AL ESTADO GASEOSO, SE PRODUCE CONDENSACION
EL CALOR PUEDE PRODUCIR LA FLUENCIA DE ALGUNOS MATERIALES (PLÁSTICOS, METALES,
Las dilataciones se producen siempre en tres dimensiones, según una progresión
que va de menores en los sólidos a mayores en los líquidos, y más aún en los gases.
Las dilataciones de los elementos constructivos sólidos (estructuras metálicas, de
hormigón armado, etc.), si bien se realizan en las tres dimensiones del espacio,
pueden tomar una gran envergadura según la predominancia de una de las
dimensiones, introduciendo tensiones adicionales que el edificio no está en
condiciones de absorber sin algún grado de rotura, cuando no se han dejado libres
los espacios necesarios para que ocurran libremente.
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Los cambios de estado debidos a los cambios de temperatura también son
importantes. Por ejemplo, las consecuencias que puede tener el agua al helarse,
aumentando su volumen un 10% e introduciendo tensiones internas que llevan a la
rotura del material infiltrado, la fluencia de determinados materiales (plásticos,
metales, etc.), sometidos a la acción de altas temperaturas, ó el agua al pasar al
estado gaseoso, produciendo los fenómenos de condensación.
RADIACIÓN (Fuente ppal. de calor y luz)
La Tierra recibe energía calórica y luz del Sol por Radiación, ondas
electromagnéticas que se propagan en el vacío a una velocidad similar a la de la
Luz (300.000 km/s). Ésta constituye la principal fuente de energía renovable a
nuestro alcance, representando 4.500 veces el consumo mundial actual. Las
pérdidas en la atmósfera por absorción, reflexión y dispersión la reducen en un 30%.
La Radiación Ultravioleta es la de menor longitud de onda, y es “ultravioleta” porque
está en una frecuencia invisible para el ojo humano. En su mayor parte son absorbidas
por la atmósfera, especialmente por la capa de ozono, y solo una pequeña cantidad
llega a la superficie de la tierra. (la disminución de la capa de ozono es peligrosa
precisamente porque permitiría aumentar sobre la tierra la radiación ultravioleta.)
La Radiación Infrarroja corresponde a longitudes de onda más largas, y es la
principal responsable del calor que proporciona el Sol. La luz visible se ubica en una
longitud de onda intermedia entre 360 nm (Violeta) y 760 nm (rojo). El Color es la
percepción cerebral que distingue las longitudes de onda de la parte visible del
espectro electromagnético
Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del
rango de la luz visible (Luz Blanca), que van desde los rayos infrarrojos hasta los
ultravioletas.
RAYOS SOLARES: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EMITIDAS DESDE EL SOL A 300.000 KM/seg.
ES LA PRINCIPAL FUENTE DE ENERGIA RENOVABLE PARA NUESTRO PLANETA
En su movimiento (aparente) alrededor de la Tierra, la Orbita Solar oscila entre los
23º27 de latitud Norte (el 21/6, Trópico de Capricornio) y los 23º27 de latitud Sur (el
21/12, Trópico de Cáncer), pasando dos veces por el Ecuador (El 21/3 y el 21/9
Equinoccios de otoño y Primavera), completando así en un año un ciclo de ida y
vuelta.
MOVIMIENTO APARENTE DEL SOL
MECANICA SOLAR SOBRE LA PLATA
OSCILA ENTRE LOS TRÓPICOS DE CANCER Y
CAPRICORNIO, PASANDO DOS VECES POR EL
ECUADOR EN UN AÑO
ANGULOS SOLARES EN EL NORTE, A LAS
12 HORAS EN LAS CUATRO ESTACIONES
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Ángulos de Incidencia
En este movimiento anual, los rayos solares van variando continuamente su ángulo de
incidencia tanto en horizontal (Azimut) como en vertical (altura), determinando la
cantidad de luz diurna y el grado de penetración del sol en los ambientes, según las
orientaciones del caso. El conocimiento de estos ángulos de incidencia es fundamental
para regular la incidencia solar sobre un edificio. Dada la distancia del Sol respecto de
La Tierra, sus rayos inciden prácticamente paralelos sobre el Planeta.
SU ANGULO DE INCIDENCIA VARIA CON EL LUGAR, LAS ESTACIONES Y LAS HORAS DEL DÍA
EN PLANTA: “AZIMUT DEL SOL”
EN CORTE: “ALTURA DEL SOL” (EN LA PLATA)
LOS ANGULOS DETERMINAN CANTIDAD DE LUZ DIURNA, LA PENETRACION EN LOS AMBIENTES
Y LA DIMENSION DE LAS SOMBRAS EN INVIERNO –OTOÑO-PRIMAVERA-VERANO
ESTOS ANGULOS SON FUNDAMENTALES PARA PODER REGULAR LA INCIDENCIA SOLAR
Cuando un haz de estas radiaciones incide sobre una superficie, parte de esa energía
es refractada (reemitida) y parte reflejada (rechazada), con una intensidad variable
según el ángulo del rayo incidente y las características de la superficie en cuestión.
CUANDO EL RAYO INCIDE SOBRE UNA SUPERFICIE, PARTE SE REFLEJA Y PARTE SE REFRACTA
SU INTENSIDAD VARIA SEGÚN EL ANGULO, COLOR Y TIPO DE SUPERFICIE QUE LO RECIBE
LAS SUPERFICIES BLANCAS REFLEJAN HASTA EL 50% DEL TOTAL
LAS SUPERFICIES BRILLANTES REFLEJAN MAS LAS QUE LAS OPACAS, LAS CLARAS MAS QUE
LAS OSCURAS, LAS LISAS MAS QUE LAS RUGOSAS.
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ASOLEAMIENTO
Llamamos “Asoleamiento” a la cantidad y calidad de Luz y Sol recibido por un
ambiente. En general, El Sol es beneficioso en invierno y perjudicial en verano, es
deseable desde el Norte ó Noreste y desventajoso desde el Oeste y Noroeste, puesto
que actúa sobre una atmósfera recalentada.
Si la variación de la radiación solar en cada punto del planeta está determinada por el
rumbo (Azimut) y el ángulo de incidencia (Altura) de ese lugar, es posible con esos
datos regular el asoleamiento deseado sin consumo adicional de energía
mediante la orientación general del edificio, la posición y dimensión de los
aventanamientos y otros dispositivos pasivos tales como Aleros, Techos de sombra,
parasoles, etc., bajando sensiblemente la necesidad de acondicionamiento artificial.
LLAMAMOS “ASOLEAMIENTO” A LA CANTIDAD Y CALIDAD DE SOL RECIBIDO POR UN AMBIENTE
ES BUSCADO EN INVIERNO Y EVITADO EN VERANO (SOBRE TODO DEL OESTE Y NOROESTE)
CONOCIENDO AZIMUT Y ALTURA ES POSIBLE REGULARLO SEGÚN LA EPOCA DEL AÑO
MEDIANTE LA ORIENTACION, LOS AVENTANAMIENTOS, ALEROS, PARASOLES, etc.
La luz Solar es un factor esencial de la arquitectura por sus efectos higiénicos,
psicológicos y plásticos. Son conocidas sus propiedades germicidas y antibacterianas,
sus efectos anímicos sobre los usuarios y sus efectos plásticos con el juego de
contrastes entre luces y sombras. (“La Arquitectura es el juego sabio, correcto y
magnífico de los volúmenes bajo la luz”. LE CORBUSIER)
LA LUZ SOLAR TIENE BENEFICIOSOS EFECTOS HIGIENICOS, PSICOLOGICOS Y PLÁSTICOS
DE ACUERDO A COMO INCIDE, PUEDE SER DIRECTA Ó DIFUSA, LATERAL Ó CENITAL
De acuerdo a como incide, la luz puede ser Directa ó Difusa, Cenital ó Lateral
- Directa, cuando son los rayos solares los que penetran vivificando los objetos
- Reflejada por difusión de la bóveda celeste, produciendo una luz pareja y
serena, sin rayos ni sombras marcadas, muy apta para la lectura, el trabajo,
- Reflejada por difusión del entorno físico, variando de color con el transcurrir
del día
Por la incidencia variable del sol en cada punto de la tierra, “cada Sitio tiene su
propia luz”, caracterizando la materialidad de su arquitectura
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CADA SITIO TIENE “SU PROPIA LUZ”, CARACTERIZANDO SU MATERIALIDAD ARQUITECTÓNICA
FUERTES CONTRASTES, SOMBRAS NETAS Y REVERBERACION DE LA LUZ EN LOS TRÓPICOS
SUAVE DIFUSION DE LA LUZ EN LAS CERCANIAS A LOS POLOS
COLOR
Cuando la luz incide sobre un objeto, su superficie absorbe ciertas longitudes de onda
y refleja otras. Sólo son vistas las longitudes de onda reflejadas y por lo tanto el
cerebro sólo percibirá esos colores. El ojo humano solo percibe las longitudes de onda
cuando la iluminación es abundante; con poca luz solo ve en Blanco y Negro.
La Luz Blanca (parte visible del Espectro) puede ser descompuesta en todos los
colores por medio de un prisma (En la naturaleza esta descomposición da lugar al
Arco Iris). El Color blanco resulta de la superposición de todos los colores (Síntesis
Aditiva) mientras que el negro es la ausencia de Color.
CADA COLOR ESTA ORIGINADO POR LA MEZCLA DE DIVERSAS LONGITUDES DE ONDA
SOLO LOS PERCIBIMOS CON LUZ ABUNDANTE; CON POCA LUZ SOLO EL BLANCO Y EL NEGRO
Cada color esta originado por una mezcla ó combinación de diversas longitudes de
onda. Los ocho colores elementales corresponden a las ocho posibilidades
extremas de percepción del órgano de la vista, de acuerdo a las posibilidades de
combinación de los tres colores primarios. Así, los colores son los tres primarios, los
tres secundarios que resultan de mezclar dos primarios, más el blanco (combinación
de los tres primarios) y el negro (ausencia de los tres)
El Matiz es la cualidad que permite diferenciar un color de otro: Rojizo, Verdoso,
Azulado, etc., cuando en la mezcla la longitud de onda dominante corresponde al rojo,
al verde, al azul, etc.
A2 - CONDUCCIÓN ( Entre Sólidos)
En los Sólidos, el calor se propaga por contacto de las moléculas de los cuerpos, del
de mayor al de menor temperatura, siendo por lo general un proceso lento. Este tipo
de transmisión se realiza principalmente a través de los elementos materiales que
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delimitan a envolvente (paredes, pisos, techos, etc.), donde lo que interesa es
fundamentalmente su valor aislante.
SE PROPAGA LENTAMENTE POR CONTACTO
(DEL DE MAYOR AL DE MENOR TEMPERATURA)
Y SE MIDE POR EL CALOR QUE PASA POR UNIDAD DE TIEMPO (COEFIC. K en Kcal/hora)
Tal como se vio al definir Calor, recordemos que la energía calórica de un cuerpo esta
en relación directa a la cantidad de materia que posee, por lo que ese pasaje será más
rápido cuando el material sea más denso, y mas lento cuando contenga más vacíos
en su interior, es decir, sea más poroso. Entonces, su valor aislante se medirá por la
cantidad de tiempo que el calor tarda en atravesarlo. (el coeficiente K).
LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DEPENDE DE LA CANTIDAD DE MATERIA DEL CUERPO:
CUANTO MAS DENSO MÁS RÁPIDO
CUANTO MAS POROSO MAS LENTO
La Densidad ó Porosidad del material determinan así las capacidades aislantes:
materiales densos como el Hormigón ó ciertas piedras naturales posee una velocidad
de transmisión ocho veces superior a la de un trozo de madera, y por lo tanto, es ocho
veces peor aislante que ésta. El agua es buena conductora, razón por la cual un
material húmedo facilita enormemente la transmisión.
A3 - CONVECCIÓN (Entre Líquidos y Gases)
En líquidos y gases el calor se transmite por convección, la forma más rápida de
transmisión de calor. El mecanismo físico más importante de transmisión de calor por
convección son las llamadas “Corrientes Convectoras de Calor”.
Estas se producen cuando las partículas de un fluido (Aire, Agua, etc) al dilatarse por
el calor pierden densidad y ascienden, siendo reemplazadas por otras más frías que
bajan, produciendo un movimiento circular que transfiere el calor de uno a otro lado.
LAS PARTICULAS DILATADAS POR EL CALOR PIERDEN DENSIDAD Y ASCIENDEN, LAS FRIAS BAJAN
LOS VIENTOS SON PRODUCTO DE GIGANTESCAS CORRIENTES CONVECTORAS EN LA ATMÓSFERA,
PRODUCTO DE DIFERENCIAS ENTRE DESIERTOS Y BOSQUES, ENTRE LLANURA Y MONTAÑA, ETC.
En el seno de la atmósfera, este proceso es sumamente importante y genera una serie
de fenómenos fundamentales, tales como la formación de vientos, de nubes, de
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ciclones, anticiclones, precipitaciones, gracias a la capacidad del Agua para absorber y
ceder calor por su facilidad de cambiar de estado.
Los vientos son el resultado de gigantescas corrientes convectoras de la atmósfera,
producto de las diferencias de temperatura entre zonas de distinta constitución: entre
el mar y la costa, entre los desiertos y los bosques, entre la llanura y la montaña, etc.
Las “Cámaras de Aire”, recurso usado para retardar el paso del calor del exterior al
interior y viceversa, deben permanecer estancas, evitando que en su interior se
produzcan las corrientes convectoras que faciliten la transmisión de una cara a la otra.
Por ello, las cámaras de aire no pueden ser muy grandes: desde un mínimo de 2 cm.
de ancho su efectividad crece hasta un máximo de 5 cm., a partir de lo cual empiezan
a decrecer.
LAS CÁMARAS DE AIRE DEBEN SER ESTANCAS, PARA EVITAR LA CORRIENTES CONVECTORAS
POR ELLO, NO DEBEN SER MUY GRANDES: DE UN MÍNIMO DE 2 A UN MÁXIMO DE 5 cm.
B - LA INCIDENCIA DEL AGUA
Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un continuo
intercambio entre la atmósfera, el agua superficial, el agua subterránea y los
organismos vivos en un Ciclo –conocido como ciclo hidrológico- que implica los
siguientes procesos físicos:
- Evaporación de los océanos y masas de agua
- Transpiración de los seres vivos hacia la atmósfera
- Precipitaciones hacia la tierra de condensaciones de vapor de agua
- Escurrimiento de las aguas superficiales hacia los océanos.
EL AGUA CIRCULA CONSTANTEMENTE ENTRE LA ATMÓSFERA, LA TIERRA, Y LOS ORGANISMOS
EN PROCESOS DE EVAPORACION – TRANSPIRACION – PRECIPITACIONES - ESCURRIMIENTOS
Las Variaciones de temperatura cambian los estados del agua, haciendo que la
misma modifique sus propiedades. En realidad, es la combinación del agua con la
acción del calor la que define en toda su complejidad el comportamiento
higrotérmico del edificio.
En Estado Líquido el agua es un fluído cuyas moléculas se deslizan entre si bajo la
acción de pequeñas fuerzas internas, siendo imposible comprimirlas.
En Estado Gaseoso minúsculas gotitas de agua en suspensión en el aire caliente
forman el vapor de agua, tendiendo a elevarse al perder densidad.
En Estado Sólido es una de las pocas sustancias que se expande al congelarse,
aumenta su volumen un 10% y disminuye su densidad, haciendo que el hielo flote en
el agua.
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LAS TEMPERATURAS CAMBIAN LOS ESTADOS DEL AGUA, CAMBIANDO SUS PROPIEDADES
EN ESTADO LÍQUIDO
EN ESTADO SOLIDO
EN ESTADO GASEOSO
EL AGUA
SE DESLIZA E INFILTRA
EL HIELO
AUMENTA SU VOLUMEN 10%
EL VAPOR
TIENDE A ELEVARSE
La incidencia del Agua en las construcciones adopta una enorme variedad de
formas, por la compleja combinación de factores que inciden sobre ella. A su variada
procedencia debido a fenómenos naturales tales como lluvias, humedad de los suelos,
aguas subterráneas, humedad relativa del aire, etc. debemos agregar las variaciones
de temperatura que la hacen cambiar de estado, constituyendo el principal problema
para la estanqueidad y el comportamiento higrotérmico de los edificios.
FORMAS DE INCIDENCIA DEL AGUA Y PRINCIPIOS FÍSICOS QUE LAS RIGEN
GRAVEDAD
CAPILARIDAD
PRESIÓN VIENTO
TENSION SUPERFICIAL
CONVECCION
LA COMBINACION DE AGUA Y CALOR ES EL PRINCIPAL PROBLEMA PARA EL CONFORT HIGROTERMICO
Respondiendo a la Gravedad, cae verticalmente sobre cubiertas y paramentos
deslizándose por pendiente hasta su eliminación. Pero ante cualquier discontinuidad
de la superficie ú obstáculo que detenga el libre escurrimiento se infiltra rompiendo la
estanqueidad. (Clavos de techo, ventilaciones, cargas, etc.
La lluvia, impulsada por la presión del viento, rompe la vertical e incide en forma
oblicua y casi horizontal, llegando a remontar la pendiente. Esto se agudiza según la
orientación en relación con la intensidad y persistencia de los vientos dominantes.
Cualquier punto de un recipiente está sometido a una presión resultante del peso de
la columna líquida por encima de él, compuesta de de la presión propia del líquido
(densidad x gravedad x profundidad) sumado a la presión atmosférica en el punto
considerado.
Bajo la Tensión Superficial, pequeñas cantidades de agua quedan atrapadas por una
membrana elástica de fuerzas tangenciales que forman la gota de agua, reteniendo el
líquido en su interior. Estas”gotas” quedan retenidas en bordes y aleros y, empujadas
por el viento, “caminan” horizontalmente hasta derramarse en el interior.
El fenómeno de Capilaridad se refiere a la tendencia del agua a ascender en contra
de la gravedad por tubos estrechos (Sistema de vasos comunicantes de determinados
materiales), y que empujada por la presión atmosférica puede ascender a
considerables alturas, rompiendo la estanqueidad desde abajo. (El fenómeno conocido
vulgarmente como “ascenso de la humedad en las paredes”)
El fenómeno de La Condensación se produce cuando el aire se satura de agua
llegando a su punto de rocío, ya sea por aumento de la humedad relativa bajo la
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misma temperatura (100% de H.R.), ó por descenso de la temperatura con la misma
humedad. De esta manera, el agua en forma de vapor encuentra una manera más de
incidir sobre las construcciones, asociada al movimiento del aire conocido como
corrientes convectoras.
El aire caliente mezclado con vapor de agua, pierde densidad y asciende, formando
con el aire mas frío y denso que baja una Corriente Convectora que transporta ese
vapor hasta chocar con superficies más frías (vidrios, Techos, etc.), pasando
nuevamente al estado líquido por Condensación, pero esta vez cayendo al interior
por gravedad en forma de goteo.
Otros problemas derivados de los cambios de estado es el congelamiento del agua
contenida entre los intersticios y/o vasos capilares de los materiales, que al congelarse
aumenta su volumen un 10% introduciendo tensiones que terminan por degradarlo ó
destruirlo, y las variaciones sucesivas del contenido de humedad en los materiales, el
llamado “ciclo Seco-Húmedo”, que con su secuencia de dilataciones y contracciones
repetidas someten al material a un trabajo mecánico que puede ser muy destructivo
(maderas, fieltros de base textil, etc.).
Como vemos, los “endiablados caminos” del agua aprovechan cualquier alteración,
cualquier falla para romper la estanqueidad del edificio. Veremos algunas estrategias
del oficio constructivo para contrarrestarlo, de gran valor didáctico para ilustrar esos
caminos.
ALGUNAS ESTRATEGIAS DEL OFICIO
LA “PENDIENTE”
EL “SOLAPE”
EL “GOTERON”
POR GRAVEDAD se conduce el
agua hasta su eliminación
Que el
desague
inferior
Impedir que POR TENSIÓN
SUPERFICIAL
las
gotas
“caminen” hacia el interior
“CORRIENTES DE AIRE”
“BARRERAS”
“DOBLE CONTACTO”
Evitar la CONDENSACIÓN del Vapor
contenido en el aire
Impedir que el agua “suba” POR
CAPILARIDAD
Evitar la Infiltración
PRESION DEL VIENTO
elemento superior
siempre sobre el
por
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C - EL MOVIMIENTO DEL AIRE
C1 - LA DINAMICA DEL VIENTO
El viento es aire en movimiento generado por diferencias de temperatura y presión
atmosférica originadas en un calentamiento no uniforme de la superficie terrestre, ya
que mientras el sol calienta un lado del planeta, el otro se enfría por pérdida de calor
radiado hacia el espacio. En este proceso, el movimiento del aire, su velocidad y
dirección está gobernado por la combinación de cuatro fuerzas básicas:
1 – El aire siempre se mueve de una presión alta hacia una presión baja.
2 – La Dirección del viento sufre una deflexión debido a la rotación de la tierra. (a la
derecha en el hemisferio norte, hacia la izquierda en el Sur)
3 – El aire se mueve de forma curva.
4 – la velocidad y dirección del viento se alteran por el tipo de rugosidad superficial
cerca de la superficie de la tierra.
EL VIENTO ES GENERADO POR DIFERENCIAS DE TEMPERATURA Y PRESION ATMOSFÉRICA
ORIGINADAS EN UN CALENTAMIENTO NO UNIFORME DE LA SUPERFICIE TERRESTRE
(SIEMPRE SE MUEVE DE UNA PRESIÓN ALTA HACIA UNA PRESIÓN BAJA)
Los vientos de gran escala predominan. Sin embargo, pueden ser alterados por los
vientos locales, denominados “convectivos”. Los principales son los “vientos del
Valle”, “los de Ladera”, y las brisas de mar y de tierra. Estos últimos soplan desde los
lugares fríos hacia los calientes: En verano, los vientos soplan desde los océanos,
que están más fríos; En invierno, los vientos soplan hacia los océanos, ahora más
cálidos.
VIENTOS DE GRAN ESCALA PREDOMINAN, PERO SON ALTERADOS POR LOS VIENTOS LOCALES:
LOS “DEL VALLE”, LOS “DE LADERA”, LAS BRISAS DE MAR Y TIERRA
VERANO:
DESDE los océanos, más fríos
INVIERNO: HACIA los Océanos, más cálidos
Los Vientos que soplan todo el año en la misma dirección aunque de intensidad
variable se denominan constantes, siendo periódicos los que no tienen regularidad
en su dirección. En nuestra zona podemos destacar tres tipos de vientos constantes:
- Los vientos dominantes del Noreste, que traen buen tiempo y estabilidad
- Los del Sudeste, “Sudestadas” que se localizan en el Río de La Plata y se
caracterizan por ser vientos persistentes regulares a fuertes, con temperaturas
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-
relativamente bajas y generalmente acompañado por lluvias de variada
intensidad que duran de 2 a 3 días.
Los del Sudoeste, “Pampero”, fuerte viento que aporta aire fresco y seco,
limpiando la bóveda celeste de nubosidad.
EN NUESTRA ZONA, HAY TRES TIPOS DE VIENTOS HABITUALES:
DOMINANTE (N-E)
Traen Buen Tiempo y Estabilidad
SUDESTADA (S-E)
Viento y lluvia Por 2 ó 3 días,
temperaturas bajas
PAMPERO(S-O):viento fuerte,
Fresco y seco; limpia la
nubosidad
El viento es uno de los parámetros ambientales más importantes para manejar la
climatización, ya sea para captarlo, evitarlo ó controlarlo. Es un elemento de
climatización pasiva (sin consumo de energía) que ha sido utilizado de manera
eficaz en la arquitectura de todos los tiempos y lugares.
EN LA ARQUITECTURA VERNÁCULA SE HAN DADO FORMAS EFICACES DE MANEJAR EL VIENTO
ENFRIAR EL AIRE
CAPTAR
BRISAS EVITAR LAS INFILTRACIONES
EXTERIORES
ES UNO DE LOS ELEMENTOS MAS IMPORTANTES PARA MANEJAR LA CLIMATIZACION PASIVA
“En la arquitectura vernácula el hombre a encontrado formas ingeniosas de
manejar el viento. En los climas cálidos y secos, donde es necesario captar el
viento y enfriarlo naturalmente antes de introducirlo a las habitaciones, se diseñaron
torres eólicas, tanto de inyección como de succión, combinándolas con el diseño del
edificio en torno a un patio central que oficia de microclima interior, aprovechando las
corrientes de aire provenientes de la torre eólica. A través de este sistema se alcanzan
disminuciones de temperatura de hasta 20ºC
“En los climas cálidos y húmedos es necesario aprovechar al máximo las brisas
exteriores, de manera de hacerse totalmente permeable al viento. Se busca lograrlo
tanto por debajo del piso, por los muros y por la cubierta”.
“En los climas frios, en cambio, es indispensable evitar al máximo las infiltraciones
del aire exterior. El iglú es un buen ejemplo del control del frio viento polar, mediante
cambios de nivel y cámaras esclusas. La propia forma semiesférica ayuda a conseguir
este control, exponiendo la mínima superficie propia de la semiesfera al ambiente
exterior. Así, es posible lograr aumentar hasta en 30ºC la temperatura exterior”.
“Estas sencillas soluciones de la arquitectura vernácula han sido inspiradoras de
soluciones contemporáneas utilizando dichos recursos: torres eólicas para canalizar
los vientos hacia el interior, ventilaciones naturales cruzadas y celosías permeables
que protegen de la radiación solar, Captación de aire fresco de las zonas arboladas
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aledañas al edificio, dobles fachadas ventiladas que regulan el aire y viento exteriores,
combinadas con patios centrales para disipar el aire caliente “
(de “Ventilación Natural”, de Víctor Armando Fuentes Taixanet)
LAS VENTILACIONES
La ventilación es la principal estrategia de climatización en los climas cálidos, tanto
secos como húmedos. Pero también en los climas fríos, protegiéndose del viento y
controlando las infiltraciones, y en climas templados donde se alternan necesidades de
ventilación y otras de control. Para proporcionar estas condiciones de confort
higrotérmico requeridas para cada lugar, la Ventilación tiene como objetivos
prioritarios:
- Asegurar la Renovación del Aire mediante la eliminación del aire viciado y la
incorporación de aire fresco. (30m3/h de aire puro en zonas rurales; 50m3/h en
zonas urbanas)
- Refrigerar el aire interior, para mejorar las condiciones de confort. (A mayor
velocidad del aire, mayor frescor y menor agobio, por eliminación de la
humedad ambiente).
- Controlar las infiltraciones de aire frío desde el exterior.
- Evitar los Fenómenos de la Condensación, que se producen cuando el aire
se satura de agua llegando a su punto de rocío, ya sea por aumento de la
humedad relativa bajo la misma temperatura (100% de H.R.), ó por descenso
de la temperatura con la misma humedad
LA VENTILACION ES LA PRINCIPAL ESTRATEGIA PARA CLIMAS CALIDOS, (SECOS Y HUMEDOS),
PERO TAMBIEN PARA CLIMAS FRIOS Y TEMPLADOS,
RENOVAR Y REFRIGERAR EL AIRE, CONTROLAR LAS INFILTRACIONES, EVITAR LA CONDENSACION
La Ventilación Natural puede ser de dos formas: Directa, captando, evitando ó
controlando la incidencia del aire exterior, ó Inducida, generando el movimiento del
aire por diferencias de temperatura entre el aire interior y exterior ó por medios
mecánicos.
VENTILACION NATURAL DIRECTA
Cuando el viento choca contra un edificio se crea una zona de alta presión a su frente,
el viento lo rodea y crea zonas de baja presión en las caras laterales y la posterior.
Naturalmente el viento trata de entrar por las zonas de alta y salir por las de baja
presión.
EL VIENTO CREA UNA ZONA DE ALTA PRESIÓN AL FRENTE, Y DE BAJA EN LATERALES Y ATRÁS
EL VIENTO TRATA DE ENTRAR POR LA ZONA DE ALTA Y SALIR POR LA DE BAJA PRESION
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LA VENTILACION DEBE CUMPLIR ALGUNA DE ESTAS TRES FUNCIONES DE ACUERDO AL CLIMA:
CAPTAR, EVITAR Ó CONTROLAR LA INCIDENCIA DEL AIRE EXTERIOR
Un deseable objetivo del proyecto debe ser permitir la ventilación cruzada en todos
los locales, a fin de lograr un barrido lo más completo posible del aire viciado ó
saturado de vapor. Para ello cada local debe disponer al menos de una entrada y una
salida opuesta del aire, preferentemente en forma diagonal, para evitar su
estancamiento.
ES DESEABLE PERMITIR VENTILACIÓN CRUZADA A FIN DE LOGRAR UN BARRIDO COMPLETO
CON ENTRADAS Y SALIDAS OPUESTAS, PARA EVITAR EL ESTANCAMIENTO Y CONDENSACION
LAS VENTANAS BAJAS INTRODUCEN AIRE FRESCO – LAS ALTAS ACTUAN COMO SALIDA
En el interior del edificio, la localización y el tipo de abertura determina como se
moverá el aire. Al tener la abertura en el centro, tendremos igual presión a ambos
lados y el viento entrará de frente a la habitación. Si las aberturas de entrada y salida
no están en el centro, el flujo del aire será diagonal, siempre de la zona de mayor a la
de menor presión.
Las ventanas bajas son útiles para provocar el enfriamiento directo. Las Aberturas
que dan a la sombra actuarán como entrada del aire, y deben ser más bajas que las
que actúen como salida del aire, más altas. El aire desciende adosándose al suelo, y
desaloja al aire caliente que sube.
VENTILACION NATURAL INDUCIDA
El movimiento natural del aire (no forzado por elementos mecánicos) puede ser
inducido por una serie de “efectos” físicos que aprovechan las diferencias de
temperatura del aire, de presión entre el exterior y el interior, o las dimensiones de los
corredores de aire.
EL MOVIMIENTO NATURAL PUEDE SER INDUCIDO POR DIFERENCIA DE TEMPERATURA Ó DE PRESIÓN
ENTRE EXTERIOR E INTERIOR, O POR ACELERACIONES DEL PASO DEL AIRE (EFECTO “VENTURI”)
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El mecanismo del “efecto Chimenea” es el siguiente. Al calentarse, el aire pierde
densidad y tiende a ascender, siendo sustituido por aire frío más denso por debajo. A
su vez, La extracción del aire caliente superior genera succiones capaces de inducir
la entrada de aire fresco por abajo.
ELEFECTO “CHIMENEA”: EL AIRE CALIENTE (+ LIVIANO), ASCIENDE; EL AIRE FRIO (+ DENSO), BAJA
INVIERNO: EL AIRE CALIENTE ES ACUMULADO
ARRIBA Y RECIRCULADO HACIA ABAJO
VERANO: EL AIRE CALIENTE ASCIENDE Y
SUCCIONA AIRE FRIO POR DEBAJO.
El otro efecto muy utilizado es el “Efecto Invernadero”. En él se crea una cámara
entre una primera envolvente de vidrio y el otro paramento interior. El vidrio deja pasar
el rayo de sol calentando el paramento sólido que acumula calor (Este es el mismo
mecanismo que provoca el calentamiento global)
En invierno, este calor acumulado en la cámara es absorbido por el paramento
interior, siendo refractada a su vez al interior calentando el aire. En Verano, la cámara
actúa como una chimenea que elimina por arriba el calor ingresado, a la vez que
succiona y elimina el aire caliente interior.
Mediante estrategias pasivas de este tipo, es posible obtener reducciones de entre un
40 a 60% de la energía requerida por el acondicionamiento artificial.
EFECTO “INVERNADERO”: UNA DOBLE PIEL DE VIDRIO Y MATERIAL CREA UNA CÁMARA
INVIERNO: LA FACHADA DE VIDRIO DEJA PASAR EL
SOL CALENTANDO EL INTERIOR
VERANO: LA CÁMARA FORMADA ELIMINA
CALOR MEDIANTE EL EFECTO CHIMENEA.
Por último, el llamado “Efecto Venturi” se basa en el hecho de que si el caudal del
aire es constante pero la sección ó el paso disminuye, necesariamente la velocidad
aumenta al atravesar esa sección. Inducir naturalmente este tipo de ventilación es útil
en zonas de escasa presencia de viento. La forma de la cubierta es de gran
importancia para la circulación natural del aire.
EFECTO “VENTURI”: SI LA SECCION Ó PASO DEL AIRE DISMINUYE, LA VELOCIDAD DEL AIRE
AUMENTA
ESTE EFECTO ES UTIL EN ZONAS CON ESCASO VIENTO.
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BARRERAS VEGETALES
La Vegetación forma parte de la rugosidad superficial y es causante por ello de la
fricción del viento cerca de la superficie. En el ámbito urbano se presentan
complicaciones debidas a la morfología, tamaño y textura de las superficies, a la
actividad de edificios y personas, a los niveles de contaminación, etc., produciéndose
efectos que modifican el flujo del aire. Las Turbulencias dependen básicamente de la
forma y tamaño de los obstáculos y no de la velocidad del viento.
Aunque el viento a bajas velocidades es beneficioso para la ventilación, a medida que
crece en magnitud trae problemas. Para disminuir sus efectos se puede recurrir a
barreras vegetales que protegen los edificios sin sacrificar la ventilación.
Además, reducen el nivel de ruido, retienen el polvo, reducen los contaminantes
y mejoran la calidad del aire.
LAS BARRERAS VEGETALES PROTEGEN DEL VIENTO SIN REDUCIR LA VENTILACION NATURAL
DISMINUYEN EL RUIDO, LA CONTAMINACIÓN, RETIENEN EL POLVO Y MEJORAN EL AIRE.
Mediante la implantación de elementos vegetales podemos crear zonas de alta y baja
presión alrededor del edificio y crear corrientes de aire, sobre todo en edificios que
tienen una orientación desfavorable respecto a los vientos dominantes.
Durante la época calurosa podemos disponer la vegetación de modo de inducir el flujo
al interior del edificio, creando movimientos de aire directos y acelerados. En la época
fría podemos utilizar la vegetación como barrera contra el viento.
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