Consideraciones previas para el diseño energético en la edificación
Parámetros generales
Tipos de clima Parámetros de confort
Tipos de clima

Texto de referencia

"Desde la Antigüedad la palabra «clima» iba asociada a la incidencia de la radiación solar. Como sabemos, dicha palabra, etimológicamente, significa «inclinación», refiriéndose a la de los rayos solares sobre la superfície terrestre. Esta inclinación o ángulo de incidencia sobre el suelo varía a lo largo del día y del año, dependiendo a su vez de la latitud del lugar, ya que los lugares con la misma latitud tienen las mismas variaciones diurna y anual.
Sin embargo, habrá que considerar además los aspectos geográfico, físico y estadístico, para poder establecer un concepto más completo sobre el clima."

"Energía Solar, edificación y clima I". Guillermo Yañez Parareda (pág. 547)
Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. Madrid 1982. ISBN 84-7433-221-4

Comentario

Se conoce como "clima" al conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región, ya que durante el día y a lo largo de todo el año, las temperaturas experimentan variaciones que se repiten cíclicamente.

En general, las preexistencias más importantes que se consideran son:

La influencia de cada uno de estos elementos depende a su vez de múltiples circunstancias. Así, por ejemplo, la temperatura, que es el parámetro más representativo, está condicionada por factores astronómicos (duración del día, inclinación del eje de la Tierra), atmosféricos (transparencia y movimiento del aire), terrestres (poder absorbente y de irradación del suelo, existencia o no de grandes masas de agua que por su elevado calor específico actúan de reguladores térmicos), etc. Sus valores medios y su variación son el punto de partida para la mayoría de clasificaciones climáticas establecidas.

En general, se puede decir que el factor más influyente de la temperatura media es la latitud (a más latitud, más frío), mientras que el factor determinante de la oscilación de temperatura, tanto diaria como estacional, es la continentalidad: a más continentalidad, más oscilaciones de temperatura y menos humedad.

Hay que considerar, además, el efecto de retardo que la inercia de la propia masa terráquea ejerce sobre las condiciones climáticas del entorno. Es decir, aunque en el solsticio de verano (21 de junio) es cuando se recibe la mayor cantidad de energía solar, las temperaturas máximas se dan en el mes de Julio. Igualmente, la mínima radiación solar se produce en el solsticio de invierno (21 de Diciembre), pero Enero es el mes más frío del año.

Las clasificaciones climáticas dan una idea de los parámetros ambientales de amplias zonas geográficas, pero la ubicación y el emplazamiento concreto del edificio definirán las condiciones del microclima del lugar. Éste puede sufrir variaciones respecto del clima genérico en función de muchos elementos, por lo que es imprescindible analizarlo, ya que el diseño del edificio estará directamente ligado a él (ver ficha 2.1).

Podemos establecer tres grandes tipos de clima: cálidos, fríos y templados, siendo este último el más complejo. Cualquiera de ellos puede ir ligado a las presencia de vientos intensos y frecuentes, convirtiéndose a veces en el principal factor a tener en cuenta en el diseño, ya que puede ser positivo en algunos climas (cálidos húmedos) y negativo en otros (climas fríos), aunque los vientos intensos son desagradables en cualquiera de ellos. En climas cálidos y templados la humedad puede ser un factor determinante, mientras que las bajas temperaturas de los climas fríos restan importancia a este parámetro.

1 CLIMAS CÁLIDOS

En ellos la temperatura media del mes más frío suele ser superior a 18ºC. Podemos distinguir entre los cálido-secos, en los que la evaporación es superior a la precipitación, y los cálido-húmedos, en los que ocurre lo contrario.

El cálido-seco es el clima de los desiertos situados cerca del ecuador. Tiene temperaturas medias muy altas y con una fuerte variación entre el día y la noche. La baja humedad y la inexistencia de precipitaciones ocasiona vientos muy secos, cálidos y cargados de polvo.

El cálido-húmedo es el clima de las zonas subtropicales marítimas. Las temperaturas son altas y con poca variación entre el día y la noche y entre las estaciones. La humedad es muy alta, lo que provoca nubosidad y, en consecuencia, radiación solar difusa. Las precipitaciones son fuertes e irregulares y los vientos, muy variables, pueden ser huracanados.

2 CLIMAS FRÍOS

Cuando, en general, la temperatura media del mes más cálido es inferior a 10ºC. Es típico de las regiones de latitud alta. Las temperaturas son muy bajas, por lo que la influencia de la humedad es relativa. La radiación solar es mínima y los vientos son muy desagradables cuando vienen de los polos.

3 CLIMAS TEMPLADOS

Son los más complejos, ya que presentan parámetros muy variables. A su vez pueden dividirse en:

Templado fresco, cuando la temperatura media del mes más frío es inferior -3ºC y la del más cálido superior a 10ºC.

Templado cálido, cuando la temperatura media del mes más frío se sitúa entre -3ºC y 18ºC.

En el se incluye el clima mediterráneo (templado-cálido- húmedo con verano seco) que también se da en otras partes del globo, como en la Alta California, Chile o al Suroeste de Australia.

Disfruta de una temperatura media anual de 16,9ºC (según Köpen) con pequeñas oscilaciones día-noche (± 3ºC en días nublados y ± 10ºC en días claros, con una media diaria de 8,6ºC) y una precipitación total anual de 447 mm.

En general la radiación solar es intensa, con veranos secos e inviernos lluviosos, normalmente fríos en el interior y templados o frescos en las zonas costeras.

Es uno de los que aportan mayor variedad de subtipos climáticos. Los tres principales (según Givoni) son el continental, el marítimo y el montañoso, aunque dentro de áreas reducidas pueden aparecer zonas desérticas.

Clima mediterráneo continental

Normalmente la temperatura máxima en verano oscila entre 33ºC y 37ºC durante el día, con mínimos de 10ºC a 20ºC. La humedad relativa está entre 30-40% durante el día y hasta un 80-90% por la noche. Las precipitaciones son escasas, con chubascos de carácter tormentoso pero que no contribuyen de forma importante al promedio, menor de 500 mm (500 l/m²) al año e incluso por debajo de 300 mm en algunas zonas (Sudeste peninsular). El viento alcanza su máxima velocidad al atardecer, siendo generalmente Suroeste por la mañana y Noroeste por la noche.

En invierno las temperaturas medias mínimas están alrededor de los 5ºC, pero con cierta frecuencia pueden bajar de 0ºC, especialmente en zonas áridas.

La radiación solar, así como la oscilación de temperaturas, aumenta a medida que lo hace la altitud.

Clima mediterráneo marítimo

En verano difícilmente se sobrepasa de los 30ºC y en invierno no se suele alcanzar los 0ºC de temperatura mínima. La precipitación aproximada anual es de 500 mm (500 l/m²), produciéndose la máxima intensidad de lluvia en otoño. La diferencia de temperaturas entre la tierra y el mar da lugar a brisas que reducen las oscilaciones diarias (entre 5 y 10ºC).

Clima mediterráneo de montaña

Debido a la altitud, se registran temperaturas más bajas que en los otros subtipos climáticos (son comunes las temperaturas por debajo de 0ºC durante el invierno), siendo más acusada la diferencia a medida que aumenta la latitud. Las oscilaciones de temperatura se sitúan, según Givoni, en unos 7ºC en invierno y 12ºC en verano, siendo más notorias en las zonas situadas por encima de los 1.000 de altitud.

El viento alcanza mayores velocidades que en los otros subtipos climáticos y las lluvias son también más frecuentes. La precipitación anual puede superar los 2.000 mm (2.000 l/m²) en algunas zonas, como en Galicia o el Pirineo Navarro.

La península ibérica, a causa de su geografía es una de las zonas mediterráneas con mayor variedad de climas.

En localidades situadas por encima de los 1.000 m de altitud se producen fuertes oscilaciones de temperatura, ya que, a pesar de que la radiación solar aumenta (por la menor capa atmosférica atravesada), cada 100 m de elevación sobre el nivel del mar supone un descenso de temperatura de aproximadamente medio grado, por lo que los inviernos pueden llegar a ser muy fríos.

La radiación solar disminuye a medida que aumenta la latitud, pero la mayor parte del territorio tiene un asoleo comparable al de los países con cielo despejado del África mediterránea, como Egipto (alrededor de las 3.000 horas de Sol, que sólo en la costa cántabro-galaica se reducen a 1.800/ 2.000).

En general, la radiación es menor en las zonas costeras (con excepción de la costa occidental de Galicia), debido a la bruma y nubosidad tenue que acompaña a las brisas marinas y al alto grado de humedad. Los mínimos de radiación son efecto del estancamiento (Cantábrico, estribaciones de Sierra Nevada), mientras que los máximos se dan en zonas afectadas por vientos secos procedentes de montañas interiores (Almería).

En la zona mediterránea, con abundantes horas de Sol, las temperaturas son suaves y las lluvias escasas aunque de carácter torrencial, especialmente en primavera y otoño. En Baleares y Catalunya las lluvias son importantes en invierno y suelen ir acompañadas de viento racheado.

La costa del Cantábrico, sin embargo, queda afectada por la acción de frentes polares que provocan temperaturas inferiores y abundantes lluvias. Debido a la frecuente nubosidad se aprecia también una reducción de las horas de Sol efectivas.

Principio

Las clasificaciones climáticas orientan sobre los parámetros ambientales de grandes áreas geográficas, pero es imprescindible analizar el microclima del lugar ya que puede hacer variar las condiciones de diseño del edificio.

Aplicabilidad

- Como base de partida, y atendiendo fundamentalmente a la latitud, puede establecerse la siguiente clasificación climática:

- Clima cálido seco
Se intenta reducir la exposición a la radiación solar mediante asentamientos compactos e incluso semienterrados, generando sombras proyectadas de unas superfícies sobre otras, pintadas de colores claros para reflejar los rayos solares. Las aberturas al exterior, pocas, pequeñas y protegidas mediante voladizos, persianas o vegetación, se cierran en las horas de más calor y se abren por la noche al aire fresco.

La inclusión de patios, con presencia de agua y plantas para humidificar el ambiente, facilita el almacenamiento del aire fresco de las noches.

Al producirse una gran oscilación de temperaturas día-noche, se utilizan materiales de gran inercia térmica para retrasar la entrada de calor diurno al interior. Los aislamientos colocados en la cara exterior de la obra aseguran que sólo una pequeña parte del calor exterior atraviese la piel del edificio hasta su interior.

- Clima cálido húmedo
Es necesaria una fuerte protección frente a la radiación directa y difusa: persianas, celosías, voladizos... pero más importante es garantizar una buena ventilación que disipe el calor y reduzca la humedad. La disposición de los edificios, alargados y estrechos, con un factor de forma elevado y con aberturas importantes, no debe crear barreras al paso de los vientos suaves.

Las grandes alturas interiores permiten la estratificación del aire caliente, aunque en épocas frías los locales pueden ser difíciles de calefactar. Las cubiertas sobrepuestas y las fachadas ventiladas refrigeran el edificio en verano, pudiendo crear cámaras estancas en invierno.

La inercia térmica no supone siempre una ventaja, ya que son muy reducidas las variaciones de temperaturas día-noche y entre estaciones.

- Clima frío
Las edificiaciones se agrupan, protegiéndose mútuamente del viento, o se entierran. Son construcciones compactas, herméticas y fuertemente aisladas, con el mínimo de superfície expuesta al frío exterior para mantener el calor generado en el interior, aún a costa de recibir menor radiación, por otro lado muy escasa. Se utilizan colores oscuros, de mayor absorción energética que los claros.

- Climas templados
Son climas complejos, ya que es una combinación de los anteriores, en diferente grado. Uno de los más representativos es el clima mediterráneo (templado-cálido-húmedo, con verano seco) que presenta tres variantes: continental, marítimo y de montaña.

En climas mediterráneos continentales son aconsejables las aberturas a Sur que permitan el aprovechamiento de la energía solar en invierno, siempre que dispongan de protección solar en verano y aislamiento (por ejemplo contraventanas) para las épocas frías. Debe facilitarse la ventilación selectiva (en las noches estivales), pero sin descuidar la incidencia de los vientos fríos invernales.

La inclusión de masa térmica interior facilitará la absorción del exceso de calor diurno interior, por lo que es recomendable la colocación del aislamiento por la parte exterior del cerramiento.

En climas mediterráneos marítimos los inviernos son suaves y húmedos, por lo que lo principal es protegerse de la lluvia y de las condensaciones. Debe facilitarse la entrada del Sol en invierno y dificultarla en verano (mediante aberturas protegidas a Sur), y evitar las orientaciones Este y sobre todo Oeste por el exceso de radiación que reciben. La superfície y disposición de aberturas debe facilitar la ventilación continuada en verano, por lo que la inclusión de inercia térmica interior no es tan importante como en los climas continentales.

En climas mediterráneos de montaña lo principal es protegerse del frío. Por tanto, se recomiendan las edificaciones compactas, protegidas de los vientos dominantes y con un buen nivel de aislamiento. Es aconsejable el aprovechamiento de la energía solar mediante la inclusión de ventanales a Sur que deben protegerse durante la noche.

Parámetros de confort
Parámetros de confort climático

Texto de referencia

"La resposta a un determinat ambient és diferent segons les persones i llur procés d'aclimatació a un determinat hàbitat i entorn geogràfic. Pel que fa referència al confort tèrmic, hom distingeix quatre paràmetres fonamentals:

  1. temperatura de l'aire: entre els 18 i 26ºC.
  2. temperatura radiant mitjana: entre els 18 i 26ºC.
  3. velocitat de l'aire: entre els 0 i els 2 m/s.
  4. humitat relativa: entre el 20 i el 80%.

Aquests paràmetres s'interaccionen entre sí tal i com es recull en gràfiques i àbacs, com ara la "Carta Bioclimàtica d'Olgyay del confort tèrmic".

"Tecnologies avançades en estalvi i eficiència energètica. La refrigeració natural als edificis". Albert Mitjà.
Institut Català de l'Energía. Barcelona 1991. ISBN 84-393-1761-1.

Comentario

La actividad funcional de la persona alcanza su máxima eficacia en un estrecho margen de temperaturas corporales, entre 36,5 y 37ºC, que el cuerpo humano consigue mantener frente a variaciones externas a través de mecanismos de regulación llamados homeostasis.

Para ello produce energía a partir de los alimentos. En general, el consumo de energía es proporcional al peso de la persona y depende del grado de actividad. Por ejemplo, en reposo absoluto la producción mínima de calor en el cuerpo humano necesaria para el mantenimiento de la vida -el llamado metabolismo basal- es de 70 kcal/h (1 kcal/h por Kg de peso), aunque sentado en un trabajo normal de oficina produce del orden de 80 kcal/h; caminando despacio, 200 kcal/h; corriendo 500 kcal/h y con un trabajo duro, 600 kcal/h.

Cuando la persona realiza un trabajo, aproximadamente menos del 20% de la energía utilizada se transforma en trabajo mecánico, mientras que el resto se convierte directamente en calor. La producción de calor en el cuerpo compensa las pérdidas que tiene hacia el exterior y mantiene estable su temperatura, una estabilidad que da sensación de confort. Si el equilibrio no existe, se produce sensación de molestia.

En el confort climático interviene la calidad del aire y el confort térmico. Depende de las condiciones ambientales del interior y exterior, del tipo de actividad y de las características fisiológicas del individuo (edad, cultura, sexo o vestimenta)..

El confort térmico se produce cuando se dan, al mismo tiempo, las dos condiciones siguientes:

1 La cantidad de calor producida por el metabolismo es igual a la cantidad de calor cedida al ambiente. Esta condición atañe a la ecuación de equilibrio térmico, que expresa que la producción de calor del cuerpo, debida a su nivel de actividad, se equilibra con la cesión de calor al ambiente. El intercambio energético de la persona con el ambiente se hace en forma de calor sensible a través de fenómenos de radiación, convección y conducción y de calor latente, a través de la evaporación de la transpiración y por el agua que se elimina en la respiración. (figura 1).

El equilibrio térmico es función de la temperatura seca del aire, la temperatura radiante, la humedad relativa, la velocidad del aire y el grado de aislamiento de la ropa.

2 En ninguna parte del cuerpo se percibe sensación de frío o calor. Esta condición relativa a molestia térmica local, se refiere a corrientes de aire, radiación asimétrica, diferencias de temperatura seca del aire en la vertical y, por último, temperatura del suelo.

En esencia, los parámetros que sirven para definir las condiciones de confort climático son:

Debido a que no hay valores objetivos que definan el grado de bienestar, se han hecho estudios de confort entre muestras de población que se sintetizan en gráficas y ábacos como la gráfica de Victor Olgyay (figura 2), el ábaco de Missenard (figura 3) y el ábaco psicrométrico o de Givonni (figura 4) que incorpora la percepción de bienestar de ususarios vestidos con prendas estándares y sentados sin ejercer ningún esfuerzo muscular o muy poca actividad física.

Temperatura del aire, ta
La temperatura del aire, ta, se refiere a la que se mide a la altura de la cabeza y a una distancia mínima de 1,5 m de las paredes de locales cerrados. Para conseguir el confor térmico debería ser lo más constante posible en el espacio y el tiempo. Sus valores medios recomendables están entre 21ºC en invierno y 26ºC en verano, aunque podrian admitir perqueñas fluctuaciones en función de la temperatura radiante, humedad del ambiente, la actividad y el usuario. La experiencia demuestra que rebasar en 2ºC ó 3ºC esta temperatura levanta menos protestas que no llegar a ella por al misma diferencia.

En locales de altura notable (> 4 m) el aire tiende a estratificarse, acumulándose el aire caliente en la parte alta del local. Para que este fenómeno no sea molesto el diferencial vertical de temperaturas debería mantenerse entre 2-3ºC/m. Durante el verano la estratificación es beneficiosa porque el aire caliente se desplaza hacia la parte superior y puede llegar a eliminarse mediante aberturas convenientemente colocadas.

El calor necesario para modificar la temperatura del ambiente manteniendo su contenido de humedad constante se denomina calor sensible.

Temperatura radiante de las superfícies del local, ts
Se entenderá como superfícies que limitan al local aquellas que, por radiación, ceden calor a los ocupantes del local o lo reciben de los mismos. Son las paredes, aberturas, suelos, techo, emisores de calefacción y mobiliario.

El ocupante del local cede calor por radiación a las superfícies más frías que las de su cuerpo, mientras que recibe calor de las más calientes. No obstante, el calor que recibe por radiación tiene que mantenerse dentro de unos ciertos límites, según la temperatura del aire, para asegurar el bienestar. Es decir, que hay que fijar la temperatura de las superfícies del local de manera que no implique la eliminación de calor necesario biológicamente provocando el acaloramiento ni el efecto contrario.

La diferencia de temperaturas entre la superfície interior de los cerramientos y la del aire ambiente de los locales, medida en su centro a 1,50 m de altura, no debe ser superior a 3 ºC para los paramentos verticales y 2ºC para les techos, no superando un valor límite de 4ºC. Se pueden exceptuar de este requisito los huecos acristalados como puertas, ventanas o claraboyas. Si hay suelo radiante, como sistema de calefacción, su temperatura no debe superar los 29ºC.

La temperatura sicológicamente sentida, o temperatura sensible, es la media aritmética de la temperatura del aire ambiente y de la temperatura radiante de las superfícies.

Humedad
Cuanto mayor es el contenido de humedad en el aire, más pesado resulta el ambiente para el usuario. Tanto en verano como en invierno, la humedad absoluta del aire debe mantenerse dentro de unos límites entre 5 y 12 grs de agua por kg de aire seco. La sensación de bienestar responde al efecto combinado de la temperatura y la humedad relativa del aire (o porcentaje de humedad que presenta respecto al 100% de saturación). La humedad relativa recomendable estará comprendida entre el 40 y el 65%, aunque el efecto combinado de la temperatura y la humedad se pueden analizar mediante la gráfica de Victor Olgyay y el ábaco psicrométrico de Givoni.

La temperatura del aire es un factor decisivo en la concentración del vapor de agua que puede admitir. Cuanto más cálido es un aire mayor es la cantidad de vapor de agua que puede contener.

El calor necesario para modificar el contenido de humedad del aire ambiente, sin cambiar la temperatura, se denomina calor latente.

Calidad del aire
La cantidad de aire aspirado por una persona que no ejerza actividad muscular alguna, es de 0,5 m³/h, siendo de 8-9 m³ en caso de ejercicio intenso. El aire contiene un 23% de oxígeno, 70% de nitrógeno, 0,04% de anhídrido carbónico (variable hasta el 4% de aire respirado), productos variables en suspensión y una cantidad variable de humedad en forma de vapor de agua.

La calidad del aire necesaria para la respiración y para evitar posibles olores, se consigue mediante la renovación del aire del local considerado. Para determinar el caudal de aire necesario con el fin de fijar la pureza y calidad del aire interior,existen sistemas complejos basados en la cuantificación de los polucionantes interiores (CO, CO2, partículas y ozono) del edificio y el porcentaje de personas afectadas, entre otros. Se mide en caudal absoluto (m³/h) o relativo al volumen del local (renovaciones/hora = m³/m³h). Para mantener la calidad del aire ambiente se debe garantizar una renovación mínima, del orden de 0,5 renov/h, valor que aumentará en función de la actividad y la ocupación de los locales.

Movimiento del aire
El movimiento del aire modifica la sensación térmica, de manera que por ejemplo una velocidad del aire de 1 m/seg puede producir una sensación de una temperatura inferior en 2 o 3ºC. El efecto de la velocidad del aire puede ser beneficioso en climas cálidos y húmedos ya que la ventilación aumenta la sensación de frescor. Sin embargo, hay un límite superior de velocidad, del orden de 2,0 m/seg, a partir del que el movimiento del aire puede resultar molesto.

En una instalación de aire acondicionado, por ejemplo, la normativa establece que la velocidad del aire no superará el valor de 0,25 m/s a una altura del suelo inferior a 2 m, para evitar molestias en la zona de ocupación.

Vestuario
El vestuario es de gran importancia en el bienestar térmico y sus caracterísiticas se adecuan al tipo de clima. A veces resulta sorprendente que en algunos locales climatizados sea necesario abrigarse en verano y destaparse en invierno. Por ello, las instalaciones de calefacción y climatización deben mejorar las condiciones externas (no cambiarlas o emepeorarlas) y disponer de mecanismos de control y regulación.

Principio

Los parámetros de confort del ambiente interior: temperatura del aire, temperatura de las superfícies, humedad relativa, movimiento del aire, etc. determinan las condiciones de bienestar. Estas son variables complejas e interrelacionadas, entre sí que deben contemplar el clima, las condiciones fisiológicas de los usuarios, el entorno y el uso.

Aplicabilbidad del principio

- En primer lugar se deben de establecer las condiciones que determinan el confort térmico para una actividad determinada: temperatura del aire, temperatura radiante, humedad relativa, velocidad del aire, etc.

- Se deben de conocer las condiciones ambientales interiores y exteriores.

- Mediante la "Carta bioclimática de Olgyay" o el "Abaco psicrométrico de Givoni" se pueden establecer las estrategias que se han de realizar para llegar a una situación de confort térmico (radiación, ventilación, etc.).

- Las actuaciones consistiran en aumentar o disminuir la temperatura del aire y la de las superfícies que limitan el local, aumentar o diminuir la humedad relativa, ventilar, etc, es decir: calefactar, refrigerar, ventilar o un efecto combinado entre ellas.

- La pureza del aire se garantiza mediante una renovación adecuada y la utilización de filtros si es necesario.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

 

Parámetros de confort visual

Texto de referencia

"La comoditat visual depèn, com és lògic en un sentit bàsicament informatiu, de la facilitat que tingui la nostra visió per pecebre allò que l'interessa."

"Les energies a l'arquitectura". Rafael Serra Florensa.
Edicions UPC, Barcelona 1993. ISBN 84-7653-501-5

Comentario

El sistema visual humano puede detectar la cantidad de energía que incide, el espectro de las ondas a la que es sensible y también puede regular diversos efectos como la cantidad de luz o el enfoque de las imágenes. La cantidad de luz que penetra en el ojo se regula mediante la abertura de la pupila (que puede variar de 1 a 16 veces su tamaño) y el enfoque a través del cristalino que actua como una lente.

El color y la intensidad de la luz se perciben en la retina. El color de la luz depende de la longitud de onda. El espectro de luz al que es sensible el ojo humano comprende longitudes de onda entre 350 y 700 nm (1nm = 10 -9 m) y su máxima sensibilidad está para el color amarillo-verdoso que tiene una longitud de onda de 555 nm.

Así pues, en el confort visual intervienen tres parámetros fundamentales: cantidad de luz o iluminancia, deslumbramiento y color de la luz.

La iluminancia es la cantidad de luz necesaria para que la agudeza visual del ojo humano pueda distinguir los detalles de lo que mira. Se mide en lux (1 lux = 1 lúmen/m²). El ojo humano puede apreciar iluminancias comprendidas entre 3 y 100.000 lux. Para desarrollar una actividad los valores más usuales varían desde 100 lux, en caso de poco esfuerzo visual, hasta 1.000 lux si se precisa un esfuerzo visual alto.

Más importante que la propia cantidad de luz es la relación entre luminancias cuyo efecto negativo es el deslumbramiento o efecto perturbador y molesto para la visión que ocasiona el contraste excesivo de luminancias dentro del campo visual. En general, se atribuye este efecto a la existencia de una superfície de mucha claridad (iluminancia) en un campo visual de valor medio mucho más bajo, a causa de la presencia de un foco de luz puntual, de una ventana, etc.

Fisiológicamente se distinguen dos tipos de deslumbramiento: por velo, que es el que produce un punto luminoso sobre un fondo muy oscuro, como una farola en la noche; y por adaptación, que es el más importante en el diseño arquitectónico, ya que se produce cuando el ojo ha de adaptarse a la iluminancia media de un campo visual donde hay valores muy variables de iluminancia.

También, en función de la incidencia en el ojo del rayo de luz excesiva, se diferencia entre deslumbramiento directo, o incapacitante porque impide ver nada; y deslumbramiento indirecto que puede perturbar la visión sin impedirla y que también se denomina molesto o perturbador.

Aunque el fenómeno del deslumbramiento es de valoración difícil, se pueden recomendar unas relaciones de iluminancias de un entorno de trabajo, con contraste de 1 a 3 entre el objeto observado y su fondo próximo, de 1 a 5 con la superfície de trabajo en general, y de 1 a 10 con las otras superfícies del campo de visión.

El color de la luz expresa la calidad de la luz y la comodidad visual. El color de la luz es consecuencia del reparto de energía de las diferentes longitudes de onda del espectro. Así la luz blanca que tiene una temperatura alrededor de 5.000 ºK, emite energía en todas las longitudes de onda.

En el color de la luz influyen dos parámetros: la temperatura de color y el índice de rendimiento de color de los rayos luminosos.

La sensibilidad más alta del ojo humano corresponde al color amarillo-verdoso que tiene una longitud de onda de 555 nm. Desde éste y a los dos lados del espectro visible, la sensibilidad decrece hasta anularse. Longitudes de onda mayores deterrminan colores rojizos y longitudes menores, colores azulados (figura 1).

La temperatura de color, Tc, expresa el color de una fuente de luz por comparación con el color la luz emitida por un cuerpo negro (un cuerpo negro tiene absorción máxima a todas las longitudes de onda) a una temperatura absoluta determinada. Se expresa en grados Kelvin, ºK. Alrededor de los 3.000 ºK predominan ondas largas (rojizas), hacia los 5.000 ºK la distribución está compensada (luz blanca), y para valores más altos, predominan las ondas cortas (azules).

Para tener una buena reproducción del color, la luz ha de tener energía suficiente en todas las longitudes de onda. El índice de rendimiento del color, IRC, expresa las características de composición espectral de la luz emitida por una fuente en referencia al color de los objetos iluminados por ésta. Se expresa en %. Se consideran muy buenos índices de color aquellos que son superiores al 90%, buenos de 80 a 90% y regulares de 50 a 80%.

Principio

El confort visual para el desarrollo de una actividad determinada se puede conseguir mediante una relación adecuada de luminancias, el nivel de iluminación suficiente y el color de la luz apropiado.

Aplicabilidad del principio

- Se han de establecer las necesidades del usuario para desarrollar una actividad: iluminancia (lx), color de la luz y tipo de luz (natural, artificial), deslumbramiento admisible, incidencia directa o difusa, etc. Es necesario conocer las características del recinto: tamaño, oberturas, distribución, superficies reflectantes e incidir en el diseño de manera que contribuya a conseguir las condiciones de confort visual.

- Para conseguir las condiciones de confort visual se pueden aplicar los criterios establecidos en las Fichas 3.6, para iluminación natural y 7.3, para iluminación artificial.

Figura 1

 

Parámetros de confort acústico

Texto de referencia

"Actualmente el logro de un local acústicamente bueno no ofrece dificultades insalvables. (...) Pero la era del motor y de la industria ha traído consigo el ruido y las trepidaciones, perturbaciones éstas cuya importancia se agudiza en los grandes núcleos humanos. (...)."

"Compendio práctico de acústica aplicada". José Pérez Miñana
Editorial Labor, S.A. Barcelona 1969. ISBN B-13384

Comentario

El confort acústico de un espacio se consigue cuando son adecuadas las condiciones de reproducción sonora y se evitan las molestias que producen los sonidos no deseados (ruidos). El grado de molestia es, evidentemente un problema psicológico y subjetivo, por lo que el concepto de calidad y cantidad de ruido variará según la persona. Por otro lado es bien sabido que la eficiencia del ser humano en sus tareas se ve afectada por la presencia de un ruido molesto, y que en algunos casos, éste puede llegar a ser perjudicial para la salud.

Aunque el oído humano percibe frecuencias entre 16 Hz a 20.000 Hz (figura 1) no tiene la misma sensibilidad para todas ellas, siendo más receptivo en la zona comprendida entre los 125 y los 5.000 Hz y dentro de ésta tiene mayor sensiblidad para frecuencias graves ( < 250 Hz, bajas) que agudas (> 1.000 Hz, altas).

Un sonido se cuantifica por la sensación de fuerza sonora que se llama "nivel de intensidad sonora" y se expresa en decibelios, dB. El oído humano capta los aumentos relativos de intensidad sonora, no los absolutos. También se ha de tener en cuenta que los niveles sonoros se suman de forma logarítmica, y por ejemplo la suma de dos ruidos de igual nivel representa un incremento de 3 dBA ( por ejemplo: 60 dBA + 60 dBA = 63 dBA).

Para poder medir el sonido los aparatos de ponderación acústica han intentado que sus curvas de respuesta sean similares a las del oído humano. La curva de ponderación que se asimila más al oído humano es la curva "A", y por eso las medidas acústicas se dan en dBA.

A continuación se dan unos criterios para el control del ruido y luego se estudian los fenómenos que inciden en la acústica interior de los recintos: reverberación, eco, resonancia, enmascaramiento, ondas estacionarias y eco flutter.

Control del ruido
Los sonidos no deseados se denominan ruidos. La aparición del ruido en un recinto se puede deber a la existencia de una fuente sonora que esté dentro del recinto (conversación, maquinaria, etc.) o fuera de él transmitiéndose el ruido a través de las aberturas y vibración de los cerramientos, provocando una perturbación del aire interior.

El ruido se descompone en un número infinito de sonidos puros, correspondiendo cada uno de ellos a una frecuencia determinada. Para la definición correcta del ruido será preciso conocer su espectro, o sea, el reparto de energía para las diferentes frecuencias.

Los ruidos producen molestias y llegan a afectar a la salud de los oyentes cuando sobrepasan unos determinados valores y si se reproducen de forma persistente. Los sonidos más perjudiciales son los agudos. Un sonido puede ser molesto aunque tenga un nivel bajo, pero ya se considera excitante entre 50 y 95 dB, pudiendo llegar a producir lesiones permanentes si supera un valor de 95-100 dB.

Se ha de tener presente que la molestia que provoca el ruido depende mucho de la constancia en el tiempo, de manera que es más molesto un ruido discontinuo que uno constante, si su nivel es bajo, de manera que puede llegar a convertirse en ruido de fondo cuando perdemos la conciencia de él.

Las normativas deben regular los niveles máximos de ruido en la via pública y los cerramientos de los edificos deben disponer del grado de aislamiento suficiente para conseguir el confort acústico interior.

Reverberación
La reverberación de un recinto consiste en la persistencia de un sonido después de haber cesado su emisión, motivada por las reflexiones múltiples sobre las superfícies que lo limitan.

El diseño geométrico del recinto, la naturaleza de las paredes, el número de ocupantes, la disposición en relación a la fuente sonora, etc., son factores a tener en cuenta para el control de la acústica interior, en general, y de la reverberación en particular. Así mismo, debe considerarse que distintas utilizaciones de los locales comportan tiempos de reverberación específicos.

El tiempo de reverberación de un local, T, es el lapso de tiempo que tarda un sonido en dejar de ser percibido por el oyente al cesar la fuente sonora; este decrecimiento se establece en 60 dB de la energía inicial de la fuente sonora. (A modo de ejemplo si en un local se emite un sonido que se registra con un nivel de 90 dBA, el tiempo necesario para que dicho sonido se perciba con un nivel de 30 dBA, sería el tiempo de reverberación de este local).

La reverberación ha de ser convenientemente tratada. No se convierte en un fenómeno molesto hasta que no supera una cierta duración, pero también puede ser molesta la reverberación excesivamente corta. Un tiempo de reverberación demasiado largo hace que en una conversación normal se superpongan las sílabas, el sonido es pastoso y poco claro, etc., un tiempo demasiado corto convierte los sonidos en secos e incoloros, hay que consumir más energía para conseguir un determinado nivel sonoro, etc.

Las condiciones de reverberación de un local se pueden evaluar de forma bastante aproximada a partir de la fórmula de Sabine, que determina el tiempo de reverberación, T, expresado en segundos:

Tr = 0.16 V/SA

donde V, es el volumen en m3 del local y SA es el sumatorio de unidades de absorción del local, osea, el producto de cada superfície, en m2, por el coeficiente de absorción del material que la reviste.

Eco
Es consecuencia de la reflexión del sonido cuando se capta el sonido directo y seguidamente el reflejado. Esto ocurre cuando la diferencia de caminos recorridos entre la onda directa y la reflejada es superior a 22 m. El eco se debe evitar totalmente, colocando superficies absorbentes en el fondo de los locales, por ejemplo, que amortigüen las ondas que podria reflejarse en el fondo produciendo el eco.

Resonancia
La resonancia se produce cuando un elemento sólido vibra por influencia de las ondas sonoras con las que coincide en alguna de sus frecuencias. Un ejemplo es la vibración de las lámparas de vidiro en una sala de ópera cuando actúa alguno de los cantantes. A veces, puede ser utilizada de forma positiva como es el caso del empleo de resonadores para el control de la propagación del sonido, pero sin reducir la sonoridad de la sala.

Enmascaramiento
Se produce cuando en la audición simultánea de dos sonidos de distinta frecuencia, la intensidad de uno de ellos supera a la del otro en una cuantía suficiente que el más débil llega a ser inaudible. El enmascaramiento no sólo imposibilita la audición del sonido más débil, sino que además dificulta la correcta audición del más intenso, con la consiguiente dificultad para localizar la fuente sonora y fijar la atención.

Las principales causas del emascaramiento son la intensidad de uno de los sonidos, los ecos, el exceso de reverberación, los ruidos y los defectos electroacústicos.

Ondas estacionarias
Consiste en la superposición de dos ondas que además de ser de la misma frecuencia se propagan en sentido opuesto. Es especialmente importante en salas de audición ya que determina que algunas localidades tengan una audición pésima, porque en algunos momentos puede no llegarles ningún sonido.

Eco flutter
Es un caso particular de eco en el que se forma una onda estacionaria. El oyente tiene una sensación de una serie de ecos rápidamente amortiguados. Se produce cuando provocamos un sonido entre dos superficies paralelas y reflectantes y las ondas rebotan y se anulan sucesivamente. Se debe evitar en todos los casos actuando sobre la geometría y los materiales de forma que las superfícies no sean paralelas y reflectantes.

Principio

El confort acústico de un recinto se consigue controlando los parámetros que permitan una correcta reproducción sonora de los sonidos y eliminando los ruidos.

Aplicabilidad del principio

- En la acústica interior de un recinto se han de fijar los valores de reverberación adecuados que se quiere conseguir y prever mediante el diseño las condiciones correctas de propagación del sonido (evitar ecos, ondas estacionarias, enmascaramiento, etc.)

- Para evitar las molestias del ruido se ha de conocer las características de la fuente sonora y los valores de sonido ambiente que precisamos para el confort acústico interior. En primer lugar se debería actuar sobre la fuente sonora, reduciendo su nivel de emisión, y luego sobre el aislamiento de los cerramientos de local (ver ficha 4.3).

Figura 1