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LA VENTILACIÓN NATURAL
El viento como elemento de diseño arquitectónico bioclimatico

Francisco Martínez Valdez
fco_mtzv@yahoo.com.mx

RESUMEN
El viento es uno de los parámetros más importantes a considerar en la arquitectura, ya sea para captarlo, evitarlo o controlarlo. Para lograr una adecuada ventilación en la arquitectura es necesario comprender como se comporta el viento y de que manera pueden aprovecharse los patrones que sigue en su recorrido a través de las edificaciones.

INTRODUCCIÓN

La ciencia y la tecnología a través de sus métodos y filosofía buscan la mejor satisfacción a las necesidades del usuario. Los investigadores actuales, con métodos y sistemas modernos para generar conocimientos científicos, son como organismos dinámicos: mientras estén vivos cambian de manera permanente. Lo anterior permite reflexionar sobre la importancia de corregir algunos errores y el valor que representa evitarlos. Ante las expectativas de la sociedad actual por satisfacer sus necesidades dentro de esquemas de desarrollo sustentable, es importante el conocimiento de la arquitectura bioclimatica como una de sus vías alternativas. La arquitectura contemporánea busca cada vez con mayor ahínco responder a la moda estética, sin considerar los conceptos mas lógicos y simples que permiten lograr un espacio virtual. En la construcción de nuestras casas y edificios se ha olvidado tomar en cuenta la ubicación del sol, como iluminarlos, como ventilarlos adecuadamente, como calentarlos cuando hace frió o refrescarlos en tiempo de calor. El progreso se ha vestido de concreto, vidrio y asfalto, en las zonas ricas, y de cartón enchapopotado, laminas de asbesto, y tabicon, en las áreas marginadas, lo cual provoca acabar con la vegetación, consumir energía de manera indiscriminada y contaminar agua, aire y tierra.
La luz eléctrica y el aire acondicionado han servido de remedio para muchas edificaciones pobremente diseñadas, sin reparar en el costo de operación, tanto monetario como ambiental, que esto representa, ni en los constantes e interminables gastos de mantenimiento que generan los sistemas electromecánicos.
Es increíble descubrir grandes acristalamientos tipo invernadero en edificios ubicados en lugares calidos, que tienen que ser enfriados, en forma permanente, con aire acondicionado, lo que ocasiona un enorme consumo energético.
Es necesario aprender a ver la arquitectura no solo como los muros, las fachadas o la cubierta, sino también como el espacio vital que fluye a través de ellos y a su alrededor, para habitarla no basta que sea sólida y económica, debe ser saludable y agradable, responder al clima y sintetizar la experiencia constructiva de las generaciones que nos precedieron.

EL VIENTO
Vientos generales
La acción del sol y el movimiento de rotación terrestre dan lugar a la presencia del viento en la tierra. El viento es aire en movimiento que se general por las diferencias de presión y de temperatura atmosféricas, causadas por un calentamiento no uniforme de la superficie terrestre, ya que mientras el sol calienta aire, agua y tierra de un lado del planeta, el otro lado se enfría a causa de la radiación nocturna hacia el espacio. Este calentamiento desigual de la atmósfera origina movimientos de aire compensatorios que tienden a reducir la diferencia horizontal de temperatura.

VENTILACIÓN NATURAL
Confort.
El confort es el parámetro mas importante dentro del diseño arquitectónico bioclimatico. Lograr bienestar físico y psicológico es el objetivo primordial al diseñar y construir cualquier espacio.
Diseño de la ventilación natural.
En el diseño de un sistema de ventilación natural son muchas las variables que intervienen en el patrón del flujo de aire dentro de una habitación y en los efectos que este movimiento del aire causa sobre los habitantes en términos de confort. Las primeras variables que se deben considerar son aquellas inherentes al viento:
* Velocidad
* Dirección
* Frecuencia
* Turbulencia
Estas deben analizarse sobre el sitio preciso de diseño, tomado en cuenta sus cambios diarios (horarios) y estaciónales (mensuales) ya que los vientos predominantes, generales y regionales, comúnmente se alteran a causa de las características locales, de topografía, vegetación y construcciones cercanas al terreno. En segundo lugar se debe considerar todas las variables arquitectónicas y constructivas.
Forma y dimensión del edificio
Orientación con respecto al viento
Localización y tamaño de las aberturas de entrada y salida de aire
Tipo de ventanas y sus accesorios
Elementos arquitectónicos exteriores e interiores.
Cada una de ellas causa un efecto en el flujo el aire alrededor del edificio, pero principalmente enfocándose a las características resultantes del movimiento de aire en el interior del espacio.

Vientos convectivos
Sin fuerte gradientes de presión, la circulación general de los vientos es frecuentemente dominada por vientos resultantes de pequeña escala de gradientes de presión producidas por diferencias de temperatura dentro de la localidad.
El aire que se aligera por el calentamiento de las superficies es forzado a subir, mientras que el aire que es enfriado tiende a hundirse, creando de esa forma un pequeño sistema de circulación convectiva en el cual tanto el flujo vertical como el flujo horizontal tienen la misma importancia, por tanto, los vientos convectivos se refieren a todos los vientos ascendentes, descendentes y horizontales que tienen su origen principal en las diferencias locales de temperatura.
La naturaleza y fuerza de los vientos convectivos depende de muchos otros factores, todos ellos relacionados con la temperatura y, en general, de todas las características del ambiente que afectan el calentamiento y enfriamiento.
Los principales sistemas convectivos son:
* Brisas de tierra y mar
* Vientos de ladera
* Vientos de valle

Antecedentes en la utilización del viento.
Desde sus orígenes, el hombre se vale de la energía en sus diversas formas. El viento es una forma de energía solar que este utiliza desde entonces para satisfacer múltiples necesidades. El viento es aire en movimiento producido por las diferencias de temperatura y la presión atmosférica, causadas a u vez por el calentamiento no uniforme de la superficie terrestre; por lo tanto, la acción calorífica del sol y la rotación terrestre originan el fenómeno eolico.
Existen cuatro sistemas naturales de energía en nuestro planeta:
* El sol
* El viento
* El agua
* La tierra
De estos cuatro el más importante es el sol, ya que gracias a su acción es posible la manifestación de los tres restantes.
El viento, es una forma de energía solar, es de gran importancia para el hombre. Todos los seres vivos necesitamos de aire para subsistir. La naturaleza lo ha proporcionado limpio, puro y gratuito durante miles de años. El aire limpio, rico en oxigeno para respirar, es la necesidad ambiental mas urgente para la vida humana.
El viento si se utiliza sensatamente, puede proporcionar una amplia gama de satisfactores, entre los que se puede señalar:
Aire fresco y puro
Confort ambiental, climatización natural en diferentes climas
El ahorro de energía es de vital importancia en la actualidad, pues favorece la preservación de los recursos energéticos naturales y del medio ambiente.
El movimiento continuo del aire es una necesidad vital para la sobrevivencia del hombre; al mismo tiempo es una necesidad primaria para el bienestar térmico o confort ambiental de los usuarios de un espacio, para disipar por convección el calor excesivo del cuerpo y para evaporar la transpiración. Por lo tanto, el viento es uno de los elementos climáticos más importantes, pues la dispersión del aire contaminado y el confort humano dependen enormemente de su manejo adecuado.
En la arquitectura el control adecuado del viento tiene una gran importancia, ya que determina los niveles de bienestar higrotermico de los usuarios en su hábitat, y sobre todo la salud de los mismos.
Se puede resumir la acción de la ventilación en distintas funciones: la primera, de carácter prioritario, es la de mantener la calidad del aire sobre niveles aceptables, remplazando el aire interior, viciado por aire exterior fresco. La segunda es la de proporcionar confort natural biotermico, al incrementar las perdidas del calor del cuerpo y prevenir la falta de confort por la acumulación de humedad en la piel.

El Viento como concepto de diseño
Richard Rogers es uno de los arquitectos que han tratado de utilizar la ventilación natural y ventilación forzada de manera importante en sus proyectos. Un ejemplo de ello es su edificio en Tokio «Torre Turbina». Su diseño es capaz de generar suficiente energía por sí mismo. Pruebas en túnel de viento analizan las condiciones de los vientos urbanos locales. El edificio muestra flexibilidad para aprovechar la variabilidad de los vientos de Tokio.
El concepto del edificio es muy similar a los malgafs o torres eólicas del Medio Oriente. El edificio cuenta con captadores de viento, los cuales canalizan al aire a través de ductos subterráneos a un intercambiador de calor por medio de agua fría. Este aire acondicionado de manera natural, es inyectado a los distintos espacios y niveles del edificio. Posteriormente, el aire caliente, generado en los espacios, es succionado por una gran torre que aprovecha las diferencias térmicas por efecto Stack, las cuales son incrementadas por captadores solares en la parte superior. Además de su diseño aerodinámico, el edificio cuenta con una doble fachada ventilada que controla las posibles ganancias solares directas.
Otro edificio que aprovecha torres de extracción por efecto Stack es el Centro de Rentas Públicas de Nottingham, en Gran Bretaña. Este edificio diseñado por Michael Hopkins, hace un uso eficiente de la energía, además de varios dispositivos, por medio de la amplia utilización de la iluminación natural y sistemas de ventilación naturales. El principio general de ventilación se basa en crear corrientes de viento por medio de grandes torres de succión, las cuales son aprovechadas también como las escaleras de los edificios.


Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou en Nueva Caledonia, de Renzo Piano,
RODRÍGUEZ Viqueira, Manuel, Introducción a la Arquitectura Bioclimatica




Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou en Nueva Caledonia, de Renzo Piano,
http://www.casasgente.com/140/Html/Contenido/premiopritzker.htm

El concepto y diseño del Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou en Nueva Caledonia en Noumea, de Renzo Piano fue generado por la necesidad de maximizar la ventilación en un clima húmedo. El proyecto aprovecha la topografía de terreno, la vegetación y la brisa de la laguna para crear corrientes ascendentes de aire, que posteriormente son disipadas por torres de extracción, con una forma muy distintiva, en la parte mas elevada del edificio, en lo alto de la colina.

Cavidades ventiladas
Una tendencia para tratar de minimizar el impacto del medio ambiente sobre las edificaciones es la utilización de una doble envolvente del edificio que funcione como un elemento amortiguador o exclusa térmica. La cavidad ventilada es un recurso que está usándose en muchos proyectos.
Recientemente el Centro de Promoción de Negocios en Disburgo, de Sir Norman Foster es un edificio con sistemas sofisticados que utiliza el concepto de doble piel y cavidad ventilada. La fachada plana exterior contiene finos sensores conectados a una computadora que controla una persianas de aluminio perforado que aún cerrados totalmente permiten la visibilidad hacia el exterior. detrás de éstos hay un doble vidrio altamente aislado con relleno de argón. El edificio fue diseñado para conseguir las mejores condiciones de confort utilizando sistemas artificiales. Cada habitación tiene controles individuales computarizados que controlan la luz y la temperatura. A pesar de que el edificio funciona con sistemas de acondicionamiento artificial del aire. los dispositivos de la doble fachada hacen que la utilización de la energía sea altamente eficiente.




Banco de Comercio de Frankfurt, de Sir Norman Foster

http://es.wikipedia.org/wiki/Commerzbank_Tower

Uno de los problemas que presentaban los edificios altos era el de no poder ventilarse naturalmente. sin embargo en la actualidad se han desarrollado dispositivos que permiten la ventilación natural en grandes alturas. Esto ha sido un desarrollo muy importante ya que estos edificios ya no dependen de la climatización artificial para su buen funcionamiento.
Tanto la Sede del Banco de Comercio de Frankfurt, como la Sede de ARAG en Güsseldorf de Sir Norman Foster son una nueva generación de edificios (rascacielos) que no dependen totalmente de la climatización artificial para proveer confort a sus ocupantes, ya que aprovechan al máximo la ventilación e iluminación naturales.






BIBLIOGRAFÍA

RODRÍGUEZ Viqueira, Manuel, Introducción a la Arquitectura Bioclimatica,
Editorial Limusa, México, 2005.

GARCÍA Chávez, José Roberto, Viento y Arquitectura
Editorial trillas, 3ª edición, México, 2005

http://www.azc.uam.mx/cyad/procesos/website/grupos/tde/NewFiles/bioclimatica.html


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