MAESTRÍA EN ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

Escuela de Arquitectura y Diseño de América Latina y El Caribe “ISTHMUS” S.A. Universidad de Colima

PROYECTO PARA EL MEJORAMIENTO PASIVO DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO

DEL EDIFICIO DEL INSTITUTO SUPERIOR DE ARQUITECTURA Y DISEÑO DE

CHIHUAHUA.

Elaborado por Mauricio Pinilla Acevedo

bajo la dirección del doctor Gabriel Gómez Azpeitia

ÍNDICE 1.0 Introducción

2.0 El Lugar 2.1. Marco geográfico: las sierras, el valle y los ríos 2.2. Reseña histórica de la ciudad y de su centro histórico. Fundación.

Evolución de la traza urbana. Monumentos. 2.3. El genio del lugar: La ilusión del paraíso en medio del paisaje yermo. La

topografía, los techos, los miradores, los patios y los cipreses y palmeras, los parques, la luz.

3.0 El Entorno Físico 3.1. El clima 3.1.1. Datos climáticos: Latitud. Longitud. Altitud. Temperaturas y humedades

relativas medias, máximas y mínimas por mes. Precipitación pluvial. Vientos dominantes. Radiación solar. Días soleados y nublados. Temperaturas horarias. Humedad relativa horaria. Tablas de azimut y altura solar. Carta solar estereográfica.

3.1.2. Caracterización climática: Isotermas. Isohigras. Diagramas bioclimáticos de Olgyay por mes. Definición de estaciones. Requerimientos de climatización.

3.2. El edificio. Estructura tipológica. Ejes de composición. 3.2.1. El edificio en el sector: Usos del suelo, edificaciones vecinas, alturas,

vías, vistas y paisaje circundante. 3.2.2. Planos de levantamiento: Plantas, cortes, fachadas, axonometría.

Orientación y recorrido solar. 3.2.3. Comportamiento térmico del edificio: Retraso y amortiguamiento térmico

de la envolvente. Radiación sobre las diferentes fachadas y la cubierta. Aplicación de la norma NOM-008-ENER-2001. Balance térmico. Gráficas de temperatura exterior, temperatura interior y humedad relativa registradas durante el periodo de estudio.

4.0 Tipología y Referencias 4.1 Referencias históricas y tipológicas para el proyecto: La casa tradicional

de Chihuahua y las casas con mirador. La arquitectura militar española en América. La iglesia de San Felipe Neri en Sucre. Las cubiertas transitables de los edificios de Rogelio Salmona. Une petite maison. El umbráculo de Barcelona. Antecedentes del movimiento moderno.

4.2. Edificaciones bioclimáticas recientes. 4.2.1. Referencias generales: Edificios de oficinas y educativos climatizados

pasivamente en el Reino Unido en las ciudades de Nottingham, Leicester y Londres. La biblioteca de la Universidad de Delft en Holanda.

4.2.2. Referencias de enfriamiento evaporativo descendente pasivo: Antecedentes experimentales y aplicaciones en espacios abiertos y en edificios. El sistema de Cunningham y Thompson. La avenida de Europa en la exposición universal de Sevilla en 1992. Torres de enfriamiento evaporativo descendente pasivo para la Universidad Ben-Gurion en Israel. Edificio para la Bolsa de Valores de Malta. Edificio de oficinas en Catania. Edificio de oficinas en Sevilla. Centro de tecnología en Botswana. Pabellón experimental en Arabia Saudita.

5.0 Proyecto 5.1 Lenguaje: El valor histórico y arquitectónico del edificio. Una arquitectura

que calle. 5.2. Programa arquitectónico: Antecedentes. El ISAD y sus necesidades de

espacio. El sótano. La azotea. Las plantas intermedias. Usos complementarios. Lugares de ocio y encuentro.

5.3. Proyecto arquitectónico y conceptos de climatización. 5.3.1. Helioarquitectura: Diseño de protecciones solares para ventanas y

espacios abiertos del edificio. 5.3.2. Enfriamiento. Reducción de la radiación directa sobre la cubierta. Torres

de refrigeración. Ventilación. Humidificación del aire. 5.3.3. Calefacción: Dispositivos de captación de calor. Almacenamiento térmico.

Ventilación y distribución del calor. 5.3.4. Planos arquitectónicos y detalles constructivos. 5.3.5. Conclusiones generales. Verificación de resultados del proyecto ante la

norma NOM-008-ENER-2001. Revisión del balance térmico de diagnóstico. Epílogo.

6.0. Bibliografía

1.0 Introducción

Este trabajo tiene como objeto la evaluación del edificio que ocupa en la actualidad el Instituto Superior de Arquitectura y Diseño de Chihuahua, estudiando su comportamiento térmico y las características de su emplazamiento y del clima regional para proponer un proyecto arquitectónico que, satisfaciendo un programa básico de necesidades, permita reducir los consumos de energía para su enfriamiento y calefacción en las estaciones correspondientes a lo largo del año. Es escaso el trabajo de diseño arquitectónico con conciencia climática que en los últimos treinta años del siglo XX se ha realizado en la región. Comenzando la década de los sesenta se levantó el edificio más alto de Chihuahua, acudiendo al renombre de Mario Pani en procura de una firma que presentara legítimamente en sociedad un pretendido salto de la ciudad hacia la modernidad. Hoy abandonada, esta elevada torre de cristal y concreto podría considerarse el hito que señala el comienzo de un proceso de alienación en la construcción de la ciudad, en el que el desconocimiento de las características climáticas y la negación de los valores morfológicos y tipológicos con los que ella se había edificado fueron borrando a grandes trazos la identidad histórica y destruyendo numerosos espacios significativos para la colectividad. Fue recibida en aquel entonces con ingenuo entusiasmo por su imagen emblemática del advenimiento de los nuevos tiempos. Había entre los dirigentes intereses claros y una actitud de confianza en la transformación de los modos de producción tradicionales y toda insignia del cambio, por superficial que fuera, era saludada con vítores y celebrada con satisfacción y orgullo en los medios. Coincide con este tiempo la apertura de algunas avenidas que demolieron porciones importantes del tejido urbano tradicional y valiosos edificios y monumentos. Ese proceso de extrañamiento ha ido acentuándose paulatinamente y llega en la actualidad al extremo de subvertir por completo el orden urbanístico original, reemplazándolo en la periferia por autopistas circunvalares de varios carriles, jalonadas por centros comerciales rodeados de estacionamientos y con barrios residenciales que siguen el modelo de los suburbios del medio oeste estadounidense. La ciudad especializa sus funciones, destierra la diversidad y exilia a las familias de obreros de la nueva industria maquiladora en amontonamientos de minúsculos cubos cada vez más distantes, expandiéndose agresivamente sobre un territorio en el que el agua escasea alarmantemente. Privilegia el automóvil particular como medio de transporte y excluye todas aquellas formas de encuentro y convivencia que la forma y el espacio urbanos hasta entonces habían propiciado.

Como consecuencia, el centro histórico ha perdido todo relieve y sufre un proceso de abandono y deterioro que representa una grave pérdida cultural y un despilfarro económico y energético de vastas proporciones. Su patrimonio inmueble ha ido sacrificándose ante la piqueta de los demoledores. Los terrenos que quedan vacíos son transformados en estacionamientos asfaltados. La compleja interrelación de usos que la retícula tradicional de calles, plazas y parques convoca va debilitándose de año en año. Las instituciones emigran despreocupadamente hacia el suburbio, a ocupar edificaciones ligeras y separadas, defendidas con descaro y exceso por el aire acondicionado, situadas y sitiadas en medio de un paisaje ferozmente doblegado por el concreto y los pavimentos, mientras la conciencia colectiva cada día distingue con menor claridad el valor del espacio que deja atrás. La localización del Instituto de Arquitectura en la esquina de la avenida Independencia y la calle Morelos, a dos cuadras de la plaza de armas y de la bella catedral de piedra de la ciudad, representa de manera deliberada una actitud de resistencia frente a estos acontecimientos. La defensa del centro histórico constituye para la institución desde su fundación una tarea que da sentido a su actividad docente e investigadora, no solamente por los valores socioculturales implícitos en ella sino por la protección del medio ambiente y el ahorro energético que supone frente al modelo urbanístico que los intereses mercantiles promueven activamente en la periferia. En este contexto, el trabajo de acondicionamiento climático pasivo del edificio puede trascender su alcance estrictamente técnico y económico para servir como lección viva y alternativa a quienes alli se forman y para contribuir a generar en la opinión pública modificaciones en su conciencia y en su actitud. Es la oportunidad de palpar y explicar, en una edificación que nos alberga cotidianamente y que además posee como pieza de arquitectura un importante valor patrimonial, la función protectora de su fábrica, la incidencia de la orientación de sus fachadas y la relación que la proporción de sus muros y vanos tienen con el bienestar de quienes allí acuden para precisamente aprender a construir. El viejo lema que habla de la arquitectura pasiva requiriendo de la acción diaria de quienes la habitan transforma el edificio en un modelo habitado que permite experimentar, comprobar y comprometer. Involucra la defensa del patrimonio y la crítica al modelo de urbanismo de la especulación con la tierra, entreviendo una ruta nueva hacia el desarrollo. Imágenes: Torre de Pani, Chihuahua-Texas, la especulación inmobiliaria, el centro demolido, una calle conservada, el Isad de lejos.

2.0 El Lugar 2.1. Marco geográfico: las sierras, el valle y los ríos

El estado de Chihuahua es el más extenso de la república mexicana. Mediterráneo, limita hacia el oeste con los estados de Sonora y Sinaloa, hacia el sur con Durango y hacia el este con Coahuila. El INEGI caracteriza los climas predominantes en su territorio como secos y muy secos, con un área templada sub - húmeda que coincide con los profundos cañones de la sierra. Chihuahua, la capital, esta situada en la región seca, de poca nubosidad y pluviosidad, entre las estribaciones de la Sierra madre Occidental y la breve y aislada serranía de Nombre de Dios, las cuales enmarcan un valle ancho, rematado hacia el sureste y el sur por dos grandes cerros que se desprenden de las conformaciones montañosas mayores. Solitarios y casi sin vegetación, masivos, ásperos y rocosos, el cerro Grande y el cerro Coronel han ido asentando en la memoria colectiva su silueta, caracterizando el paisaje urbano de Chihuahua. El río Sacramento es otro hito de la poderosa geografía del lugar. (1) Nace en la vertiente oriental de la Sierra Madre y atraviesa el valle bien al norte de la ciudad, hasta topar con la serranía de Nombre de Dios. Entonces gira hacia el sur para traer sus aguas arrimado a ella, hasta encontrar la hendidura contra el cerro Coronel y alejarse nuevamente hacia el este en busca del río Conchos, afluente del río Grande en la ciudad fronteriza de Ojinaga. A lo largo de su recorrido irriga las tierras y alimenta el crecimiento de grandes olmos y sauces, cuya fronda intensamente verde contrasta limpiamente con el azul transparente que el cielo suele tener a lo largo de todo el año. El Chuvíscar, a cuya orilla se fundó la ciudad, es tributario del río Sacramento y nace como este, entre los primeros pliegues de la Sierra Madre. Cruza el valle de occidente a oriente hasta entregarse al Sacramento casi perpendicularmente, a los pies de la serranía. A medio camino entre el manantial y la confluencia describe una gran curva en cuya concavidad trazaron los fundadores la plaza y las primeras manzanas de la ciudad. (2) Los grandes árboles que lo flanqueaban y las huertas de su ribera sur fueron destruidos hace ya décadas, absorbidos por el crecimiento urbano y en el afán de canalizar las aguas y de construir un viaducto asfaltado harto ancho, que pusiera a tono a la ciudad con el sueño modernizador de aquellos años. Imágenes: Mapa de la república, mapa con relieve de un fragmento del estado, grabado de la ciudad, plano general de la ciudad, fotografía aérea con las serranías y los ríos.

2.2. La ciudad y su centro histórico. Al amplio meandro del Chuvíscar lo refuerza una barranca en su margen del norte, modelando un anfiteatro natural en cuyo centro, sobre la suave pendiente de la orilla del sur, fue fundada la ciudad en el año de 1709, con una plaza central y una estructura reticular de manzanas trazadas a cordel. Esta sencilla estructura sirvió de principio rector para su lento crecimiento hasta los tiempos de don Porfirio Díaz, cuando experimenta una primera transformación notable, modificando su morfología para recibir un primer parque urbano y un gran paseo arbolado. Con esta nueva concepción urbana aparece un paisaje inédito en la ciudad, que hasta entonces escondía celosamente en los patios de sus casas y en los solares del centro de las manzanas, tras muros y altas tapias, la presencia de la naturaleza. Los árboles y palmeras salen orgullosos de las casas a hacer vida pública en las calles. La plaza de armas y la plaza Hidalgo, desnudas y austeras como toda plaza colonial, se transforman en parques de canteros ordenados simétricamente y árboles dispuestos en formación rigurosa. El parque Lerdo y el Paseo Bolívar sirven de escenario para traer al comenzar el siglo XX, en el ferrocarril recién concluido, las modas y los modos de vivir la ciudad que están en boga en la capital de la república. Como a lo largo del Paseo de la Reforma, surgen en los costados de la avenida Zarco y del Paseo Bolívar villas eclécticas rodeadas de jardines y aparecen colonias residenciales con casas que por modestas que sean, siempre exhiben un pequeño jardín antepuesto a sus fachadas. Mediando el siglo se decide la ciudad a cruzar el río hacia el norte y surgen barrios en los que los primeros arquitectos profesionales oriundos de Chihuahua construyen con entusiasmo residencias de gran extensión, con un atrayente dominio del lenguaje internacional moderno. La vegetación abundante y una gran generosidad en el trazado de las calles y el espacio público distinguen esta etapa del desarrollo de la ciudad. Entretanto, la avenida Independencia, como antiguo arroyo y brazo de prolongación natural del Paseo Bolívar hacia la plaza de armas y el río Chuvíscar, ha visto surgir los primeros edificios con estructura de concreto y varias plantas, entre ellos el que ocupa en la actualidad el ISAD. Los monumentos conservan en toda su potencia su capacidad de depositarios de la memoria colectiva. El edificio de correos, el palacio de gobierno, la catedral y la municipalidad, el edificio de la rectoría de la universidad, los teatros y museos, las tiendas y el mercado sostenían aun la vida del centro, que estaba a las puertas de los procesos de transformación que he descrito en los primeros párrafos de este trabajo y que, acumulando su carga durante más de treinta años, hoy evidencian graves daños ambientales, culturales y sociales, sin que haya mayor conciencia del costo que tal modelo de desarrollo acarrea y acarreará en el futuro.

Imágenes: Planos de evolución histórica del centro, fotografía aérea, la catedral, plano del centro actual.

2.3. El genio del lugar Han de ser muy fuertes y prolongados los embates de la especulación miope y de la desidia para que los rasgos fundamentales del lugar terminen por lavarse hasta hacerse irreconocibles. Aunque tantos edificios han caído y con ellos los naranjos y palmeras de sus patios, el centro de Chihuahua sigue agrupando sus casas bajas sobre la suave pendiente que desciende hacia el Chuvíscar, como asomándose unas sobre otras, afanosas por mostrar ufanas los colores de sus fachadas bajo la brillante luz solar. De entre sus patios surgen como velas, aquí y allá, los cipreses oscuros y estallan como juegos pirotécnicos en noche de fiestas, los penachos de las palmas, otorgando al paisaje unos acentos que no existen en ningún otro lugar. Ciertas casas, en las que ya no hay niños, dejan ver por el zaguán abierto sus patios floridos, cuidados con empecinamiento por mujeres muy viejas. Expresan la ilusión del paraíso umbrío en el paisaje yermo del desierto y la historia del grupo humano que lo construyó. Semiocultas por las moles de la empresa telefónica y los bancos, vistas desde ciertos ángulos, las torres y la cúpula de la catedral siguen recortando la gracia de sus formas animadas de luz y sombra contra el cielo profundamente azul. (3) La cordillera, la serranía y los dos cerros solitarios con sus crestas quemadas presiden el escenario y juegan todos los días con el sol al amanecer y en el crepúsculo. El aire es limpio y transparente y es un magnífico prisma para mirar la ciudad y las montañas desde las azoteas, escapando de la perspectiva cerrada de los patios y las calles. Así lo entendieron los constructores del primer ensanche urbano, edificando casas y villas con miradores elevados en las colonias de Nuestra Señora de Guadalupe y al sur del parque Lerdo. Ya no albergan la vitalidad de otros tiempos bajo sus pórticos de entrada, como tampoco es frecuente ya ver frente a los portones de las casas más viejas a los vecinos reunidos para platicar al atardecer, aprovechando el debilitamiento del sol y la brisa que se torna fresca a esa hora del día. Las cinco plantas del edificio del ISAD convierten su azotea en un divisadero privilegiado sobre todo este paisaje y su historia, llenando de sentido y razones el proyecto bioclimático emprendido, que puede así suministrar a toda la comunidad de estudiantes y maestros un lugar de encuentro y estudio, un lugar lúdico que recree, entre la sombra y la frescura de la naturaleza, las antiguas formas de convivencia que albergó el centro histórico, una terraza que sea un jardín y hable de los viejos patios. Un lugar que permita entretenerse mirando el cielo y los cambios de luz del día, fortaleciendo a través de la plática y el ocio la solidaridad colectiva. Imágenes: Dibujos a lápiz, cipreses y palmeras, la cúpula de la catedral. Un viejo patio.

3.0 El Entorno Físico 3.1. El clima

Para quien viene de Bogotá, una ciudad con latitud de 4.5 grados norte y a 2600 metros sobre el nivel del mar, resulta inicialmente difícil comprender las características del clima de Chihuahua y sus implicaciones al proyectar. En mi ciudad no hay estaciones, llueve muchísimo y todo el año tenemos temperaturas cercanas a los 19 grados centígrados hacia las tres de la tarde. No en vano, un conocido periodista dijo alguna vez en su columna del diario El Tiempo que el aire acondicionado era un invento norteamericano para apropiarse, distribuir y vender nuestro clima por el mundo. En la sabana de Bogotá el recorrido solar por la bóveda celeste es casi simétrico sobre el eje este-oeste, borrando la distinción entre las fachadas norte y sur, que es imprescindible reconocer a medida que nos alejamos del ecuador. Las prendas que constituyen el vestido cotidiano permiten adaptarse fácilmente a las oscilaciones diarias de temperatura y solo en casos de extrema ignorancia en el uso de los materiales, en el diseño de las ventanas y en la orientación de las fachadas, los edificios dejan de cumplir satisfactoriamente su cometido como albergue. Aunque el clima no exija demasiado de los edificios, en la región se ha desarrollado una arquitectura con fuerte carácter, que ha adquirido justo reconocimiento internacional por su maestría técnica, su actitud respetuosa hacia el lugar y específicamente por su vital manera de integrar visual y funcionalmente interior y exterior, haciendo de la naturaleza un elemento básico de la composición. En Chihuahua, las características del clima no permiten actuar con esa libertad. Sin embargo, la existencia de estaciones y lo extremado de sus diferencias, la escasa pluviosidad y humedad relativa y el amplio margen entre la altura solar en el solsticio de verano y el solsticio de invierno configuran un sugerente conjunto de factores que incide con un potencial magníficamente enriquecedor sobre la arquitectura. Ciertamente, si la composición se asume como un juego y este posee reglas imprescindibles, precisas y claras, las posibilidades de invención se fortalecen y refinan, prometiendo resultados de interés y complejidad. Puede afirmarse que las estaciones fundamentales en el clima de la ciudad de Chihuahua son el verano y el invierno, con sendos periodos de transición entre una y otra. El verano: Los meses más cálidos, cuando las temperaturas promedio superan los 23 grados y el promedio máximo se sitúa cerca de los 29 grados, abarcan el lapso de mayo a septiembre. Junio es el mes más caliente del año, llegando a tener picos de temperatura por encima de los 40 grados después de mediodía, como se registró en las mediciones efectuadas durante el periodo de estudio. La humedad relativa desciende hasta casi el 10% en mayo y es normalmente muy baja durante todo el

verano a las horas de mayor calor. La zona de bienestar en la gráfica bioclimática de Olgyay puede ampliarse humidificando el aire y proveyendo ventilación. Los edificios con cubiertas planas muy delgadas sufren en esta temporada el rigor de la intensa radiación solar, casi perpendicular sobre las superficies horizontales. El invierno: Los meses más fríos son los de diciembre y enero, cuando el promedio de temperatura mínima ronda los 2 grados y el termómetro registra varias veces temperaturas inferiores a los 0 grados. Ocasionalmente se presentan nevadas. En estos dos meses las temperaturas promedio jamás entran dentro de la zona de bienestar y la humedad relativa baja durante las horas de sol hasta llegar alrededor del 15%. Un edificio con orientación inapropiada de sus fachadas tendrá serias dificultades para calentarse por medios pasivos. Las transiciones: Como periodos de transición pueden definirse el que abarca los meses de febrero, marzo y abril y el que abarca los meses de octubre y noviembre. Estas estaciones tienen características de temperatura relativamente benévolas durante las horas de sol y el mero vestido permite adaptarse a ellas con facilidad, sin demandar calefacción o enfriamiento en las edificaciones, exceptuando algunos días extraordinarios en los que puede presentarse la llegada de un frente frío desde el norte y la sierra, con fuertes brisas y temperaturas entre los 5 y los 10 grados centígrados. Las noches suelen ser bastante frías después de las 22:00 pero normalmente el abrigo de las edificaciones y las mantas permite a las personas sobreponerse a estas condiciones mientras duermen. Como en las otras estaciones del año, la humedad relativa es muy baja cuando se alcanza las mayores temperaturas del día. Las brisas provienen principalmente del nordeste, exceptuando los meses de febrero, marzo, abril y mayo, cuando llegan del suroeste. En líneas generales, puede decirse que la diferencia de temperaturas del ciclo diario es bastante amplia durante todo el año, con un promedio de unos 16 grados centígrados, lo cual demanda buena inercia térmica de las edificaciones. Llueve muy poco en la región, principalmente en los meses del verano, en forma de intensos y cortos chubascos concentrados en unos pocos días. Esta escasa pluviosidad contribuyó a generar una arquitectura vernacular de cubiertas planas, económica en su demanda de madera, con gruesos terrados que protegían eficientemente las edificaciones de la intensa radiación de mitad de año. Hoy en día, la noción del techo plano sigue fuertemente acendrada en la mentalidad colectiva, a pesar de que la tecnología constructiva cambió sustancialmente predominando ahora el concreto en losas macizas de escaso espesor, poco capaces de retrasar el paso del calor. La escasez del agua inexplicablemente no ha generado una actitud colectiva hacia su conservación en la construcción de la ciudad. Los niveles freáticos han descendido alarmantemente en las dos últimas décadas. La extensa pavimentación contribuye a evitar la alimentación de

los acuíferos y la mayor parte de la lluvia se pierde por evaporación o a través de los drenajes, saliendo de la región con el caudal del río Sacramento y el río Conchos. La vegetación caducifolia sería bienvenida dentro de los edificios y adyacente a ellos, no solamente para proporcionar sombra en los meses cálidos sino para aportar humedad al aire y refrescarlo. El recorrido del sol por la bóveda celeste aconseja privilegiar la orientación franca hacia el sur. Víctor Olgyay recomienda en estas regiones cálidas y áridas orientar las fachadas principales inclinándolas unos cuantas grados hacia el sureste, para acelerar al alba en el invierno la calefacción del edificio, cuya temperatura ha bajado tan sensiblemente durante la noche. (4) Esta sugerencia ha sido fuertemente cuestionada por mis compañeros chihuahuenses de la maestría, pues supone la pérdida de las últimas horas de sol de la tarde, lo cual representa retirar al edificio una carga de calor importante para sobrellevar mejor el enfriamiento nocturno. Con las limitaciones que implica no ser natural del lugar, creo que esos pocos grados de inclinación al este le entregan una dosis de alegría a la arquitectura doméstica y pueden tener un valor psicológico muy importante al levantarse la familia para comenzar el día. En todo caso, si el problema es pensado involucrando aberturas en los techos y estudiando las horas de uso de los espacios, puede encontrarse soluciones que permitan obtener el máximo de radiación en la época fría sin perder los rayos de sol de la mañana ni los de la tarde. La orientación norte no es recomendable porque no recibe sol en el invierno. Así mismo, las orientaciones noroeste y oeste suponen cargas de radiación muy inconvenientes en los meses cálidos. Una arquitectura de forma compacta, habitualmente con patios y con vanos reducidos y gran masa térmica, fue durante buena parte de la historia de la ciudad la solución natural y apropiada para el clima del lugar. A mi juicio, su desventaja estriba en interiores a veces excesivamente oscuros y menores oportunidades de aprovechar la vista próxima y el magnífico paisaje que sirve de marco a la ciudad. Considero que hoy en día los tamaños de los vanos pueden hacerse mayores si se tiene conciencia clara de la orientación conveniente y se puede evitar las pérdidas de calor en el invierno con un diseño de cerramiento apropiado. En el siguiente numeral aparecen los datos meteorológicos básicos de la ciudad y la secuencia de temperaturas y humedades relativas promedio por hora para cada mes, obtenidas a través del programa Mardia-GWBASIC, versión 1.12. Siguen a estos datos las tablas de azimut y altura solar para la latitud de Chihuahua los días 21 de cada mes. Los cálculos corroboran la exactitud de la gráfica solar estereográfica de la ciudad, construida manualmente por el arquitecto Luis Carlos Herrera.

3.1.1. Datos climáticos: Latitud. Longitud. Altitud. Temperaturas y humedades relativas medias, máximas y mínimas horarias por mes. Precipitación pluvial. Vientos dominantes. Radiación solar. Días soleados y nublados.

3.1.2. Caracterización climática: Isotermas. Isohigras. Diagramas bioclimáticos de Olgyay por mes. Definición de estaciones. Requerimientos de climatización.

3.2. El edificio

El edificio que ocupa actualmente el Instituto Superior de Arquitectura y Diseño de Chihuahua fue concluido con planos del arquitecto Ortiz Monasterio en 1948, para albergar las oficinas de una compañía de seguros y algunos despachos profesionales, entre los cuales estaban los de los primeros arquitectos de la ciudad, la mayoría recientemente titulados en la Universidad Nacional. Es el primer edificio de varias plantas, precursor de otros mucho más elevados y con menos gracia y calidad de factura, que irían apareciendo en las dos siguientes décadas al lado de la plaza y en sus alrededores. Obedece a una tipología organizativa harto frecuente en los centros urbanos nuestros durante el siglo XX y expresa con claridad y vigor el espíritu de su época, cuando la composición clásica aun defendía los últimos reductos de su situación de privilegio en la arquitectura profesional, saludablemente matizada por una actitud que se esforzaba por dominar las nuevas técnicas constructivas con maestría mientras rechazaba con vehemencia las menores incorrecciones funcionales. Se trata de un edificio de planta alargada, que como se ha dicho arma la esquina de la avenida Independencia con la calle Morelos, a dos cuadras de la plaza mayor de Chihuahua. Dos patios sirven como pozo de iluminación y ventilación en la parte interna de la planta, mientras la mayor parte de los espacios útiles queda agrupada contra la periferia externa. Un vestíbulo amplio y un pasillo de circulación que recorre longitudinalmente la planta configurando el costado interno de los patios mencionados, constituyen un orden claro y eficiente que garantiza luz natural y renovación del aire a todos los rincones del edificio. Las proporciones de estos patios y su orientación hacia el sureste constituyen un rasgo motivador para el proyecto bioclimático y sugieren su utilización como chimeneas para enfriar el edificio en verano y captar algo de calor que contribuya a mitigar el frío en el invierno. En la sección, la planta baja adquiere mayor relieve que las demás, merced a su doble altura y al vestíbulo de acceso, con su gran portón ornamentado, el elevador con puerta de bronce, las paredes revestidas de ónice y un sistema de correo neumático que a la sazón constituía un equipo novísimo, símbolo y alarde de modernidad y progreso. Esta condición de altura de la planta baja fue diestramente aprovechada por el proyectista para armar una marquesina de concreto que avanza sobre las ventanas que dan a la calle, dando sombra a las banquetas, ofreciendo refugio contra las ocasionales lluvias y configurando un espacio de muy apropiada escala, que consolida la presencia urbana del edificio. Las plantas superiores se repiten con la estructura organizativa ya descrita, comunicándose mediante el elevador y una ancha y muy bien armada escalera con barandas de hierro forjado y pasamanos de madera, que en cada rellano abre un par de ventanas contra el primero de los patios. En los meses cálidos, abriendo las ventanas del rellano más alto,

puede percibirse el efecto de succión de la caja de la escalera, con una brisa ascendente muy suave pero sensiblemente refrescante. Rematan los dos extremos del edificio un sótano que en su origen fue una discoteca y la azotea con su magnifica vista sobre la ciudad y las montañas. Tanto la una como el otro constituyen elementos muy interesantes y sugerentes para el proyecto bioclimático. La azotea porque permite relacionar las ideas para reducir la radiación solar y para ventilar la edificación con la vida cotidiana de la escuela, creando el espacio de ocio y encuentro que ya había enunciado en los párrafos finales del capítulo precedente en este trabajo. El sótano, a su vez, cobra singular sentido a la luz de la lectura de la bibliografía del profesor Givoni y en particular del artículo “Heat Storage in Buildings” ( Presentado en el seminario Heat Transfer in Buildings, Dubrovnik, agosto 29 – septiembre 2 de 1977), pues señala caminos para aprovecharlo como depósito de calor que puede ser distribuido por convección a los pisos superiores en la temporada fría. (5) Como aporte a la fábrica urbana el edificio constituye una pieza fundamental. Define con precisión los límites de la calle, contribuyendo a la consolidación de la morfología urbana tan alevemente tratada por los demoledores en los últimos años. Es de destacar la composición de la esquina, con un gran machón alargado que dibuja en escorzo una simetría que confiere orden y serenidad a la vista que el edificio ofrece a quien a él se aproxime caminando desde la plaza mayor. Las fachadas fueron compuestas siguiendo el principio clásico de conformar un basamento, un cuerpo noble y un ático, con vanos aislados organizados por ejes parciales de simetría que les confieren un ritmo dinámico, vinculando con acierto las proporciones anchas de las vitrinas comerciales de la planta baja con las ventanas de dimensiones más estrechas en las plantas altas de la edificación. Esta característica diferencia al edificio de aquellos otros que fueron construidos pocos años después, pues le otorga una inercia térmica apropiada que contrasta con la que pueden ofrecer los que se hicieron con pieles más delgadas y ventanas de cinta, sin mayor preocupación por su orientación y defensa del sol. Es interesante constatar cómo el principio general de composición adquiere lógica frente al clima, pues los tamaños decrecientes de las ventanas a medida que se asciende en la fachada van respondiendo a la mayor cantidad de radiación y de luz que el edificio capta, libre de la sombra de sus vecinos y expuesto por la cubierta a fuertes ganancias de calor. La estructura es de pórticos de concreto con placas macizas de veinte centímetros de espesor que resultan adecuadas en todos los pisos con excepción de la azotea, sobre la cual la radiación incide casi perpendicularmente en los meses más calientes del año, haciendo aportes de calor sustanciales al espacio interior.

Los muros son de ladrillo, con aplanados de mortero por ambas caras. Dominan en el diseño de la fachada, admitiendo aberturas relativamente menores que impiden que a pesar de la muy desventajosa orientación de la fachada más larga, -aquella que se estira sobre la calle Morelos y recibe porciones muy significativas de radiación durante las tardes del verano, - el edificio se sobrecaliente. La masa térmica alta que ello representa resulta particularmente apropiada para el clima de Chihuahua. Como el profesor Givoni expone en el artículo ya citado, es altamente conveniente construir en climas cálidos secos con fuerte radiación solar con estas características de masividad. La capacidad de “almacenamiento de frío” de muros y estructura permitiría, siempre y cuando el edificio permanezca cerrado durante el día, que la temperatura interior del aire tuviera una reducción significativa con respecto al promedio exterior y lo que es más importante: que los picos altos exteriores no afectaran el interior. Las temperaturas interiores se estabilizarían alrededor del promedio de la temperatura sol – aire, gracias al enfriamiento nocturno por ventilación y radiación hacia la bóveda celeste. (6) El basamento, las cornisas, el ático y los rebordes de las ventanas fueron construidos con la misma piedra que se usó en los siglos precedentes para levantar los edificios de mayor importancia de la ciudad, como la catedral y el mismo palacio de gobierno. Esta identidad aporta significativamente a la unidad de la percepción de la ciudad y constituye otro valioso rasgo de nuestra edificación. Imágenes: Planta descriptiva de la estructura tipológica del edificio. Fotografía de la esquina de la avenida Independencia. Dibujos esquemáticos con ejes de composición de las fachadas. Fotografías de las vistas que se divisan desde la azotea hacia los distintos puntos cardinales. Fotografía de la portada.

3.2.1. El edificio en el sector: Usos del suelo, edificaciones vecinas, alturas, vías, vistas y paisaje circundante. ( Esta

parte del trabajo esta constituida por dibujos archivados en Mis Documentos \ Tesis \ Planos de levantamiento.)

3.2.2. Planos de levantamiento: Plantas, cortes, fachadas, axonometrías.

Orientación y recorrido solar. Contar con un juego de planos que describiera con precisión el edificio era una condición fundamental para adelantar el proyecto de mejoramiento de su comportamiento climático. Las primeras tareas realizadas para obtener esta documentación se dirigieron a la búsqueda de copias de los planos originales firmados por el arquitecto Ortiz Monasterio. El resultado fue infructuoso, tras consultar con las personas estudiosas del patrimonio construido de Chihuahua y con la oficina de planificación municipal. Sólo conseguí algunas memorias sabrosas de dos maestros del Isad que figuran entre los primeros arquitectos chihuahuenses titulados por la Universidad Nacional, quienes muy jóvenes regresaron de la ciudad de México a ejercer la profesión, instalando sus despachos en este edificio. Construido para la compañía de seguros La Nacional como una más de sus sucursales en las capitales estatales de la república, en buena medida encarnaba una noción de cosmopolitismo, diferenciándose claramente de la fábrica urbana tradicional de una ciudad de provincia que, con los medios de

comunicación y transporte de la época, estaba mucho más apartada de la capital y del mundo que en la actualidad, cuando las distancias ya no separan tan tajantemente las diversas regiones. En él se daban cita al terminar el día, viniendo sus colegas de otros despachos del centro y organizaban tertulias para hablar de arquitectura y urbanismo, con el entusiasmo y la fe de ese espíritu nuevo que el movimiento moderno había logrado instaurar en tantos lugares. Ante la dificultad de encontrar los planos originales, opté por realizar el levantamiento detallado del edificio. Ello suponía una cantidad importante de trabajo de campo y la desventaja de no contar con los dibujos del proyectista, los cuales podían revelar con sin igual autoridad las ideas más importantes de su concepción. No obstante, el trabajo de levantamiento tenía la ventaja de describir con exactitud el estado actual de la edificación, incluyendo las modificaciones sufridas en su distribución a lo largo de cincuenta años. La tarea se adelantó determinando inicialmente la posición de las columnas y de sus correspondientes ejes estructurales para, a partir de esta información, definir la envolvente y los muros interiores. La escalera y los múltiples entrantes y salientes de la fachada fueron objeto de medición y representación minuciosa en planta y en corte.

Orientación y recorrido solar: Precisamente es la fachada sobre la calle Morelos, la más larga del edificio, la que posee la orientación menos favorable. Recibe en verano el sol de la tarde con ángulos de azimut que oscilan entre los 45° y los 30° con respecto a la normal y con alturas que en junio están entre los 60° y los 10° sobre el horizonte. Lógica consecuencia de ello es que la radiación penetre varios metros al interior de la planta y que consecuentemente la carga de calor ganada sea muy significativa. En el invierno, en cambio, cuando más necesaria es la radiación, los rayos solares apenas tocan sesgadamente la fachada al terminar el día, sin aportar ganancias térmicas apreciables. La fachada sobre la avenida Independencia enfrenta el suroeste y comienza a recibir sol en el verano solamente después de mediodía, con ángulos de azimut y altura que permitirían un fácil control a través de elementos de sombreado. Recibe en invierno radiación desde antes de las diez de la mañana hasta finalizar el día. Lamentablemente, el desmesurado edificio de la compañía telefónica, situado a una cuadra de distancia, alcanza en diciembre a sombrear la parte más baja de la fachada a partir de las tres y media de la tarde. Aunque no es una fachada sino una culata, el muro que enfrenta el sureste es digno de ser analizado porque los dos patios del edificio tienen un lado abierto en esta dirección. Recibe en verano el sol desde el amanecer hasta pasado el mediodía y durante el invierno recoge radiación hasta faltando un par de horas para oscurecer. Los edificios colindantes, más bajos que el nuestro y algunos con patio posterior, permiten ganar energía sin mayores obstáculos en invierno a través de esta fachada. El control de ganancias solares en el verano esta prácticamente resuelto gracias a que la proporción de muro cerrado supera con creces la superficie de las aberturas. Además, las ventanas que miran hacia el sureste, estando en la cara interna del patio, quedan protegidas y sombreadas por los flancos durante buena parte del día. Los dibujos de las páginas siguientes muestran la intersección del plano de cada fachada con la gráfica de recorrido solar por la bóveda celeste, indicando la proporción de bóveda que afecta el plano vertical. Imágenes: Copias de “scanner” de los dibujos del proceso de levantamiento. Planos de levantamiento. Carta estereográfica en relación con las fachadas del edificio.

3.2.3. Comportamiento térmico del edificio: Retraso térmico de la envolvente:

Las fachadas están construidas con un muro de 28 centímetros de espesor, de ladrillo rojo revocado con aplanados de mortero por ambas caras. En torno a las ventanas hay un marco de piedra de 20 centímetros de anchura. Aunque contribuye a ensanchar el muro en derredor de los vanos, no modifica significativamente el comportamiento general del plano. En la planta baja las fachadas están revestidas de piedra en toda su superficie, incrementando su masa térmica en forma favorable. Sin embargo, las amplias vitrinas de vidrio del antiguo local bancario que funcionaba alli y la orientación hacia el noroeste de la fachada sobre la calle Morelos producen al caer la tarde en el verano una fuerte carga de calor en este nivel del edificio. La cubierta está constituida por una losa maciza de concreto de 20 centímetros de espesor, revocada con un aplanado de mortero en su parte inferior y con unas pendientes en su parte superior realizadas con mortero, para evacuación de las aguas lluvias. Su espesor variable puede considerarse como una capa uniforme con un promedio de 2 centímetros. En general, los cálculos confirman la presunción que a primera vista se puede hacer de la calidad constructiva del edificio en relación con el clima cálido seco de Chihuahua. Como se decía en párrafos anteriores, citando al profesor Givoni, las altas capacidades de almacenamiento de calor, tanto de la estructura de concreto como de la gruesa envolvente, proporcionan a la edificación una inercia térmica elevada. Así, su respuesta a los fuertes cambios diarios de temperatura exterior se suaviza y pospone en el tiempo. En el verano, las condiciones constructivas de nuestro edificio unidas al enfriamiento radiativo y la ventilación nocturna contribuirán a nivelar la temperatura interior alrededor de la zona de bienestar. (6) Al mismo tiempo, gracias a esta inercia térmica en el invierno se reducirán notablemente las necesidades de calefacción. Particularmente, en las estaciones de transición, estas características del edificio que ocupa el Isad serán especialmente útiles para equilibrar la temperatura interior alrededor de la zona de bienestar, minimizando las necesidades de calefacción nocturna y de enfriamiento diurno. (7)

Los valores de calor específico volumétrico y conductividad fueron obtenidos en las tablas que ofrece la obra ya citada de Fernando Tudela. (8)

CmhrKcalK

CmhrKcalCmW

CmhrKcalK

CmhrKcalCmW

CmhrKcalK

CmhrKcalCmW

CmhrKcalCmW

CmKcalC

CmKcalCmKj

CmKcalC

CmKcalCmKj

CmKcalC

CmKcalCmKj

CmKcalCmKj

CmWK

CmKjC

CmWK

CmKjC

CmWK

CmKjC

concreto

ladrillo

mortero

v

v

v

concreto

v

ladrillo

v

moertero

v

concreto

ladrillo

mortero

concreto

ladrillo

mortero

°

°°

°

°°

°

°°

°°

°

°°

°

°°

°

°°

°°

°

°

°

°

°

°

=∗

→

=∗

→

=∗→

→

=∗

→

=∗

→

=∗→

→

=

=

=

=

=

=

/032.1

/032.1/200.1

/8168.0

/8168.0/950.0

/2.1

/2.1/400.1

/1/163.1

/44.525

/44.525/2200

/1.511

/1.511/2140

/4.451

/4.451/1890

/1/187.4

/200.1

/2200

/950.0

/2140

/400.1

/1890

3

33

3

33

3

33

33

3

3

3

Retraso térmico en las fachadas:

( )hr

CmhrKcal

CmKcal

CmhrKcal

CmKcal

20,10

01,253864.0216.3760138.0

/8168.0

/1.51128.038.12

/2.1

/4.45101.038.1

33

=Φ×+××=Φ

××+×

××=Φ °

°

°

°

Retraso térmico en la cubierta:

( )hr

CmhrKcal

CmKcal

CmhrKcal

CmKcal

03.7

17.3760414.015.509276.0

/2.1

/4.45103.038.1

/032.1

/44.52520.038.1

33

=Φ+×=Φ

××+

××=Φ °

°

°

°

También se realizó los cálculos de retraso térmico y amortiguamiento por el método gráfico, que de acuerdo con Tudela, aunque inexactos, permiten aproximarse a unos órdenes de magnitud útiles para deducir lineamientos de diseño. (9) Fachadas:

WCmr

WCmr

ladrillo

mortero

/05.1

/71.0

°=°=

33.36

710.001.02

105.128.0710.001.0053.001.01890000

05.128.02

1710.001.0053.028.02140000

710.001.2

1053.001.01890000

3600

1

=Θ

××+×+××××+

××+×+××+

××+××

×=Θ

Confrontando este valor con el nomograma correspondiente se obtiene

un desfase aproximado de nueve horas y un cociente de amortiguamiento de 0.3

Cubierta:

WCmr

WCmr

concreto

mortero

/83.0

/71.0

°=°=

645.19

710.002.02

183.020.0710.001.0053.002.01890000

83.020.02

1710.001.0053.020.02200000

710.001.2

1053.001.01890000

3600

1

=Θ

××+×+××××+

××+×+××+

××+××

×=Θ

Confrontando este valor con el nomograma correspondiente se obtiene un desfase aproximado de 5.5 horas y un cociente de amortiguamiento de 0.55

Imágenes: Nomograma para el cálculo de desfase y amortiguamiento de Tudela.

Radiación sobre las diferentes fachadas y la cubierta.

Aplicación de la norma NOM-008-ENER-2001: El doctor David Morillón fue nuestro profesor de la materia de análisis térmico de edificios en septiembre de 2001. Al concluir el curso, nos suministró el programa de computación que había preparado para analizar el comportamiento de las edificaciones a la luz de la norma que acababa de entrar en vigor al cumplirse los 120 días que establece la ley después de su publicación en el Diario Oficial de la Federación, el 6 de abril anterior. Realizar este análisis permitiría conocer el comportamiento del edificio del Isad frente a los parámetros de la norma y establecer un precedente para verificar los logros del trabajo que emprendería para mejorar su desempeño climático. Debido a que la norma no considera las consecuencias de la ventilación en su análisis, esta comprobación serviría solamente para conocer los resultados del proyecto en cuanto a ganancias de calor por radiación y por conducción, sin cubrir el efecto que la ventilación puede y debe ejercer. De acuerdo con la norma, se establece la orientación de la fachada que se pretende analizar comprobando si el plano normal a ella se encuentra dentro del cuadrante definido entre dos ángulos trazados a 45 grados hacia la izquierda y hacia la derecha del punto cardinal pertinente. La normal a la fachada sobre la calle Morelos, la más larga del edificio, tiene una orientación noroeste de 41 grados. Por lo tanto, de acuerdo con la norma, su orientación debe ser considerada norte. No obstante ello, preferí considerarla oeste, pues la diferencia para clasificarla así es de solo cuatro grados y después de varios años habitando una oficina tras esta fachada conozco bien la fuerte radiación que se experimenta a través de sus ventanas durante el verano. Considerar como norte esta orientación reduciría sensiblemente las ganancias de calor reales. Dado que la norma se dirige a estudiar las consecuencias del calentamiento de las edificaciones en los meses cálidos y no contempla los requerimientos energéticos que el enfriamiento del invierno demanda, preferir para la calle Morelos la orientación oeste a la norte debería permitir una mejor apreciación del comportamiento del edificio. Al tomar esta decisión, los consiguientes cambios de orientación de las otras tres fachadas también se aproximan mejor a las ganancias térmicas del edificio real. (De acuerdo con los parámetros de la norma, las fachadas que tendría que considerar con orientación hacia el sur y hacia el este serian culatas casi totalmente cerradas y la fachada sobre la avenida Independencia, sustancialmente más corta y con menor numero de ventanas que la fachada sobre la calle Morelos, entraría a ser considerada como la fachada orientada hacia el oeste.) La aplicación del procedimiento produjo como resultado un cumplimiento más que satisfactorio del edificio actual en relación con el edificio de referencia de la norma. La aplicación reporta un ahorro energético de 244,15% por arriba de lo exigido. Las ganancias por conducción resultaron alrededor de un 50% superiores a las del edificio de referencia. La mayor parte de estas ganancias la obtiene el edificio por el techo, debido a la precaria losa de concreto de veinte centímetros de espesor que le sirve de azotea y que recibe una radiación casi vertical en los meses más calientes del año. En cambio, las ganancias por

radiación para el edificio en su estado actual arrojaron un resultado equivalente al 20% de la cantidad admisible en el edificio de referencia. Se confirma con ello cómo la utilización de materiales y procedimientos constructivos con alta masa térmica es pertinente en esta latitud y cómo el uso discreto y precavido del cristal es un factor de suma importancia para reducir las ganancias de calor. En la región, el abuso del cristal en los edificios construidos en las últimas tres décadas del siglo XX y la utilización de materiales prefabricados ligeros importados a partir de la vigencia de los tratados de comercio con los Estados Unidos, han generado una nueva ciudad en la que el desperdicio de energía es evidente. Las consecuencias económicas y sociales de esta alienación de la cultura de la construcción están por evaluarse. Imágenes: Impresión de los resultados de la aplicación de la norma mexicana.

Balance térmico: Con el ánimo de encontrar valores de referencia que permitan determinar las operaciones que el proyecto debe abordar prioritariamente para mejorar el comportamiento térmico de la edificación, se realizó el cálculo de balance térmico estacionario para dos habitaciones de la fachada más extensa y con la orientación más comprometida, aquella que se estira a lo largo de la calle Morelos. Elegí la oficina de la dirección, en el tercer piso y hacia el centro de la planta, pues siendo un espacio de uso casi individual, podía prescindir en él del aire acondicionado y de la calefacción para disponer alli durante más de un año uno de los instrumentos de medición de temperatura y humedad con los cuales se siguió la reacción del edificio frente a las estaciones y los cambios de temperatura. Adicionalmente pasaría alli mucho tiempo, sintiendo directamente la capacidad de abrigo y protección de sus paredes y formándome una idea directa de las exigencias que demanda. Comparé los resultados con los obtenidos para un espacio de las mismas dimensiones, orientación y localización en planta pero situado más arriba, directamente bajo la cubierta, en el quinto piso, con el propósito de evaluar la influencia de las ganancias de energía a través de la losa de la azotea. Se trata de una habitación de 4.45 m de frente por 4.06 m de fondo por 2.95 m de altura, con una ventana de 1.40 m por 1.60 m que se enfrenta al noroeste. El cálculo ha sido hecho para el 21 de junio a las tres de la tarde, asumiendo que la oficina es ocupada por dos personas y que hay encendidas una computadora y una lámpara auxiliar sobre el escritorio. La ventilación estimada es de una renovación por hora. Las temperaturas registradas a esa hora fueron:

CTo°= 6,33

CT

CxT

CT

n

n

i

°

°

°

=

+=

=

75,25

3,2631,06,17

7,26

El área de muro expuesta a la radiación arroja 10,88 m2. El área de la ventana expuesta a la radiación arroja 2,24 m2, con vidrio sencillo de 3 milímetros de espesor. El volumen de la oficina representa 53,50 m3.

CmWU muro °= 2/76,2 (Muro de ladrillo con espesor de 28 centímetros y enjarres de mortero de 1 centímetro por ambas caras.)

CmWU aven °= 2tan /62,5

(Vidrio incoloro sencillo de 3 milímetros.)

WQ

Q

T

aT

h

aHTT

TT

c

c

t

t

sa

sa

oosa

isat

01,578

72,1676.288,10

72,16

75,2547,42

47,42

8,18

99,4166,33

=××=

=∆−=∆

=

×+=

×+=

−=∆

La tasa de ventilación es:

( )( )

WQ

Q

HHFQ

skgF

smmkgF

FFs

mF

s

mF

vt

vt

iomvt

m

m

vairem

v

v

24,204

1000585,4601776,0

/01776,0

/0148,0/20,1

0148,0

3600

150,53

33

3

3

−=×−×=

−×==

×=

×=

=

×=

γ

El valor de las entalpías se obtuvo en la carta sicométrica de Givoni, para las condiciones de temperatura y humedad relativa anotadas mas abajo:

58%50

75,25

5,46%15

6,33

→=°=→=

°=

i

i

o

o

H

CT

H

CT

Las ganancias internas aportadas por las dos personas, el foco y la computadora, equivalen a:

WQ

WWWQ

i

i

410

160752100

=+×+=

Las ganancias por radiación directa son:

WQ

mmWQ

FAHQ

s

s

gss

25,747

8,024,2/99,416 22

=××=

××=

El esfuerzo energético que debe hacerse para conseguir el bienestar térmico en esta oficina es:

WQ

QWWWW

QQQQQ

m

m

msvtic

02,1531

025,74724,20441001,578

0

==++±+

=++±+

Para identificar los aportes de calor ganados a través de la cubierta y encontrar nuevos elementos de diagnóstico para el diseño, he analizado un espacio de las mismas dimensiones y orientación, pero situado en el quinto piso, directamente bajo la azotea. Difiere además del ejemplo de la tercera planta en sus ventanas, que son más pequeñas aunque aparecen con un ritmo más frecuente, como puede verse en la fachada. En efecto, para rematar el edificio en su último piso, el proyectista redujo el tamaño de las ventanas pero las agrupó en conjuntos de tres por cada espacio entre ejes estructurales. Las dimensiones de cada una de las tres ventanas son 0,90m x 1,40m, las cuales equivalen a un área de 1,26 m2. Multiplicado este valor por tres, se obtiene una superficie total de cristal de 3,78 m2, la cual incrementa en casi un setenta por ciento la exposición a la radiación directa. Aunque sigue primando la proporción de muro sobre la de los vanos, el análisis permite entender las negativas consecuencias de la ampliación de las superficies vidriadas para esta orientación. El área expuesta de muro arroja 9,34 m2. El área expuesta de cubierta arroja 18,07 m2. La cubierta, como se explicó más atrás, está compuesta por una losa maciza de concreto de 20 centímetros de espesor con pendientes superiores para la evacuación del agua, que fueron hechas de mortero y pueden promediarse en una altura de dos centímetros. La cara inferior de la losa tiene un enjarre de mortero de 1 centímetro de grosor.

76,2

62,2

1

382,0

7,6

1

4,1

01,0

2,1

20,0

4,1

02,0

2,22

1

11

3

3

2

2

1

1

==

=

=

++++=

++++=

muro

c

ccubierta

c

c

iocubierta

U

U

RU

R

R

hk

e

k

e

k

e

hR

Las ganancias por conducción serán:

WQ

Q

c

c

05,1223

72,16)62,207,1876.234,9(

=××+×=

Las ganancias por radiación serán:

WQ

mmWQ

FAHQ

s

s

gss

98,1260

8,078,3/99,416 22

=××=

××=

Asumiendo las mismas magnitudes para las ganancias internas y para las debidas a ventilación, se encuentra que el esfuerzo energético para lograr bienestar térmico en esta parte del edificio es muy superior al necesario en la tercera planta:

WQ

QWWWW

QQQQQ

m

m

msvtic

79,2689

098,126024,20441005,1223

0

==++±+

=++±+

Puede entonces comprobarse la importancia de controlar la radiación directa sobre las ventanas y sobre la azotea, con un diseño que armonice con la composición original de las fachadas y respete la volumetría del edificio.

Gráficas de temperatura exterior, temperatura interior y humedad relativa registradas durante el periodo de estudio. El comportamiento térmico del edificio fue medido a lo largo de un año, entre el 25 de mayo de 2002 y el 21 de mayo de 2003. Se utilizó dos registradores de datos fabricados por Onset Computer Corporation, de la serie Hobo H8, del tipo H08-004-02, con cuatro canales: para temperatura, humedad relativa, intensidad luminosa y un canal externo. Como el edificio cuenta con diferentes circuitos de aire acondicionado y calefacción que se mantuvieron operando durante las mediciones, fue necesario restringir la ubicación de los registradores a lugares en los que esta operación no afectara sus lecturas. Por esta razón elegí, para instalar uno de los registradores, la oficina de la dirección de la escuela. Esta está situada en la tercera planta del edificio, con una ventana hacia la calle Morelos. En ella podía sellarse con material aislante y con plástico la rejilla de suministro de aire y mantener las puertas completamente cerradas durante veinte días de cada mes, el tiempo suficiente para adquirir una idea apropiada del comportamiento del espacio interior. Este registrador tuvo conectado permanentemente en su cuarto canal un medidor de temperatura exterior de la misma fábrica, tipo TMC6-HA. El segundo registrador fue instalado en el taller de carpintería de la escuela, situado en el extremo este de la planta baja. Es un recinto de doble altura con dos ventanas pequeñas y una puerta de servicio que se abre hacia la calle Morelos. Para registrar los datos de temperatura exterior se colocó la cabeza de medición suspendida en el centro de un fragmento de tubo de PVC de 30 cm de longitud, con los extremos abiertos y cuya pared exterior fue revestida con papel de aluminio. El tubo estuvo permanentemente colgado de un arnés de alambre asegurado a una ventana de la fachada de la calle Morelos y separado de esta unos diez centímetros. Estas precauciones se tomaron para proteger la cabeza de medición de la radiación directa y asegurar su contacto permanente con el aire del ambiente. Los datos fueron leídos, guardados y posteriormente graficados mediante el programa Boxcar Pro 4, creado por Onset Computer Corporation para los registradores Hobo y StowAway. Los resultados de las mediciones de temperatura exterior confirman la amplia oscilación diaria a lo largo de todo el año, registrada en las tablas de promedios obtenidas en la unidad estatal del Servicio Meteorológico Nacional. En varios días de mayo y junio las temperaturas máximas alcanzadas a mitad de la tarde pasaron de 40 grados centígrados. En los meses más fríos, las mínimas rondaron frecuentemente los cero grados y solo ocasionalmente descendieron un poco mas abajo. Los datos de temperatura medidos en el espacio interior a su vez confirman que la calidad de la construcción del edificio es apropiada para el clima y que a pesar de la muy inconveniente orientación noroeste de su fachada más larga, los pequeños y bien proporcionados vanos no aportan una carga excesiva de calor. En efecto, la oscilación térmica en ambos recintos analizados, frecuentemente estuvo entre dos y tres grados centígrados y solo muy raras veces se prolongó a

los seis grados centígrados. El patrón medio de temperaturas interiores observadas estuvo ligeramente por encima del promedio diario exterior, tanto en verano como en invierno. Como se había mencionado en párrafos anteriores, la elevada capacidad de almacenamiento térmico, tanto de la estructura de concreto con losas macizas como de los anchos muros de ladrillo, otorgan al edificio una inercia térmica amplia que suaviza y pospone en el tiempo la influencia de la áspera temperatura exterior y su dilatada oscilación.

4.0 Tipología y Referencias 4.1. Referencias históricas y tipológicas para el proyecto: La casa tradicional

de Chihuahua y las casas con mirador. La arquitectura militar española en América. La iglesia de San Felipe Neri en Sucre. Las cubiertas transitables de los edificios de Rogelio Salmona. Une petite maison. El umbráculo de Barcelona. Antecedentes del movimiento moderno.

La idea de utilizar la cubierta de este edificio como jardín y lugar de encuentro de la colectividad, sacando provecho de su privilegiada altura como mirador sobre la ciudad y los cerros, naturalmente proviene en primera instancia de su estructura misma. No es esta la azotea aislada del resto de la edificación y sin pretiles de protección, frecuente en tantos otros casos. En este, la escalera principal llega en toda su anchura hasta el último nivel y el remate superior de las fachadas configura un sólido y ancho pretil de suficiente altura para confinar el espacio y permitir que las personas perciban la azotea más como un lugar que como una simple cubierta. Es de anotar que a pesar de la frecuencia de los terrados y cubiertas planas en la arquitectura tradicional regional, no existe la costumbre de utilizarlos como lugar transitable y de permanencia. La casi vertical radiación que se recibe sobre el plano horizontal en las horas del mediodía en el verano chihuahuense quizás tenga su parte entre las causas que explican esta situación. La estructura tipológica de la casa tradicional no contempla espacios cubiertos que protejan parte de la superficie de las azoteas y permitan disfrutar de sus ventajas como mirador y lugar propicio para gozar del proceso de refrigeración radiativa que ocurre durante las despejadas noches del verano, llenas de estrellas. Entre la gente del campo todavía puede verse el uso del patio como lugar para dormir, aprovechando la frescura que genera estar expuestos a la oscuridad de la bóveda celeste. Sin embargo, la vida urbana occidental descarta por completo estas costumbres fuertemente arraigadas en las condiciones climáticas, en uso aun en las densas ciudades del desierto en el cercano oriente, donde desde hace siglos se pasa la noche en la azotea y el caluroso día en la parte baja de la casa. Durante unas pocas décadas de la historia de la ciudad se construyó en la inmediata periferia del centro colonial, entre antejardines que inauguraban un cambio sensible de la noción de calle primigenia, casas eclécticas que rememoraron todos los estilos históricos. Poseían muchas de ellas pequeñas torres miradores que competían con la verticalidad de los cipreses que tanto se sembraban entonces y que hoy forman parte insustituible del paisaje urbano del centro. Aunque prácticamente no se usan ya, disfrutan de una vista maravillosa y son sin duda lugares frescos durante las noches de mitad de año. Desdichadamente, su planta reducida, devorada en una buena porción por la salida de escaleras

demasiado empinadas, no invita a su uso frecuente y las convierte en elementos decorativos y sin verdadera relación con la vida cotidiana de los residentes. En Hispanoamérica, la arquitectura militar es un sugerente precedente del uso de las cubiertas como espacio colectivo y como referencia motivadora del espíritu de este proyecto. Tanto en los castillos, fuertes y baterías como en las murallas que protegían los puertos donde tocaba la flota española, las cubiertas eran plataformas para las rondas de vigilancia y el emplazamiento de la artillería. Para proteger a la tropa del duro sol tropical construían estructuras ligeras que llamaron tendales, compuestas por un techo de teja a cuatro aguas sobre vigas de madera sustentadas en gruesos machones de ladrillo. De los machones se colgaba hamacas y el lugar servía, con la sombra y la brisa que ofrecía, como dormitorio, comedor y puesto de guardia, configurando con su ligereza y transparencia un contraste lleno de gracia, opuesto a la masividad de las pesadas cortinas de piedra de las fortificaciones. El propósito meramente defensivo de esta arquitectura cambió con el tiempo y la desaparición de las circunstancias por las cuales fue erigida, transformándose hoy en lugar de paseo y encuentro de los ciudadanos, en ruta para los corredores que madrugan a hacer ejercicio y en ciertas ciudades albergando cafés, bares e incluso alguna sala de cine al aire libre. Otro ejemplo maravilloso de arquitectura sobre los techos lo constituye la iglesia de la Compañía de Jesús en la ciudad de Sucre, en Bolivia, casi en lo más alto de los Andes. El templo de San Felipe Neri fue concebido ya con la influencia de Borromini y su cubierta armada con sucesivas cúpulas rebajadas configura un paisaje de dunas cerámicas ondulantes que al recibir el sol del atardecer brillan como un mosaico pardo y verde. Las torres y las acroteras acentúan este paisaje de artificio, tan estrechamente vinculado a la geografía del centro histórico y a las montañas a cuyos pies fue fundada la ciudad. Combinar la idea del techo habitable con un jardín tiene antecedentes históricos que se remontan a la antigua Babilonia y a las arquitecturas vernaculares del medioevo en Escocia, Islandia y la península escandinava. Desde hace algunos años, en Alemania, los techos jardín han empezado a ser obligatorios en los códigos de construcción de algunas jurisdicciones y en otras, su ejecución es favorecida con beneficios tributarios. Los techos jardín contribuyen a aliviar las islas de calor que se presentan en los centros urbanos, colaboran en el aislamiento del espacio interior, permiten la subsistencia de la avifauna y utilizan racionalmente el agua caída del cielo, en lugar de evacuarla velozmente hacia los drenajes. Adicionalmente, son inmensos los beneficios sicológicos y espirituales de contar con techos verdes que sustituyan la reiterada y gris proliferación de techos de concreto impermeabilizado. En el siglo XX Le Corbusier fue un vehemente propagandista de la utilización del techo jardín combinada con la tecnología en desarrollo del

concreto armado. Siempre me ha impresionado la memoria que escribió sobre la casa para sus padres, tras treinta años de haber concluido su edificación, por la potente mezcla que posee de racionalidad estricta y rigurosa y cálida y amorosa sensibilidad hacia el lugar y la vida que albergaba. Ahora que he aprendido más sobre clima y construcción, ese texto ha adquirido mayor valor entre mis libros por el vigoroso carácter precursor que posee. (10) Sus consideraciones sobre orientación, sombra, aislamiento y ángulos de incidencia solar son un sugerente precedente que integra vida y clima en una arquitectura sencilla y sabia. A pesar de las acerbas críticas de los post modernos hacia los años de gesta de la arquitectura moderna, esta es una preocupación que estuvo presente también en Wright, Aalto y Jean Prouvé y tantos otros arquitectos de la época y que constituye un precursor hito ético que considero fundamental en la historia de nuestra profesión. (11) Desde hace quince años, en la mayoría de los edificios que hemos proyectado en nuestra oficina en Bogotá construimos el techo como un jardín, capaz de albergar flora nativa y por ende todos a todos los insectos y pájaros a ella asociados, mitigando el impacto de la edificación sobre el lugar y beneficiando a la gente de la vista sobre la ciudad y la geografía inmediata. La cubierta deja de ser una simple tapa protectora del edificio y se transforma en un lugar pleno de oportunidades de apropiación y goce para quienes lo habitan. Mediante lucernarios, tragaluces, clerestorios o simples inclinaciones ofrece además múltiples oportunidades de captar la luz y modularla en el espacio interior inferior. Verdadera maestría y excelencia en esa búsqueda la exhiben los edificios de Rogelio Salmona, desde la Casa de Huéspedes Ilustres de Cartagena de Indias (12), terminada hace veinte años en una pequeña península de la bahía, hasta el edificio de postgrados de la Universidad Nacional y la biblioteca pública Virgilio Barco en Bogotá, concluida apenas recientemente. Hoy domingo, he visitado con mi familia la biblioteca, situada en medio del parque Simón Bolívar y hemos caminado por la variada topografía de sus techos mientras atardecía. A través de los lucernarios y las claraboyas se percibe la compleja riqueza del espacio interior y las claves de la geometría que lo ordenan. El enorme parque, la ciudad y las montañas quedan encuadrados por los volúmenes que sobresalen de los techos en diversas perspectivas y se siente al asomarse al borde esa alegría de andar por los tejados que Le Corbusier quería compartir con los gatos. El espíritu luminoso de las murallas de Cartagena está presente en el altiplano frío de los Andes. Como se ha dicho ya tantas veces por tantas voces tan autorizadas, toda obra que emprendemos recoge de una u otra forma ciertos rasgos autobiográficos. Hace algunos años me envió un amigo una postal con una fotografía de los jardines del umbráculo de Barcelona. Estaba a la sazón en medio del desarrollo de un proyecto para un concurso público para la Universidad del Valle, en la ciudad de Cali, cuyo clima cálido y húmedo representaba un desafío y un estímulo, requiriendo para las

edificaciones ancha protección del sol y abundante ventilación cruzada. Ver la fotografía de aquellos jardines umbríos, delicadamente cubiertos por un tamiz de madera que proyecta su sombra rayada sobre los muros, fue revelador inspirador y contribuyó en aquel momento decisiva y entusiastamente a la concepción del trabajo. Análogamente al umbráculo, puede uno imaginar el interior de las cestas y canastos y de algunos sombreros tejidos por nuestros artesanos que permitirían, puestos bocabajo y con su urdimbre cribando los rayos del sol, percibir desde la penumbra interior el espacio exterior intensamente iluminado. La aplicación y exploración de esta idea en la arquitectura tiene un potencial riquísimo, no solo en el trópico húmedo sino en los climas cálidos áridos. Teniendo en cuenta que las necesidades de ventilación varían en ambos tipos climáticos, queda en ambos la necesidad común de la protección solar. En este aspecto, la utilización de persianas graduables en Chihuahua permitiría resolver una gran variedad de problemas de arquitectura, abriendo y cerrando el paso, según convenga, a los rayos del sol y al mismo tiempo desviando la luz hacia los cielorrasos para difundirla y evitar el deslumbramiento por el fuerte contraste lumínico entre interior y exterior. (13) Si a nuestra terraza se le construyera una cubierta parcial con columnas ligeras concordando con la retícula estructural que sustenta toda la edificación, bajo ella se podría disponer sillas y mesas y un mostrador para distribuir café, refrescos y burritos y tortas, favoreciendo la permanencia de la gente alli y el disfrute de muchas actividades lúdicas que complementen y enriquezcan la vida académica. Esta sobrecubierta eximiría adicionalmente de la carga de radiación del verano a la cubierta original, anulando las ganancias de calor por conducción a través suyo. La envolvente del área cubierta podría protegerse con el principio de cerramiento del umbráculo, abriéndose a voluntad según las estaciones y la hora del día. Igualmente, las persianas practicables serían de gran utilidad en las ventanas. En primer término, porque la difícil orientación de la fachada sobre la calle Morelos, castigada en las tardes de verano por un sol casi horizontal, no puede resolverse con parasoles fijos sin afectar la visibilidad a través de los vanos y anular la escasísima y sesgada recepción de la radiación del invierno. En segundo término, porque parece más respetuoso hacia un edificio de valor patrimonial como el nuestro intervenir en sus fachadas de la manera más delicada posible, respetando su orden original. Los postigos con persianas pueden abrirse y cerrarse a conveniencia, pueden graduarse, controlan la radiación, la luminosidad y la ventilación y se instalan sin alterar la estructura y las proporciones de las fachadas, con procedimientos de fijación muy sencillos y económicos que permiten retirarlos con facilidad para reemplazarlos o repararlos. Imágenes: Umbráculo de Barcelona, tendales de San José de Bocachica, dibujo del fuerte de San Fernando, la casa junto al lago, Techos jardín en Nueva York. Colin Porteous: diagramas de Le Corbusier y casa de Wright, terrazas del edificio de la Universidad de los Andes, terrazas de Salmona. San Felipe Neri.

4.2. Edificaciones bioclimáticas recientes. 4.2.1. Referencias generales: Edificios de oficinas y educativos climatizados

pasivamente en el Reino Unido en las ciudades de Nottingham, Leicester y Londres. La biblioteca de la Universidad de Delft en Holanda. Al proponer como tema de tesis la adecuación climática de nuestro edificio, pensé en el magnífico potencial que su estructura tipológica proponía, con dos pequeños patios interiores situados a mitad de la planta y sobre el viejo sótano abandonado, alcanzando la altura total del edificio. Acabábamos de recibir en nuestras clases un sugerente módulo del profesor Alcántara, el curso de sistemas pasivos de climatización, en el cual obtuvimos información sobre las viejas torres cazadoras de viento, utilizadas durante siglos en el medio oriente, con sus tinajas de agua para humidificarlo a su paso. También habíamos puesto a prueba en nuestros proyectos de taller con el profesor Szokolay la teoría de ventilación aprovechando las diferencias de presión entre el aire interior y el aire exterior, generando buitrones que crearan corrientes por convección, capaces de halar a través de la edificación aire fresco tomado de jardines sombreados o circulado bajo el suelo o sobre la superficie de pequeños estanques. (14) Teniendo en cuenta que el sótano podía almacenar cantidades significativas del agua caída en los meses de lluvia, el aire podría ser enfriado y humidificado allí y luego succionado hacia lo alto a través de dos grandes chimeneas que coronarían los patios. Ya había percibido en los calientes veranos chihuahuenses cómo el tiro de la escalera principal, cuando se abrían las ventanas de su último rellano, producía una grata y refrescante corriente ascendente de aire. En el invierno, la temperatura del agua almacenada en el sótano sería elevada al hacerla circular por serpentines de cobre dentro de calentadores solares dispuestos en la cubierta, permitiendo entibiar el aire y distribuirlo por el edificio utilizando el poder de succión de las chimeneas solares sobre los patios. Dado que la diferencia de densidades entre el aire externo y el interno crece en proporción directa con la altura de las torres, imaginaba que su silueta recortándose contra el perfil de la fachada proto-racionalista de nuestro edificio podría otorgarle un fuerte carácter al proyecto que emprendería. Varios edificios construidos en el Reino Unido servían como referencia para esta idea inicial de proyecto. (15) En todos los casos estudiados, la forma arquitectónica basa su fortaleza expresiva evidenciando su cometido de climatización pasiva, con grandes torres y chimeneas de ventilación que aprovechan tanto el efecto de succión cuya descripción por Szokolay he citado más arriba como el principio de ventilación por diferencias de presión que saca partido de las brisas naturales, con extractores que rematan las torres y giran para alinearse en la dirección en la que estas soplan. En el Inland Revenue Center en Nottingham, un complejo de oficinas gubernamentales proyectado por la firma de Michael Hopkins y

asociados, las torres de las escaleras, con cubiertas que se abren y cierran a conveniencia, expelen el aire ya utilizado. El aire fresco es captado a través de las ventanas en las temporadas cálidas. En las temporadas frías el aire es recogido por medio de conductos con persianas que lo llevan a un intercambiador de calor para entibiarlo y luego introducirlo en las oficinas por rejillas desde abajo del piso, utilizando ventiladores eléctricos. Las torres absorben energía solar para crear e incrementar el tiro del aire. En un edificio proyectado por la firma Short Ford Asociados, para la facultad de ingeniería de la universidad De Montfort en Leicester, la forma de las ventanas y las torres y persianas expresan las diversas estrategias de ventilación, cuyos principios son enseñados en las aulas. El programa fue distribuido alrededor de un gran atrio, con el fin de disponer de un espacio integrador que suministre luz natural a los sectores más profundos del proyecto. Michael Hopkins y asociados, realizó más recientemente un conjunto arquitectónico para la Universidad de Nottingham, en el que sustituye la utilización del efecto de succión por la ventilación basada en la brisa, utilizando cabezas giratorias coronando las chimeneas. La ventaja de esta técnica frente a la basada en la succión reside en la menor sección usualmente requerida en los buitrones. Portcullis House, otro de los edificios de esta firma, alberga oficinas para miembros del parlamento británico en un terreno situado en la ribera del Támesis, frente al Big Ben. Tanto la contaminación del centro de Londres como los requisitos de seguridad exigidos obligaban a proyectar ventanas herméticas, sugiriendo realizar un edificio convencional basado en la inyección mecánica de aire acondicionado para su funcionamiento. En lugar de esto, los proyectistas idearon una cubierta inclinada con grandes chimeneas de bronce, integrándose al paisaje de techos de pizarra y buitrones de ladrillo y piedra de las edificaciones vecinas. El aire fresco es captado en la base de las chimeneas en la parte alta del edificio, donde es refrigerado utilizando agua bombeada desde el subsuelo, para luego enviarlo por gravedad hasta las oficinas y finalmente extraerlo utilizando la fachada de cristal para crear con el sol la fuerza de convección necesaria para elevarlo y sacarlo por los buitrones. Es un proyecto que implica un nuevo enfoque de ventilación, en el que la fuerza de gravedad cobra especial importancia, asociándose a los principios de succión y convección tradicionales. Sin embargo, la utilización de agua del subsuelo y las grandes unidades mecánicas que manejan el aire desdibujan la fuerza de la solución bioclimática frente a lo conseguido en casos como el del recinto ferial de la exposición de 1992 en Sevilla, donde las torres de enfriamiento con pulverizadores de agua resuelven los problemas con menor consumo de líquido y de energía. Imágenes: Inland Revenue Center. Pág. 140. Nottingham University. Págs. 137y 146. Portcullis House. Pág. 138 y diagrama Pág. 144.

Una referencia muy interesante para los propósitos de este trabajo la constituye la biblioteca de la Universidad de Delft en Holanda, construida a partir del proyecto del grupo Mecanoo que ganó un concurso realizado en 1992. (16) Es un edificio que casi desaparece en el paisaje del campus, bajo una extensa cubierta de césped suavemente inclinada. La entrada, como una grieta que penetra profundamente en el plano oblicuo, comunica a quien se aproxima la sensación de adentrarse en la tierra. Sin embargo contrasta, una vez se franquea el umbral, con un espacio pleno de luz natural, recibida desde arriba a través de un gran cono de concreto, acero y cristal que perforando la cubierta sobresale contra el cielo, indicando con claridad la presencia de la biblioteca en el campus. Este corazón del edificio alberga las salas de lectura y propicia la ventilación natural. La planta rectangular tiene su fachada más extensa orientada hacia el sureste y dos fachadas triangulares que van elevándose con la pendiente del techo, abriendo la vista hacia los bosques vecinos. Las oficinas administrativas están ubicadas contra la fachada sureste, controlando la excesiva luminosidad directa, que sería inconveniente para los libros y los lectores, sin renunciar a las ganancias de calor que su orientación brinda. Las paredes del cono difunden la luz cenital en el centro de la planta, creando una atmósfera con una gran calidad lumínica. Las ventanas tienen vidrios dobles para proteger contra las pérdidas de calor. La utilización de concreto y el grosor de la cubierta vegetal aportan al edificio una alta masa térmica que lo torna muy estable frente a las fluctuaciones climáticas de las estaciones. Imágenes: Copiar de Building in Concrete: Pág. 43. Fotografía superior derecha. Pág. 44. Pág. 47. Pág. 50. Fotografía inferior izquierda. Pág. 51

4.2.2 Referencias de enfriamiento evaporativo descendente pasivo: Antecedentes experimentales y aplicaciones en espacios abiertos y en edificios. El sistema de Cunningham y Thompson. La avenida de Europa en la exposición universal de Sevilla en 1992. Torres de enfriamiento evaporativo descendente pasivo para la Universidad Ben-Gurion en Israel. Edificio para la Bolsa de Valores de Malta. Edificio de oficinas en Catania. Edificio de oficinas en Sevilla. Centro de tecnología en Botswana. Pabellón experimental en Arabia Saudita.

La discusión de este proyecto de tesis con el arquitecto Jaime López de Asiaín, catedrático de la Universidad de Sevilla, introdujo un cambio en la orientación de la estrategia de enfriamiento que preliminarmente proponía. Basándose en su experiencia como director de las obras de urbanismo para la Exposición Universal de 1992 en Sevilla, trabajo en el que contó con la asesoría técnica del profesor Baruch Givoni, don Jaime López sugirió abandonar la idea de utilizar las chimeneas que estaba disponiendo sobre los patios para succionar hacia los pisos superiores el aire previamente enfriado en depósitos de agua localizados en el sótano. A cambio de ello aconsejó utilizar las chimeneas en sentido contrario, haciendo descender por gravedad capas sucesivas de aire enfriado mediante la evaporación de agua pulverizada en el tiro de las chimeneas. Esta presión permanente de aire frío y humidificado inundaría uno a uno todos los pisos del edificio, forzando la salida del aire ya utilizado por las ventanas hacia las calles. Además de la rítmica renovación de aire que se genera, esta impediría el indeseable ingreso de aire caliente exterior a la edificación y contribuiría a mejorar algo su desempeño acústico frente al ruido de la avenida. Adicionalmente, al estar ubicado en el tope de las torres el dispositivo para la captura de aire para alimentar el sistema, a más de veinticinco metros sobre el nivel de la calzada, se puede disponer de un aire limpio de la polución que el frecuente tráfico de camiones urbanos genera sobre la avenida Independencia. Estas sugerencias motivaron la búsqueda de información teórica y relativa al trabajo experimental realizado alrededor de este sistema en distintas universidades y centros de investigación, así como de edificaciones realizadas con estos principios. Baruch Givoni explica las características del proceso de enfriamiento evaporativo. (17) La cantidad de calor absorbida en el proceso de evaporación del agua (su calor latente) es muy alta en comparación con otras formas comunes de transferencia de calor en los edificios. Cada gramo de agua que se evapora sin adición de energía externa extrae del aire que lo rodea, o del medio en el cual se da la evaporación, alrededor de 0,6 kilocalorías. Esto representa 0,66 w/h. En las regiones desérticas con muy baja humedad, el enfriamiento evaporativo directo no solamente resulta económico sino deseable desde el punto de vista fisiológico. A través de los tiempos este sistema ha sido utilizado para enfriar edificios,

con varias técnicas sencillas como el humedecimiento de los pisos o la colocación de cortinas de ramas entretejidas en las ventanas orientadas a la brisa. Con la evaporación, la temperatura del aire desciende y su contenido de humedad aumenta mientras su temperatura de bulbo húmedo se mantiene constante. Este proceso, que ocurre sin adición externa de energía, se denomina adiabático. Significa que el contenido total de energía del aire, constituido por la suma del calor sensible y el calor latente, permanece constante. Los cambios que ocurren durante el proceso de enfriamiento evaporativo en la temperatura, el contenido de humedad (presión de vapor) y la humedad relativa del aire, pueden verse en la figura adjunta. El punto A representa aire con una temperatura de bulbo húmedo y un contenido de humedad dadas: Temperatura de bulbo seco = 35 grados, temperatura de bulbo húmedo = 20 grados, humedad relativa = 22%, contenido de humedad = 8 g/kg, presión de vapor = 10 mm Hg. Cuando dicho aire pasa a baja velocidad a través de una extensa almohadilla de fibras humedecidas, su temperatura de bulbo seco desciende y su contenido de vapor crece a lo largo de la línea constante de temperatura de bulbo húmedo de 20 grados centígrados. En la práctica, el proceso de humidificación no termina y la temperatura de bulbo seco del aire que sale del aparato de enfriamiento evaporativo es mayor que la temperatura de bulbo húmedo en un porcentaje situado entre el 20% y el 40 % de la diferencia de las temperaturas iniciales de bulbo seco y bulbo húmedo. En el ejemplo ilustrado, el aire termina con una temperatura de 24,5 grados centígrados, una humedad relativa de 65% y un contenido de humedad de 12,7 gramos por cada kilo de aire seco, correspondiendo al punto B de la gráfica. La diferencia entre las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo se define como la depresión de bulbo húmedo. El cociente entre la caída de temperatura del aire que entrega un aparato de enfriamiento evaporativo y la depresión de bulbo húmedo es definida en ocasiones como la eficiencia humidificadora. En todos los sistemas de enfriamiento evaporativo, la temperatura de bulbo húmedo es el factor más importante a considerar. En las regiones áridas, a la hora de la máxima temperatura, los valores de la depresión de bulbo húmedo típicos están entre 10 y 15 grados centígrados. En las regiones desérticas suelen estar entre 15 y 20 grados centígrados. Ello significa que el aire que emerge del aparato evaporativo, sea este mecánico o pasivo, tendrá en estos climas una temperatura entre 2 y 3 grados centígrados por encima de la temperatura ambiente de bulbo húmedo. Por otra parte, debido a las ganancias de calor de la construcción, el aire interior de un edificio refrigerado con este sistema se calienta entre uno y tres grados centígrados por encima de la temperatura del aire en la boca de salida del aparato, incluso a pesar del alto flujo que es característico del sistema. Por consiguiente, será frecuente conseguir temperaturas

interiores mayores entre 3 y 5 grados centígrados a la temperatura ambiente de bulbo húmedo. Estas condiciones establecen los límites de aplicación del enfriamiento evaporativo directo. La combinación, por una parte, de la humedad elevada del espacio interior y por otra, de la alta velocidad del aire, sienta el límite superior de la zona de bienestar para espacios interiores entre 25 y 26 grados centígrados. Por lo tanto, el enfriamiento evaporativo directo solo puede usarse en regiones y estaciones en las que la temperatura de bulbo húmedo no excede 22 grados centígrados. El clima de la ciudad de Chihuahua resulta ideal para utilizar el sistema sugerido por don Jaime López de Asiaín, con chimeneas de enfriamiento evaporativo de flujo descendente aprovechando los patios del edificio del Isad. Imagen: Página 132, figura 5.1 del libro Passive and Low Energy Cooling of Buildings.

El sistema de Cunningham y Thompson. Baruch Givoni explica en la obra citada anteriormente el experimento realizado por los investigadores Cunningham y Thompson en 1985. (18) La torre fue construida y probada por los citados investigadores en Tucson, Arizona, sobre una edificación de aproximadamente 100 m2. Tiene una sección transversal de 1,8m x 1,8m y una altura de 7,6m. Posee en su parte superior cuatro almohadillas verticales de celulosa (CELdek), impregnadas de sales preservantes y saturantes rigidizantes, las cuales tienen 10 centímetros de espesor y están orientadas hacia los cuatro puntos cardinales. Una trampa en forma de “X” captura el viento y lo dirige hacia abajo. El agua es provista a través de una bomba. El sistema incluía una chimenea solar al otro extremo de la edificación, con el propósito de aumentar el flujo de aire frío a través de la torre y del edificio. Un ático aislado bajo la cubierta sirve para calentar el aire que genera el tiro de la chimenea solar, tal como se ve en el corte diagramático adjunto. Imagen: Figura 5.5 Página 140 Passive and Low Energy...

En 1986, Cunningham y Thompson publicaron su propuesta en la reunión de PLEA de Hungría, con los datos experimentales recogidos en la prueba de dos días que realizaron el 22 y el 23 de agosto de 1985. Los datos incluían las condiciones ambientales (temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo y velocidad del viento), la temperatura y la velocidad del aire al abandonar la torre, la temperatura interior e información sobre la chimenea solar. Los resultados fueron considerados grandiosos. Como puede verse en la gráfica anexa, estando a las cuatro de la tarde del segundo día la temperatura exterior en 40,6 grados centígrados y la temperatura de bulbo húmedo en 21,6 grados centígrados, la temperatura del aire que la torre entregaba al interior de la vivienda arrojó 23,9 grados centígrados, saliendo a una velocidad de 0,75 m/seg. La temperatura del espacio interior llegó apenas a 24,6 grados centígrados. Imagen: Figura 5.6 Página 140 Passive and Low Energy...

El profesor Givoni desarrolló un sencillo modelo matemático para predecir el comportamiento de la torre y de los edificios que refrigera, validándolo a través de la comparación de los datos de medición y las predicciones del modelo. Cunningham y Thompson habían presentado un complejo modelo teórico de su experimento en 1987. Según este, el flujo de aire a través de la torre se incrementaría con el aumento de la velocidad del viento y con el funcionamiento de la chimenea solar. En su reporte incluyeron los patrones de temperatura de bulbo seco, de temperatura de bulbo húmedo y de temperatura del aire del espacio interior, medidos a lo largo de los meses de junio, julio y agosto. Sin embargo, no comparaban las predicciones del modelo con los datos registrados en sus publicaciones anteriores. En 1991 Givoni hizo un análisis del sistema, concluyendo que en realidad la chimenea solar no apoya el comportamiento de la torre de enfriamiento y demostrando que el flujo de aire es prácticamente independiente de la velocidad del viento local. Su análisis demuestra que el flujo y la temperatura del aire que sale de la torre dependen casi exclusivamente de la diferencia de temperaturas entre el aire frío del interior de la torre y el aire cálido exterior. Esta diferencia de temperaturas es proporcional a la depresión de bulbo húmedo (TBS – TBH). Por lo tanto, el flujo de aire descendiendo por el buitrón pareciera ser proporcional a la depresión de la TBH, así como al diseño especifico de la torre. Basándose en ello, el profesor Givoni propuso en 1992 su modelo. La gráfica muestra el patrón de temperatura del aire al salir de la torre y el de la temperatura del aire del espacio interior, medidos por Cunningham y Thompson en 1986, comparándolos con los datos calculados por el modelo. El experimento añadió datos de cinco días adicionales del mes de junio de 1987 y también los comparó con los correspondientes valores calculados por el modelo. Imagen: Figura 5.7 Página 141 Passive and Low Energy...

El aire procesado alcanza su temperatura al cruzar las almohadillas de celulosa. Por lo tanto, suponiendo que la torre este razonablemente aislada, su altura y el área de las almohadillas humedecidas no deberían influir apreciablemente sobre dicha temperatura, dada una combinación específica de TBS y TBH. Sin embargo, estos dos factores afectan la rata de flujo del aire y por lo tanto el efecto refrigerante total de la torre. La torre de enfriamiento de Tucson tiene 7,6 metros de altura, una sección transversal aproximada de 3,2 m2 y un área de almohadillas de celulosa de 6,4 m2. Con TBS de 40 grados centígrados y TBH de 20 grados centígrados la velocidad de salida del aire fue de cerca de 0,7 m por segundo. Esto quiere decir que la tasa de flujo rondaba los 2,4 m3 por segundo. La tabla anexa predice las ratas de flujo de aire de torres de este tipo, con diversas alturas totales y superficies de almohadillas, asumiendo que la torre es de planta cuadrada, que la altura de cada almohadilla es igual a la mitad de su anchura y que la sección transversal del buitrón es igual a la mitad del área de las almohadillas. La altura de la torre se mide hasta el centro de las almohadillas.

Un somero cálculo del volumen del edificio del Isad arrojaría tres cambios de aire por hora para el área útil de las cinco plantas, usando dos torres como la de mayor altura descrita en la tabla. Si se considera un elemento desviador que aproveche la fuerza de la brisa en la cúspide de la torre o si se incluyera allí un ventilador eléctrico, el número de renovaciones se incrementaría. La avenida de Europa en la exposición universal de Sevilla en 1992. En un artículo publicado por los investigadores S. Álvarez y J.L. Molina del departamento de Ingeniería Energética de la Universidad de Sevilla y E.A. Rodríguez del centro CIEMAT-IER de Madrid, es descrito el funcionamiento microclimático de las torres de enfriamiento evaporativo descendente utilizadas en este proyecto de espacio público y los estudios teóricos y prácticos para la eficiencia de su desempeño. (19) El proyecto fue realizado por los arquitectos Lippsmeier y Hennin-Normier. Bordeaban la avenida los pabellones de los doce países que a la sazón componían la Comunidad Económica Europea, mientras en el centro del espacio abierto se ubicaba el pabellón de la Comunidad, entre plazas, jardines, estanques y senderos peatonales. Hay doce torres, distribuidas en dos hileras paralelas, simbolizando los países constituyentes de la Comunidad. Cada torre tiene 30 metros de altura total, de los cuales cinco corresponden a la base y los 25 restantes al buitrón, armado con una estructura tubular ligera recubierta por material plástico blanco. La geometría del volumen es la de un tronco de cono que tiene ocho metros de diámetro en su base y tres metros de diámetro en su tope. El peso total de cada torre es aproximadamente de 15 toneladas. El propósito de construirlas fue el de generar condiciones climáticas apropiadas en el espacio abierto de la avenida durante los meses del duro verano sevillano. Para evitar la dispersión demasiado rápida del efecto refrigerante, la avenida fue circundada por un seto de pinos que otorga al espacio un cierto nivel de confinamiento. A diferencia de las torres desarrolladas en Arizona, estas prescinden de las almohadillas de celulosa y basan el proceso de evaporación en una serie de atomizadores dispuestos en anillos sucesivos cerca de la boca superior de las torres. Además, la corona de cada torre esta provista de una trampa de viento fija, orientada hacia el suroeste, la dirección desde la que sopla principalmente la brisa. El uso de los atomizadores de agua se propuso por dos razones básicas: por una parte para minimizar las pérdidas de presión del aire con el fin de obtener un funcionamiento eficiente con y sin brisa y por otra, para afinar su regulación, permitiendo que independientemente de las condiciones climáticas exteriores (temperatura y humedad del aire, velocidad y dirección del viento) la capacidad refrigerante sea máxima y se evite mojar a los paseantes con agua no evaporada. La altura de la torre incrementa el efecto invertido de chimenea, permite alimentar con aire más frío el sistema y evita sombra de vientos de edificaciones vecinas.

Los autores presentan las ecuaciones de modelado de las torres, asumiendo una corriente continua descendente en su interior. El proceso de integración se hace considerando arbitrariamente una velocidad 0V de entrada del aire y calculando la correspondiente presión de entrada. El diseño final consta de nueve anillos de ocho atomizadores cada uno, situados en la parte más alta y fijados a la estructura de cada torre. Para graduar en nueve diferentes alternativas su funcionamiento, hay cuatro circuitos de agua. El control se hace midiendo periódicamente la diferencia entre la temperatura exterior y la temperatura de bulbo húmedo. También se mide la velocidad de acceso del aire en la trampa de vientos superior y se verifica la humedad del aire que entrega la torre. Imágenes: Diapositivas copiadas con scanner de Expo Sevilla.

Centro internacional Blaustein para estudios en el desierto: Los autores del proyecto, D. Pearlmutter, E. Erell, Y. Etzion e I.A. Meir han diseñado una torre de enfriamiento evaporativo descendente sobre un gran patio cubierto con una marquesina de poli - carbonato selectivo, en el corazón de un complejo de edificios proyectado para albergar este centro de investigaciones en las áridas montañas del Negev en Israel. (20) La primera fase del proyecto sirvió para hacer un análisis del prototipo, a través de la medición del desempeño de una torre de escala reducida, variando las cantidades y los mecanismos de suministro de agua y de aire. Los ensayos permitieron concluir que la torre tiene un potencial de reducción de la temperatura del orden de diez grados centígrados en un día tipo del verano. También se concluyó que sería necesario forzar mecánicamente el suministro de aire, dado el magro flujo conseguido simplemente por gravedad. En la segunda fase, se midió durante un verano el desempeño de la torre real, cuya altura es de diez metros y cuya sección transversal es de diez metros cuadrados. También en esta etapa fueron probados varios mecanismos de suministro y varias formas de operación. El sistema produjo un resultado de un poco mas de 100 Kw. , con una depresión de bulbo húmedo cercana al 85-95%. El consumo de agua estuvo entre 1 y 2 m3 por día. La tercera fase sirvió para hacer mejoras del sistema, desarrollando un mecanismo de captura de la brisa para incrementar la presión de entrada del aire y su volumen. Se analizó mecanismos fijos y móviles de captura del aire, midiendo la velocidad del viento y fijando su proveniencia. También se midió la velocidad del aire dentro del buitrón, para finalmente recomendar para su integración sobre la torre la trampa captora que demostró ser más eficaz. Como ya se ha mencionado, citando al profesor Baruch Givoni, el principio de enfriamiento evaporativo se basa en la cantidad relativamente alta de energía que se requiere para cambiar el estado agregado del agua de líquido a gaseoso. Mientras el calor necesario para elevar la temperatura del líquido un grado centígrado es de 4,18 kilojulios por kilogramo, el calor específico latente de la vaporización equivale a 2257

kilojulios por kilogramo. En los aparatos de enfriamiento evaporativo, esta energía es aportada principalmente por el aire que alimenta el sistema, cuyo contenido de calor y capacidad para contener vapor son indicados por su temperatura de bulbo húmedo y su humedad relativa. Las condiciones climáticas del Negev, con temperaturas promedio máximas de 32 grados centígrados en el verano y humedades relativas del 30% son muy favorables para la utilización de este proceso de enfriamiento basado en el sifón térmico que generan las diferencias de densidad del aire y su consiguiente movimiento de zonas de alta a zonas de baja presión. Este movimiento del aire puede acelerarse e incrementar su flujo con el diseño de mecanismos que aprovechen la fuerza de la brisa exterior, desviándola por el buitrón hacia abajo o con un ventilador eléctrico. Sin estos elementos, la fuerza con la que se produce el descenso simple del aire puede calcularse integrando su diferencia de densidades a lo largo de la altura de la torre y multiplicándola por la aceleración de la gravedad. Los autores del proyecto de Sevilla demostraron que en la rotonda la temperatura del aire descendía 12 grados centígrados en el primer metro de recorrido dentro de la torre, si el diámetro de cada gota era de 14 µ m. Si el diámetro se incrementaba a 62 µ m, la disminución de temperatura requería un mayor recorrido, demandando 15 metros para bajar su temperatura 11 grados centígrados. Si se desea enfriamiento directo del aire, el diámetro de las gotas debe entonces teóricamente ser muy pequeño y la torre debe tener la altura suficiente para garantizar su total evaporación. El máximo enfriamiento ocurre, como lo explica el profesor Givoni, cuando el aire es llevado a su punto de saturación. No puede este aire refrigerarse por debajo de la temperatura termodinámica de bulbo húmedo. Una vez alcanzado este punto, (según Givoni, en la práctica no se consigue arribar a él) la única manera de incrementar el poder de enfriamiento de las torres será intensificando su flujo de aire, manteniendo la temperatura de entrega del aire en su punto de rocío y utilizando las pantallas desviadoras o el ventilador eléctrico ya mencionados. Si la boca de entrada de la torre no posee una pantalla desviadora y es simétrica, al soplar la brisa perpendicularmente al eje vertical de la estructura el flujo de aire puede verse menoscabado con respecto al que existiría en condiciones de calma. Los autores hicieron varias pruebas en el túnel de viento, encontrando que con la simple colocación de una capucha curva sobre la boca se podía evitar la disminución de la velocidad por turbulencia hasta en un 40%. El estudio concluye que las pantallas fijas y simétricas de captura del viento, cuando este viene a velocidades inferiores al 40% de la velocidad de descenso del aire dentro del conducto de la torre, son mas apropiadas. Cuando estas velocidades son superiores, es mejor tener pantallas asimétricas orientadas hacia la dirección de proveniencia de las brisas. No es necesaria una orientación

exacta de la pantalla captadora. Hasta una desviación de 60 grados con respecto a la dirección del viento demostró afectar muy poco su eficiencia. La torre que sirvió de prototipo, aproximadamente de 3,5 m de altura y 1 m2 de sección transversal se hizo con plástico ligero sobre un marco rígido. Fue medida con sensores electrónicos de temperatura y humedad relativa en sus bocas de entrada y salida. La rata de flujo fue calculada de acuerdo con las velocidades del aire conseguidas y con el área efectiva de la pantalla captora. Basándose en el diferencial de temperaturas y en dicha rata de flujo del aire pudo calcularse la capacidad de enfriamiento del sistema ( maxP ):

ρptCAvP ∆=

donde: P Capacidad de enfriamiento (Kw)

A Sección transversal de la boca de entrada v Velocidad del flujo de aire (m/seg)

t∆ Máximo diferencial de temperatura entre el aire de entrada y el de salida. (grados C)

pC Calor específico del aire (kilojulios / kilogramo grado C)

ρ Densidad del aire (kilogramos / m3)

Los resultados de las primeras pruebas confirmaron el potencial de descenso de la temperatura hasta diez grados centígrados pero con un caudal descendente por convección demasiado débil. La observación se hizo comparando los efectos de la conveccion libre con pruebas en las que se utilizó ventiladores eléctricos. La primera fila de la tabla siguiente representa lo obtenido naturalmente y las tres siguientes lo obtenido con dos tipos diferentes de ventilador. Dado que la magnitud de la refrigeración es una función directa del caudal de aire generado, el sistema demostró depender fuertemente de la disponibilidad de forzar el flujo. Así, aunque la configuración con el máximo caudal no consigue el diferencial de temperatura mayor, si alcanza el potencial de enfriamiento máximo. Prueba del prototipo: configuraciones y resultados

Configuración Tipo de suministro Caudal de aire maxt∆ maxP

(m3 / h) (grados C) (kw) 1 rocío fino 100 7.0 0.2 2 rocío fino 745 10.9 2.4 3 rocío grueso 1150 5.8 2.0 4 rocío fino 1150 8.0 2.8

En términos de suministro de agua, pudo constatarse que los pulverizadores de rocío más fino proveen mayores reducciones de temperatura y mayor potencial de enfriamiento que los de rocío grueso,

presumiblemente debido a que el rocío fino genera un área más densa de contacto entre el agua y el aire. La torre, como se dijo anteriormente, refrigera un amplio patio de unos 500 m2, con una cubierta de policarbonato con una trama interna que refleja los rayos solares perpendiculares y es permeable al paso de los rayos inclinados, lo cual permite generar sombra en el verano y ganar calor en el invierno. El patio dispone de aberturas de ventilación perimetrales en la parte superior. Imagen: Diagrama en corte del policarbonato selectivo. Pagina 49. Arquitectura solar. Talca.

La torre fue construida con estructura tubular de acero y una envolvente rígida ligera. Su altura efectiva es de 10 m y su diámetro de 3,75 m. Lleva, de acuerdo con las pruebas del prototipo, un ventilador de 48 pulgadas que introduce aire al sistema a una tasa de 36000 m3 por hora. Se hizo pruebas con cabezas de ducha doméstica y con regaderas de uso agrícola que producen gotas con diámetros de 800 micrones. Otros dispositivos con capacidad de generar rocío más fino fueron desechados porque sus conductos se obstruyen con demasiada frecuencia. Los parámetros medidos incluyeron las temperaturas ambiente y de bulbo húmedo a la entrada, a la salida y cada dos metros dentro del buitrón, las humedades relativas exterior y del espacio interior, el caudal de aire fluyendo por la torre y el consumo diario de agua. Las mediciones permiten afirmar que la temperatura del aire puede reducirse entre diez y quince grados centígrados y que la mayor parte de esta reducción (8 – 12 grados centígrados) se produce durante los dos primeros metros del recorrido descendente, incluso aunque los pulverizadores de agua se coloquen a lo largo de todo el buitrón. Imagen: Corte. Página 6 del artículo Refining the Use of...

La eficiencia del sistema, determinada por la depresión relativa de la temperatura de bulbo húmedo, demostró depender fuertemente de la humedad del ambiente. En un día típico de verano, cualquiera de las configuraciones probadas logró un 90 – 95 % de eficiencia. El consumo de agua varió entre quinientos y 2000 litros por día, dependiendo de las condiciones del ambiente. Con temperaturas externas de 36 grados y 22% de humedad relativa, el sistema alcanzó una capacidad de enfriamiento de 100-120 Kw. Los investigadores predicen una mayor eficacia del sistema en la medida en que el flujo de aire se incremente, bien sea mecánicamente, con trampas captoras o con una combinación de los dos medios. Realizaron pruebas con trampas de viento de distintas formas con el ánimo de estudiar la eliminación del ventilador eléctrico, mejorar el caudal de aire y por ende el desempeño de la torre. Como la presencia del aire no es constante a lo largo del día, se buscó una configuración que pudiera explotar la presión positiva de la brisa disponible y minimizar la resistencia cuando la torre funciona con el ventilador. La eficiencia en la captura del aire se calcula como el cociente entre la velocidad del caudal de aire dentro de la torre y la velocidad del viento normal a la boca. En el gráfico anexo se muestra las secciones de las trampas captadoras probadas, su

eficiencia y la velocidad del flujo de aire con ventilador. Todas las configuraciones son esencialmente simétricas y demuestran la ineficacia del uso de persianas. Resultó mas adecuado el uso de la trampa curva, que captura la cantidad mayor de aire. Imagen: Página 12 del artículo Refining the Use of...

Edificio para la Bolsa de Valores de Malta. Este ejemplo es especialmente interesante por tratarse de una iglesia de valor patrimonial que fue restaurada en 2001 para albergar las actividades de la Bolsa de Valores de Malta, en el sur de Europa. El proyecto esta organizado dentro de los muros de la vieja iglesia, con un gran atrio central longitudinal que sirve de escenario para las transacciones y con galerías con pequeños cubículos que sirven de oficinas a su alrededor. (21 ) Tratándose de una isla, la humedad relativa del lugar suele ser bastante alta, incrementando los efectos del calor en los días de verano, que tienen una temperatura promedio de 30.5 grados, con máximas ocasionales que pueden llegar a 42.1 grados centígrados. El atrio central, de casi 15 metros de altura, controla su temperatura en el verano con un sistema de enfriamiento evaporativo descendente, basado en 18 válvulas pulverizadoras de agua situadas en la parte alta de su interior. La distribución del aire frío siempre ocurre por gravedad, ahorrando el costo y el consumo energético de los conductos y los ventiladores que normalmente se usan para distribuirlo y darle impulso en los sistemas de enfriamiento mecánico convencionales. El sistema de enfriamiento evaporativo descendente opera asociado a las aberturas de ventilación situadas sobre las fachadas y en la cumbrera, controladas electromecánicamente. Al encenderse el sistema, estas se abren tanto arriba como abajo, permitiendo captar en lo alto el aire de entrada y evacuarlo luego a través de las ventilaciones inferiores. Dado que la presión del viento ocasionalmente podría superar la presión del aire interno pugnando por salir, las hojas de ventilación se cierran casi totalmente tan pronto este alcanza velocidades superiores a los cinco metros por segundo. Por la noche, el proyecto prevé enfriamiento por ventilación convectiva, retirando el calor acumulado durante el día en muros, pisos y techo del edificio. El enfriamiento por ventilación convectiva es particularmente útil, ya que mientras las temperaturas internas diurnas alcanzadas están entre los 25 y 26 grados centígrados, al caer la noche la temperatura exterior desciende a menos de 23 grados centígrados. Al abrir las compuertas de ventilación superiores e inferiores, el aire frío ingresa abajo, llenando el vacío dejado por el aire más caliente, que tiende a escapar por la parte alta. Este sistema de enfriamiento presupone la existencia de una amplia oscilación térmica diaria, algo que es característico del clima de la ciudad de Chihuahua. Aunque no hay mediciones de costo y beneficio de este proyecto, el ahorro potencial del sistema podría alcanzar, solamente en el atrio central, el 60% del consumo normal de las unidades de enfriamiento

convencionales. La totalidad del edificio consumiría en caso de utilizar el enfriamiento mecánico acostumbrado en las ultimas décadas 103.924 Kwh. Con los sistemas descritos, el consumo desciende a 54.139 Kwh y se reduce las emisiones de CO2 a la atmósfera en aproximadamente 28.152 Kg. Imágenes: De Internet, bajar la vista del edificio y los esquemas 1 y 3 de enfriamiento. www.wspgroup.com

Otras dos interesantes referencias las encontré en un artículo que describe parte de los trabajos de investigación del proyecto JOULE, financiado por la Comunidad Europea para la aplicación del enfriamiento evaporativo descendente pasivo en edificios no residenciales en los climas del sur de ese continente. Comparando con los sistemas convencionales, los beneficios del enfriamiento evaporativo descendente pasivo implican menor inversión y un gran ahorro energético y de mantenimiento. Adicionalmente, el sistema es ecológicamente más limpio, pues no requiere refrigerantes. ( 22 ) Edificio de oficinas en Catania: Presenta inicialmente el artículo un proyecto del arquitecto de París Mario Cucinella para un edificio de oficinas en la ciudad italiana de Catania. Durante el proceso de diseño, fue construido un modelo experimental a escala en el instituto Conphoebus, con una torre de enfriamiento y el área aferente de oficinas a su alrededor, con el objeto de medir su desempeño y obtener datos para afinar el diseño. El proyecto final evolucionó de un edificio organizado alrededor de un amplio atrio interior a otro con plantas superpuestas y varias torres de enfriamiento que las atraviesan verticalmente a lo largo y ancho de ellas. Es cierto que la idea original de un atrio actuando como un gran depósito de aire fresco ya suponía un avance frente a los edificios de oficinas que comúnmente se hace. Sin embargo, la cantidad de energía necesaria para enfriar tal volumen de aire y distribuirlo a través de cada planta sería probablemente demasiado alta para considerar completamente pasiva la estrategia. Por ello, el arquitecto decidió reducir el tamaño del atrio y estudiar una forma que cumpliera mejor la función de distribuir la corriente descendente. Varios dibujos y maquetas de análisis condujeron a una forma simplificada que significó una buena reducción de los costos de construcción y por lo tanto una correspondiente elevación de los índices de eficiencia del edificio. La forma de cada torre responde adecuadamente a la distribución natural de aire frío generado por un sistema evaporativo, con un cono suavemente curvo en cuya parte superior se localizan los pulverizadores de agua. Cada torre opera independientemente, enfriando el área aferente que le corresponde en cada planta, si así se necesita. Además, a través de las torres llega luz natural adicional a las partes más profundas de los pisos. Por las noches, el tiro funciona hacia arriba, sirviendo para enfriar por ventilación convectiva la edificación. El objetivo principal es lograr un edificio que responda a las condiciones de su entorno, adaptándose a ellas según convenga, como un organismo vivo con una sensibilidad propia

Las ventajas de esta aproximación incluyen la posibilidad de contar en el edificio con diferentes áreas enfriadas de acuerdo con las demandas de uso de cada una, tomando en cuenta el hecho de que en toda planta la ocupación y por consiguiente la carga de enfriamiento requerida frecuentemente es desigual. Con ello se logran costos más razonables de operación del edificio. Los cálculos fueron realizados por el grupo de ingenieros ETS de la Universidad de Málaga. Con ellos fue posible determinar los tamaños y la localización de las aberturas de entrada y salida del aire, así como las dimensiones del área que potencialmente se podía enfriar, la altura de las torres y también su ubicación más adecuada en relación con diferentes profundidades de la planta. Un análisis de la solución final reporta logros considerables en el desempeño del edificio. Las cargas pico de enfriamiento se reducen en 25% con respecto al proyecto inicial y las cargas medias de enfriamiento para una temperatura exterior de 25 grados centígrados disminuyen de 60 KWh / m2 a 40 KWh / m2. Esta estrategia de enfriamiento resulta muy prometedora para su puesta en práctica en contextos urbanos. Imágenes: Todos los diagramas y cortes. Dirección en Internet: www.jxj.com

Edificio de oficinas en Sevilla: El segundo proyecto que presenta el artículo es otro edificio de oficinas, situado en este caso en el centro histórico de Sevilla. Las oficinas, como tipo edilicio, representan la mayor proporción de superficie del total de edificaciones no residenciales que se construye actualmente. Teniendo en cuenta que frecuentemente en Europa la norma en estos edificios contempla el uso del aire acondicionado, el potencial para el uso del sistema de enfriamiento evaporativo descendente pasivo es sustancialmente alto. Particularmente en los centros urbanos, en los que los problemas térmicos deben resolverse muy a menudo teniendo que evitar el ruido de las calles y la polución del tráfico, resulta de la mayor importancia demostrar la conveniencia del sistema y su capacidad de responder adecuadamente a estas variables. El proyecto incluyó dos fases. En la primera se hizo un modelo detallado de la propuesta para medirla y comprobar su eficiencia. Las conclusiones obtenidas permitieron perfeccionar el proyecto en la segunda fase. A esta última etapa del diseño se le hizo un análisis de presupuesto, comparándola con un edificio de referencia dotado de aire acondicionado. Autora del proyecto es la firma del arquitecto Brian Ford y Asociados. Reviste gran complejidad debido a los requisitos comerciales que demanda el programa, a las delicadas determinantes de diseño que impone el lugar y a la geometría que requiere la estrategia de enfriamiento evaporativo descendente pasivo para funcionar adecuadamente. El programa incluye locales comerciales en la planta baja y las oficinas en los pisos superiores, un esquema harto familiar en Sevilla. El proyecto intenta establecer un orden de las áreas de oficinas que permita su uso con celdas individuales y también como planta libre colectiva.

La planta es muy profunda, tiene 27 metros de anchura total. Incorpora varios pozos de luz de seis metros de lado que a su vez sirven como espacio de transición para distribuir a cada piso el aire frío. Estos buitrones agrupan a su alrededor una planta abierta de oficinas y en el perímetro de esta zona existen celdas para reuniones y espacios privados de trabajo. Aunque la idea era tremendamente ambiciosa, se pudo comprobar que con esta geometría se podía promover un movimiento adecuado del aire y por consiguiente una distribución satisfactoria de la temperatura. Parte importante de la tarea proyectual, como se dijo más arriba, consistió en establecer el umbral de profundidad de la planta y el grado de cerramiento que podían tener las celdas sin llegar a menoscabar la eficiencia del sistema de enfriamiento. En la fase final del diseño se exploró las implicaciones que pudieran tener sobre el comportamiento del proyecto diferentes alternativas de distribución de las plantas. Para desarrollar una estrategia de enfriamiento viable fue necesario reducir al mínimo las ganancias de calor solar, combinando el uso de persianas con parasoles exteriores ante ventanas que se orientan al sur. El diseño de las persianas busca incrementar al máximo posible la cantidad de luz reflejada hacia la parte posterior de las oficinas. Las marquesinas de vidrio que cubren los pozos de luz también tienen persianas fijas ajustadas para evitar el ingreso del sol de verano y admitir sus rayos en invierno. La calle del costado sur del terreno posee un tráfico denso que genera mucho ruido y polución. Para proteger las oficinas que tienen fachada hacia esta calle, se propuso evacuar el aire viciado a través de una doble piel de cristal. Por ella, el aire usado cae por gravedad en condiciones de calma. Cuando sopla la brisa exterior el aire asciende por succión, sacando provecho de la dirección predominante de los vientos, que proviene del suroeste. Contra el patio interior hay también un clerestorio en las cubiertas para evacuar el aire. Tras las pruebas de laboratorio del modelo, se decidió usar este mismo sistema de extracción en la fachada norte. Durante el verano, el volumen de aire suministrado se controla mediante persianas motorizadas que responden a la dirección de la brisa y a la temperatura del ambiente. El enfriamiento nocturno por medio de ventilación por convección fue una estrategia particularmente exitosa en el clima sevillano, gracias a la alta masa del edificio. La ventilación diurna en el invierno se hace introduciendo el aire desde la parte inferior de las losas voladas de cada piso, permitiendo su precalentamiento al pasar entre las dos láminas de vidrio de la fachada. Así se logra adicionalmente proteger del viento directo el interior. Los análisis de desempeño se realizaron en la Universidad De Montfort en el Reino Unido. Revelaron que la temperatura de bulbo húmedo era en ocasiones demasiado alta para confiar totalmente en el sistema de enfriamiento evaporativo descendente pasivo. Por lo tanto, la propuesta se tornó mixta para mantener las temperaturas interiores por debajo de 26

grados. En todo caso, los resultados de la simulación arrojaron un ahorro del 75% de energía contra el edificio de referencia usando aire acondicionado, pues el sistema puede usarse el 85% del tiempo durante el verano. También el presupuesto de construcción arrojó costos inferiores en 4% con respecto al citado edificio de referencia, contribuyendo a afianzar la convicción de la conveniencia del sistema para edificios no residenciales en el sur de Europa, tanto desde el punto de vista técnico como desde el económico. Como conclusión muy importante del estudio ha quedado claro que el sistema no puede usarse aleatoriamente en cualquier tipo de edificio y que su utilización eficiente solo puede hacerse teniendo en cuenta determinadas consideraciones arquitectónicas. El proyectista debe hacerse consciente de las implicaciones de la forma del edificio en el desempeño del sistema. Se ha llegado también a concluir que el sistema puede extender su utilización a los edificios educativos, aunque se señala en el artículo que este aspecto requiere de investigación posterior. Las nuevas edificaciones universitarias europeas en su mayoría se hacen con aire acondicionado. Generalmente se considera inaceptable la transmisión de ruido entre aulas, lo cual supone un reto adiciona l para el sistema. (23) Sin embargo, en edificios para la enseñanza de la arquitectura, los talleres pueden funcionar adecuadamente con el sistema si las aulas para materias teóricas se agrupan en recintos aislados acústicamente. Imágenes: Dibujos y fotografías en las direcciones de Internet: www.jxj.com y www.arquitools.com.ar

Los proyectos presentados anteriormente usan las torres de enfriamiento evaporativo descendente pasivo con pulverizadores de agua situados en la boca superior de sus buitrones, un modelo utilizado principalmente en Europa a partir de las investigaciones realizadas para la climatización del recinto ferial de Sevilla en 1992. En los Estados Unidos se había venido desarrollando una tecnología similar, a partir del sistema de Cunningham y Thompson ya descrito, con almohadillas de celulosa empapadas en agua, a través de las cuales se hace pasar el aire seco y cálido del exterior para que descienda por gravedad. A continuación presento dos casos en los cuales se aplica a proyectos arquitectónicos específicos esta alternativa. El doctor Nader Chalfoun, profesor asociado de la Universidad de Arizona y director del programa House Energy Doctor (HED) en Tucson realizó los dos proyectos. (24) Centro de Tecnología de Botswana: Es este un instituto localizado en Gabarone, en la república de Botswana, dedicado a la investigación tecnológica. La arquitectura de la sede para sus oficinas y laboratorios debía expresar la filosofía y la misión de la institución, que consiste en desarrollar, probar y transferir tecnologías sustentables para beneficio de la comunidad. El clima de Botswana es seco subtropical, clasificado como semidesértico en el área de Gabarone. La precipitación es escasa y a veces nula, pues Botswana forma parte del gran desierto de Kalahari. El promedio de

lluvias es de 500 mm al año, los cuales caen principalmente en el verano. Las temperaturas en esta estación son en promedio de 26 grados centígrados con máximas de 30 grados centígrados. En el invierno la temperatura promedio es cercana a los 13 grados centígrados con ocasionales heladas. El papel del profesor Chalfoun consistió en asesorar al comité de evaluación de diseño del centro y al arquitecto y el equipo de ingenieros locales para optimizar el desempeño térmico y proveer la mayor parte del enfriamiento a través de torres de evaporación. El edificio es de dos pisos, posee un área de 2000 m2 y esta dividido en cuatro zonas localizadas alrededor de un patio central que tiene unos 250 m2 de superficie. La zona A incluye la recepción, la biblioteca, una sala de conferencias, la oficina de la dirección y un espacio abierto hacia el patio. Las zonas B y D tienen oficinas y laboratorios en la planta superior y áreas de almacén abajo, con dos pequeños patios para descargue de suministros. La zona C tiene en la planta baja un laboratorio de electrónica y cómputo y encima oficinas. El patio central sirve como articulador de las circulaciones y espacio de encuentro y exposiciones. Para determinar las cargas térmicas y el impacto del diseño en el desempeño, fue utilizado el programa de computación Calpas3, dada su flexibilidad para modelar cambios de la envolvente del proyecto. El análisis se hizo por zonas, de acuerdo con la descripción anteriormente enunciada. Las estrategias de diseño solar pasivo se combinan con componentes constructivos prefabricados con altos valores de aislamiento. Gracias a ello se estiman unas cargas muy bajas de calefacción y enfriamiento, cercanas a los 35 KBTU por pie cuadrado al año. La comparación con un edificio convencional de referencia es significativa, pues este consumiría el doble. Como parte del análisis, se examinó el efecto de los detalles constructivos sobre el comportamiento del proyecto: vidrios dobles en las ventanas, aislamiento en las losas, recubrimiento reflectante de la cubierta, parasoles externos, persianas venecianas internas y alta masa térmica expuesta en el interior. De acuerdo con los cálculos, la reducción de la carga de calefacción rondaría el 90% y la de la carga de enfriamiento el 24%, basando el estudio en el uso de una bomba de calor. Las torres de enfriamiento evaporativo fueron diseñadas con el programa mencionado, según las necesidades de flujo de pies cúbicos de aire por minuto arrojadas por el estudio. Inicialmente, fueron recomendadas siete torres distintas para la totalidad del proyecto. Sin embargo, posteriores evaluaciones del diseño, sumadas a las restricciones impuestas por el presupuesto obligaron a reducir su número a cuatro y a uniformizar sus dimensiones. Pabellón experimental en el Ministerio de asuntos municipales y rurales de Arabia Saudita: El nuevo edificio del ministerio es considerado un elemento muy importante del patrimonio construido de la ciudad de Riad en Arabia Saudita. Localizado en un terreno que se destaca sobre la calle

del rey Fahd, una de las más importantes de la ciudad, se caracteriza por la sencillez de su forma, por la claridad de su estructura y sobre todo por la excelente integración de espacios interiores y exteriores. Se trata de un gran paralelepípedo de 80 x 80 x 35 metros de lado, colocado en medio de un huerto de mil palmeras y una gran variedad de árboles y arbustos. Dentro del huerto hay cuatro jardines con tratamiento paisajístico propio, limitados por bordes de piedra natural. El jardín del noroeste fue elegido para realizar el pabellón, que tiene como propósito exhibir las últimas estrategias de control ambiental y las técnicas para lograr el bienestar térmico humano en espacios abiertos. Las estrategias incorporadas en el pabellón son una torre de enfriamiento, un pozo de enfriamiento, una tienda, jardines de hierbas, vegetales y plantas medicinales, estanques de peces y fuentes con surtidores. La estructura complementa arquitectónicamente a la nueva sede ministerial, combinando la sabiduría de las viejas torres de viento árabes con la moderna tecnología del enfriamiento evaporativo. La vista del visitante es conducida del edificio a la torre a través de las suaves curvas de la estructura tensada que los conecta. El revestimiento de la torre es igual al del edificio: piedra caliza con un despiece con módulos más pequeños. Su altura es de 25,20 metros y los cortes de su contorno van cambiando las dimensiones de su planta desde 8,00 x 8,00 metros hasta 6,50 x 6,50 metros. La corona de la torre esta compuesta por una serie de almohadillas que se mantienen húmedas al hacer circular permanentemente a través suyo el agua de un tanque situado dentro de la estructura. El aire es enfriado por el proceso de evaporación, producido al entrar en contacto con las almohadillas saturadas. La energía consumida en el proceso reduce la temperatura del aire, que comienza a caer, dada su mayor densidad comparada con el aire cálido a su alrededor. Al caer deja un vacío que succiona nuevo aire caliente a través de las almohadillas de celulosa, generando un flujo continuo de aire descendente a lo largo del buitrón de la torre hacia el pozo de frío. No se requiere, por consiguiente, de ventiladores eléctricos para capturar el aire o para conducirlo al pabellón. El comportamiento de la torre fue modelado con el programa CoolT, prediciendo para un día típico de junio resultados de una magnitud apreciable: A las tres de la tarde, siendo la temperatura ambiental del aire de 41,7 grados centígrados, el sistema la reduciría a 23,3 grados. Este aire frío se mezcla con el aire que rodea la base de la torre a medida que se aleja de ella, creando un gradiente de temperatura claramente perceptible. El sistema funciona mejor los días secos cálidos, precisamente cuando su desempeño óptimo se desea más.

5.0 Proyecto 5.1 Lenguaje: El valor histórico y arquitectónico del edificio. Una arquitectura

que calle. En el capítulo tercero de este trabajo hago una descripción de las características físicas del edificio, de sus principios de composición y de la calidad de su fábrica. En este capítulo final debe reiterarse que la contribución de su valor arquitectónico a la fisonomía de la avenida Independencia y a la conformación de la esquina contra la calle Morelos es de suma importancia para la estructura del centro histórico de Chihuahua, tan duramente agredida en los últimos años. El edificio es un ejemplo de sobresaliente calidad de un periodo de la arquitectura mexicana en el que con eficacia se supo combinar los materiales y los sistemas estructurales modernos con los principios de composición académica, consiguiendo una síntesis de la que la piqueta de los demoledores deja en la ciudad de hoy poquísimos sobrevivientes. Por esta razón es fundamental respetar su apariencia, procurando intervenir con la mayor discreción posible en sus fachadas, sin alterar la tipología organizativa ni modificar la percepción de la volumetría general desde la calle. Naturalmente, el programa y los objetivos de climatización del proyecto exigen nuevos materiales y formas. El propósito del diseño es el de incorporarlos de manera ponderada, resolviendo los problemas planteados con elementos sencillos que puedan integrarse con naturalidad a la arquitectura del edificio actual sin asumir un papel protagónico. La labor proyectual exige como condición para resolver los problemas de diseño una permanente atención a las características de la estructura profunda del edificio, de las proporciones y materiales de la envolvente y de la disposición de los elementos portantes. Esta actitud de análisis y comprensión debe permitir identificar las soluciones de diseño bioclimático y el sendero a seguir para su materialización espacial.

5.2. Programa arquitectónico: Antecedentes. El ISAD y sus necesidades de espacio. El sótano. La azotea. Las plantas intermedias. Usos complementarios. Lugares de ocio y encuentro. El edificio que el Instituto de Arquitectura de Chihuahua seguía ocupando en agosto de 2003 fue concebido originalmente para alojar locales comerciales en la planta baja y oficinas en los pisos superiores. La instalación en él de una institución de educación superior supuso un proceso de adaptación de doble vía, transformando tanto el espacio disponible como adecuando las necesidades de la vida académica a las opciones que el edificio podía ofrecer. Desde un comienzo, esto implicaba aceptar que las necesidades de espacio debían acatar la estructura tipológica y constructiva del edificio y que se carecería de sitios abiertos para los deportes y la convivencia en contacto con la naturaleza. Esto era secundario, pues estar en medio del centro histórico de la ciudad suponía reafirmar los principios en los que la escuela se apoyaba, contribuyendo a la revitalización de un área de gran importancia cultural, seriamente amenazada por el abandono y la irracional demolición. La ubicación central significaba en términos pedagógicos y vitales un compromiso con el estudio y la defensa de una forma de ciudad, así como una posición frente a la historia. Ambientalmente, esa forma urbana significaba el aprovechamiento eficaz de los recursos energéticos, oponiéndose al urbanismo derrochador de los suburbios y las grandes autopistas, que empezaba a manifestarse, patrocinado por los intereses especulativos y ampliando aceleradamente la huella ecológica de la ciudad. Al establecerse el Instituto de Arquitectura en el edificio, este se encontraba en un avanzado estado de deterioro y parcialmente vacío. En la segunda y en la tercera planta se dispuso las primeras aulas y el área administrativa. Quedaban aun unas pocas oficinas profesionales diseminadas aquí y allá en los pisos restantes. La planta baja permanecía vacía, a la espera de un cliente que reemplazara a la sucursal bancaria a la que había estado alquilada hasta hacía unos meses. El sótano seguía ocupado por un oscuro bar y discoteca que solo abría sus puertas los fines de semana. Progresivamente, las actividades académicas fueron tomando toda la edificación. Con el cierre del bar a mediados de 1999 se hizo posible disponer de ella en su totalidad. Ya se tenia una buena sede para la biblioteca, luminosa y central, un centro de cómputo y un pequeño auditorio para ochenta personas. La planta baja se ocupó parcialmente con una sala de exposiciones, la cafetería y el taller de carpintería, un elemento que se consideraba esencial para una enseñanza creativa de la arquitectura y el diseño, en estrecho contacto con los materiales y con las herramientas que los transforman. El sótano permanece deshabitado. La escalera que allí desciende, como puede observarse en los planos de levantamiento, tiene una posición periférica con respecto a la estructura tipológica de la planta. Al entregar a

un reducido vestíbulo contra la calle Morelos, plantea relativas dificultades para la integración funcional con los pisos superiores. Adicionalmente, es demasiado estrecha para una eventual evacuación de emergencia. La carencia de luz y ventilación naturales es otro obstáculo para el uso del subterráneo, aunque pueda resolverse parcialmente al demoler las placas de concreto que impiden la continuidad de los patios hasta el subsuelo. Al hacerlo, no debe perderse de vista que solo las zonas situadas inmediatamente alrededor de estos pozos dispondrían de condiciones ambientales aceptables. La importancia de contar con una salida rápida y masiva para el público descarta el situar un auditorio en el sótano y aconseja poner allí solamente dependencias que convoquen a pocas personas y que queden próximas a la escalera que se construya. Las escasas posibilidades de habitar las zonas más profundas de esta extensa superficie enterrada no significan que permanezcan desaprovechadas. Las lecturas ya citadas de las obras de Baruch Givoni sugieren aprovecharlas como depósito de calor para la temporada fría. De acuerdo con las necesidades de acondicionamiento climático y de expansión y consolidación académica de la institución, en el sótano se localizará: -Los tanques de agua para calefacción. -Espacio para equipos eléctricos, bombas y tanque de agua potable. -Un taller de cerámica. -Un taller para la construcción de maquetas. -Un taller de materiales de construcción. -Un laboratorio de fotografía. -Escaleras. -Sanitarios para mujeres y hombres. La azotea ha sido ya descrita como una atalaya privilegiada del edificio sobre la ciudad y la geografía de sus alrededores. Para explicar el programa que se le asigna en este proyecto, es necesario referir cómo la localización geográfica del instituto y el compromiso que lo alentaba hacia la comunidad de la región formaron el sueño de constituir un centro de investigaciones sobre arquitectura y clima. De hecho, la formación de algunos de sus profesores en el programa de la Universidad de Colima e Isthmus constituyó un paso primordial para iniciarlo y así contribuir con conocimientos sólidos a los problemas de hábitat y energía del estado. La azotea podría ser un lugar privilegiado para disponer una pequeña estación meteorológica que permitiera entender el comportamiento climático del centro de la ciudad y los efectos del tráfico y la actividad urbana sobre él. La escalera principal del edificio llega hasta la terraza con toda su anchura. La superficie plana, expuesta durante el verano a los rayos casi perpendiculares del sol, obtiene indeseables ganancias de calor para el espacio interior.

Defender esta cubierta de la radiación, disponer de área para las instalaciones de adecuación bioclimática del edificio y aportar al mismo tiempo un espacio al aire libre para la convivencia de la comunidad académica, conduce a la formulación de un programa que incluye: -Una barra de café y mesas bajo techo. -Salas de estar. -Jardines y bancas para la lectura, el ajedrez, la conversación y el tiempo libre. -Una plazuela de reuniones, utilizable para cine nocturno, fiestas, danzas y otros eventos. -Espacio para las torres de enfriamiento. -Espacio para calefactores de agua para la temporada fría. -Espacio para una estación de meteorología. Al transformar la azotea en un espacio abierto y de reunión de gran importancia en el edificio, el proyecto debe buscar formas de integración espacial de esta planta con las plantas intermedias, a través de múltiples troneras que a su vez acrecienten la circulación del aire. En las plantas intermedias, el programa demanda modificar los cerramientos para mejorar la ventilación, propiciando relaciones expeditas entre las aulas y los patios por los cuales desciende por gravedad el aire producido por la evaporación de agua en las torres de enfriamiento. La primera planta actúa como vínculo del sótano con el resto del edificio. Debe albergar, además de los usos ya instalados allí: -Un taller de metales. -Escaleras para descender al sótano. -Sanitarios para mujeres y hombres.

5.3. Proyecto arquitectónico y conceptos de climatización.

Como se dijo en los capítulos anteriores, el edificio posee una estructura tipológica y una calidad de construcción que a primera vista le permitirían comportarse dignamente frente al clima. El análisis con el programa de la NOM-008-ENER-2001 demostró que su elevada masa térmica y la reducida proporción de los vanos en relación con la superficie de los muros, a pesar de la indeseable orientación de la fachada contra la calle Morelos, evitan una demanda exagerada de energía para su enfriamiento. No obstante ello, los resultados de la evaluación realizada no pueden considerarse enteramente satisfactorios, porque el programa empleado no tiene en cuenta explícitamente las cargas de calor que aporta la ocupación del edificio ni el papel que la movilidad del aire ejerce. La inadecuada distribución y características de los muros y las puertas en el interior puede tornar completamente ineficaces las ventajas de masa de la fábrica y el reducido tamaño de los vanos. La carencia de permeabilidad para favorecer el movimiento del aire conduce a que en la realidad, una pequeña ventana recibiendo abundante radiación o la concentración de máquinas de cómputo, lámparas y personas en ciertos sectores y a ciertas horas, produzcan sobrecargas que obligan a recurrir al uso del aire acondicionado. En el invierno, por otra parte, la larga fachada sin sol de la calle Morelos ha exigido constante calefacción todos los años, consumiendo elevadas cantidades de energía. Como las condiciones de orientación y estructura constructiva del edificio existente no pueden prácticamente modificarse, el énfasis del trabajo proyectual debe dirigirse a evitar durante el verano la radiación solar, mejorando el movimiento del aire e incrementando su contenido de humedad. Para colaborar en reducir la tarea de control, se aconseja propiciar el enfriamiento nocturno a través de la ventilación y la radiación de onda larga. Durante el invierno, la imposibilidad de captar calor a través de las fachadas deberá compensarse aprovechando la azotea, donde libremente puede dirigirse al sur la superficie vidriada de numerosos calefactores solares, calentando agua que tras almacenarse en el sótano, entibia el aire captado de los patios para distribuirlo luego por convección en las plantas altas. Estos patios, el sótano y la azotea son elementos fundamentales de la estructura del edificio y son muy importantes para el proyecto bioclimático. La ubicación de los patios y su verticalidad los convierte en conductos singularmente aptos para integrar espacialmente las distintas plantas y propiciar el movimiento y distribución del aire, bien sea para enfriar o para calentar el ambiente. El sótano constituye no solamente una oportunidad de disponer de superficie para satisfacer las demandas del programa. Es también un

magnífico depósito de calor para la temporada fría, aprovechando la capacidad térmica del subsuelo. Por su parte, la azotea suma a la elevada altura que la transforma en plataforma de observación sobre la ciudad y su entorno geográfico, la posibilidad de recibir la instalación de los elementos necesarios para manejar el enfriamiento y la calefacción del edificio. Su adecuación para convertirla en lugar de reunión y encuentro de estudiantes y maestros permite eliminar de paso la dura carga de radiación que actualmente recibe. En el invierno, parte de su superficie sirve para que la comunidad del instituto pueda salir a aprovechar la tibieza del sol durante unas pocas horas. En las páginas siguientes se explica detalladamente la forma como se propone proteger la estructura de la radiación y refrigerarla, apoyándose en el sistema de enfriamiento evaporativo descendente pasivo cuyos antecedentes teóricos y prácticos fueran presentados en el capítulo anterior, explotando la excepcional calidad constructiva y la consiguientemente elevada masa térmica que la edificación posee. También se explica en detalle el funcionamiento del sistema de calefacción y su composición dentro del diseño, aprovechando integralmente las chimeneas y los patios durante los meses fríos. Una serie completa de plantas, secciones, fachadas, axonometrías y planos de detalle ilustra las ideas expuestas.

5.3.1. Helioarquitectura: Diseño de protecciones solares para ventanas y

espacios abiertos del edificio. Al comenzar este trabajo, cuando muchas ideas se agolpan en la mente y apenas se vislumbran sus conexiones básicas y su importancia relativa, cuando apenas se entrevé difusamente y con entusiasmo expectante las posibles rutas de elaboración del proyecto pero el papel aun está en blanco y no ha madurado la prueba de las hipótesis de diseño, imaginaba las fachadas del edificio provistas de una serie de bien calculados parasoles que sobresaliendo rítmicamente, enriquecerían con sus sombras precisas la textura de los muros intensamente iluminados por el sol chihuahuense. Sin embargo, al ir avanzando el proceso, fue aclarándose que su presencia debía ceder el paso a un sistema de persianas graduables de madera. Como puede verse en la carta estereográfica y en las tablas elaboradas para este trabajo, los ángulos de incidencia solar sobre la fachada de la calle Morelos hacen prácticamente indefendibles sus ventanas. La altura del sol en los meses de junio y julio, los más cálidos del año, demanda con el avance de la tarde volados cada vez más prolongados. Habiendo trabajado en una oficina con ventana sobre esta fachada durante casi seis años, he visto en las tardes de verano ingresar el sol sin obstáculo hasta bien alto en la pared del fondo. Los ángulos de azimut durante estos meses, por su parte, exigen un paral lateral que en el invierno impediría la llegada del escasísimo sol que alcanza por breve tiempo a iluminar sesgadamente la fachada. Descomponer con varios elementos fijos el volado superior horizontal implica recortar en forma permanente la luminosidad del espacio interior y sacrificar la vista que hacia la catedral y el río Chuvíscar ofrecen las ventanas. Los profesores Eduardo González y Rafael Serra habían hecho durante los cursos que nos impartieron sendos elogios de los postigos de madera con persianas movibles. Eduardo González mostró numerosos y sugerentes ejemplos de romanillas, como las llama, en Maracaibo, La Guaira y Puerto Cabello, que me recordaron el respeto que el maestro Raúl Villanueva tenia por la arquitectura tradicional de nuestras patrias. (25) Rafael Serra se opondría a Villanueva a situar el origen de las romanillas en oriente y las defendería como parte de la sustancia de la cultura del Mediterráneo, pero coincide con convicción vehemente en su utilidad y poesía al desplegar la apasionante explicación de sus teorías sobre la luz y la visión. Insiste en la conveniencia de su manejabilidad, que contrariamente a los sistemas cerrados de la arquitectura hermética del aire acondicionado y los controles eléctricos “inteligentes”, deja en libertad a los usuarios de los edificios de tomar decisiones individuales para controlar su ambiente. (26)

Los parasoles fijos son un recurso maravilloso de la arquitectura, que enriquece potentemente la envolvente de los edificios, admitiendo el paso de la brisa e incluso llegando a transformarse en espacio habitable. Sin embargo, en relación con la vida cotidiana que los edificios albergan, las romanillas tienen sobre ellos varias ventajas. Permiten tener el vano completamente abierto o completamente cerrado y entre estos extremos aceptan una amplia variedad de graduaciones, cambiando la intensidad de la luz y absorbiendo la radiación. En ventanas mal orientadas, pueden cortar totalmente la radiación durante las horas de exposición del vano y en ausencia de los rayos solares directos, abrirse sin prevención alguna. Permiten ver desde el interior sin ser visto o desplegar las hojas de par en par para asomarse a ver pasar la vida de la calle. Dejan entrar el sol a raudales en una mañana de invierno o cubren con suave penumbra una habitación para proteger una siesta de verano. (27) En el caso de un edificio dedicado a la enseñanza, son especialmente deseables para la proyección de material didáctico, pues permiten oscurecer transitoriamente el interior de todas las aulas, manteniendo la ventilación. Los viejos centros de las ciudades de Andalucía están repletos de ventanas y balcones así protegidos. En Cartagena de Indias y en Panamá, algunos postigos se parten por la mitad. Es un recurso viejísimo de nuestro oficio, presente ya en los postigos del palacio de Carlos V en la Alhambra y reutilizado con sensibilidad neoplástica por don Luis Barragán en su casa de Tacubaya. En nuestras ciudades, los postigos bajos sustraen el espacio interior a la vista de los transeúntes y la parte alta queda totalmente abierta a la brisa y las voces de la calle. Cada vano es un pequeño mundo lleno de carácter. Unas completamente cerradas, otras apenas entornadas, algunas parcialmente abiertas, las hojas de las persianas reflejan la vida que transcurre tras la fachada y confieren una apariencia dinámicamente cambiante al edificio. Hoy en día su uso empieza a extenderse en cierta arquitectura profesional divulgada ampliamente en las revistas, como cerramiento fijo que aunque ciertamente es atractivo, tanto por el color como por la textura de luz y sombra que arma, excluye lamentablemente la participación de las gentes, impidiendo o limitando excesivamente la graduación de su apertura. Los edificios así revestidos adquieren una llamativa presencia abstracta pero sofocan la expresión de las actividades humanas que ocurren tras la fachada. En un edificio de valor patrimonial como este, los postigos con persianas tienen la ventaja de no alterar las proporciones de las fachadas y de poder ser asegurados con sistemas de presión, sin perforar la piedra para anclarlos. Pueden así removerse sin dejar huella y también retirarse con facilidad para ser reparados. En los planos de detalle puede verse el sistema de fijación propuesto. Los arquitectos Felipe Correa y Joaquín Solano, a la sazón profesores del instituto, construyeron en la carpintería dos postigos con romanillas siguiendo los detalles consignados, para la ventana de la oficina de la

dirección sobre la fachada de la calle Morelos, instalándola a fines de mayo de 2003. Lamentablemente, circunstancias adversas de fuerza mayor impidieron continuar las mediciones que hasta entonces había venido realizando y analizar las consecuencias de su instalación para el clima interior. Solo pudo constatarse fugazmente el efecto de las lamas desviando hacia el cielorraso la luz y creando una atmósfera homogénea que al eliminar el contraste entre los rincones profundos del espacio y el rectángulo plenamente iluminado de la ventana desprotegida, mejoran sustancialmente la calidad de la visión. El carácter público de la esquina de la planta baja, con vitrinas de amplias proporciones protegidas por la marquesina de concreto descrita en los planos de levantamiento, no permite usar en ellas las romanillas empleadas en los pisos superiores. La marquesina apenas alcanza a resguardarlas por corto tiempo del sol de la tarde y la intensa radiación afecta sensiblemente el equilibrio térmico de estas salas, que en el programa que confeccioné albergan el espacio de exposiciones de la escuela. La solución que propongo crea un filtro de vitrinas ventiladas que eliminan por convección hacia el exterior las ganancias térmicas producto de la radiación y adicionalmente aíslan del ruido del tránsito de camiones y automóviles que discurre por el frente. En el invierno, cerrando la ventilación hacia el exterior y abriendo otra hacia el interior del espacio, las vitrinas funcionan como calefactores. Estas vitrinas ofrecen a lo largo de todo el año información al público sobre la vida académica de la escuela y sobre los trabajos que en ella se realizan, difundiendo entre los ciudadanos los valores, la utilidad social de nuestra profesión y su papel en la defensa del medio ambiente. Al pensar para la azotea en el jardín mirador y en la importancia de crear espacios umbríos al aire libre, acudía insistentemente a la mente la memoria del umbráculo. La pérgola de madera sobre columnas metálicas que he proyectado sirve de soporte para el crecimiento de enredaderas que coloreen y jueguen con la luz en verano y en invierno pierdan sus hojas para dejar paso al sol. En Sevilla, don Jaime López de Asiaín proyectó un pequeño parque para un barrio periférico, los Jardines de Felipe II. Con gran economía crea unas pérgolas metálicas cubiertas de enredaderas y bajo ellas senderos que cruzan el parque en diagonal, con bancos a lo largo de ellos. En el rigurosísimo verano sevillano, el lugar es prodigiosamente fresco y atrae con un insólito poder de magnetismo a sentarse a su sombra a las abuelas vecinas, a las madres de los niños pequeños y también a los jóvenes y adolescentes. La pérgola propuesta para este edificio se retira de la fachada sobre la avenida Independencia para dejar descubierto un espacio amplio de reuniones que en el invierno reciba francamente los rayos del sol y que posea en el piso el dibujo de la carta estereográfica para poder probar en maquetas los problemas de los proyectos realizados por los estudiantes en los talleres y la eficacia de sus soluciones.

Las varas de la trama de la pérgola están orientadas en sentido norte – sur, con el fin de dejar en invierno paso más franco al sol. Imágenes: Casa de Carlos Raúl Villanueva. La casa de la playa. Universidad Central. Brise – soleil de Chandigarh. Balcones de Andalucía. Postigos del palacio de Carlos V. Los jardines de Felipe II en Sevilla.

5.3.2. Enfriamiento. Reducción de la radiación directa sobre la cubierta. Torres

de refrigeración. Ventilación. Humidificación del aire. Las recomendaciones preliminares para refrigerar un edificio construido en una región climática como la de Chihuahua, que posee en el verano un amplio margen de oscilación de las temperaturas diarias y cielos generalmente despejados durante las noches, es la de usar la ventilación nocturna y el enfriamiento radiante como estrategias. La ventilación nocturna no bastará para conseguir el bienestar térmico interior durante el día, pero si contribuye a reducir la tarea de control requerida. (28) Debe entenderse que las ventanas solamente deben abrirse luego de que la temperatura exterior descienda por debajo de la temperatura interior, pues durante el día las ventanas abiertas suponen llenar el edificio del caliente aire del ambiente externo. Aunque las fachadas de este edificio no pueden aislarse, pues se afectaría inconvenientemente su apariencia y por consiguiente su valor patrimonial, la alta masa térmica que poseen garantiza la efectividad de esta técnica. El enfriamiento radiante se realiza principalmente a través de la cubierta, siempre y cuando esta no se encuentre revestida de aislamiento térmico, como ocurre frecuentemente en Chihuahua en aquellas que son planas y han sido construidas en concreto. El principio se basa en las pérdidas de calor por la emisión de radiación de onda larga hacia la atmósfera durante la noche. El profesor Givoni ha realizado experimentos con aislamiento removible que se retira al oscurecer, con resultados ampliamente positivos en la reducción de calor, aunque el problema del retiro y colocación diarios de la protección suponga un inconveniente relativamente incómodo. Teniendo en cuenta que la temporada caliente en Chihuahua dura aproximadamente el 42 % del año y que solamente hay dos meses de invierno crudo, coincidentes con casi seis semanas de vacaciones durante los cuales permanece vacío el edificio, parece lógico proponer para la cubierta un sistema de protección contra la radiación diurna que permita el enfriamiento radiante nocturno sin necesidad de remoción. La cubierta de cámara ventilada es una solución pertinente que permite incluso durante el día un balance positivo de enfriamiento al eliminar la absorción de radiación solar directa. Por otra parte, durante la noche, a la refrigeración radiante de onda larga se suma el descenso de la temperatura del aire exterior y el consiguiente enfriamiento por convección. (29) Mediante livianas losas modulares de concreto apoyadas en soportes prefabricados del mismo material puede crearse una cámara ventilada que protege la cubierta y al mismo tiempo la transforma en un jardín habitable para múltiples actividades colectivas. Los planos generales y de detalle describen cómo puede combinarse las losas con bancas también prefabricadas y modulares para configurar espacios de escala variada que propicien la charla y el contacto de las personas. Lugares con grados

de intimidad diferenciados que permiten en una comunidad de gente joven, estudiar y leer a solas, pasar un rato platicando con amigos, dormitar un rato, tomar un refrigerio, escuchar una clase o celebrar el alborozo del enamoramiento y también colectivamente asistir a una fiesta o un espectáculo. Los soportes se colocan sobre el manto de impermeabilización, sobre una base individual de espesor variable de mortero que nivela el plano superior con respecto a las pendientes de desagüe, generando una cámara de unos doce centímetros de altura promedio que no solamente permite liberar de radiación a la estructura y propiciar el enfriamiento radiante sino que protege la impermeabilización de las pisadas y le otorga mayor duración, al disminuir el rango de oscilación de las temperaturas diarias y con ello las sucesivas contracciones y dilataciones del material. Estos soportes pueden variar su altura y sobresalir de la superficie para servir de apoyo a materas prefabricadas que se agrupan con relativa libertad para componer el espacio. En ellas se siembra las enredaderas para la pérgola que cubre la terraza y otras plantas regionales que contribuyen a incrementar la humedad relativa ambiental y albergan a pájaros e insectos, entregando placer a quienes suben a pasar un rato rodeados de ellas. Las losas prefabricadas son cuadradas y tienen 60 centímetros de lado. Tienen las esquinas despuntadas a 45 grados para encajar en los soportes y evitar su desplazamiento por el uso. Están provistas de orificios dispuestos en cuadricula cada diez centímetros, que permiten el paso del agua lluvia y levantarlas en caso necesario para inspeccionar y reparar la impermeabilización. Los orificios son cónicos para facilitar el desencofrado de las losas y el ritmo de la retícula que los ordena le da al piso transitable una textura que lo embellece. Imágenes: Fotografías de detalles del sistema de cubierta, con personas en distintas actitudes y actividades.

La protección de las ventanas contra la radiación solar directa, la alta masa térmica de la fábrica y la refrigeración por ventilación nocturna y radiación hacia la atmósfera no son suficientes para conseguir el bienestar térmico necesario. Las horas de mayor calor coinciden con las horas de mayor uso del espacio y exigen proveer un sistema de ventilación y acondicionamiento de la temperatura y la humedad del aire con el menor consumo energético para lograrlo. Como ya se explicó en el cuarto capítulo de este trabajo, el clima seco de Chihuahua y la diferencia de las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo son ideales para poner en práctica el sistema de enfriamiento evaporativo descendente pasivo. Al observar las gráficas bioclimáticas de Olgyay, elaboradas en el capítulo tercero de este trabajo, se ve la relación entre las altas temperaturas del verano, que rondan en promedio en junio los 35 grados centígrados y la bajísima humedad relativa correspondiente, cercana al 15%. Las torres de enfriamiento evaporativo descendente pasivo, probadas con éxito en muchos lugares con condiciones climáticas similares a la de

Chihuahua, permiten aprovechar los patios del edificio para distribuir expeditamente el aire fresco. La ubicación de estos patios en la parte posterior de la planta impide que las torres sean vistas desde la perspectiva de las calles cercanas y por lo tanto que afecten la percepción de la forma y las proporciones originales del edificio. Para que los patios funcionaran como conductos de ventilación era necesario cerrar su costado sureste sin disminuir mayormente la cantidad de luz que captan, vital para las superficies más profundas de la planta. Este cerramiento ciertamente aporta al edificio una forma más compacta y conveniente, eliminando buena parte de sus irregularidades y disminuyendo la superficie de fachada expuesta al sol. Debe hacerse con precaución, pues la traslucidez no debe transformar los patios en indeseable dispositivo de captura de calor durante el verano. Para ello se propone utilizar ladrillo macizo de vidrio de diez centímetros de espesor, dentro de marcos construidos con perfiles extruídos de acero anclados a la estructura de concreto, recordando la envolvente de la casa de vidrio proyectada por Pierre Chareau en París en 1928 y confiando en el grosor y la densidad del nuevo muro para mantener a raya la radiación solar matinal sin afectar la función de los patios como dispensadores de luz. Las torres de enfriamiento se afianzan sobre sendos anillos circulares de concreto situados sobre los dos patios, a la altura de la sobrecubierta diseñada en la azotea para albergar el café y las salas de estar. Su construcción se haría con perfiles tubulares de acero, livianos y resistentes, envueltos por una piel de plástico denso de alta resistencia a la intemperie. Debe recordarse que las torres de enfriamiento de la exposición universal de Sevilla conservan intacta esta envolvente tras haber transcurrido catorce años de su instalación. Externamente están provistas de una escalerilla que permite ascender hasta la cúspide para revisar y limpiar los atomizadores de agua. De acuerdo con las referencias estudiadas, las torres estarán coronadas por trampas fijas orientadas hacia la dirección predominante de los vientos, provistas de una superficie curva receptora que conduzca con la mayor eficiencia la brisa externa hacia el interior. Las torres tienen forma de tronco de cono, que les otorga mejor estabilidad contra la carga horizontal del viento y al mismo tiempo sigue la variación decreciente de la sección, recomendada por los investigadores. Durante las noches, el tiro de las chimeneas contribuye al enfriamiento por ventilación, cargando de frío la masa del edificio y reduciendo la tarea de control para el día siguiente. Como se anunciaba en el capítulo anterior, las ventajas del sistema son muchas. Se entrega el aire con una reducción de temperatura cuya magnitud se ubica alrededor del 90% de la diferencia de temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo del ambiente. En líneas generales, esto implica entre diez y quince grados centígrados. Un termostato se encarga de suspender la aspersión de partículas de agua si la temperatura

desciende bajo el nivel de bienestar. La constante presión hacia el exterior creada por el flujo descendente del aire impide el ingreso de aire caliente por las ventanas en cada nivel y mitiga el impacto acústico producido por el tráfico de la avenida Independencia. La fuerza de gravedad se convierte así en el medio natural para impulsar y distribuir el aire por todo el edificio, ahorrando el costo de energía eléctrica de los ventiladores y de los conductos metálicos revestidos de fieltros aislantes que caracterizan los sistemas tradicionales de aire acondicionado, que tanto espacio demandan bajo las losas de cada piso. Al prescindir de los falsos techos que son hechos para ocultar estos conductos, la ganancia de volumen habitable se transforma en una virtud del sistema. Aunque no suele contarse, constituye un aporte significativo a la calidad espacial de la arquitectura. La captación de aire fresco a gran altura impide que las construcciones vecinas ejerzan sombra a las brisas. Al mismo tiempo, este aire se encuentra menos contaminado que el aire que con otras estrategias de climatización se tomaría en el nivel de la calle, donde se concentra el gas de los tubos de escape de los automóviles. Internamente, para que la ventilación sea expedita, se ha reformado el diseño de los muros divisorios y de las ventanas. Los cerramientos internos a lo largo de los corredores se modifican para que no lleguen hasta el techo y también se separen del piso, dejando paso al aire frío para penetrar en las aulas sin impedimento y salir por la parte alta de las ventanas hacia el exterior. Estas ventanas poseen vidrios dobles con el fin de disminuir las pérdidas de calor durante el invierno, según se muestra en el correspondiente plano de detalle. El muro que separa al corredor de los patios se reemplaza en su totalidad por una baranda y una cortina enrollable que permanece abierta durante la temporada cálida y se cierra en las noches frías para impedir las pérdidas de calor por las chimeneas. Para contribuir a humedecer el aire interior y alegrar el aspecto de los patios se siembra en ellos un par de árboles de follaje caducifolio, tras demoler la losa del piso de la planta baja para llevar luz al sótano. Así se integran las dependencias que allí se ubican a la vida académica de todo el edificio. Bajo los árboles habrá bancas para descansar y los estudiantes podrán realizar allí parte de las labores de los talleres de cerámica y modelos, enriqueciendo con su actividad la compleja red de relaciones interpersonales que todos los días se urde en una institución docente. El sótano se transforma durante el verano en un pozo donde se acumula el aire frío y constituye un lugar fresco para trabajar. Suspendida en el vacío, se crea una terraza parcial en el tercer nivel de cada patio, con una estructura ligera de acero y piso de malla que permite la continuidad del flujo descendente del aire sosteniendo macetas llenas de plantas de sombra que colaboran en la mejora de la calidad de la humedad relativa y permiten integrar las actividades que se realizan en los distintos pisos.

En una escuela que funciona en un edificio de varias plantas superpuestas es difícil conseguir la unidad colectiva que permite un edificio de una o dos plantas con patios y espacios abiertos, articuladores de la vida social. Al trazar el proyecto de adecuación bioclimática de esta edificación comprendí que en la búsqueda de soluciones para la circulación del aire podían encontrarse respuestas a este problema y que los patios podían cumplir una función muy importante en este aspecto. Complementando el papel de los patios se ha aprovechado la relación de la quinta planta con la azotea para perforar la losa de la cubierta y ganar mayor iluminación natural en las zonas internas de la planta. Al vestíbulo de llegada de las escaleras y el ascensor se lo despoja también de su cubierta para crear un espacio de doble altura que a la vez auspicia una mejor ventilación e integra visualmente el piso de aulas con la terraza jardín. La terraza jardín es un elemento fundamental del programa, porque debe convocar en sus ratos de ocio a toda la escuela, con las ventajas de sombra y vista que el diseño propone. Por lo tanto, no puede ser una simple tapa de la caja del edificio. Debe perforarse aquí y allá para crear perspectivas descendentes y oportunidades de saludo y contacto visual que propicien un mayor gozo del edificio por parte de quienes lo habitan. Así como en el plano de la fachada se enfrentan y resuelven sus diferencias por medio de la composición dos tensiones fortísimas, la del orden y simbolismo a los que aspira el edificio desde el exterior y la de la luz y la intimidad a las que aspira el espacio interior, encuentro que en los techos ocurre algo similar. El espacio de la última planta pugna por recibir una escala adecuada y segura protección contra los elementos mientras la azotea o la cubierta aspiran a rematar airosamente el cuerpo del edificio y a recortar su silueta con elegancia contra el cielo, abandonando su llano papel de escueto cubrimiento y queriendo también albergar, sin resignarse a apartarse de la vida que transcurre cotidianamente en toda la estructura. Imagen: Página 110. Pierre Chareau. Designer and Architect. Fotografías de la torre de enfriamiento de la avenida de Europa y de la rotonda de Givoni y López de Asiaín en Sevilla.

5.3.3. Calefacción: Dispositivos de captación de calor. Almacenamiento térmico.

Ventilación y distribución del calor. El agua es en la región de Chihuahua un recurso de enorme valor. A pesar de su escasez, no existe hasta la fecha una política coherente de largo plazo para su conservación y tampoco hay una conciencia colectiva arraigada sobre la urgencia de su preservación. La excesiva pavimentación, la extensión progresiva de los contornos de la ciudad, la contaminación de los ríos y la impasible desidia frente a su almacenamiento se combinan con una forma generalizada de construir que exige la instalación de sistemas de aire acondicionado con elevado consumo de agua para conseguir condiciones mínimas de habitabilidad. Este último es un factor cuyo impacto colectivo no ha sido evaluado globalmente e involucra, además del desperdicio de energía eléctrica, volúmenes de líquido muy considerables. Como resultado de todo ello, los niveles freáticos han descendido alarmantemente en los últimos años. La reducción de las reservas tradicionales ha obligado al racionamiento y a elaborar proyectos de ingeniería para traer el agua de lugares muy distantes. Varias veces asistí asombrado desde la ventana al magnífico espectáculo de los aguaceros de Chihuahua, que llegan torrenciales y broncos de cuando en cuando, descargándose sobre los techos más bajos de los edificios vecinos con furia y gran estrépito. En un plazo brevísimo saturan los canalones de desagüe y convierten las gárgolas en cañones que expelen hacia el pavimento, con fuerza y a gran distancia, los gruesos chorros del agua caída. Toda esa agua va al Chuvíscar canalizado y se pierde sin ser aprovechada y sin alimentar el subsuelo. Por todas estas razones, el proyecto de acondicionamiento climático del edificio debía tener entre sus objetivos la captación y almacenamiento de toda la lluvia posible y su utilización tanto para el enfriamiento como para la calefacción del ambiente interior. Como para la temporada cálida, el proyecto se apoya en la estructura espacial del edificio para resolver en la temporada fría su calefacción. El sótano, los patios, las fachadas y la cubierta juegan en ello papeles importantes. La estrategia de diseño se orienta a evitar las pérdidas de calor, aprovechando la capacidad de almacenamiento de la estructura y a obtener ganancias a través de las ventanas y de calefactores solares en la cubierta. El agua capturada en las cubiertas es almacenada para contribuir a realizar estas tareas y reducir el costo de la factura mensual de acueducto. En verano, se la utilizará para los aspersores de las torres de enfriamiento evaporativo descendente pasivo. En invierno se la calentará en los calefactores solares de la cubierta para luego enviarla por gravedad a los tanques aislados dispuestos en el sótano, provistos en su interior de tuberías para hacer circular el aire, entibiarlo e impulsarlo por convección hacia los pisos superiores.

Los calefactores solares de la cubierta están dispuestos con sus caras de vidrio enfrentadas al sur franco, inclinándose para aproximarse a las normales de los ángulos de altura de los rayos solares de invierno. Se busca con ello hacerlos incidir lo más perpendicularmente posible a la superficie, aprovechando mejor su fuerza calórica. Se ha agrupado las cajas calefactoras en filas separadas entre sí lo necesario para ofrecer la totalidad de las tapas de vidrio la mayor parte del tiempo a los rayos solares directos. En lo posible, he evitado colocar calefactores en las áreas de sombra de las torres de enfriamiento y del cuarto de máquinas del ascensor. Una vez calentada, el agua es remitida a los ocho tanques situados en el sótano, uno por cada módulo estructural del edificio. Están ubicados hacia el borde de la calle Morelos, en el sector de la planta más alejado de la luz de los patios. Por este motivo, son áreas cuya ocupación para la enseñanza es problemática. Además, y esto es fundamental, en caso de necesidad de evacuación rápida, no debe haber concentraciones altas de población en el sótano. Cada tanque resuelve de manera vertical la calefacción de un sector del edificio. Con ello se evita la distribución horizontal en cada planta superior, que resta eficacia al impulso del aire que asciende por convección. Hay cinco circuitos de aire caliente, uno por cada piso. Los conductos terminan en el nivel de entrega respectivo, de manera que a la planta más alta solo llega uno. El aire calentado por el agua hace a la inversa el recorrido de la ventilación de verano. Las ventanas, provistas de doble vidrio, estarán cerradas y el aire se desplazará hacia los patios para ser evacuado por las chimeneas. El aire fresco se tomará por ventilaciones abiertas en el cerramiento inferior de los patios. Los tanques tienen aislamiento en su base y en la tapa, con una trampa para acceder a su interior a efectuar labores de mantenimiento y limpieza. Están rodeados de piedra para capturar durante tiempo prolongado el calor. A cada uno de los cinco circuitos de aire corresponde un serpentín tubular desarrollado sobre un plano inclinado, con la boca de entrada más baja que la boca de salida. Los postigos estarán abiertos durante el día para aprovechar la radiación y por la noche se cerrarán, al igual que las cortinas enrollables contra los patios. Las condiciones del diseño original del edificio, con vanos reducidos, vuelven en este aspecto a ser benéficas, permitiendo que el balance neto diario de calor sea positivo. (30) En la planta baja, en la esquina correspondiente a la sala de exposiciones, las vitrinas operarán durante el invierno como captoras de calor. El carácter comercial de la esquina determinó en el proyecto original ventanas muy amplias para la exhibición de mercancías en este sector del edificio. Los ángulos de incidencia solar sobre ellas, tan tendidos durante el verano, las tornan excesivamente castigadas en horas de la tarde. Por ello, no es aconsejable que las paredes interiores de las

vitrinas sean de ladrillo para evitar que funcionen como muros Trombe. Dado que la transferencia de calor por conducción a través de una pared masiva es menor que el potencial de transferencia de calor por convección, el cerramiento posterior de las vitrinas debe ser de yeso con aislamiento, confiando a la ventilación todo el trabajo de acondicionamiento térmico a lo largo del año. Para reducir la diferencia de temperaturas al interior de las vitrinas, se propone construir su base con materiales de alta masa. A través del cielorraso, el calor generado puede trasladarse por convección a la cafetería anexa y al vestíbulo de llegada, donde el portero permanece tras su mostrador de recepción largas horas sin aportes de calor solar. (31) Las mediciones realizadas confirman que el patrón de temperaturas máximas durante los días de invierno alcanza en repetidas ocasiones a superar los veinte grados. Esto convierte por unas horas a la azotea mirador en una agradable alternativa para pasar un rato y recibir sol directo. Por ello, como se mencionaba, las enredaderas de la pérgola perderán sus hojas en esta temporada y la orientación del emparrado permitirá el paso libre del sol hacia las bancas diseñadas para convocar la permanencia de estudiantes y maestros allí.

5.3.4. Planos arquitectónicos y detalles constructivos.

5.4. Conclusiones generales. Verificación de resultados del proyecto ante la

norma NOM-008-ENER-2001. Revisión del balance térmico de diagnóstico. Epílogo. Al aplicar el programa de la norma, teniendo en cuenta las modificaciones de diseño practicadas en las ventanas y en la cubierta, el resultado superó el desempeño del actual edificio, que había reportado un ahorro energético de 244,15% con respecto al modelo de referencia. El resultado alcanzado con el nuevo diseño eleva a 619,13% el ahorro de energía por encima de la norma. Las ventanas protegidas con persianas graduables reducen sustancialmente las ganancias por radiación, eliminando el contacto directo del sol con las superficies de cristal de la segunda planta hacia arriba. Dado que el programa de la norma no contempla explícitamente alternativas para el uso de estas romanillas de protección contra la radiación, consideré para la evaluación los vanos como porciones de muro terminados en madera y con una cámara ventilada de diez centímetros antes del vidrio. La proporción de los vanos acristalados contra la superficie llena se reduce y mejora el balance del proyecto con respecto al edificio de referencia y con respecto al edificio original. Contra este último, las ganancias totales por radiación se reducen de 29416 W a 10958 W. En cuanto a las ganancias por conducción, estas también mejoran con respecto al edificio de referencia y con respecto al edificio original. En el segundo caso las ganancias térmicas bajan de 33834 W a 22352 W. Hay que tener en cuenta que la superficie total de muros y cubiertas del edificio original no cambia sensiblemente en el nuevo proyecto, al proponerse un piso adicional con cuatro nuevas fachadas en una porción de la azotea, pues al cerrar los patios se trocan en muros internos las fachadas de sus costados. La sobrecubierta con cámara ventilada también contribuye significativamente al mejoramiento del desempeño del edificio, anulando prácticamente las ganancias por conducción en la azotea cubierta con baldosas modulares de concreto. Al revisar el balance térmico realizado al elaborar el diagnóstico del edificio antes de ser intervenido, puede verse cómo al eliminar con las persianas las ganancias por radiación directa en la oficina de dirección los resultados mejoran casi en 50%, bajando la demanda de energía de 1531,02W a 783,77W. Logros aun más satisfactorios se consiguen en el espacio analizado en el quinto piso, directamente bajo la cubierta. Al eliminar allí las ganancias por radiación de las ventanas por medio de las romanillas y las ganancias por conducción del techo por medio de la cámara ventilada, el balance mejora en más del 75%, bajando la demanda de energía de 2689,79W a 637,23W. Si el sistema de enfriamiento evaporativo descendente pasivo propuesto con las torres funcionara como es previsible, basándose en las

experiencias de Cunningham y Thompson, Givoni y los otros investigadores y arquitectos cuyos trabajos he consultado, la renovación de aire asumida se multiplicaría al menos por tres, con un aire sustancialmente más frío que el del ambiente. Las pérdidas de calor por ventilación crecerían proporcionalmente y por lo tanto, en el balance térmico, mQ decrecería hasta llegar a desaparecer. Tras un par de décadas de ejercicio profesional, he aprendido a ser cauto al introducir nuevos elementos de lenguaje al proyectar. Cada proyecto que se inicia es un viaje que promete sucesivos entusiasmos y descubrimientos, pues en cada etapa de la travesía aparecen caminos alternativos a la senda trillada, que ojalá siempre se muestren a los ojos y sugieran ser seguidos con expectación y curiosidad estimulante. Al principio, uno los recorría desprevenidamente, solo atento al placer de su seducción y sin precaverse ante sus peligros. Con el paso del tiempo se aprende a atarse al mástil para entender el poder de las sirenas y pasar sin sucumbir entre ellas. Finalmente descubre uno que también es necesario poner cera en los oídos y solo concentrarse en los remos, acoplándose al ritmo del grupo sin aspirar al papel heroico de Ulises y sus ligaduras. Creo que los estudios de nuestra maestría han sido singularmente enriquecedores para reconocer los caminos y adquirir fortaleza y seguridad para andarlos, proporcionando oportunidades de reflexión y herramientas conceptuales y prácticas preciosamente útiles para entender con mayor profundidad y flexibilidad nuestra disciplina y remar con conciencia del rumbo en el complejo contexto globalizado actual. Al revisar los planos y dibujos de este trabajo y volver sobre las aspiraciones y compromisos que al iniciarlo trazaba, considero que el esfuerzo por sostener sin alteraciones graves la presencia del edificio en el centro de la ciudad logra su meta, al menos desde la perspectiva de las calles inmediatas. Las torres de enfriamiento están colocadas en la parte posterior del volumen y es imposible percibirlas desde abajo. Al retirarse el observador unas cuantas cuadras, su presencia comienza a sobresalir, matizada por las pérgolas y los jardines, convirtiéndose en un elemento que por su singularidad se destacará en el conjunto urbano. La sugestión de su forma novedosa y graciosa, orgullosamente sobresaliente y airosa, entrevista con cierta embriaguez durante el proceso de elaboración del proyecto, no deja de sembrar una sombra de duda sobre su validez. Sin embargo, la constatación del buen estado en que se mantiene el revestimiento en la avenida de Europa en Sevilla y la convicción de que su función ambiental tiene un valor simbólico importante socialmente suavizan esta preocupación. En todo caso, la transformación en huerto de una azotea ocupada nada más por las cajas herrumbrosas de unos viejos aparatos de aire acondicionado tendría que tener un valor apreciable para el paisaje de la ciudad. Al invitar a pensar sobre el compromiso de nuestra profesión en el mundo de hoy, el profesor Eduardo Neira recordaba durante su curso el sentido

de las conocidas palabras de Calvino sobre nuestro entorno: el infierno no es un lugar metafísico situado en algún recodo de nuestra imaginación colectiva. Es real y existe aquí y ahora. Solo hay dos formas de escapar de él. La primera consiste en integrarse a sus reglas y procederes, hacerse cómplice y aceptarlo reiteradamente hasta perder la capacidad de percibirlo como tal. Al formar parte suya y habitarlo habitualmente, la ceguera desvanece la conciencia de su existencia. La segunda consiste en edificar un paraíso y refugiarse en él. En muchas formas, esa era una aspiración tácita e íntima del proyecto y su jardín mirador, principalmente al entrever el valor que tendría el edificio como ejemplo para quienes se forman como arquitectos en él y al intuir las puertas que podrían abrirse en su imaginación para trascenderlo y superarlo, colaborando en la construcción de una conciencia colectiva que como maestro considero fundamental y urgente en la región. Sin embargo, la escuela ha decidido abandonar el edificio en el futuro próximo para trasladarse a los suburbios, en la vecindad de una de esas anchas autopistas jalonadas de bodegas comerciales que extienden cada vez mas el alcance de la especulación con el suelo. Si a pesar de ello, este trabajo pudiera contribuir con alguna idea para construir en armonía con el patrimonio y con el clima de Chihuahua, el esfuerzo de realizarlo adquiriría justificación plena. El proceso de diseño de elaboración de la tesis y el conjunto de los estudios de la maestría han sido enormemente significativos para mí, abriendo el camino a nuevas formas de entender el universo y las relaciones de la energía y la materia con la precaria vida de que disponemos, confirmando angustias y plantando dudas, pero también entusiasmos y esperanzas sobre su sentido. Ha sido también la oportunidad de conocer a maestros que con su conocimiento, su visión humanista y su generosidad señalan el valor que pueda tener mi propia vocación docente y le dan firmeza y sustento a mi trabajo de arquitecto. A todos ellos debo mi agradecimiento.

6.0. Bibliografía

1. Rondé, Philippe. Viaje al Estado de Chihuahua (Méjico) 1849 – 1852. Centro de Estudios Regionales. Unidad Chihuahua. Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Dirección de publicaciones de la secretaría de educación y cultura. Colección Textos de la Nueva Vizcaya. Gobierno del estado de Chihuahua. Número 5. Enero de 2000. Página 11 “La palabra Chihuahua pertenece al vocabulario de los indios tarahumaras y significa “paso de agua”. Me sería imposible decir si este nombre proviene de varios ríos que se juntan cerca de la población o si fue dado al Estado por causa del crecido número de ríos que le atraviesan en todas direcciones...”

2. Rondé, Philippe. Viaje al... Página 11 “...Por excepción, Chihuahua, edificada junto a minas de plata, tiene una posición ventajosa; es un punto de tránsito para el comercio del sur al oeste de Méjico; y posee también una carretera proveniente del este, es decir de los Estados Unidos del Norte al oeste hacia el Pacífico. Al pie de la ciudad corre el río de Chihuahua, que nace en la Cañada del Chileote, al sudoeste del pueblo de Chuvíscar, cerca de la capital entra en otro río llamado Nombre de Dios y se arroja en el río Conchos en un punto que llaman Babisas, habiendo recorrido un trayecto de veintinueve leguas. A pesar de este río, que suministra agua en abundancia a los habitantes, en tiempo de los españoles se construyó acueductos que alimentan la población alta. Estos acueductos tienen 161533 varas de largo y como se extienden por un terreno accidentado, hay ciertos puntos en donde ofrecen una altura de 30 metros. Por medio de ellos va el agua a los barrios altos, que es donde se encuentra el paseo público, la Alameda, con árboles muy frondosos y que por lo tanto dan mucha sombra y frescura a los paseantes.”

3. Rondé, Philippe. Viaje al... Página 11. “La ciudad esta situada a 1451 metros sobre el nivel del mar y cuenta 14000 habitantes. Cuando se llega por el lado del sur solo al entrar se distingue las casas, cuya vista han ocultado hasta entonces las montañas; pero por los otros tres puntos cardinales, principalmente por el norte y el oeste, ofrece un aspecto pintoresco y risueño. Edificada sobre una ligera cuesta, se desarrolla con gracia destacándose en blanco sobre fondos de montes que reflejan los tonos puros de un cielo siempre azul. Las iglesias y los conventos son los edificios públicos que dominan; y la elegancia de los campanarios y de las cúpulas, generalmente blanqueados con cal, dan a la población un aire oriental, tanto que cree uno ver minaretes...”

4. Olgyay, Víctor. Clima y Arquitectura en Colombia. Universidad del Valle. Facultad de Arquitectura. Cali. Colombia. 1968. Páginas 58, 59 y 62. “Una serie de teorías recientes, aplicadas a casas solares, han preferido la orientación hacia el sur. Esta, indudablemente, provee la mayor cantidad de radiación en el solsticio de invierno y el mínimo en el solsticio de verano, pero esas teorías no consideran las variaciones diarias de temperatura que hacen que el calor solar sea más necesario en las horas de la mañana y muchas veces indeseable en las horas de la tarde. Las teorías que buscan un máximo de energía solar en cada habitación no se aplican, obviamente, a regiones y estaciones que son de por sí muy calientes... En todas las regiones situadas a más de diez grados de latitud, una orientación al este del sur proporciona mejores condiciones anuales y una mejor distribución del calor. Las orientaciones hacia el oeste se comportan mal pues producen desequilibrio en los impactos caloríficos.”

5. Givoni, Baruch. Heat Storage in Buildings – An Overview. Ponencia presentada en el seminario “Heat Transfer in Buildings”. Agosto 29 – Septiembre 2 de 1977. Dubrovnik. Antigua Yugoslavia. Página 7. “When the storage space is of a sufficient size and is located underneath the building, it is possible to utilize also the heat capacity of the earth under the gravel as part of the storage system. In such case, the bottom of the storage area should not be insulated but insulation is needed around the periphery of the ground area extending beneath the storage level…storage space can be provided within the space of the basement or on the roof. In the former case, the transport of the energy from the collection point to the storage requires longer routes, but the storage space is better protected from heat loss by suitable insulation…”

6, Tudela, Fernando. Eco Diseño. Colección Ensayos. Universidad Autónoma Metropolitana. Xochimilco. 1982. Páginas 177 y 178.

“… En las regiones cálidas áridas, la temperatura media diaria suele oscilar dentro de límites aceptables, pues si bien las máximas pueden ser muy elevadas, el fuerte enfriamiento nocturno reduce considerablemente las mínimas.”

7, Givoni, Baruch. Heat Storage in Buildings… Páginas 1 y 2 “In general, a higher heat storage capacity (i.e. a heavier structure) provides the building with a higher thermal inertia. The response of the building’s temperatures to sharp changes in ambient thermal conditions or to internal heat generation becomes smoother and delayed in time… In regions and seasons with large diurnal (as well as short–term day to day) changes in outdoor temperature, and with intense solar radiation, a high heat storage capacity means a substantial reduction in the ranges of the indoor air and radiant temperatures. Indoor temperatures tend to stabilize around the diurnal average of the sol–air temperature (a combination of outdoor air temperature and solar energy absorbed in the building)… The importance of heat storage capacity is evident in most climatic regions in the transition seasons: spring and fall. In many places these seasons are characterized by cool nights and warm days. Under this pattern of temperature the thermal inertia of a building tends to stabilize just at the comfort level, thus minimizing the need for heating during the nights and for cooling during the day.

8. Tudela, Fernando. Eco Diseño. Colección Ensayos. Universidad Autónoma Metropolitana. Xochimilco. 1982. Páginas 149, 150, 156 y 157. “Calor específico: Se denomina “calor específico” de una sustancia a la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para conseguir elevar su temperatura en una unidad. El calor específico (C) constituye un índice apropiado para medir la capacidad de acumulación térmica de una sustancia y se mide en J/kg grado C... También se ha propuesto el “calor específico volumétrico” (Cv) definido como la cantidad de calor a suministrar a la unidad de volumen de una sustancia para conseguir aumentar su temperatura en una unidad. Se mide en J/m3 grado C... Toda diferencia de temperatura genera un tránsito o flujo de energía térmica, mayor o menor según el medio del que se trate. Se llama “intensidad de flujo” al calor que fluye en tiempo unidad a través de una superficie unitaria, y se mide en J/m2 s, o W/m2. El flujo total a través de un conjunto de superficies se obtiene multiplicando las superficies parciales por las respectivas intensidades de flujo y se mide en Watts. Imagínese un medio homogéneo, de forma indeterminada, en el que podemos distinguir dos planos internos paralelos, I y II, situados a una distancia “e” el uno del otro, que se hallan a distinta temperatura. La energía térmica se desplazara, por conducción, del plano más caliente hacia el más frío, presentándose un flujo que será proporcional a la diferencia de temperaturas, a un coeficiente propio de la sustancia de que se componga el medio en cuestión, denominado coeficiente de conductividad térmica (k) e inversamente proporcional a la separación “e” entre los planos. La expresión de la cantidad de

energía térmica en tránsito entre los planos I y II será... Q = k x (t2 – t1) / e. El coeficiente de conductividad térmica, se mide pues en W/m grado C. Las sustancias que integran los materiales de construcción presentan un amplio margen de variación del coeficiente de conductividad térmica o “conductividad” a secas que puede oscilar desde los 0,03 W/m grado C en materiales aislantes, hasta mas de 200 W/m grado C en el caso de los metales. Se denomina “resistividad” al valor reciproco de la conductividad, R = 1/k y se mide en m grado C / W. El cuadro 10 proporciona valores medios de conductividad / resistividad de algunas de las sustancias más comunes en la construcción. Como se observará en el referido cuadro, el aire posee una de las más bajas conductividades, es decir, es una sustancia muy aislante. Por ello los materiales porosos ligeros, con gran contenido de aire ocluido, serian más aislantes que aquellos, más densos, constituidos por la misma sustancia pero prensada. No existe sin embargo una correlación entre densidad y conductividad, pudiéndose citar numerosos ejemplos de sustancias que son a la vez más densas y más aislantes que otras. También puede observarse en el cuadro mencionado que el agua es entre 22 y 23 veces más conductora que el aire. Los materiales de construcción empapados poseen una capacidad aislante muy inferior a la presentarían esos mismos materiales una vez desecados. Cuanto más poroso y absorbente sea un mineral, mayor será la pérdida relativa de su capacidad aislante al mojarse o empaparse. El vacío constituye el no - conductor perfecto.”

9. Tudela, Fernando. Eco Diseño. Colección Ensayos. Universidad Autónoma Metropolitana. Xochimilco. 1982. Páginas 178-179. “La determinación del valor del desfase y del amortiguamiento para cada caso concreto constituye un problema complejo. A efectos técnicos tendría poco sentido aspirar a un alto grado de precisión en el cálculo, puesto que los factores que intervienen en el mismo varían considerablemente y se conocen solo con una aproximación a veces bastante burda. Es pues sensato contentarse con simples órdenes de magnitud, que de todas maneras bastarán para definir lineamientos de diseño...”

10. Le Corbusier. Das kleine Haus. Folleto en alemán que acompaña la edición de “Une petit maison”, con una serie de fotografías de la casa para sus padres, realizadas por la señorita Peter, profesora de fotografía en la población suiza de Vevey. Traducción del alemán por M. Pinilla. Páginas 1, 2, 4, 5, 6. “Frecuentemente viajo en los años de 1922 y 1923 en el tren rápido Paris – Milán o en el Expreso de Oriente Paris – Ankara, llevando en mi portafolio el proyecto de una casa. ¿Cómo? ¿El proyecto antes de haber definido el terreno para edificarlo? ¿Un proyecto para el cual hay que conseguir el terreno? Así es. Los puntos de partida del proyecto. Primero: el sol está al sur. Al sur, delante de las colinas está el lago. El lago y las cumbres nevadas que en él se reflejan se estiran de oeste a este...” “La altura de la casa es de dos metros y medio, la mínima autorizada. Semeja una caja yaciendo sobre el suelo. El sol naciente es capturado por un tragaluz inclinado y cumple luego su ruta cíclica frente a nuestra casa. Sol, espacio, verdor... todo está alli...” “Para otorgarle peso al paisaje hay que limitarlo, darle una medida: contener la vista a través de los muros, que solo son perforados en determinados puntos estratégicos desde los cuales liberan la vista. Aquí se procedió así: Las bardas este, norte y sur encierran el pequeño jardín de diez metros de largo como si fuera un patio conventual y lo configuran como una sala de estar verde... La barda del sur fue perforada por un corte cuadrangular que libera a escala humana una porción de la vista y además provee sombra y frescura.” ”Ascendemos al techo. Un placer que algunas civilizaciones ya conocían en los siglos precedentes. El concreto armado permite el techo terraza y, con veinte o treinta centímetros de tierra, el techo jardín. ¡Ya estamos arriba! La hierba está marchita, pues estamos en los días secos. Qué importa, cada tallito trae sombra y la apretada urdimbre de las raíces arma un denso fieltro aislante. Mantiene afuera el calor y el frío y es un regulador de temperatura gratuito, que no exige el menor mantenimiento... ¡Atención! Hemos llegado al final de septiembre. Las plantas de otoño están florecidas, el techo ha reverdecido: una espesa piel de geranios silvestres lo ha cubierto todo. Es maravilloso. En la primavera hay brotes jóvenes y margaritas, en el verano hay hierba muy alta. El jardín del techo vive con fuerza propia, alimentado por el sol, la lluvia, los vientos y los pájaros portadores de semillas. Ahora, es abril de 1954, el techo esta completamente azul de nomeolvides. Nadie sabe cómo llegaron aquí. ¿Estamos apoyados sobre la borda de un barco o es el borde del tejado? Es esta una felicidad que hasta ahora era privilegio solo de los gatos. Regresamos a tierra.”

11. Porteous, Colin. The New eco- Architecture. Alternatives from the modern movement. Editorial Spon Press. Londres y Nueva York. 2002. Páginas 70 – 71. “By way of contrast, the Herbert Jacobs Residence II, 1943-48, with its northern earth-berming, its convex, double-height south facing glass wall and generous roof overhang is explicitly a solar house, termed ‘solar hemicycle’ by Wright. Here the curvature allows all parts of the house to enjoy some sun at some time of the day for most of the year, even the rooms along the convex northern edge. Herbert Jacobs confirms that Wright saw the house as a ‘first’ and also praises its solar performance: ‘usually by nine o’clock on a sunny morning, even in below – zero weather, the heating system stopped, and did not resume until late afternoon. The sun even reached the back wall below the mezzanine…”

12. Téllez, Germán. Rogelio Salmona, arquitectura y poética del lugar. Colección Somosur. Volumen 11. Editorial Escala. Bogotá.1991. Páginas 290 – 291. “...Descartando un primer conato de empleo de armaduras tradicionales en madera y teja de arcilla, ( puesto que ello implicaría una competencia absurda con la cubierta del almacén de provisiones de Manzanillo), y una segunda posibilidad en placas de concreto planas, Salmona regresó a lo que era, a la vez, una de sus vivencias favoritas del pasado y otra de sus experiencias profesionales del presente: Las bóvedas en ladrillo son una tradición constructiva tan antigua como la más remota de las civilizaciones del medio oriente. Las bóvedas catalanas, italianas, norteafricanas, de inaudita variedad, abundancia y belleza, atrajeron mediante su lógica estructural y su poesía formal, el juvenil interés de Salmona. Y luego, en el taller de Le Corbusier, gran parte de su trabajo consistió en desarrollar los proyectos y diseños de detalles para las casas Jaoul, en las afueras de París... A través de la historia de las civilizaciones en torno al Mediterráneo, el uso ambiental de las cubiertas en terraza valorizó altamente las costumbres cotidianas o los ritos familiares que tendrían lugar al aire libre... Las bóvedas resultantes, en cambio, ofrecieron un espléndido acabado cromático y textural al interior de los ambientes de la casa, así fuese este ajeno a la arquitectura doméstica tradicional cartagenera. Por otra parte, facilitaron la disposición de terrazas utilizables sobre todos los ambientes de la casa y permitieron crear un ‘paseo arquitectónico’ incomparable, en el cual el ambiente y la visión de la ciudad no tienen límites...”

13. Serra, Rafael. Arquitectura y Climas. Editorial Gustavo Gili. Barcelona. 1999. Páginas 30, 31 y 32. “El clima de la luz y el sol es en gran parte un tema relacionado con la visibilidad. De los diferentes parámetros relacionados con el bienestar, los lumínicos se resumen, muchas veces en forma errónea, en un nivel o cantidad de luz (iluminación), pero lo

que el ojo humano ve no son las cantidades de luz que llegan a las superficies, sino las que estas reflejan hacia el ojo (luminancias.) Aquello que resume la comodidad visual ( y la percepción) con mayor fidelidad, es el concepto de visibilidad que depende de las relaciones entre las claridades (luminancias) presentes en el campo visual y muy poco del valor absoluto de estas luminancias. La visibilidad incluye los efectos de deslumbramiento, pero considera estos efectos un caso particular de un concepto más global; capacidad para ver con el mínimo esfuerzo aquello que el ser humano quiere observar. Este concepto se puede ejemplificar perfectamente con un caso concreto. En los paises mediterráneos donde el invierno es corto y los veranos se alargan, como en las costas y las islas atemperadas por las brisas, la arquitectura se viste de blanco, reflejando descaradamente toda la luz visible para evitar su calor. Pero, sorprendentemente, las ventanas quedan cubiertas con oscuras persianas, normalmente verdes, o marrones, que destacan sobre las blancas paredes de los edificios. ¿Es quizá la añoranza del color de la vegetación, perdido bajo el sol cruel? ¿Veleidad estética de una arquitectura tan escasa en recursos? O ¿quizá la técnica protectora de la madera, propia de los pescadores, se ha transferido a la arquitectura? En cualquier caso, el fenómeno nos sorprende, el color oscuro absorberá la radiación y la transformará en mayor cantidad de calor presente en el aire y los interiores quedarán inutilizados por la falta de luz. Detrás de estas consideraciones una vez mas se esconde una sabia técnica de la arquitectura popular. Porque mediante la persiana mediterránea se consigue precisamente una adecuada visibilidad en el interior, reduciendo al mínimo imprescindible la cantidad de luz que penetra y por lo tanto también la cantidad de calor. La única luz que entra en los locales es la reflejada por las superficies exteriores (n0rmalmente son de color claro en estas condiciones) que, además, lo hace en una dirección prácticamente única, la que le permiten las lamas de la persiana, que absorben la radiación que no siga esta dirección ascendente. Como resultado los rayos van a incidir directamente sobre el cielorraso del local, siempre de color blanco, y desde allí se reparte de forma difusa por dicho local. De esta forma, el interior resulta un espacio oscuro, con una mancha de luz clara en el techo, sobre la ventana, allí donde normalmente no está orientada la visión humana. En consecuencia, en el campo de visión de los ocupantes del local no existe ninguna superficie de gran claridad, que obligue a la visión a reducir su sensibilidad. El color oscuro de la persiana reduce su claridad vista desde el interior y las claridades más altas estarán sobre la mesa, el libro o el trabajo que realicemos, iluminado por la mancha de luz del techo, que queda fuera de nuestra visión principal. Si cambiásemos las condiciones, abriendo la persiana, tendríamos mucha mayor cantidad de luz en el espacio, pero la visión del exterior a través de la persiana, con las altísimas claridades de fuera, conduciría a una visibilidad mucho peor. Secundariamente, en este caso tendríamos además una condición resultante de calor en el interior mucho mayor.”

14. Szokolay, Steven. Stack Effect. Diciembre de 1998. Apuntes suministrados en el módulo “Estrategias de climatización pasiva y prediseño de envolventes y dispositivos”, dictado por el profesor Szokolay en el programa de maestría en arquitectura bioclimática de la Universidad de Colima e Isthmus, llevado a cabo en Panamá en mayo de 2001. Página única.

“Air flow in a stack is driven by the density difference between inside and outside air.

Density of air at 0 C degrees is: 3

/293,10

mkgd =

At any other temperature T: TT

d 273293,1 ×= ...1.)

Where T is absolute temperature in K degrees.

The gravitational acceleration is: 281,9 smg =

The inside – outside pressure difference or stack pressure is: ( )i

do

dghp −××=∆

Or substituting from (1): )/273293,1/273293,1(81,9i

To

Thp ×−×××=∆

Which becomes: ( )i

To

Thp

/1/13462 −××=∆ ...2.)

Where T is in K degrees Height h is in m (taken between centers of inlet and outlet)

Then p

∆ is in Pa (Pascal).

A useful rule of thumb is that KPap

13,013,0≈∆ per storey.

The volume flow rate will then be p

Avr ∆××= 827,0 …3.)

Where A is in m2 Vr is in m2/s If apertures are in series (e.g. Inlet and outlet)

Then the effective area is ( )2

2

21

21

AA

AAA

+

+=′

E.g.: if KCoT°

=°

= 30128 , which gives a density of 3

173,1301273293,1 mkg=×

KCiT°

=°

= 30532 , which gives a density of 3

157,1305273293,1 mkg=×

And if h = 4m

Then ( ) Pap

6,03051301134624 =−××=∆

And if inlet=outlet=shaft cross sectional area: A=0,5 m2

Then smr

V 332,06,05,0827,0 =××= ”

15. Willmert, Todd. The Return of Natural Ventilation. Revista Architectural Record. Julio de 2001. Página 137. “After World War II, the advent of central air conditioning and its progeny, the sealed building, made natural ventilation an anachronism. Today it is making a comeback, however, owing to rising energy costs and the worldwide movement toward buildings that employ green strategies. Architects and engineers, mostly in England, are using advanced computer and modeling techniques to refine the physics of heating, cooling and ventilating. Chimneys and towers are key architectural elements for harnessing pressure differentials by employing the stack effect and other air-movement principles… “

16. Kinold, Klaus. Editor. Building in Concrete. Atelier Kinold. Munich. 2000-2001. Página 44. “… However, there was no sense of dynamism on the campus until the new library, a 1992 competition-winning design, was completed. With this unusual building, which is impossible to comprehend fully at one glance, the Mecanoo Group created the antithesis to the block-like auditorium opposite. The new building, based on a trapezoid, comprises two essentially different elements: an extended three-sided glazed body with a grass roof, and an impressive cone structure in steel and glass at the top, which extends through the roof. Both the gently pitched roof, supported on its eastern elevation by diagonal steel supports and the cone are hybrid constructions in concrete and steel. The concrete in the roof has significant thermal mass, which assists natural ventilation and comfort conditions. The building opens, funnel-like, through a broad stairway cut into the grass roof and framed by powerful concrete walls, from the new square that has evolved between the auditorium and the library. Beyond the “confined” entrance, the library presents itself as a multi-storey, spacious hall, subdivided only by glass partitions. This space continuum with its numerous stairways, landings and bridges was designed like a “small town”, and has daylight flooding in generously from three sides. The central space is also lit by the continuous skylight between the roof and the inset cone, which rests on diagonal steel supports to resist torsion.”

17, Givoni, Baruch. Passive and Low Energy Cooling of Buildings. John Wiley and Sons, Inc. Nueva York. 1994. Paginas 12, 132 y 134.

18. Givoni, Baruch. Opus cit. Páginas 139, 140, 141, 142 y 143. 19. Álvarez, S. et al. Architecture and Urban Space. The Avenue of Europe at Expo’92: Application of Cool Towers. Kluwer

Academic Publishers. Países Bajos. 1991. Páginas 195 a 201. 20. Pearlmutter, D. et al. Refining the Use of Evaporation in an Experimental Down-draft Cool Tower. Artículo publicado en la

página http://www.bgu.ac.il/CDAUP/evaporative/evapo1.html Páginas 1 a 14. “As mentioned above, the energy required to evaporate water is two orders of magnitude greater than the required to cool the same quantity of water by 1-Celsius degree. A simple water drop in a non-saturated environment experiences, heat, mass and momentum transfer processes, as following: 1. The temperature gradient at the drop-air interface provokes a net heat transfer from the air to the drop surface, if the air is

warmer than the drop. 2. The concentration of water vapour near the water surface gives way to water diffusion from the drop surface to the non-

saturated air. This water diffusion needs a previous evaporation of water from the drop; due to the latent energy of this phase change, this mass transfer is strongly coupled to the heat transfer.

3. If there is a relative movement between the drop of water and the surrounding air, a transfer of momentum between them will occur. This transfer of momentum tends to increase the rate of both heat and mass transfer. Thus the physical action of the water drops falling through the interior air of the cool tower may accelerate the cooling process.

The parameters, which determine the likelihood that a drop of water will evaporate entirely under given environmental conditions, are drop diameter and the length of time the water is in the air stream – determined largely by the height of the tower.”

21. Ford, Brian. Stock Exchange in Malta. Caso de estudio presentado en el boletín Manage Energy de la página de Internet www.wspgroup.com WSP Environmental Ltd. Londres. Páginas 1 a 5.

22. Ford, Brian, Francis Elizabeth. Recent Developments in Passive Downdraught Cooling. An Architectural Perspective. Artículo publicado en European Directory of Sustainable and Energy Efficient Building. James and James. Science Publishers. 1999. Páginas 1 a 6. www.jxj.com/yearbook/edseeb/1999/passive_downdraught.html

23. Ford, Brian, Díaz Camilo y Hewitt Mark. Passive Downdraught Cooling. Architectural Integration in Seville. Artículo publicado en la página www.arquitools.com.ar/Ecologia/Cooling(1).html Páginas 1 y 2.

24. Chalfoun, Nader V. Design and Application of Natural Downdraft Evaporative Cooling Devices. Artículo publicado en la página http://architecture.arizona.edu/research/hed/Publications/ASES97/Ases97.html Páginas 1 a 6. “In order to predict cool towers performance the author, with scientists at the ERL has developed a computer programme called CoolT. The programme runs on IBM or compatible computers under DOS operating system. The airflow rate provided by a cool tower is determined by the equation:

∆+∆

=

∑

c

wawp

cc

tt

g

VCZ

g

gK

g

V

22

22 ρρρ

That is, the air flow rate is determined by the sum of the density of the air and wind forces; where: ρ is air density (lb/ cubic ft)

tρ being the average air density in the tower

aρ the outdoor air density and

ρ∆ the difference between the tower and ambient air densities.

tV is the velocity of the tower air

wV is the velocity of wind (ft/s)

∑K is the sum of pressure loss coefficients for the tower

cg is Newton’s law conversion factor

g is acceleration due to gravity (ft/ square s)

Z is the effective tower height or the distance from the bottom of the pads to the uppermost point of the tower outlet

wpC∆ is the difference between the wind pressure coefficients at the tower inlet and outlet. It is positive on windward

surfaces and negative on leeward surfaces. In some instances, this term may become negative and the wind may cause cool airflow down the tower to cease or reverse. In the absence of wind, the equation can be simplified to:

−×=

∑ t

at K

gZV

ρρ

12

The density of air inside the tower is determined largely by the properties of the outside air, i.e. temperature, humidity and barometric pressure; and the performance of the evaporative cooling pads at the top of the tower. The pad efficiency ε is

defined as the ratio of the drop in dry-bulb temperature of the air passing through the pad ( t∆ ) to the wet-bulb depression

( tw∆ ), or the difference between the dry ( at ) and wet-bulb ( wbt ) temperatures:

tw

t

wba

ta

tt

tt

∆∆

=−−

=ε

The CoolT software allows the user to select from a variety of weather files based on typical meteorological year data. Additional data such as latitude, longitude and elevation above sea level are also built into the weather file. The tower can be configured in terms of pads width, depth, height and thickness, shaft area, height and area of outlet, side discharge or bottom discharge mode and tower schedule i.e. serving an indoor space or an outdoor space. The programme calculates cool tower performance under no wind conditions only. When a particular month is selected by the user, the programme runs and generates six sets of hourly output data: 1. Ambient Conditions; dry-bulb, wet-bulb, relative humidity and air density. 2.data inside the tower such as: air temperature, relative humidity, air density and air velocity. 3. data at the outlet of the tower such as air velocity and air volume. 4.evaporative effectiveness of the pads. 5. temperature drop between incoming outdoor air dry-bulb temperature and delivered air temperatures. 6. the hourly water consumption. A monthly average of water consumption is also reported as well as the total daily water consumption of the cool tower.”

25. Villanueva, Carlos Raúl. Textos escogidos. Centro de información y documentación, Universidad Central de Venezuela. Junio de 1980. Página 75. “Esa idea constante que preside nuestra arquitectura, de defenderse contra el sol, la lluvia y la deslumbrante luz de los trópicos, se reencuentra en el estudio de las fachadas de las casas coloniales, en las que los macizos predominan sobre los vanos y los múltiples postigos de madera de las ventanas permiten graduar la luz, favoreciendo al mismo tiempo la aireación. En las diferentes clases de persianas y celosías de madera, todas de inspiración oriental, ejecutadas con inteligencia y buen gusto, se advierte especialmente la sabiduría de esa norma que satisface tanto al corazón como al espíritu.”

26. Serra, Rafael. Arquitectura y Climas. Editorial Gustavo Gili. Barcelona. 1999. Páginas 87 y 88. “Una vez más debemos recordar cómo cualquier avance que en nuestra civilización ha servido para ahorrar esfuerzo humano, se ha convertido con frecuencia en una mayor imposición coartadora del grado de libertad de los individuos. En nuestro caso, existe así un claro peligro que ya se evidencia en muchos edificios modernos. La aplicación de sofisticadas soluciones tecnológicas deriva hacia los sistemas de control la decisión sobre las condiciones, ambientales o no ambientales, del espacio interior de la arquitectura. Así, el individuo se encuentra inmerso en un entorno que ya no es incontrolado, pero que no es controlable por él. Las ventanas impracticables de cualquier edificio moderno de oficinas son un ejemplo paradigmático de esta situación. Si pensamos además en el caso, por desgracia frecuente, seguramente imposible de evitar por completo, de la posible avería del sistema de control o de la instalación asociada, esta falta de libertad del usuario se convierte en mucho mas crítica todavía. Quizás hay que recordar que el verdadero control no es el que priva a los usuarios del poder de decisión, sino es el que les permite decidir mejor y con más comodidad, cosa que esta muy lejos de la realidad de muchos edificios actuales.”

27. Givoni, Baruch. Passive and low Energy Cooling of Buildings. John Wiley and Sons, Inc. Nueva York. 1994. Pagina 29. “Operable external shading devices can be of many types, including shutters, …rotating fins, horizontal plates, retractable venetian blinds or canvas awnings… The common feature to all operable devices is that they can be adjusted at will to either exclude or admit solar radiation. As with fixed devices, they intercept the sun’s rays before they hit the glazing. Many of the operable types can also intercept solar radiation reflected from the ground, in addition to intercepting the direct and most of the diffused radiation from the sky. Operable shading devices can admit all of the solar radiation when this is desirable, as it is in winter. Therefore, they are inherently more effective than the fixed shading. Operable external shading devices can reduce solar heat gain through windows and other glazed areas down to about 10 to 15 % of the radiation impinging on the wall. The colour of external operable shading devices may have little effect on their thermal performance unless they are completely closed. With dark shading most of the solar radiation is absorbed at the outer surface of the shades and then mostly dissipated to the outdoors by convection. With white shading most of the radiation is reflected away but part is reflected inward. The net gain is almost the same in these two cases. However, the solar radiation reflected indoors by white shutters provides much more daylight than is allowed indoors through dark shutters. Therefore, from the daylight point of view, white shutters are preferable.”

28. Givoni, Baruch. Passive and Low Energy Cooling of Buildings. John Wiley and Sons, Inc. Nueva York. 1994. Páginas 8 y 9. “Nocturnal ventilative cooling would be the preferable strategy in regions where the diurnal temperature range in summer is large enough to enable a significant reduction of the indoor air temperature below the outdoor maximum…. It is applicable mainly in arid regions where the daytime temperature is between 30 and 36 C-degrees and the night temperatures below about

20 C-degrees. In this situation daytime ventilation is not desirable because it would raise the indoor temperature. The large diurnal temperature range, typical of arid regions, allows the indoor daytime temperature to be reduced significantly below the outdoor level by night ventilation… Low-mass buildings, even if ventilated at night, can not retain enough “coldness reserve” to reduce significantly the rate of temperature rise during the daytime.”

29. Givoni, Baruch. Passive and Low Energy Cooling of Buildings. John Wiley and Sons, Inc. Nueva York. 1994. Páginas 9 y 10. “... Roofs are usually insulated to minimize heat loss in winter and heat gain in summer. As the radiant loss takes place at the external surface of the roof, the insulation minimizes the actual cooling that a building can utilize from the nocturnal radiation, unless specialized designs … are applied… The simplest concept of radiant cooling is that of a heavy and highly conductive roof (for example, one made of dense concrete) exposed to the sky during the night but highly insulated externally by means of operable insulation during the daytime. Such roofs, a conventional construction common in many countries, can be very efficient in loosing heat at night, both by long wave radiation to the sky and by convection to the outdoor air, which cools down faster than the massive roof… The cooled mass of the roof can then serve as a heat sink and absorb, through the ceiling, the heat penetrating into and generated inside the building interior during the daytime hours… At present, in the opinion of the author, practical and inexpensive movable insulation is not available. To the extent that simple movable insulation will be developed, concrete roofs could provide could provide simple, inexpensive and effective radiant cooling in many hot regions of the world. “

30. Givoni, Baruch. Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold. Nueva York. 1998. Páginas 152 y 153. “First, ordinary windows, even with double glazing, are usually the weakest thermal point in the building envelope, causing excessive heat loss at night. From the viewpoint of solar energy utilization, the benefits from increasing the size of glazing is of diminishing returns, while the heat loss at night through the glazing is proportional to the glazing area. A point may be reached when the increase in glazing size may cause a net heat loss, unless the glazing is equipped with operable night insulation. This issue can be resolved in part by new types of “super-insulating” glazing which have much higher thermal resistance than conventional double glazing.”

31. Givoni, Baruch. Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold. Nueva York. 1998. Página 178. “ As the conductive heat transfer across a mass wall is small in comparison with the potential for convective heat transfer, the separating wall may be an insulated one, with large openings connecting the sun space with the rooms behind and providing convective heat transfer to the building… At night, when the connecting openings are closed, the insulated wall minimizes the conductive heat flow across the sunspace, from the interior to the outdoors. The temperature drop of the sunspace can be moderated by thermal storage elements within the sunspace area. In summer during daytime, if the connecting openings are closed and shaded, the heat gain to the building is minimized. A layer of glazing may be placed in front of an insulated connecting wall. Since an insulated wall itself has no role in transmitting heat by conductance, the principal purpose of this arrangement is to supply air to the interior at a temperature which is higher than that obtained with a glazed conductive mass wall or with an unglazed insulated one. The hot air may then be used for quick heating of adjacent or remote occupied spaces. Typical applications may be schools and offices, where only daytime occupation need be considered. Alternatively, the warm air may be routed through air channels in the ceiling, to heat remote spaces by convection. If the sunspace is to be used for anything other than for heating air, it must contain some thermal mass to moderate its thermal swings. Without thermal storage, diurnal temperature fluctuations of the order of 30 Kelvin-degrees on clear winter days would not be unusual. The necessary storage mass may be provided in many forms, such as in the floor, connecting walls, or other structural features, or it may be in specialized elements, in the form of large planters, water containers, etc. Such additional nonstructural mass should ideally be located at the base of the glazing. In that location it intercepts sunshine which would not, in any case, irradiate the connecting wall, and where the heat given off serves to set up favourable convection patterns within the sunspace. ”