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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE BARCELONA

MÁSTER EN ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE

PARÁMETROS AMBIENTALES PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Investigación sobre prototipos arquitectónicos para la enseñanza universitaria

BRUNO OLIVEIRA SANTANA Directora: Helena Coch

Barcelona Septiembre / 2015

SANTANA, Bruno Oliveira. Parámetros ambientales para ambientes de enseñanza y aprendizaje:

Investigación sobre prototipos arquitectónicos para la enseñanza universitaria. Trabajo Final de

Máster en Arquitectura, Energía y Medioambiente – Escuela Técnica Superior de Arquitectura

de Barcelona, Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona, 2015.

RESUMEN

A partir de 2003, el Gobierno brasileño inicia un proceso de expansión universitaria con

la creación de nuevas universidades, en especial en ciudades del interior del país, y la consecuente implantación de diversos campus universitarios. La principal constatación a respecto de los proyectos arquitectónicos desarrollados para las nuevas universidades es su estandarización.

Esta tesina establece como tema la relación entre la percepción humana, los parámetros energéticos y sus influencias en los ambientes de enseñanza universitaria. Para analizar los recientes proyectos desarrollados en Brasil, establece una metodología específica a fin de demonstrar la diversidad de situaciones encontradas tanto en el territorio brasileño como dentro de una edificación universitaria. Son desarrollados prototipos para ambientes de enseñanza y aprendizaje, donde cada uno puede servir a la realización de distintas escenas, caracterizados por sus usuarios, formas de apropiación del espacio y sus necesidades principales. A partir de cada escena, son definidos los diversos parámetros energéticos.

Como conclusiones, se demuestra que la estandarización de las nuevas edificaciones universitarias no considera ni la diversidad de situaciones climáticas de Brasil ni las distintas formas de apropiación del espacio que ocurre en un ambiente universitario. Por fin, esta investigación pone en valor los temas relacionados a la arquitectura y energía natural como esenciales al diseño de construcciones más integradas a su sitio, así como más adecuadas a las necesidades de los usuarios.

Keywords: Edificación universitaria; Enseñanza universitaria; Parámetros energéticos; Percepción

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 01: Climas de Brasil .................................................................................................. 6

Figura 02: Proceso global de percepción del entorno ........................................................ 8

Figura 03: Representación gráfica de una función periódica ............................................. 9

Figura 04: Comportamiento de la radiación y de los movimientos ondulatorios frente a

los obstáculos ............................................................................................... 11

Figura 05: Comportamiento geométrico de la reflexión .................................................. 12

Figura 06: Comportamiento geométrico de la reflexión de las ondas sonoras ................ 13

Figura 07: Relación entre la absorbancia y la longitud de onda ....................................... 14

Figura 08: Comportamiento geométrico de la transmisión de las ondas sonoras ........... 16

Figura 09: Comportamiento de los movimientos ondulatorios frente a los obstáculos .. 17

Figura 10: Gráfica que relaciona la capacidad de aislar de un cerramiento por su masa 17

Figura 11: Ábacos psicométricos según Givoni (1969) y Givoni (1992) ............................ 20

Figura 12: Espectro de las radiaciones electromagnéticas ............................................... 21

Figura 13: Contraste óptimo de luminancias entre el plano de trabajo y su entorno ...... 22

Figura 14: Contraste de luminancias de acuerdo a la actividad ....................................... 22

Figura 15: Diagrama C.I.E. para deslumbramientos ......................................................... 23

Figura 16: Espectro de las radiaciones electromagnéticas ............................................... 24

Figura 17: Bandas de octavas de frecuencia de la voz humana y de instrumentos

musicales ...................................................................................................... 25

Figura 18: Nivel de presión sonora y frecuencias de la palabra y de la música ................ 26

Figura 19: Curva de percepción del sonido correspondiente a la red de ponderación A 26

Figura 22: Zoneamento Bioclimático brasileño (Lamberts et al, 2014, p. 97) .................. 45

Figura 23: Zoneamento Bioclimático brasileño (NBR 15.220-3/2003, p. 3) ..................... 45

Figura 24: Ábaco psicométrico Zona 1 (NBR 15.220/2003) .............................................. 46








Figuras 32 y 33: Pabellón de Aulas en Barreiras y Cruz das Almas, Bahia, Brasil ............. 59

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 01: Expansión de las universidades públicas federales brasileñas 2003-2012 ........................ 6

Tabla 02: Zonas bioclimáticas de Brasil y sus requerimientos térmicos ......................................... 50

Tabla 03: Índices de reflectancia para ambientes de enseñanza y aprendizaje ............................. 51

Tabla 04: Requerimientos lumínicos para ambientes de enseñanza y aprendizaje ....................... 53

Tabla 05: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de circulación ................. 54

Tabla 06: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de enseñanza ................. 54

Tabla 07: Requerimientos acústicos para ambientes de enseñanza y aprendizaje ........................ 57

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 01: Códigos del ábaco psicométrico utilizado por la NBR 15.220/2003 ............................. 20

Cuadro 02: Clasificación del ruido ................................................................................................... 28

Cuadro 03: Actividades de enseñanza y aprendizaje realizadas en el Prototipo 01 (escenas 01.A y

01.B) .......................................................................................................................... 31

Cuadro 04: Actividades de enseñanza y aprendizaje realizadas en el Prototipo 01 (escena 01.C) . 32

Cuadro 05: Actividades de enseñanza y aprendizaje realizadas en el Prototipo 02 (escena 02.A) 33

Cuadro 06: Actividades de enseñanza y aprendizaje realizadas en el Prototipo 02 (escena 02.B) . 34





Cuadro 11: Actividades de enseñanza y aprendizaje realizadas en el Prototipo 03 (escena 03.D) 39






Cuadro 17: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de circulación .............. 55

ÍNDICE RESUMEN

ÍNDICE DE FIGURAS

ÍNDICE DE TABLAS

ÍNDICE DE CUADROS

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 6

1. PERCEPCIÓN EN AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE ................................ 8

1.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS MANIFESTACIONES ENERGÉTICAS ....................... 8

1.2 COMPORTAMIENTO DE LAS MANIFESTACIONES ENERGÉTICAS .................. 11

1.2.1 Reflexión............................................................................................. 11

1.2.2 Absorción ........................................................................................... 13

1.2.3 Transmisión ........................................................................................ 15

1.3 LOS SENTIDOS HUMANOS Y LA PERCEPCIÓN DEL AMBIENTE ..................... 18

1.3.1 El sentido criostésico y los procesos que influyen para la sensación

térmica ............................................................................................... 18

1.3.2 La vista y la percepción de la luz en ambientes de enseñanza y

aprendizaje ......................................................................................... 21

1.3.3 La audición y la percepción acústica en ambientes de enseñanza y

aprendizaje ......................................................................................... 24

2. PROTOTIPOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE .......................... 30

2.1 REQUERIMIENTOS TÉRMICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y

APRENDIZAJE ................................................................................................ 45

2.1.1. Características de las zonas bioclimáticas de Brasil ........................... 45

2.1.2 Zonas bioclimáticas de Brasil y sus requerimientos térmicos............ 48

2.2 REQUERIMIENTOS LUMÍNICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA ............ 51

2.2.1 Requerimientos para la cantidad de luz ............................................ 51

2.2.2 Requerimientos para evitar el deslumbramiento .............................. 52

2.2.3 Requerimientos cualitativos de las luminarias relativos al color ....... 52

2.3 REQUERIMIENTOS ACÚSTICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y

APRENDIZAJE ................................................................................................ 54

3. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 58

4. REFERENCIAS .......................................................................................................... 61

6

INTRODUCCIÓN

Esta tesina establece como tema la relación entre la percepción humana, los parámetros

energéticos y sus influencias en los ambientes de enseñanza universitaria, en especial a los

edificios universitarios construidos en Brasil. A partir de 2003, el Ministerio de la Educación de

Brasil (MEC) implementa un amplio programa de creación de nuevas universidades (Tabla 01),

en especial a la implantación de nuevos campus en ciudades del interior. Entre 2003 y 2012, el

total de área construida de eso programa llega a 3.065.735,17 m2 (MEC, 2012, p. 20).

Tabla 01: Expansión de las universidades públicas federales brasileñas 2003-2012

2003 2010 2012

Universidades 45 59 (14 nuevas) 63 (4 nuevas)

Campus Universitarios 148 274 (126 nuevos) 321 (47 nuevos)

Ciudades contempladas 114 230 275

Fuente: MEC, 2012, p. 42

Además de los números expresivos, la inquietud sobre ese tema surge porque esas

grandes inversiones resultarán en propuestas arquitectónicas muy estandarizadas. Basado en

esa constatación, este trabajo académico busca demonstrar teóricamente los equívocos

cometidos a la hora del diseño de esas edificaciones.

De inicio, se postula que, debido a la dimensión continental del país y su gran diversidad

climática, representada en la Figura 01, los proyectos arquitectónicos deberían ser muy distintos

entre sí. Al mismo tiempo, los ambientes de enseñanza y aprendizaje de una universidad

presentan una diversidad de actividades y usuarios que también debería estar reflejada en los

proyectos. A partir de esas hipótesis, la investigación busca establecer prototipos para los

ambientes de enseñanza y aprendizaje para Brasil, a fin de demonstrar como los espacios son

afectados por situaciones muy distintas entre sí, tanto climáticas cuanto de apropiación de

espacios por los usuarios.

Figura 01: Climas de Brasil

Fuente: http://www.ibge.gov.br, acceso en agosto/2015

7

Para eso, en el Capítulo 01 se definen los conceptos que serán esenciales al desarrollo de

los prototipos. El principal reto es explicar el proceso de percepción humana mediante los

sentidos y su intrínseca relación con las manifestaciones energéticas presentes en el ambiente.

Son sintetizados los conceptos físicos referentes a las manifestaciones y su comportamiento en

el ambiente, en especial en los recintos. A partir de esos, se caracterizan los principales sentidos

humanos relacionados con los espacios arquitectónicos: la sensación térmica, la vista y la

audición.

En el Capítulo 02 se presenta la metodología de elaboración de los prototipos. Son

establecidos los criterios a la definición de cuáles son los ambientes de enseñanza y aprendizaje

que serán abordados, sus respectivas dimensiones y sus diversas formas de apropiación del

espacio. A partir de esa base, la investigación busca relacionar los conceptos de percepción

humana con las diversas formas de uso del espacio, representados por las diversas escenas que

pueden ser realizadas en un mismo prototipo. Para eso, son explicadas las principales

interferencias a la sensación térmica para las diferentes zonas climáticas de Brasil; se desarrollan

los requerimientos lumínicos para cada tipo de actividad que se realiza en un ambiente de

enseñanza y aprendizaje; y, por fin, se establecen los parámetros acústicos adecuados para los

diversos espacios universitarios.

En el Capítulo 03 este trabajo académico analiza los resultados encontrados con la

realidad de los proyectos recién construidos en Brasil, en especial en el estado de Bahia. Las

hipótesis presentadas son confirmadas, así como se hace una reflexión acerca de cómo la

práctica profesional de proyectos de arquitectura e ingeniería trata de los temas de energía y

percepción humana. Por fin, son analizados diversos conflictos entre los requerimientos

energéticos que sólo la práctica de diseño puede presentar soluciones fiables.

Comprender como la arquitectura puede contribuir al proceso de enseñanza y

aprendizaje es la cuestión que guía la realización de esta tesina. Se pretende continuar esos

estudios en el doctorado, a fin de profundizar los análisis realizados hasta ahora y de poner en

valor los temas que relacionan la arquitectura, las diversas formas de energía natural y los

ambientes de enseñanza universitaria.

8

1. PERCEPCIÓN EN AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Para proponer parámetros a la hora de diseñar edificios universitarios, esta tesina

establece como base teórica el proceso de percepción humana del ambiente. Aunque sea un

fenómeno complejo, el proceso de percepción puede ser sintetizado de la siguiente forma (Serra

y Coch, 1995, p. 67-68):

a) CAPTACIÓN: el ser humano capta algunas de las manifestaciones energéticas

(estímulos) existentes en el mundo externo por medio de sus sentidos (receptores);

b) DECODIFICACIÓN: cada sentido humano tiene características distintas, que les

permite captar distintas manifestaciones energéticas del mundo externo. Así, cada sentido envía

al sistema nervioso central, a través de las vías aferentes, solamente una fracción de lo que

realmente se pasa en el ambiente;

c) REACCIÓN: a partir de las informaciones enviadas por todos los sentidos, el sistema

nervioso central envía al cuerpo humano respuestas de reacción, por medio de las vías

eferentes. Las respuestas relacionales se refieren a las reacciones de los sistemas musculares,

mientras que las vegetativas están relacionadas a las glándulas.

Figura 02: Proceso global de percepción del entorno

Fuente: Serra y Coch, 1995, p. 67

Así, antes de evaluar la percepción humana en ambientes de enseñanza y aprendizaje,

serán descritos los conceptos físicos de las manifestaciones energéticas que afectan la

percepción humana, su comportamiento en el espacio y las características de los sentidos

humanos, que hacen que el cerebro pueda diferenciar los estímulos del mundo externo.

1.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS MANIFESTACIONES ENERGÉTICAS

Las manifestaciones energéticas que afectan la percepción humana del ambiente son: las

radiaciones electromagnéticas; el calor; las características del aire; los movimientos

ondulatorios (Serra y Coch, 1995, p. 27). A pesar del desarrollo teórico en ramas distintas de la

física clásica, Serra y Coch (1995) proponen una visión global de las manifestaciones energéticas

que afectan a la percepción humana, que servirá de base a los contenidos expuestos en este

trabajo académico.

Para diferenciarlas según los mismos criterios, Serra y Coch (1995) se basan en conceptos

físicos que caracterizan todas esas manifestaciones: la frecuencia, el período y la longitud de

onda. La frecuencia (f) es el número de ciclos completos de una función periódica por unidad de

9

tiempo (Serra y Coch, 1995, p. 27). La unidad de medida es Hertz (Hz), que representa la cantidad

de ciclos en un segundo.

El período (T) es el tiempo en que una vibración tarda en repetirse un estado determinado

del ciclo para un punto concreto del espacio (Serra y Coch, 1995, p. 28). Es el inverso de la

frecuencia y su unidad es el segundo por ciclo. La Figura 03 muestra una gráfica de una función

periódica y la relación entre frecuencia y período.

Figura 03: Representación gráfica de una función periódica


La longitud de onda (λ) es la distancia de dos frentes de onda de un movimiento

ondulatorio, que corresponde a un período completo (Serra y Coch, 1995, p. 28). La longitud de

onda depende de la velocidad de propagación del movimiento ondulatorio y se mide en metros.

La relación entre eses conceptos físicos es expresa por las siguientes fórmulas (Serra y Coch,

1995, p. 28):

λ = c/f = c.T, donde:

λ = longitud de onda, medida en metros (m);

c = velocidad de propagación de onda, medida en metros/segundo (m/s);

f = frecuencia de la onda sonora, medida en hertzios (Hz);

T = período, medido en segundos (s)

A partir de esos conceptos, es posible definir y caracterizar las principales manifestaciones

energéticas percibidas por el hombre. Las radiaciones electromagnéticas son “(…) el transporte

de energía mediante variaciones del estado electromagnético (…) producidas por variaciones en

la estructura atómica de los cuerpos” (Serra y Coch, 1995, p. 28 - 30). Para su medición se utilizan

las siguientes definiciones (Serra y Coch, 1995, p. 34 - 37):

Energía radiante (Ɛ): cantidad de energía manifestada en forma de radiación

electromagnética, medida en joule (J);

Flujo radiante / luminoso (ɸ): cantidad de energía radiante por unidad de tiempo,

medido en watt (W) o lumen (lm), en el caso de la luz;

Emitancia (M): flujo radiante emitido por una superficie, medido en watt por metro

cuadrado (W/m2);

10

Intensidad radiante / de la luz (I): flujo radiante emitido por unidad de ángulo sólido

para una dirección determinada, medida en watt por estereorradián (W/str) o candela (cd), en

el caso de la luz;

Intensidad de radiación / Iluminancia (E): flujo radiante que llega a una superficie,

medida en en watt por metro cuadrado (W/m2) o en lux, en el caso de la luz;

Radiancia / Luminancia (L): intensidad radiante emitida por unidad de una superficie

aparente determinada, en una dirección concreta, medida en watt por estereorradián (W/str) o

en candela por metro cuadrado (cd/m2), en el caso de la luz;

Definir el calor es muy complejo, pues él está asociado “(…) al estado energético de los

cuerpos, que depende de su temperatura o de su grado de agitación molecular” (Serra y Coch,

1995, p. 28). Como manifestación energética, él aparece “(…) en todo proceso de transformación

o cambio de una forma de energía a otra, al disiparse un parte de esta energía de acuerdo con

los principios de la termodinámica” (Serra y Coch, 1995, p. 32). Así, no se puede hacer

distinciones en tipos de calor, sino que por sus orígenes: reacciones químicas; resistencia

eléctrica; rozamiento mecánico; fisión y fusión nuclear; etc. (Serra y Coch, 1995, p. 32). Para la

medición del calor, además de las definiciones expuestas para las radiaciones

electromagnéticas, esta tesina se basará también en la temperatura, pues “(…) permite evaluar

su estado energético de los cuerpos, la cantidad de calor que acumulan, la radiación térmica que

emiten, etc.” (Serra y Coch, 1995, p. 38). La temperatura se mide en grados Celsius (°C), grados

Kelvin (K) o grados Farenheit (°F).

Para las características del aire y su relación con los ambientes de una edificación, los

mismos serán considerados de acuerdo a sus aspectos energéticos (Serra y Coch, 1995, p. 32).

La temperatura del aire y su respectiva humedad son aspectos esenciales a la hora de evaluar la

sensación de calor o frío en un espacio edificado (Serra y Coch, 1995, p. 32). Además, la

necesidad de renovación de aire, sea por cuestiones higiénicas o por estrategias pasivas

adoptadas en la edificación, tiene efectos en la percepción del calor y del sonido, como se verá

más adelante.

Los movimientos ondulatorios se originan por medio de una vibración que se propaga en

un medio elástico, generalmente el aire (Serra y Coch, 1995, p. 32). El transporte de esa energía

se da por variaciones cíclicas de presión, con movimiento de las partículas alrededor de su

posición de equilibrio (Serra y Coch, 1995, p. 32). Los sonidos y las vibraciones son tipos de

movimientos ondulatorios y se distinguen por sus espectros frecuenciales, que dependen

directamente de la fuente productora de las vibraciones (Serra y Coch, 1995, p. 32). Para su

medición se utilizan las siguientes definiciones (Serra y Coch, 1995, p. 41):

Potencia acústica (W): cantidad de energía acústica por unidad de tiempo, medido

en watt (W);

Intensidad acústica (I): flujo de energía acústica transmitido en una dirección

determinada, a través de una superficie perpendicular a esta dirección, medida en en watt por

metro cuadrado (W/m2);

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Presión acústica (P): diferencia entre la presión total en un punto cuando se produce

una onda acústica y la presión estática correspondiente al estado de reposo en este punto,

medida en Pascal (Pa).

Nivel sonoro (L): magnitud física que tiene como objetivo evaluar el efecto de los

sonidos, basada en la sensibilidad humana al sonido. Por eso, fue creada una escala logarítmica

que relaciona la presión sonora a la percepción auditiva, cuya unidad de medida es el decibelio

(dB).

1.2 COMPORTAMIENTO DE LAS MANIFESTACIONES ENERGÉTICAS

Para analizar la percepción humana en ambientes de enseñanza y aprendizaje, es

fundamental comprender como los fenómenos ambientales se comportan frente a obstáculos.

En el caso de los espacios edificados, los obstáculos son las superficies que delimitan el espacio

– pared, suelo, techo -, los muebles y las personas que ocupan el ambiente. Al encontrar esos

obstáculos, ocurren cambios de esos fenómenos en relación a su energía y a sus propiedades

geométricas (Serra y Coch, 1995, p. 46). Lo que se pretende aquí es establecer conceptos

generales al entendimiento de esos fenómenos, destacando sus similitudes y diferencias.

Se define obstáculo como una discontinuidad en el medio en que se propagan las

manifestaciones energéticas, que generalmente es el aire (Serra y Coch, 1995, p. 46). La Figura

04 esquematiza tres de los comportamientos cuando los fenómenos enfrentan a un obstáculo:

la reflexión, la absorción y la transmisión

Figura 04: Comportamiento de la radiación y de los movimientos ondulatorios frente a los obstáculos


1.2.1 Reflexión

Al encontrar el obstáculo, parte de la energía incidente cambia su dirección de

propagación. Desde un punto de vista energético, la energía reflejada siempre será menor que

la energía incidente, pero no ocurrirán cambios en sus espectros, sean frecuenciales o de

longitud de onda. Así, el índice de reflectancia, término utilizado para las radiaciones

electromagnéticas, o el coeficiente de reflexión, para los movimientos ondulatorios, será

siempre una porción de la energía incidente y dependerá de las características de los materiales

y de la geometría de la superficie.

12

r = Er / Ei, donde:

r = índice de reflectancia o coeficiente de reflexión; Er = energía reflejada por la superficie; Ei = energía incidente a la superficie.

Desde un punto de vista geométrico, hay tres tipos básicos de reflexión, presentados en

la Figura 05: especular, difusa o dispersa.

Figura 05: Comportamiento geométrico de la reflexión


El análisis de la reflexión en ambientes arquitectónicos sólo tiene sentido para las

radiaciones electromagnéticas y los movimientos ondulatorios (Serra y Coch, 1995, p. 50). Así,

esta tesina no aborda ese tema ni para el calor ni para los movimientos del aire.

a) Reflexión de las Radiaciones Electromagnéticas: depende básicamente del color de la

superficie incidente, de la longitud de onda de la radiación y de su ángulo de incidencia sobre el

obstáculo (Serra y Coch, 1995, p. 50). Además del índice de reflectancia, se mide también el

índice de reflectancia específica, que es la relación entre el flujo reflejado y el que incide para

una longitud de onda específica (Serra y Coch, 1995, p. 50). Ese índice es importante a la hora

de especificar los materiales o revestimientos de las superficies, teniendo en cuenta el espectro

de la radiación incidente y la intención de reflejar o no esa radiación (Serra y Coch, 1995, p. 51).

Sobre la geometría de la reflexión de las radiaciones, como sus longitudes de ondas tienen

dimensiones muy pequeñas, generalmente las reflexiones son del tipo especular. Sim embargo,

en superficies muy pulidas, pueden ocurrir la reflexión difusa o dispersa (Serra y Coch, 1995, p.

51).

b) Reflexión de las Ondas Sonoras: así como para las radiaciones electromagnéticas, esa

reflexión depende básicamente del acabado de la superficie incidente, de la longitud de onda

de los movimientos ondulatorios y de su ángulo de incidencia sobre el obstáculo. Por otro lado,

no es el color que definirá el coeficiente de reflexión, sino que las características mecánicas del

material y su espesor (Serra y Coch, 1995, p. 52). Hay también un coeficiente de reflexión

específico, que es la relación entre la energía reflejada y la que incide para una frecuencia

específica (Serra y Coch, 1995, p. 52).

Sobre la geometría de las ondas sonoras se considera la forma y la dimensión de las

superficies, pues la dimensión de sus longitudes de onda se aproxima de los elementos

arquitectónicos. Así, se distinguen la reflexión en: superficies planas, que tienen un

13

comportamiento geométrico equivalente a un espejo; en superficies convexas, donde hay una

dispersión de las ondas sonoras; y en superficies cóncavas, donde ocurre una concentración de

la energía en determinadas zonas, creando focos del sonido que generalmente son

desfavorables (Serra y Coch, 1995, p. 52-53). La Figura 06 representa esos tipos de reflexión.

Figura 06: Comportamiento geométrico de la reflexión de las ondas sonoras


Por fin, hay un fenómeno acústico directamente relacionado a la reflexión: el eco. Él es

producido “(…) cuando en un punto del espacio incide una onda reflejada, con intensidad

suficiente y con suficiente retraso respecto de la onda directa como para que pueda ser

apreciada como independiente por el oído” (Serra y Coch, 1995, p. 53). En el caso de la voz

humana, el eco se produce a partir de una distancia de 17 metros entre el emisor y el receptor

del mensaje. Para evitarlo, se evalúa los coeficientes de absorción de las superficies del recinto,

como se verá más adelante.

1.2.2 Absorción

Al encontrar el obstáculo, parte de la energía incidente es absorbida por la superficie. Los

efectos de la absorción dependen del tipo de superficie y de la longitud de onda, para

radiaciones electromagnéticas, o de la frecuencia, en el caso de ondas sonoras. En el primer

caso, la energía absorbida se convierte en energía térmica, que es emitida por la superficie en

longitudes de onda distintas de la energía incidente (Serra y Coch, 1995, p. 54). Para las

vibraciones y ondas sonoras, como la cantidad de energía es inexpresiva, la cantidad absorbida

que se transforma en calor es irrelevante. El coeficiente de absorción de las superficies será

siempre una porción de la energía incidente y dependerá de las características de los materiales

y de la geometría de la superficie.

α = Eα / Ei, donde:

α = coeficiente de absorción; Eα = energía absorbida por la superficie; Ei = energía incidente a la superficie.

Así como para la reflexión, el análisis de la absorción en ambientes arquitectónicos sólo

tiene sentido para las radiaciones electromagnéticas y los movimientos ondulatorios (Serra y

Coch, 1995, p. 54).

a) Absorción de las Radiaciones Electromagnéticas: depende básicamente del acabado

del material de la superficie incidente y de la longitud de onda de la radiación (Serra y Coch,

1995, p. 54). Hay también un coeficiente de absorción específico, que es la relación entre la

14

energía absorbida y la que incide para una longitud de onda específica (Serra y Coch, 1995, p.

54).

La energía absorbida será convertida en energía térmica y esas características influyen

indirectamente a la emisión de radiación térmica (Serra y Coch, 1995, p. 54). Según la ley de

Kirchoff, “el cociente entre emitancia y absorbancia es constante para cada temperatura,

independiente de la naturaleza material de la superficie considerada” (Serra y Coch, 1995, p.

54). A partir de ese concepto físico, que vincula la emitancia, la absorbancia y la longitud de onda

de la radiación, es posible clasificar los materiales según su comportamiento frente a la radiación

(Serra y Coch, 1995, p. 54-55):

Cuerpos grises: absorbancia constante para todas las longitudes de onda de la

radiación considerada (normalmente la solar);

Cuerpos negros: aquellos cuerpos grises que tienen la absorbancia máxima

(absorbancia =1) en todas las longitudes de onda y, por tanto, tendrá la emitancia máxima;

Cuerpos antinegros: aquellos cuerpos grises que tienen la absorbancia nula

(reflectancia=1) en todas las longitudes de onda y, por tanto, tendrá la emitancia mínima;

Cuerpos selectivos fríos: aquellos que tienen diferentes absorbancias según la

longitud de onda. Reflejan mucho las de ondas más cortas y absorben mucho las más largas. Ese

comportamiento de hace especialmente adecuados como revestimiento exterior en climas

cálidos;

Cuerpos selectivos cálidos: aquellos que absorben mucho las longitudes de onda

más cortas y reflejan las más largas. Son especialmente adecuados como elementos captadores

de la radiación solar para efectos térmicos.

La Figura 07 presenta la relación entre la absorbancia y la longitud de onda para las

diferentes clasificaciones de los materiales frente a la radiación.

Figura 07: Relación entre la absorbancia y la longitud de onda


b) Absorción de las Ondas Sonoras: depende del acabado de la superficie incidente, de

la composición interna del obstáculo, y de la frecuencia del sonido. Hay que destacar que la

absorción acústica se pasa fundamentalmente el su recorrido dentro del espesor del obstáculo

(Serra y Coch, 1995, p. 56). ). Hay también un coeficiente de absorción específico, que es la

relación entre la energía absorbida y la que incide para una frecuencia específica (Serra y Coch,

1995, p. 56).

15

La reverberación, fenómeno acústico intrínsecamente relacionado a la absorción de las

superficies y al volumen de un recinto, se define como la prolongación del sonido después de la

extinción de la fuente, debido a las reflexiones que se producen en las superficies del ambiente

(Serra y Coch, 1995, p. 56). Para evaluar la reverberación es necesario diferenciar el sonido

directo del reflejado. El sonido llega en primer lugar al receptor de las ondas sonoras, cuya

intensidad depende de la fuente sonora y del camino recorrido. El sonido reflejado llega en

continuación al directo, como consecuencia de la reflexión del primer en las superficies del

ambiente. Su intensidad depende de la fuente sonora, del camino recurrido por las reflexiones

y de los coeficientes de absorción de las superficies (Serra y Coch, 1995, p. 57).

A la evaluación de ambientes de enseñanza y aprendizaje, el tiempo de reverberación es

un requerimiento acústico fundamental para la definición de parámetros adecuados de la

inteligibilidad de la palabra y de la percepción musical, como se verá adelante. Él se define como

“(…) el tiempo necesario para que la intensidad del sonido en el local decrezca hasta una

millonésima parte de su valor, medido a partir del instante en deja de emitir la fuente sonora.”

(Serra y Coch, 1995, p. 58) y es medido en segundos.

1.2.3 Transmisión

Al encontrar el obstáculo, parte de la energía absorbida atraviesa hasta el otro lado del

obstáculo. Desde un punto de vista arquitectónico, la transmisión se presenta a los fenómenos

energéticos indicados abajo, con algunas variantes (Serra y Coch, 1995, p. 59):

a) Transmisión de las Radiaciones Electromagnéticas: depende del tipo de material, de

la longitud de onda de la radiación y de su ángulo de incidencia sobre el obstáculo (Serra y Coch,

1995, p. 59). Los conceptos utilizados para caracterizar ese fenómeno son la transmitancia y el

coeficiente de transmisión. El primer es “(…) la relación entre el flujo incidente interiormente en

una de sus caras y el que había entrado por la cara opuesta” (Serra y Coch, 1995, p. 59). El otro

es el la porción de la energía transmitida por la energía incidente a la cara opuesta, que depende

del espesor y del coeficiente de transmitancia del material (Serra y Coch, 1995, p. 59). Las

representaciones matemáticas de los dos conceptos son:

T = ɸd / ɸ0 = 1 / e αd, donde: t = ɸt / ɸi, donde:

Generalmente el coeficiente de transmisión varía de acuerdo a las longitudes de onda,

definido como transmisión selectiva de la radiación. Ese concepto explica el “efecto

envernadero”, donde el cristal es un buen transmisor de energía de onda corta, pero no lo es

para la de onda larga (Serra y Coch, 1995, p. 59).

T = transmitancia de un panel; d = longitud de la trayectoria de la radiación α = flujo absorbido por unidad de espesor y por unidad de flujo incidente.

t = coeficiente de transmisión; ɸt = flujo transmitido dentro del panel; ɸi = flujo incidente a la cara opuesta de la transmisión.

16

Su comportamiento geométrico depende de la estructura molecular interna y superficial

del material y es similar al de las reflexiones de radiaciones electromagnéticas, conforme

demonstrado a la Figura 08 (Serra y Coch, 1995, p.60).

Figura 08: Comportamiento geométrico de la transmisión de las ondas sonoras


b) Transmisión del calor: se considera la transmisión de calor por conducción a través

de los materiales que componen el obstáculo. Depende directamente del espesor del material

y es inversamente proporcional al comportamiento del mismo como conductor de calor (Serra

y Coch, 1995, p. 60). La resistencia del material al paso del calor es definido por la siguiente

fórmula:

R = e / λ, donde:

R = resistencia térmica del obstáculo, medido en m2.K/W; e = espesor, medido en metros; λ = conductibilidad térmica del material, medido en W/m.K

En una edificación, la transmisión de calor por algún de sus cerramientos (obstáculos)

ocurre a causa de la diferencia de temperatura entre dos ambientes (p. ej: interno y externo).

Al buscar el equilibrio de temperatura, el proceso de conducción de calor transmite la energía

del ambiente más caluroso al más frío. Para eso, enfrenta la resistencia al paso del calor de las

camadas de aire adyacentes al obstáculo, tanto interna como externa, así como la resistencia

del obstáculo. Así, la resistencia térmica total es la suma de las resistencias de las capas de aire

y la resistencia del cerramiento.

Generalmente se utiliza el coeficiente de transmitancia térmica (U) para cualificar el

comportamiento térmico del obstáculo. Él expresa “(…) la potencia calorífica que pasa por un

metro cuadrado de cerramiento cuando entre los aires de una y otra parte hay una diferencia

de temperatura de un grado Celsius” (Serra y Coch, 1995, p. 61) y se mide en W/m2.°C. Como la

diferencia entre grados Celsius y grados Kelvin es en relación al punto de origen, desplazado en

273 grados uno del otro, y no en la variación de temperatura de cada unidad de medida, el

coeficiente de transmitancia térmica también se puede expresar en W/m2.K.

c) Transmisión del sonido: depende de la composición y del tipo de material, del

espesor del obstáculo y de la frecuencia de las ondas sonoras (Serra y Coch, 1995, p. 62). El

proceso de transmisión ocurre a causa de la absorción de las ondas sonoras por el obstáculo,

que lo hace vibrar. Parte de esa vibración se pierde en energía térmica, mientras que la otra

parte es transmitida al otro lado del obstáculo (Serra y Coch, 1995, p. 62). Vale destacar que

17

generalmente la energía transmitida es muy pequeña, menos que 1% de la energía incidente.

Pero, debido a la relación logarítmica de la percepción acústica, los sonidos son perceptibles

detrás de una barrera con cierta facilidad (Serra y Coch, 1995, p. 62).

Figura 09: Comportamiento de los movimientos ondulatorios frente a los obstáculos


Para evitar la transmisión de sonidos entre dos ambientes, es necesario especificar el

cerramiento entre esos recintos considerando las siguientes leyes:

Ley de masas: la resistencia de un cerramiento homogéneo es directamente

proporcional al aumento de masa por unidad de superficie, con una pendiente aproximada de

6dB cada vez que la masa del panel es doblada (Serra y Coch, 1995, p. 63), como demuestra la

Figura 10.

Figura 10: Gráfica que relaciona la capacidad de aislar de un cerramiento por su masa


Ley de frecuencias: la resistencia de un cerramiento homogéneo es directamente

proporcional al aumento de la frecuencia del sonido incidente, con una pendiente aproximada

de 6dB cada vez que la frecuencia es doblada (Serra y Coch, 1995, p. 63). Esa ley no es uniforme,

pues se verifican discontinuidades para las frecuencias críticas y de resonancia del panel, en

zonas más graves y agudas del espectro (Serra y Coch, 1995, p. 63).

A partir del análisis de esas leyes, se percibe que la definición del aislamiento de un

cerramiento es más eficaz para los sonidos agudos que para los graves (Serra y Coch, 1995, p.

64). En esos casos, se debe evaluar otras opciones para la definición del cerramiento además de

18

su masa, como la unión de capas de materiales distintos en un único cerramiento o la adopción

de cámara de aire.

Hay también la transmisión de ruidos de impacto, como es el caso de golpes o pasos sobre

un pavimento que se oyen en el piso inferior, generalmente como ruidos molestos. Esos ruidos

dependen de las características y dimensiones del cerramiento entre los ambientes, la

frecuencia de las ondas sonoras, del factor de amortiguamiento del cerramiento y de la

absorción de los revestimientos en el ambiente receptor (Serra y Coch, 1995, p. 65). La mejor

solución, en esos casos, es la adopción de un pavimento flotante encima del suelo del ambiente

donde se produce esos ruidos de impacto, con la interposición de un material elástico (Serra y

Coch, 1995, p. 65).

1.3 LOS SENTIDOS HUMANOS Y LA PERCEPCIÓN DEL AMBIENTE

Conforme visto en el inicio del capítulo 2, los sentidos humanos son los receptores de las

manifestaciones energéticas del ambiente. Comprender su funcionamiento frente a esos

fenómenos es importante para el entendimiento de la percepción humana. Para eso, serán

descriptos los sentidos humanos extraperceptivos, que son aquellos que perciben el mundo

exterior, y los procesos que influyen en la percepción. Dentre ellos, esta tesina se concentrará

en los sentidos más afectados por aspectos arquitectónicos, evaluados a seguir.

1.3.1 El sentido criostésico y los procesos que influyen para la sensación térmica

El sentido criostésico es sensible a los diversos factores que influyen en las sensaciones

de frío y calor y, por eso, ayuda a regular la temperatura del cuerpo. Para la sensación térmica,

el órgano humano que capta esa información y la transmite al sistema nervioso central es la piel

(Serra y Coch, 1995, p. 71). Sin embargo, hay un conjunto de otros órganos que regulan el

mecanismo de “homeostasis” (Serra y Coch, 1995, p. 83). Así, lo que realmente importa es

evaluar el grado de intercambio de energía entre el hombre y el ambiente y sus efectos a la

sensación térmica.

Los procesos de intercambio de energía entre el hombre y el ambiente son (Lamberts,

2014, p.43; Serra y Coch, 1995, p. 44):

la conducción, que es cuando la energía calorífica se propaga de molécula a molécula

en un cuerpo;

la convección, que consiste en un desplazamiento de la materia, generando

transferencia de calor de la zona más caliente a la más fría. La transpiración humana es un

proceso convectivo de intercambio de energía;

la radiación, que se produce cuando dos superficies a distinta temperatura radian

térmicamente, cada una hacia la otra, y es absorbida parte de la radiación de la superficie

receptora y transformada en calor;

la respiración, por el proceso de inspiración y expiración del aire.

De acuerdo a las condiciones climáticas y los procesos de intercambio de energía con el

ambiente, el cuerpo humano activa mecanismos termorreguladores a fin de mantener su

19

temperatura interna constante y disminuir las sensaciones de frío o calor. Esos mecanismos son

(Lamberts, 2014, p.44-45):

la constricción o la dilatación de los vasos sanguíneos periféricos, que buscan evitar

las pérdidas de energía interna, en situaciones de frío, o aumentar esas pérdidas, en situaciones

de calor;

los movimientos musculares involuntarios, que produce energía a causa del atrito

entre los músculos y la piel, común en situaciones de frío;

la transpiración, que, mediante la evaporación del sudor, incrementa las pérdidas de

calor.

Las actividades realizadas por el hombre, las características específicas del metabolismo

(edad, sexo, etc.), sus vestimentas y otros aspectos culturales, tienen papel decisivo en esos

procesos de intercambio de energía (Lamberts, 2014, p.47-49; Serra y Coch, 1995, p. 84).

Sin embargo, como esta tesina buscar establecer parámetros térmicos para prototipos

arquitectónicos de enseñanza universitaria en Brasil, que posee distintas zonas climáticas, los

parámetros que serán evaluados están directamente relacionados al clima del lugar. Así, los

factores ambientales que influyen directamente en ese proceso de intercambio de energía son

(Serra y Coch, 1995, p. 84):

la temperatura del aire, es aquella que envuelve el cuerpo y regula la cesión de calor

por conducción – convección y por respiración; se mide en °C;

la temperatura radiante, que es la media ponderada de la temperatura de las

superficies que envuelven el cuerpo, que influye sobre los intercambio radiantes; se mide en °C;

la humedad relativa del aire, que es el porcentaje de vapor de agua que tiene el aire

en relación al máximo que puede contener a su temperatura sin saturarse;

la velocidad del aire, que influye en la disipación por convección y en la velocidad de

evaporación de la transpiración; se mide en metros por segundo (m/s).

La relación entre temperatura radiante y la percepción térmica de los usuarios en un

recinto considera la energía transmitida por las superficies que separan el ambiente interior del

exterior. La face exterior de los cerramientos está expuesta a las condiciones climáticas del lugar.

Al absorber la energía del ambiente exterior, en especial de la radiación solar, ese cerramiento

transmitirá parte de esa energía al ambiente interior. Para evaluar la cantidad de energía que es

transmitida al recinto, es necesario conocer el coeficiente de transmitancia térmica (U) del

elemento constructivo.

Una herramienta útil a la evaluación de los factores ambientales es el ábaco psicométrico

(Figura 11). Él es un gráfico que relaciona la temperatura del aire con su humedad relativa. A

partir de los estudios de Givoni (1969), fueron establecidas en el ábaco psicométrico zonas de

confort térmico, donde la relación temperatura y humedad del aire posibilita una situación

climática agradable al ser humano, así como fueron estipuladas estrategias arquitectónicas en

los casos en que esa relación esté fuera de la zona de confort, buscando la adecuación de la

arquitectura al clima del lugar.

20

En otro trabajo más reciente, Givoni (1992) apud Lamberts (2014) desenvuelve un ábaco

psicométrico más próximo a la realidad de los países en desarrollo, basado en la constatación

de que el confort térmico en edificaciones no condicionadas depende más de la variación del

clima externo e de la aclimatación de los usuarios a sus climas. Según Lamberts (2014, p.84), fue

desarrollada una revisión bibliográfica sobre el tema de la bioclimatología aplicada a la

arquitectura por Bogo et al (1994), a fin de seleccionar la metodología bioclimática a ser

adoptada en Brasil. Con base en esos análisis, se concluye que el trabajo de Givoni (1992) es lo

más adecuado a la realidad brasileña. Por eso, la norma brasileña de desempeño térmico de las

edificaciones, NBR 15.220/2003, adopta el ábaco psicométrico desarrollado por Givoni (1992) y

sus respectivas indicaciones de estrategias térmicas pasivas.

Figura 11: Ábacos psicométricos según Givoni (1969) y Givoni (1992)

Fuente: Serra y Coch, 1995, p. 88; NBR 15.220/2003-3, p. 14 Cuadro 01: Códigos del ábaco psicométrico utilizado por la NBR 15.220/2003

Fuente: NBR 15.220/2003-3, p. 14

A calefacción artificial G+H refrigeración evaporativa

B captación solar H+I inercia térmica (verano)

C inercia térmica en invierno I+J ventilación

D confort térmico (humedad baja) K refrigeración artificial

E confort térmico L humidificación del aire

F reducción de la humedad

21

1.3.2 La vista y la percepción de la luz en ambientes de enseñanza y aprendizaje

La vista es sensible a la luz y es el más abstracto y cerebral de los receptores, con

capacidad para percibir el detalle y con un campo de percepción muy direccional. Para la

percepción de la luz, los ojos utilizan la pupila para regular la cantidad de radiación

electromagnética que penetra por medio de su abertura, variable de 1 a 16 veces en superficie;

el cristalino para regular el enfoque, por medio de su deformación; y la retina para reconocer la

cantidad y el color de la luz (Serra y Coch, 1995, p. 71). La información decodificada de las

radiaciones electromagnéticas es enviada al sistema nervioso central por medio del nervio

óptico (Serra y Coch, 1995, p. 71).

El espectro visible de las radiaciones electromagnéticas es muy corto, entre 350 mm y

700mm de longitud de onda, si comparado con el espectro de otros tipos de radiaciones

electromagnéticas, conforme demostrado en la Figura 12.

Figura 12: Espectro de las radiaciones electromagnéticas


La sensibilidad del ojo a la luz depende de células presentes en la retina, los bastoncillos

y los conos. Los primeros captan niveles de energía muy bajo, con luminancias por debajo de

0,001 cd/m2, pero solo perciben la cantidad de luz y no su longitud de onda. A causa de ese

aspecto, los bastoncillos no distinguen los colores y su tipo de visión es clasificada de escotópica

(Serra y Coch, 1995, p. 72-73). Por otro lado, los conos reconocen tanto la cantidad de luz como

los colores, pero a niveles un poco más altos de energía, con luminancias por encima de 0,03

cd/m2. La visión posibilitada por los conos es clasificada de fotópica (Serra y Coch, 1995, p. 72-

73).

Además del reconocimiento de la cantidad de energía y del color de los objetos, otros

aspectos influyen en la percepción de la luz. Uno es el efecto de enmascaramiento, donde una

señal muy fuerte puede ocultar otras con más flojas (Serra y Coch, 1995, p. 73). Otra

característica importante a cerca del reconocimiento del color es la fusión de dos señales

simultáneos y con longitudes de onda distintas. Eso permite que dos colores distintos, cuyos

señales sean percibidos en un mismo instante, se mezclen y que se perciba un nuevo color, sin

distinguir los señales originarios (Serra y Coch, 1995, p. 73).

Para la percepción de la luz en los recintos, los primeros parámetros evaluados son la

cantidad de la luz, que puede ser expresa por iluminancia – la cantidad de flujo luminoso que

llega a una superficie -; o por luminancia – la cantidad de flujo luminoso reflejado por las

22

superficies y que llega al ojo humano. El nivel de iluminancia debe fijarse en función del tipo de

tarea a realizar; las condiciones ambientales; la duración de la actividad; y según el tipo de

actividad, si las iluminancias a considerar serán horizontales o verticales (IDAE, 2001, p. 23).

Todas las normativas imponen como parámetros de cantidad de luz los niveles de

iluminancia. Sin embargo, la visibilidad adecuada a la realización de cualquier actividad no

depende solamente de la iluminancia en el plano de trabajo, sino que la relación entre la

luminancia de ese plano con su entorno (Treguenza y Loe, 1998, p.70). Como se puede

comprobar por la Figura 13, el contraste de luminancias óptimo a la relación de tareas varía

entre 0,3 y 0,5 (Treguenza y Loe, 1998, p.70). Por esa razón, además de considerar los

parámetros indicados por las normativas, es necesario evaluar como las superficies del entorno

reflejan la luz y su impacto, o su luminancia, en el plano de trabajo.

Figura 13: Contraste óptimo de luminancias entre el plano de trabajo y su entorno

Figura 14: Contraste de luminancias de acuerdo a la actividad

Fuente: Treguenza y Loe, 1998, p.70

Fuente: Ganslandt y Hofmann, p.112

1: luminancias fuera de las zonas de trabajo; 2: luminancias de superficies adyacentes a la zona de trabajo; 3: luminancias de tareas visuales en el puesto de trabajo;4: luminancias límite de luminarias

23

Por otro lado, un excesivo contraste de luminancias en el campo visual puede causar

deslumbramiento. Generalmente ese efecto ocurre cuando hay una superficie de mucha

claridad en un campo visual con un valor medio bastante más bajo (Serra y Coch, 1995, p. 80).

El color y acabado de las superficies que aparecen en el campo de visión tienen gran influencia

en el deslumbramiento, así como la reflexión de fuentes de luz en superficies transparentes o

especulares, como ventanas (IDAE, 2001, p. 25-27).

La posición del observador, el tipo de luminaria y su distribución de luminarias en el techo

también contribuyen para el deslumbramiento. Para evitar ese efecto, en especial para

situaciones en que los usuarios utilizan ordenadores, se recomienda el diagrama C.I.E,

presentado en la Figura 15. Para su utilización, hay que escoger el nivel de iluminancia y la clase

de calidad de la limitación al deslumbramiento de la luminaria, representado por la línea negra,

y definir es ángulo máximo entre el ojo del observador y el plano de las luminarias, representado

por el eje vertical izquierdo. La intersección de esos datos deben tener una luminancia mayor

que el entorno, representado por la línea azul (IDAE, 2001, p. 24).

Figura 15: Diagrama C.I.E. para deslumbramientos

Fuente: IDAE, 2001, p. 24

Para la percepción del color de la luz los parámetros evaluados son la temperatura del

color y el índice de rendimiento en color (IRC). El primer expresa el color de una fuente de luz al

compararla con el color emitido por el cuerpo negro a una temperatura absoluta determinada

(Serra y Coch, 1995, p. 37). Su importancia a la percepción del espacio es porque determina la

apariencia del color emitida por la fuente luminosa. Su rango de variación es desde 2.500K hasta

6.000K (Serra y Coch, 1995, p. 115). Los valores de temperatura del color por debajo de 3.300 K

son considerados cálido; entre 3.300K y 5.300K, son considerados neutros; a partir de 5.300K,

son considerados fríos (Treguenza y Loe, 1998, p.23).

El índice de rendimiento en color expresa las características del espectro de la luz emitida

por una fuente, en referencia al color de los objetos iluminados por esa (Serra y Coch, 1995, p.

37). Su importancia a la percepción es calificar los tipos de luminarias a cerca de su cualidad en

reproducir de manera fidedigna los colores de los objetos. Sus valores por debajo de 70% son

considerados malos; entre 70% y 80%, razonables; entre 80% y 90%, bueno; y superiores a 90%,

24

excelentes (IDAE, 2001, p. 26). 1.3.3 La audición y la percepción acústica en ambientes de

enseñanza y aprendizaje

A partir del establecimiento de que el principal reto de un ambiente de enseñanza y

aprendizaje es la transmisión de conocimiento, es importante comprehender como la acústica

de los espacios universitarios influyen en el proceso de enseñanza y aprendizaje. La cuestión

principal es la comunicación entre los usuarios, sea entre profesor y alumnos o entre alumnos.

Para eso, primeramente se explicará el sentido de la audición para, después, detenerse en la

percepción acústica.

La audición es sensible a las ondas sonoras y es el sentido más instantáneo y

pruridireccional. Para la percepción de los sonidos, los oídos utilizan el tímpano para captar las

vibraciones del ambiente y transmitirlas a la cadena de huesos del oído interno y,

posteriormente, al caracol, que posee estructuras sensibles a las frecuencias (Serra y Coch, 1995,

p. 71). La información decodificada de las ondas sonoras es enviada al sistema nervioso central

por medio del nervio auditivo (Serra y Coch, 1995, p. 71).

El espectro audible de vibraciones más amplio que lo visible, entre 16 Hz y 20.000 Hz.

onda, conforme demostrado en la Figura 16. Se verifica también que, en ese intervalo audible,

la longitud de onda varía entre 21,56m (f=16 Hz) hasta 1,72m (f=20.000 Hz). Para los análisis

acústicos en edificaciones se adopta las bandas de octavas entre 63 Hz y 4 kHz (Hopkins et al,

2003, p. 162).

Figura 16: Espectro de las radiaciones electromagnéticas


Si se compara con la vista, la audición también posee los efectos de fusión y

enmascaramiento, pero con características distintas. En el caso de la fusión, diferentemente de

la vista, el oído percibe dos sonidos simultáneos sin mezclarlos. Sobre el enmascaramiento del

sonido, ese efecto ocurre fácilmente, especialmente entre sonidos con frecuencias próximas y

si sus niveles sonoros no son muy distintos (Serra y Coch, 1995, p. 71).

1.3.3.1 Características de la percepción del sonido

La amplitud de percepción del oído humano es muy amplia, como indica la Figura 2.10. Si

se considera la presión sonora, la percepción varía desde el umbral de la audición, a 2x10-5 Pa,

hasta el umbral de dolor, a 102 Pa (Carrión, 1998, p. 34). Como la percepción auditiva no es

linear, sino que logarítmica, fue creada una escala logarítmica que relaciona la presión sonora a

25

los sonidos audibles. Así, el nivel de presión sonora (Lp) se mide por medio de decibelios (dB) y

su rango varía desde 0 db, que representa el umbral de audición, hasta 135 dB, umbral

aproximado del dolor. Otras características de esa escala que deben ser destacadas (Carrión,

1998):

a. 1 dB equivale al mínimo cambio de nivel sonoro perceptible;

b. 3 dB equivale al aumento de la percepción cuando se suma otra fuente sonora con

nivel de presión sonora equivalente a la primera;

c. 5 dB equivale a un cambio de nivel claramente percibido;

d. 6 dB equivale a la disminución del sonido cada vez que dobla la distancia del receptor

a la fuente sonora;

e. 10 dB es equivalente a un incremento asociado a una sonoridad doble.

A fin de relacionar las frecuencias audibles a la percepción humanas, ellas son

subdivididas en bandas de octavas, similares a la subdivisión del piano (Figura 17). Por otro lado,

la percepción sonora no es la misma en todas las bandas de frecuencia, como se puede

comprobar en la Figura 18. El oído humano es muy insensible a las bajas frecuencias y, a medida

que los niveles aumentan, la percepción tiende a ser más homogénea en toda la banda de

frecuencias audibles (Carrión, 1998, p. 37).

Figura 17: Bandas de octavas de frecuencia de la voz humana y de instrumentos musicales

Fuente: Hopkins et al, 2003, p. 162

26

Figura 18: Nivel de presión sonora y frecuencias de la palabra y de la música

Fuente: Carrión, 1998, p. 37

O sea, la escala lineal logarítmica no guarda una relación directa con la sonoridad

percibida por el oído humano. Por eso, fue establecida una red de ponderación A (Figura 19),

basada en la escala logarítmica, para que los sonómetros pudieran representar los sonidos de

forma más próxima a la realidad (Carrión, 1998, p. 40). La medida de esa escala es el decibelio A

(dBA).

Figura 19: Curva de percepción del sonido correspondiente a la red de ponderación A


En relación a la voz humana, es importante evaluar el reparto del mensaje oral por vocales

e consonantes. Las primeras poseen un nivel de presión sonora mayor, mientras que las últimas

tienen un contenido frecuencial más rico en altas frecuencias. Vale destacar que el grado de

inteligibilidad de la palabra está asociado al correcto entendimiento de las consonantes, o sea,

de las bandas de alta frecuencia de la voz humana (Carrión, 1998, p. 45-46), como se puede

comprobar en la Figura 20 presentadas abajo. Se observa que la mayor contribución de la voz, a

nivel de presión sonora, se da a la banda de frecuencia de 500 Hz, mientras que el mayor grado

de inteligibilidad de la palabra se sitúa en las bandas de frecuencia de 2.000 Hz y 4.000 Hz.

27

Figura 20: Reparto de energía de la voz humana y de la inteligibilidad de la palabra, por frecuencia


Otro punto a destacar son los rangos distintos de percepción sonora de la palabra e de la

música. Esa diferencia repercutirá al tratamiento de las superficies del ambiente de enseñanza,

de acuerdo con las actividades allí desarrolladas, en especial al tiempo de reverberación de los

recintos. El oído humano consigue integrar todas las primeras reflexiones que llegan hasta los

primeros 50 ms y, por eso, su percepción no es diferente en relación al sonido directo (Carrión,

1998, p. 53). Para la inteligibilidad de la palabra, es esencial que los sonidos directo y reflejado

sean percibidos hasta los primeros 50 ms. Por otro lado, es importante a los ambientes

destinados a la música que el sonido emitido por los instrumentos se prolongue por más tiempo

en el ambiente.

Considerando la importancia de las bandas de frecuencia a la correcta evaluación de los

sonidos, esta tesina se basará en los tiempos de reverberación medios por frecuencia (TRm),

donde son evaluados los tiempos de reverberación para las frecuencias de 500 Hz, 1.000 Hz y

2.000 Hz, conforme la fórmula presentada abajo:

28

TRm = (TR500 + TR1.000 + TR2.000) / 3, donde:

TRm = tiempo de reverberación medio por frecuencia, medido segundos (s); TR500 = tiempo de reverberación del recinto para la frecuencia de 500 Hz, medido

segundos (s); TR1.000 = tiempo de reverberación del recinto para la frecuencia de 500 Hz, medido

segundos (s); TR2.000 = tiempo de reverberación del recinto para la frecuencia de 500 Hz, medido

segundos (s).

1.3.3.2 Sonido y ruido en ambientes de enseñanza

Para esta investigación, es fundamental destacar la distinción entre sonido y ruido, ya que

los dos son producidos por medio de vibraciones mecánicas. Así, en esta tesina el ruido es

considerado como todo sonido que perjudique las actividades que ocurren en un ambiente de

enseñanza. Él puede ser clasificado según las siguientes características:

Cuadro 02: Clasificación del ruido

según su nivel

destructores más de 95-100 dB, pues afectan físicamente el sentido del oído de manera permanente

excitantes entre 50-90 dB y 95-100dB, muy molestos pero sin llegar a causar lesiones permanentes

irritantes abajo de 50 dB, donde la molestia se produce por el hecho de ser un sonido no deseado

según su tipo

información sobrante

sonidos no deseados y que tiene su origen en sonidos informativos que no interesan a los oyentes para nada.

enmascaramiento

resultantes de pérdidas acústicas de motores, vehículos, etc.; pueden causar molestias si, a depender de su nivel, impedir la audición de lo que se quiere percibir

según su duración

continuo permanecen a lo largo del tiempo, como el ruido de tráfico o el sistema de climatización

intermitentes provocado por fuente sonora descontinua en el tiempo, p. ej.: personas caminando por la circulación adyacente al ambiente

Fuente: adaptado de Serra y Coch, 1995, p. 82

Es prácticamente imposible un ambiente no ser afectado por algún tipo de ruido, sea por

fuentes sonoras externas a la edificación, en espacios adyacentes o por equipos y personas

presentes en el mismo recinto. Para poder evaluar si alguna edificación posee las condiciones a

la realización de las actividades a que se destina, se establece niveles de ruido de fondo, por

bandas de octavas de frecuencia que sean aceptables a cada tipo de recinto. Hay dos formas

distintas a la definición del ruido de fondo adecuado (Carrión, 1998, p. 41-42):

29

a) Curvas de referencia NC, denominadas “Noise Criteria”: evaluación del grado de

molestia del ruido existente en el recinto por banda de octava (Carrión, 1998, p. 42). Analizando

la Figura 21, se percibe que son necesarios niveles más altos a las bajas frecuencias para que el

ruido provoque molestias a los oyentes;

Figura 21: Curvas NC (Noise Criteria)


b) Nivel equivalente de presión sonora (Leq), medidos por medio de un sonómetro

integrador, indica un nivel de ruido en dBA que representa la misma cantidad de energía sonora

que el sonido real fluctuante (Hopkins et al, 2003, p. 163).

Para esta investigación, será utilizado como criterio a la evaluación del ruido de fondo el

nivel equivalente de presión sonora, con base en los estudios realizados por Hopkins et al (2003).

30

2. PROTOTIPOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

A partir de los conceptos básicos de la percepción humana que influyen en el proceso de

enseñanza y aprendizaje, la investigación busca relacionar esos conocimientos con las

actividades desarrolladas en los espacios de enseñanza universitaria. Para eso, este trabajo

académico desarrolla modelos espaciales que sintetizan las principales actividades de

enseñanza y aprendizaje que ocurren en una universidad, definido como prototipos para

ambientes de enseñanza universitaria.

Para la determinación de cuantos prototipos serían necesarios y sus respectivas

dimensiones, fueron evaluados los siguientes proyectos desarrollados para la reciente

expansión de universidades en el estado de Bahía: Pabellón de Aulas, construido en Barreiras,

Cruz das Almas y Vitória da Conquista; Pabellón de Laboratorios de los Institutos de Química y

Física, construido en Salvador; Escuela de Música, construida en Salvador; Anexo de Aulas

Prácticas de la Escuela de Bellas Artes, construido en Salvador; Ampliación de las Escuelas de

Danza y Teatro y del Instituto de Matemática, construidos en Salvador.

Ese análisis permite comprehender cuáles son las principales actividades académicas de

las nuevas universidades construidas en Brasil. Con eso, se percibe que con cinco prototipos es

posible abarcar la mayor parte de las clases de enseñanza universitaria, desde aulas teóricas con

número de alumnos distintos hasta las aulas dedicados a las artes. Además, esas informaciones

son sistematizadas según los siguientes criterios: descripción de cada actividad; sus personajes,

o usuarios del espacio; el “escenario”, que es la configuración espacial que sirve a la realización

de la actividad académica, y las principales necesidades de los usuarios al vivenciar cada escena.

Con todo eso, es posible hacer modelos de esas actividades en planta baja y definir una

modulación básica utilizada para todos los prototipos. Para la definición de la modulación y la

altura de cada prototipo, se consideraron los siguientes criterios:

a) El espacio mínimo necesario a la circulación de una persona, de 0,60m. Como la

modulación definirá los ejes de los elementos constructivos, para evitar dimensiones más

pequeñas que 0,60m se establece la modulación en planta de 0,70m. Se adopta la altura

estandár de tres metros para todos los prototipos;

b) La proporción geométrica de los espacios – anchura, longitud y altura – definen los

modos propios de un espacio y, en algunos casos puede generar ondas estacionarias para bajas

frecuencias, molestas especialmente a la enseñanza de la música (Hopkins et al, 2003, p.66-67).

Para evitar esa situación, se indica que la proporción del espacio no sea expresa por números

enteros, a ejemple de 2:3:1 (Hopkins et al, 2003, p.66-67). Esa situación fue considerada al

definir las dimensiones de todos los prototipos.

La descripción de cada escena académica, su modelo en planta baja y su clasificación de

acuerdo a los prototipos son presentados en los Cuadros 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5. A partir de esas

abstracciones teóricas, la investigación avanza a la definición de los requerimientos energéticos

para cada escena.

ESCENA 01.A: GABINETE PROFESOR

Personajes: profesores y/o investigadores

Escenario: espacio compartido entre 2 profesores, donde cada uno posee una mesa con ordenador y un armario para documentos

Actividades: lectura, análisis y elaboración de documentos, impresos o por el ordenador; planificación de actividades de enseñanza e investigación por medio del ordenador; necesidad de concentración para la realización de las actividades

Necesidad principal: concentración para realización de trabajos de larga duración.

PROTOTIPO 01

31

ESCENA 01.B: GRUPOS DE TRABAJO

Personajes: grupos de dos a ocho personas, donde uno de ello puede ser un profesor

Escenario: espacio ocupado por una mesa para seis personas y, si posible, una pizarra y un proyector fijado al techo

Actividades: debate de ideas a la realización de trabajos académicos; utilización de laptops, material impreso y,

algunas veces, proyector y pizarra para presentación y discusión de contenidos académicos.

Necesidad principal: interacción entre miembros del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan

como el material elaborado o en elaboración.

Personajes: grupos de dos a seis personas, de los cuáles hay un profesor como coordinador del grupo y los otros

pueden ser otros profesores, investigadores invitados y becarios.

Escenario: espacio ocupado por mesas con ordenadores, una mesa para reunión y armarios.

Actividades: realización de actividades de investigación por medio de ordenadores y material impreso; reuniones

del grupo a fin de definir tareas y debatir los resultados del trabajo.

Necesidades principales: concentración para realización de trabajos de larga duración e interacción entre miembros

del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan como el material elaborado o en elaboración.

PROTOTIPO 01ESCENA 01.C: GRUPO DE INVESTIGACIÓN TEÓRICA

32

Personajes: grupos de dos a seis personas, de los cuáles hay un profesor como coordinador del grupo y

los otros pueden ser otros profesores, investigadores invitados y becarios.

Escenario: espacio ocupado por mesas con ordenadores, una mesa para reunión y armarios.

Actividades: realización de actividades de investigación por medio de ordenadores y material impreso;

necesidad de espacio para reuniones del grupo a fin de definir tareas y debatir los resultados del trabajo.

Necesidades principales: concentración para realización de trabajos de larga duración; interacción entre

miembros del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan como el material elaborado o

en elaboración.

PROTOTIPO 02ESCENA 02.A: GRUPO DE INVESTIGACIÓN

33

Personajes: profesor y grupo de alumnos del curso de artes plásticas, entre 10 a 15 personas.

Escenario: espacio ocupado por mesas para dibujo o pintura, algunas veces organizadas en círculo y

otras veces en filas de mesas, a depender de la actividad.

Actividades: realización de actividades de dibujo y pintura para: aprender a manejar los colores; dibujar /

pintar a partir de la observación de objetos, modelos o temas abstractos.

Necesidades principales: condiciones visuales adecuadas para las actividades de pintura y dibujo;

concentración a la realización de trabajos artísticos.

PROTOTIPO 02ESCENA 02.B: AULA ARTES PLÁSTICAS

34

Personajes: profesor y grupo de alumnos de los cursos de música, máximo cinco alumnos por clase.

Escenario: espacio ocupado por sillas específicas para cada instrumento musical y las partituras. Algunos

instrumentos más grandes, como el piano, es el definidor de la escena.

Actividades: ejecución de piezas musicales y/o ejercicios prácticos específicos para el entrenamiento de

cada instrumento musical

Necesidades principales: condiciones acústicas adecuadas a la ejecución de piezas musicales;

concentración a la realización de trabajos artísticos.

PROTOTIPO 02ESCENA 02.C: AULA INSTRUMENTOS MUSICALES

35

Personajes: profesor o conferencista invitado más grupo de alumnos, entre 20 y treinta

personas clase.

Escenario: espacio del profesor / conferencista definido por el tablero, la pizarra y una mesa

donde hay un ordenador; espacio de los alumnos definido por las sillas, que pueden

organizarse de distintas formas: en filas, agrupadas o en círculos.

Actividades: presentación de los contenidos por medio de pizarra y proyección; debates

teóricos (sillas ordenadas en círculo); actividades en grupos (sillas agrupadas)

Necesidades principales: entendimiento de lo que se habla, tanto del profesor cuanto de los

alumnos; visualización de los contenidos presentados a la pizarra, por medio de proyección,

así como de los cuadernos donde los alumnos hacen sus apuntes; interacción entre

miembros del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan como el material

elaborado o en elaboración.

PROTOTIPO 03ESCENA 03.A: AULA TEÓRICA

36

Personajes: profesor y grupo de alumnos del curso de artes plásticas, entre 10 a 15 personas.

Escenario: espacio ocupado por mesas para dibujo o pintura, algunas veces organizadas en

círculo y otras veces en filas de mesas, a depender de la actividad; necesidad de una pila para

limpieza de los materiales de pintura.

Actividades: realización de actividades de dibujo y pintura para: aprender a manejar los

colores; dibujar / pintar a partir de la observación de objetos, modelos o temas abstractos.

Necesidades principales: condiciones visuales adecuadas para las actividades de pintura y

dibujo; concentración a la realización de trabajos artísticos.

PROTOTIPO 03ESCENA 03.B: AULA ARTES PLÁSTICAS

37

Personajes: profesor y grupo de alumnos, entre 10 a 15 personas.

Escenario: espacio del profesor definido por la pizarra y una mesa donde hay un ordenador;

espacio de los alumnos definido por las mesas organizadas en filas, permitiendo la realización

de trabajos en grupo de dos o tres personas y donde pueden haber ordenadores de la

institución o ponerse laptops de los alumnos.

Actividades: presentación de los contenidos por medio de pizarra y proyección; realización

de trabajos en grupos, con la tutoría del profesor y/o tutores.

Necesidades principales: entendimiento de lo que se habla, tanto del profesor cuanto de los

alumnos; visualización de los contenidos presentados a la pizarra, por medio de proyección,

así como de las pantallas de los ordenadores / laptops; interacción entre miembros del grupo,

que deben comprehender bien tanto lo que hablan como el material elaborado o en

elaboración.

PROTOTIPO 03ESCENA 03.C: AULA DE INFORMÁTICA

38

Personajes: grupos de dos a seis personas, de los cuáles hay un profesor como coordinador

del grupo y los otros pueden ser otros profesores, investigadores invitados y becarios.

Escenario: bancadas de laboratorio; ordenadores, que pueden estar conectados a otros

equipos, colectando y analizando datos de los experimentos; una mesa para reunión y

armarios.

Actividades: realización y evaluación de datos de experimentos de las siguientes áreas del

conocimiento: química, física; ingeniería, biología, medicina, farmacia; reuniones del grupo a

fin de definir tareas y debatir los resultados del trabajo.

Necesidades principales: concentración para realización de trabajos de larga duración;

interacción entre miembros del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan

como el material elaborado o en elaboración; visualización adecuada a cada tipo de

experimento y/o equipo.

PROTOTIPO 03ESCENA 03.D: LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN

39

Personajes: profesor o conferencista invitado más grupo de alumnos,

entre 30 y 40 personas.

Escenario: espacio del profesor / conferencista definido por el tablero,

la pizarra y una mesa donde hay un ordenador; espacio de los alumnos

definido por las sillas organizadas en filas.

Actividades: presentación de los contenidos por medio de pizarra y

proyección; debates teóricos sin la necesidad de cambiar la posición de

las sillas.

Necesidades principales: entendimiento de lo que se habla, tanto del

profesor cuanto de los alumnos; visualización de los contenidos

presentados a la pizarra, por medio de proyección, así como de los

cuadernos donde los alumnos hacen sus apuntes.


40

Personajes: profesor o artista invitado más grupo de alumnos, entre 10

y 15 personas.

Escenario: espacio para ejercicios corporales definido por un gran

espejo, donde el profesor y los alumnos pueden ver los movimientos del

grupo, así como su propio movimiento; piso que absorba los impactos

de los movimientos corporales.

Actividades: práctica de ejercicios corporales propios de los cursos de

danza y teatro; utilización de músicas durante esos ejercicios para dar

ritmo a los movimientos corporales.

Necesidades principales: visualización de los movimientos;

entendimiento de lo que se habla, tanto del profesor cuanto de la

música ejecutada por algún equipo sonoro.

PROTOTIPO 04ESCENA 04.B: AULA PRÁCTICA DANZA / TEATRO

41

Personajes: profesor y grupo de alumnos, entre 10 a 15 personas.

Escenario: espacio del profesor definido por la pizarra y una mesa donde

hay un ordenador; bancadas de laboratorio organizadas en filas,

permitiendo la realización de actividades en grupos de dos a cuatro

personas.

Actividades: realización y evaluación de datos de experimentos de las

siguientes áreas del conocimiento: química, física; ingeniería, biología,

medicina, farmacia; visualización de contenidos presentados a la pizarra

y/o por medio de proyección.



presentados a la pizarra y/o por medio de proyección; interacción entre

miembros del grupo, que deben comprehender bien tanto lo que hablan

como el material elaborado o en elaboración; visualización adecuada a

cada tipo de experimento y/o equipo.

PROTOTIPO 04ESCENA 04.C: LABORATORIO EXPERIMENTAL

42



Escenario: espacio del profesor / conferencista definido por el tablero, la

pantalla de proyección y una mesa donde hay un ordenador; espacio de

los alumnos definido por las sillas organizadas en filas.

Actividades: presentación de los contenidos por medio de pizarra y

proyección; debates teóricos sin la necesidad de cambiar la posición de

las sillas.



presentados por medio de proyección.


43



Escenario: mesas donde los alumnos pueden organizarse en grupos o

individualmente; posibilidad de tutoría del profesor a cada alumno o al

grupo; pizarra y pantalla de proyección para clases específicas

ministradas por el profesor o presentación de los trabajos por los

alumnos.

Actividades: elaboración y discusión de trabajos prácticos de las

disciplinas de cada curso, por medio de maquetas, dibujos o actividades

con máquinas específicas, presentación de contenidos específicos por el

profesor y/o conferencista invitado por medio de proyección.

Necesidades principales: entendimiento de lo que se habla entre las

personas del grupo, incluida la tutoría del profesor, así como las clases

ministradas por el profesor; visualización de adaptada a cada tarea

práctica, así como de los contenidos presentados por medio de

proyección.

PROTOTIPO 05ESCENA 05.B: TALLER (proyectos, mecánica, etc.)

44

45

2.1 REQUERIMIENTOS TÉRMICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Para la definición de los requerimientos térmicos adecuados a los ambientes de

enseñanza, hay que destacar que lo esencial en ese tema es garantizar a los usuarios, en

cualquier situación, que no sientan ni tanto frío ni tanto calor. Esas sensaciones, además de

molestas, dificultan todas las actividades que exigen concentración, característica fundamental

a todos los espacios de enseñanza universitaria.

En Brasil hay ocho zonas bioclimáticas distintas, con climas que varían desde el cálido-

húmedo hasta el templado, donde puede hasta nevar en algunas ciudades ubicadas en alturas

por encima de 1.000m sobre el nivel del mar. Con condiciones tan distintas, esta tesina define

los requerimientos térmicos para ambientes de enseñanza de acuerdo a cada zona climática,

buscando configurar parámetros a las superficies que separan los espacios exterior e interior.

Para eso, primeramente se describe cada zona bioclimática, presentando sus ábacos

psicométricos y, con eso datos, presenta los requerimientos térmicos para cada zona, que deben

ser utilizados por todos los prototipos.

2.1.1. Características de las zonas bioclimáticas de Brasil

La norma brasileña NBR 15.220/2003 establece ocho zonas donde sus características

bioclimáticas son relativamente homogéneas (Figuras 22 y 23). En el mapa en color, presentado

por Lamberts et al (2014), es posible reconocer mejor cada zona y las principales ciudades

brasileñas. Por otro lado, el mapa en blanco y negro, presentado por la norma, es posible

identificar las latitudes y longitudes del territorio brasileño, así como el porcentaje de área

caracterizado por cada zona bioclimática.

Figura 22: Zoneamento Bioclimático

brasileño (Lamberts et al, 2014, p. 97) Figura 23: Zoneamento Bioclimático

brasileño (NBR 15.220-3/2003, p. 3)

46

La descripción de cada zona bioclimática, presentada abajo, está basada en la norma NBR

15.220/2003 y en Lamberts (2014). Los ábacos psicométricos utilizados están basados en Givoni

(1992), conforme expuesto en el ítem 1.3.1.

c) ZONA 1:

Ubicada entre las latitudes 25°S y 35°S, las

temperaturas medias anuales son por debajo de los 20°C. La

oscilación anual de temperatura se sitúa entre 9°C y 13°C. Las

precipitaciones anuales son elevadas, entre 1.500mm y

2.000mm. Los inviernos son rigurosos a causa de la altura en

relación al nivel del mar, por encima de 1.000m (Lamberts et

al, 2014). Figura 24: Ábaco psicométrico Zona 1 (NBR 15.220/2003)

d) ZONA 2:

Ubicada en las mismas latitudes de la Zona 1, entre 25°S

y 35°S, pero con inviernos menos rigurosos. Las temperaturas

medias son por debajo de los 20°C. La oscilación anual de

temperatura se sitúa entre 9°C y 13°C. Las precipitaciones

anuales son elevadas, entre 1.500mm y 2.000mm (Lamberts

et al, 2014).

Figura 25: Ábaco psicométrico Zona 2 (NBR 15.220/2003)

e) ZONA 3:


temperaturas medias anuales son entre 18°C y 22°C. Las


1.800mm. En la mayor parte de esas ciudades, las lluvias son

más intensas en verano. En las ciudades ubicadas en altitudes

más altas ocurren inviernos más rigurosos a causa de la masas

de aire fría originarias de la masa polar atlántica (Lamberts et

al, 2014). Figura 26: Ábaco psicométrico Zona 3 (NBR 15.220/2003)

47

f) ZONA 4:




1.800mm, con lluvias más intensas en verano. El invierno es

seco y, a veces, la baja humedad se extiende hasta el inicio de

la primavera. Además, los inviernos suelen ser rigurosos a

causa de la masas de aire fría originarias de la masa polar

atlántica (Lamberts et al, 2014). Figura 27: Ábaco psicométrico Zona 4 (NBR 15.220/2003)

g) ZONA 5:




1.500mm, con lluvias más intensas en verano (Lamberts et al,

2014). La humedad es alta a causa de la proximidad con el

océano o por ubicarse en regiones de ecosistemas naturales

con gran presencia de masas de agua, como el Pantanal.

Figura 28: Ábaco psicométrico Zona 5 (NBR 15.220/2003)

h) ZONA 6:




1.500mm, con lluvias más intensas en verano. A causa de

situarse en el centro del país, más distante del océano

Atlántico, la oscilación térmica anual es más alta, así como su

humedad relativa es más baja (Lamberts et al, 2014). Figura 29: Ábaco psicométrico Zona 6 (NBR 15.220/2003)

i) ZONA 7:

Ubicada entre las latitudes 5°S y 15°S, las temperaturas

medias anuales son muy altas, en torno a los 27°C. Abarca

ciudades donde las precipitaciones anuales son elevadas,

entre 1.000mm y 1.500mm, con lluvias más intensas en

verano, así como la región más seca del país, con

precipitaciones anuales menores que 800mm. La oscilación

térmica anual varía entre 5°C y 7°C (Lamberts et al, 2014). Figura 30: Ábaco psicométrico Zona 7 (NBR 15.220/2003)

48

j) ZONA 8:

Entre las latitudes 5°N y 20°S, comprende las ciudades

ubicadas en la región amazónica y en el litoral atlántico. Sus

temperaturas medias anuales son altas, entre 24°C y 26°C, así

como las precipitaciones anuales, entre 1.000mm y 1.500mm

en el litoral atlántico y mayor que 2.500mm en la región

amazónica. A causa de las altas humedades, la oscilación

térmica anual es muy baja, en torno a los 3°C (Lamberts et al,

2014). Figura 31: Ábaco psicométrico Zona 8 (NBR 15.220/2003)

2.1.2 Zonas bioclimáticas de Brasil y sus requerimientos térmicos

A partir de la caracterización de las zonas bioclimáticas de Brasil, la norma brasileña NBR

15.220/2003 establece parámetros constructivos y estrategias térmicas pasivas a la

construcción o reformas de edificaciones (Tabla 02). Esos requerimientos térmicos incluyen:

a) Proporción entre el área de ventanas (Av) con el área de piso (S): la ventana es el

elemento constructivo que permite la entrada de la radiación solar, de la luz natural reflejada y

de los vientos, factores que influyen decisivamente en los procesos de ganancias y pérdidas de

calor del ambiente;

b) Comportamiento frente a la radiación solar: principal factor natural de ganancia de

calor, ese parámetro indica cuando se debe aprovechar la entrada de radiación solar en los

ambientes;

c) Coeficiente de transmitancia térmica de las paredes y de la cubierta : característica

fundamental de los cerramientos externos, ese parámetro orienta el arquitecto a la hora de

definir los sistemas y materiales constructivos;

d) Estrategias térmicas pasivas: presenta sugerencias para estimular la adopción de

propuestas constructivas que busquen adaptarse al microclima de su emplazamiento,

posibilitando significativos ahorros de energía. Una breve descripción de las estrategias térmicas

pasivas indicadas en la Tabla 3.1 sigue abajo:

i. captación solar: utilizar los cerramientos para captar la energía de la radiación

solar y transmitirla al ambiente interior en los momentos más fríos del día;

ii. inercia térmica: utilizar la resistencia al paso del calor de los cerramientos a fin de

evitar grandes amplitudes térmicas en el interior, así como temperaturas internas

muy elevadas o muy bajas;

iii. ventilación selectiva: permitir la entrada de los vientos en determinados horarios

a fin de disminuir la temperatura interna

iv. ventilación cruzada: permitir la entrada de los vientos dentro de la edificación de

manera que él atraviese todo el ambiente, mediante una abertura a la face

opuesta a la entrada del aire;

49

v. refrigeración evaporativa: mediante ventilación más la evaporación del agua o

por la transpiración de plantas, se disminuye la temperatura del aire por

convección;

No obstante, a la hora del diseño, es necesario evaluar la situación topográfica, el régimen

de los vientos y el ábaco psicométrico de la real ubicación, en conjunto con los requerimientos

térmicos indicados para cada zona bioclimática. Pueden ocurrir situaciones en que la topografía,

por ejemplo, exija que sean adoptados otros parámetros constructivos que aquellos

establecidos por la Tabla 02.

50

Tabla 02: Zonas bioclimáticas de Brasil y sus requerimientos térmicos

Fuente: NBR 15.220/2003

ZONA CARACTERÍSTICAS DE LAS VENTANAS CERRAMIENTOS EXTERNOS ESTRATÉGIAS TÉRMICAS PASIVAS

ZONA 01

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES U ≤ 3,00 W/m2.K VERANO -

RADIACCIÓN SOLAR permitir la entrada (período frío) CUBIERTA U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO captación solar; inercia térmica

ZONA 02

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES U ≤ 3,00 W/m2.K VERANO ventilación cruzada

RADIACCIÓN SOLAR permitir la entrada (período frío) CUBIERTA U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO captación solar; inercia térmica

ZONA 03

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES reflectora de la radiación;

U ≤ 3,60 W/m2 VERANO ventilación cruzada

RADIACCIÓN SOLAR permitir la entrada (período frío) CUBIERTA con aislante; U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO captación solar; inercia térmica

ZONA 04

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES U ≤ 2,20 W/m2.K VERANO refrigeración evaporativa; inercia

térmica; ventilación selectiva

RADIACCIÓN SOLAR evitar la entrada (cualquier período) CUBIERTA con aislante; U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO captación solar; inercia térmica

ZONA 05

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES reflectora de la radiación

U ≤ 3,60 W/m2.K VERANO ventilación cruzada

RADIACCIÓN SOLAR evitar la entrada (cualquier período) CUBIERTA con aislante; U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO inercia térmica

ZONA 06

ÁREA DE VENTANAS medias (AV=15%< S >25%) PAREDES U ≤ 2,20 W/m2.K VERANO refrigeración evaporativa; inercia


RADIACCIÓN SOLAR evitar la entrada (cualquier período) CUBIERTA con aislante

U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO inercia térmica

ZONA 07

ÁREA DE VENTANAS pequeñas (AV=10%< S >15%) PAREDES U ≤ 2,20 W/m2.K VERANO refrigeración evaporativa; inercia


RADIACCIÓN SOLAR evitar la entrada (cualquier período) CUBIERTA U ≤ 2,00 W/m2.K INVIERNO -

ZONA 08

ÁREA DE VENTANAS grandes (AV > 40%.S) PAREDES reflectora de la radiación

U ≤ 3,60 W/m2.K VERANO ventilación cruzada

RADIACCIÓN SOLAR evitar la entrada (cualquier período) CUBIERTA reflectora de la radiación

(U ≤ 2,30 W/m2.K) INVIERNO -

51

2.2 REQUERIMIENTOS LUMÍNICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA

Para la definición de los requerimientos lumínicos de los ambientes de enseñanza, se

establece una metodología para los requerimientos lumínicos referentes a: la cantidad de la luz;

como evitar los deslumbramientos; aspectos cualitativos de las luminarias relativos al color.

Todos esos requerimientos están sintetizados a la Tabla 04.

2.2.1 Requerimientos para la cantidad de luz

a) Definición de la iluminancia para los principales planos de trabajo donde se realizan

las actividades, para cada escena, así como la altura de esos planos y la posición del

usuario, de pie o sentado. Los valores de iluminancia están indicados de acuerdo a las

normas vigentes, en lux;

b) Para la iluminancia general, se define como parámetro el valor de 200 lux, en el cual

es posible identificar el rostro correctamente (Serra y Coch, 1995, p.115)

c) Indicación el índice de reflectancia de la superficie de trabajo, siendo admitido un

valor padrón de 0,80 para hojas blancas de papel. En los casos en que no sean las hojas

de papel, será indicado cual será la superficie y su índice de reflectancia;

d) Con la definición de la iluminancia y del índice de reflectancia, es posible calcular la

luminancia a partir de la siguiente fórmula:

L = (E . ƍ)/π, donde:

L = luminancia, medido en candelas por metro cuadrado (cd/m2);

E = iluminancia, medido en lux;

ƍ = índice de reflectancia de la superficie, adimensional, con valores entre 0 y 1.

e) A partir de los valores de referencia de la luminancia y del índice de reflectancia y de

la relación de contraste de luminancias entre la zona de trabajo y su entorno,

presentado en el capítulo 2 de esta tesina, se ofrece a los proyectistas informaciones

básicas al diseño de proyectos lumínicos orientado a la percepción;

f) Un factor fundamental para ese tipo de proyecto es la definición del índice de

reflectancia para las otras superficies del ambiente. Se indican los valores presentados

en la Tabla 03 como sugerencia, cuyos valores deberán ser evaluados para cada

proyecto

Tabla 03: Índices de reflectancia para ambientes de enseñanza y aprendizaje

SUPERFICIES ÍNDICES DE REFLECTANCIA (ƍ)

Techos 0,70 – 0,80

Paredes 0,50 – 0,70

Divisiones 0,50 – 0,70

Suelos 0,15 – 0,20

Mobiliario y equipo 0,20 – 0,40

Cortinas y/o persianas 0,50 – 0,70

Fuente: IDAE, (2001, p. 50)

52

2.2.2 Requerimientos para evitar el deslumbramiento

Los deslumbramientos deben ser evitados en los ambientes de enseñanza y aprendizaje

pues, además de molestos, esos ambientes se caracterizan por la larga permanencia de los

usuarios en esos ambientes.

Con la diseminación de los ordenadores y nuevos equipos de informática en las aulas, el

efecto de deslumbramiento se pone aún más molesto, a causa de las características de las

pantallas. En los ambientes que utilizan esos equipos, la presencia de brillos generados tanto

por la luz natural como por la artificial sobre las pantallas de los ordenadores, se convierte en el

principal problema a resolver para la consecución de un buen alumbrado (IDAE, 2001, p. 19).

Para evitar esas situaciones, esta tesina indica, para cada escena, las siguientes

informaciones:

a) características de los planos de trabajo: mesa con ordenador; bancada de laboratorio,

etc.

b) las alturas de los planos de trabajo (hPT) a iluminar y las respectivas alturas de las

miradas de los observadores (hUS);

c) la clase de calidad al deslumbramiento directo, característica ser observada a la hora

de especificar la luminaria.

Con esas informaciones y el diagrama C.I.E, presentado en la Figura 2.11, el proyectista

tiene parámetros suficientes a la hora de diseñar los ambientes de enseñanza y aprendizaje y

evitar las situaciones de deslumbramientos. El control del deslumbramiento se puede lograr

mediante la distribución idónea de mesas, pupitres, pizarras, etc., y la utilización de sistemas de

apantallamiento con regulación en ventanas y claraboyas, como lamas, persianas, cortinas, etc.

(IDAE, 2001, p. 25). En el caso de las pizarras, para evitar los reflejos que dificultan la visión total

o parcial de la misma, se recomienda luminarias tipo “bañador” de pared (IDAE, 2001, p. 16).

2.2.3 Requerimientos cualitativos de las luminarias relativos al color

Los ambientes de enseñanza y aprendizaje, a causa de la diversidad de actividades que

realizan, necesitan de un buen índice de reproducción de color en la gran mayoría de sus

recintos. Sin embargo, aquellos dedicados a las artes plásticas u otras prácticas relacionadas al

dibujo o diseño técnico, requieren excelentes IRC´s (IDAE, 2001, p. 26).

Sobre la temperatura de color, se indica para los prototipos espaciales la adopción de una

temperatura neutra, en torno a los 4.000K, pues todas las escenas especificadas para cada

prototipo requieren larga permanencia de los usuarios en los recintos. Así, tanto la opción de

tonos cálidos podría influenciar la dispersión de los alumnos como los tonos fríos sugeriría un

ambiente impersonal.

53

Tabla 04: Requerimientos lumínicos para ambientes de enseñanza y aprendizaje

PROTOTIPOS Y ESCENAS PLANO DE TRABAJO

ALTURA DEL PLANO DE TRABAJO

hPT (m)

ALTURA DE LA MIRADA DEL

USUARIO hUS (m)

E (lux) ƍ L (cd/m2) CLASE DE CALIDAD AL DESLUMBRAMIENTO

DIRECTO IRC

TERMPERATURA DEL COLOR

PR

OTO

TIP

O 0

1 ESCENA 01.A

gabinete profesor mesa con ordenador 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 A 70 - 80

4.000 K (neutro)

ESCENA 01.B grupo de trabajo

mesa con ordenador 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 A 70 - 80

4.000 K (neutro) pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B

ESCENA 01.C grupo de investigación teórica


4.000 K (neutro) mesa de reunión 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 B

PR

OTO

TIP

O 0

2 ESCENA 02.A

laboratorio de investigación en informática


4.000 K (neutro) mesa de reunión 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 B

ESCENA 02.B aula artes plásticas

mesa para dibujo 0,72 1,20 750,00 0,80 190,99 A 90 - 100

4.000 K (neutro) pizarra 0,90 - 2,10 1,20 500,00 0,70 111,41 A

ESCENA 02.C aula instrumentos musicales

soporte a la partitura 0,95 - 1,40 1,20 300,00 0,80 76,39 B 70 - 80 4.000 K (neutro)

PR

OTO

TIP

O 0

3

ESCENA 03.A aula teórica

pupitre 0,70 1,20 300,00 0,80 76,39 B

70 - 80 4.000 K (neutro)

mesa con ordenador 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 A

pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B


mesa para dibujo 0,72 1,20 750,00 0,80 190,99 A 90 - 100

4.000 K (neutro) pizarra 0,90 - 2,10 1,20 500,00 0,70 111,41 A

ESCENA 03.C aula de informática


4.000 K (neutro) pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B

ESCENA 03.D laboratorio de investigación experimental


70 - 80 4.000 K (neutro)

bancada de laboratorio de pie: 0,90 1,70

500,00 0,80 127,32 B sentado: 0,75 1,20

mesa de reunión 0,72 1,20 300,00 0,80 76,39 B

PR

OTO

TIP

O 0

4

ESCENA 04.Aaula teórica

pupitre 0,70 1,20 300,00 0,80 76,39 B

70 - 80 4.000 K (neutro)


pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B

ESCENA 04.B aula práctica danza / teatro

suelo 0,30 1,20 300,00 0,80 76,39 C 70 - 80 4.000 K (neutro)

ESCENA 04.C laboratorio experimental

bancada de laboratorio de pie: 0,90 1,70

500,00 0,80 127,32 B

70 - 80 4.000 K (neutro)

sentado: 0,75 1,20

pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B


PR

OTO

TIP

O 0

5


pupitre 0,70 1,20 300,00 0,80 76,39 B

70 - 80 4.000 K (neutro)


pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B

ESCENA 05.B taller (proyectos; mecánica; etc.)

mesas para trabajos con agudeza visual de pie: 0,90 1,70

750,00 0,80 190,99 B

80 - 90 4.000 K (neutro)

sentado: 0,75 1,20

mesas para trabajos sin agudeza visual de pie: 0,90 1,70

300,00 1,80 171,89 D sentado: 0,75 1,20

pizarra 0,90 - 2,10 1,20 300,00 0,70 66,85 B

54

2.3 REQUERIMIENTOS ACÚSTICOS PARA AMBIENTES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Para la definición de los requerimientos acústicos de los ambientes de enseñanza y

aprendizaje, la principal consideración es permitir que los usuarios tengan condiciones

adecuadas a la concentración y que la comunicación entre profesor y alumno, así como entre

alumnos, sea la más clara posible.

Así, el primer parámetro considerado es el ruido de fondo dentro del aula. Para su

definición, interfieren los siguientes aspectos:

a) fuentes de ruido externas a la edificación: a la hora del diseño, es necesario evaluar

la ubicación de la futura edificación y sus probables fuentes de ruido, conjuntamente con las

frecuencias de los mismos. Para que los ambientes no sean molestados por ellas, las estrategias

indicadas son alejarse de la fuente y/o crear barreras acústicas, mediante la topografía y la

vegatación;

b) fuentes de ruido internas a la edificación: las edificaciones universitarias se

caracterizan por su gran densidad de ocupación, tanto en las aulas como en los espacios de

circulación. En esos casos, es posible evaluar la potencia sonora de esas fuentes e indicar

parámetros de reducción sonora a ser utilizado a la hora de especificar los cerramientos de los

recintos.

En el caso de las fuentes de ruido emitidas por los espacios de circulación, Hopkins et al

(2003) define cuál debe ser la reducción sonora mínima de las paredes (Tabla 05).

Tabla 05: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de circulación


En el caso de las fuentes de ruido emitidas por otros ambientes de enseñanza, Hopkins et

al (2003) define características específicas para cada tipo de espacio en relación a su producción

de ruido y su toleración al ruido emitido por un recinto adyacente (Tabla 06).

Tabla 06: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de enseñanza


ESPACIOS DE ENSEÑANZA paredes, incluso

con ventanas puertas

aulas de música Rw ≥ 45 dB Rw ≥ 35 dB

todos los espacios de enseñanza, excepto aulas de música Rw ≥ 40 dB Rw ≥ 30 dB

DIFERENCIA DE NIVEL SONORO ENTRE DOS AMBIENTES: DN (dB)

RUIDO PRODUCIDO EN EL AMBIENTE

BAJO MEDIO ALTO MUY ALTO

TOLERANCIA AL RUIDO

ALTO 30 35 45 55

MEDIO 35 40 50 55

BAJO 40 45 55 55

MUY BAJO 45 50 55 60

55

A partir del establecimiento de esas características, es posible calcular por la fórmula

indicada abajo cuál es la reducción sonora que el cerramiento que divide los dos ambientes debe

tener:

Rw = DN + 10 log(S x TRm / V) + 13 dB, donde:

Rw = reducción sonora del cerramiento, en dB;

DN = diferencia de nivel sonoro entre dos ambientes, en dB;

S = área del cerramiento, en m2;

TRm = tiempo de reverberación medio del, en segundos (en el caso de valores

distintos, utilizar el más restrictivo);

V = volumen del ambiente, en m3.

Por otro lado, es posible también evitar la interferencia de los ruidos externos en un

edificio universitario mediante la correcta distribución de los ambientes. Sobre ese aspecto,

Serra y Coch (1995, p. 291-292) desarrolla el concepto de relación topológica que los ambientes

interiores tengan tanto con los factores externos como con otros ambientes internos. Para

clasificar esas relaciones, se definen los tipos de función que desempeñan cada tipo de ambiente

y su respectiva acción ambiental, conforme indicado en el Cuadro 17.

Cuadro 17: Reducción sonora entre ambientes de enseñanza y espacios de circulación

Fuente: Serra y Coch (1995, p. 292)

A partir del análisis de todos los ambientes que componen el programa de necesidades

de una edificación universitaria por medio de sus relaciones topológicas, es posible distribuir

espacios pasivos, por ejemplo, entre dos espacios que producen bastante ruido, como las aulas

de música.

Otro parámetro considerado al establecimiento de los requerimientos acústicos es la

inteligibilidad de la palabra. En el caso de los prototipos, a partir de la definición del ruido de

fondo del recinto, del aislamiento de los cerramientos necesario para garantizar el nivel de ruido

de fondo, y el tiempo de reverberación, es posible obtener índices de inteligibilidad de la palabra

(STI – Speech Transmission Index) satisfactorios.

Como los dos primeros criterios ya fueron evaluados, el requerimiento que falta definir es

el tiempo de reverberación. Para los ambientes de enseñanza y aprendizaje, esos tiempos son

definidos de acuerdo al tipo de fuente sonora: la voz humana o los instrumentos musicales. En

el caso de la voz humana, es necesario que el entendimiento del discurso sea lo más claro

posible, o sea, que el tiempo de reverberación sea lo más próximo posible de los 0,5 segundos.

TIPO DE FUNCIÓN ACCIÓN AMBIENTAL

complejas producen energía requieren control

generadoras producen energía

no requieren control

receptoras no producen energía

requieren control

pasivas no producen energía no requieren control

56

Para eso, los recintos deben direccionar las primeras reflexiones para los usuarios más distantes

de la fuente sonora. Según Hopkins et al (2003, p. 14), el tiempo de reverberación medio para

ambientes de enseñanza y aprendizaje en que predomina la voz humana no debe ultrapasar los

0,8 segundos.

Por otro lado, las aulas dedicadas a la enseñanza y aprendizaje de la música necesitan que

el sonido tenga más reflexiones y, con eso, permanezcan por más tiempo en el recinto. Según

Hopkins et al (2003, p. 14), el tiempo de reverberación medio para esos ambientes no debe

ultrapasar 1 segundo. Por otro lado, para las bajas frecuencias, es admisible un incremento de

hasta 50% de ese valor.

57

Tabla 07: Requerimientos acústicos para ambientes de enseñanza y aprendizaje

PROTOTIPOS Y SUS ESCENAS RUIDO DE

FONDO Leq (dB)

RUIDO PRODUCIDO EN

EL AMBIENTE

TOLERANCIA AL RUIDO

TRm (s) ᾱ

PR

OTO

TIP

O 0

1 ESCENA 01.A

gabinete profesor 35 Bajo Bajo <0,80 0,12

ESCENA 01.B grupo de trabajo

35 Medio Bajo <0,80 0,12

ESCENA 01.C grupo de investigación teórica

35 Medio Bajo <0,80 0,12

PR

OTO

TIP

O 0

2

ESCENA 02.A laboratorio de investigación en

informática 35 Medio Bajo <0,80 0,14


35 Medio Bajo <0,80 0,14

ESCENA 02.C aula instrumentos musicales

30 Muy alto Muy bajo <1,00 0,11

PR

OTO

TIP

O 0

3


35 Medio Bajo <0,80 0,16


35 Medio Bajo <0,80 0,16

ESCENA 03.C aula de informática

35 Medio Bajo <0,80 0,16

ESCENA 03.D laboratorio de investigación

experimental 40 Medio Medio <0,80 0,16

PR

OTO

TIP

O 0

4


35 Medio Bajo <0,80 0,17

ESCENA 04.B aula práctica danza / teatro

40 Alto Muy bajo <0,80 0,17

ESCENA 04.C laboratorio experimental

40 Medio Medio <1,00 0,17

PR

OTO

TIP

O 0

5 ESCENA 05.A

aula teórica 35 Medio Bajo <0,80 0,18

ESCENA 05.B Taller (proyectos, mecánica,

ect.) 40 Medio Medio <0,80 0,18

58

3. CONCLUSIONES

Las universidades, a pesar de tener como función básica la enseñanza, presentan una gran

variedad de formas de ocupación del espacio, a causa de la diversidad de usuarios – profesores,

investigadores, conferencistas invitados, funcionarios, alumnos, becarios, etc. –, así como la

pluralidad de cursos que una institución universitaria ofrece a la sociedad. Así, los proyectos de

edificaciones universitarias deberían representar esa diversidad tanto en una multiplicidad de

soluciones de ambientes internos como en sus aspectos formales. En el caso de Brasil, las

distintas zonas climáticas es un factor adicional a la adopción de soluciones arquitectónicas

distintas. Sin embargo, no es eso lo que se ocurrió en el reciente proceso de expansión

universitaria. Una de las razones principales es la urgencia en construir las nuevas edificaciones,

buscando ampliar lo más rápido posible el número de vacancias en las universidades, impide

que los proyectos de arquitectura e ingeniería tengan el tiempo adecuado a su elaboración.

Otro aspecto importante se refiere a la práctica profesional. Mismo que se considere la

diversidad de usos de una edificación universitaria a la hora de elaborar el programa de

necesidades, los arquitectos no incorporan los parámetros energéticos a la hora del diseño. En

general, los profesionales de arquitectura desarrollan los proyectos preocupados con la solución

formal, el cumplimiento del programa de necesidades y la resolución de los layouts en los

ambientes internos. La responsabilidad en proponer las soluciones a cerca de los requerimientos

energéticos de la edificación se queda con los profesionales de ingeniería. Así, los arquitectos,

que definen los principales aspectos que interfieren en los parámetros energéticos – área y

volumen de los ambientes, sus ventanas, revestimientos de las superficies –, muchas veces no

comprenden como esos factores son cruciales a las actividades de enseñanza y aprendizaje. Por

otro lado, los ingenieros trabajan con base en un proyecto arquitectónico ya definido, con

posibilidades reducidas a la hora de proponer las mejores soluciones. Además, su formación no

lleva en consideración los aspectos comportamentales de como los usuarios se apropian de los

espacios.

Todos esos factores resultan en proyectos de edificaciones universitarias padronizadas,

incluso para ciudades con climas distintos. En las Figuras 4.1 y 4.2 es posible verificar un mismo

padrón de edificación para dos ciudades con climas muy distintos: en Barreiras el clima es cálido-

seco (Zona 7, según la NBR 15.220/2003), mientras que en Cruz das Almas es cálido-húmedo

(Zona 8, según la NBR 15.220/2003). Lo que más denota la ausencia de esos requerimientos es

la similitud de la proporción de ventanas: para Barreiras debería ser entre 10% a 15% y, para

Cruz das Almas, por encima de 40%.

59

Figuras 32 y 33: Pabellón de Aulas en Barreiras y Cruz das Almas, Bahia, Brasil

Fuente: Archivo fotográfico UFBA (2010)

Poner en valor los requerimientos energéticos es sólo el primer paso. Según los datos

presentados por esta tesina, hay varios conflictos entre los mismos y que, a la hora del diseño,

el equipo de proyectos tiene que definir cuál es la prioridad a ser atendida.

El primer de los conflictos apuntados por este trabajo académico es la resolución entre

los parámetros acústicos y térmicos. Según apuntado en el capítulo 2, tanto la resistencia al paso

del calor como la resistencia a la transmisión de las ondas sonoras dependen de la masa por

unidad de superficie de los cerramientos. O sea, en la mayoría de los casos un cerramiento

especificado para resistir al flujo de calor es también un obstáculo adecuado a la reducción

sonora. Así, en las zonas climáticas donde se indica inercia térmica y captación solar como

estrategia pasiva, es más simples integras las soluciones arquitectónicas tanto para ofrecer una

temperatura interna agradable como para garantizar el ruido de fondo de 35 dB: Por otro lado,

para solucionar esos dos requerimientos en la zona climática 8, que abarca las ciudades de clima

cálido-húmedo, probablemente el equipo de proyectos tendrá que optar por garantizar el

cumplimiento de uno de los dos parámetros, sin descuidarse de ofrecer condiciones razonables

al otro.

Los otros conflictos se refieren a la compatibilización entre luz natural y luz artificial.

Conforme apuntado en el capítulo 2, la luz natural es benéfica a todos los ambientes de

permanencia prolongada. En el caso de los ambientes de enseñanza y aprendizaje, la luz natural

proporciona espacios más agradables al convivio entre profesores y alumnos, además de ser

recomendado para los ambientes que necesitan un excelente índice de rendimiento de color.

Por otro lado, la luz natural es también uno de los principales factores a la aparición de

deslumbramientos, en especial en pizarras y pantallas. Así, por más agradable que sea la luz

natural y la visualización del paisaje, la concentración y el rendimiento de los alumnos es

perjudicado al enfrentar esa situación por largos periodos, como son las clases.

Además del deslumbramiento, la luz natural puede representar también la entrada del

calor en los ambientes de enseñanza y aprendizaje. En ese caso, el conflicto ultrapasa los límites

entre tipo de luz – natural y artificial –, abarcando el tema de la eficiencia energética. O sea, al

mismo tiempo en que la luz natural puede contribuir al ahorro de energía, evitando gastos

desnecesarios con la iluminación artificial, si mal planteado la entrada de la luz puede ser un

factor de aumento de los costes energéticos con climatización artificial.

60

En el caso específico de Brasil, la Tabla 3.1 indica que en cinco de las ocho zonas climáticas

se debe evitar la entrada de radiación solar, en cualquier período del año. Pero eso no significa

necesariamente que en esas ciudades la luz natural deba ser evitada.

Ese conflicto, así como los otros, representa la complexidad que envuelve la solución de

los problemas arquitectónicos. Todos ellos sólo se resuelven a la hora del diseño del proyecto,

pues dependen esencialmente de la exacta ubicación del terreno, sus condicionantes climáticas

y el programa de necesidades de la futura edificación. Además de esos aspectos, el equipo de

proyectos necesita conocer con más profundidad los conceptos y parámetros energéticos que

influyen en los espacios. En el caso de los ambientes de enseñanza universitaria, un proyecto

que considere esos requerimientos ciertamente influirá positivamente en la apropiación de los

espacios por los usuarios.

61

4. REFERENCIAS

ALMEIDA FILHO, Naomar de. Universidade Nova: textos críticos e esperançosos. Brasília, DF:

Editora Universidade de Brasília; Salvador, BA: EDUFBA, 2007.

CARRIÓN, Antoni. Diseño acústico de espacios arquitectónicos. Barcelona: Edicions UPC,

1998.

SERRA, R.; COCH, H. Arquitectura y energía natural. Barcelona: Edicions UPC, 1995.

FREIRE, Marcia Rebouças. Arquitetura na interface com a educação: outras referências. 2006.

199 f. Tese (Doutorado em Arquitetura e Urbanismo) – Faculdade de Arquitetura, Universidade

Federal da Bahia, Salvador, 2006.

GANSLANDT, R.; HOFMANN, H. Como planificar con luz. Leuchten: Erco Edition.

GIVONI, Baruch. Man, Climate and architecture. Londres: Elsevier, 1969.

HOPKINS, C. et al. Acoustic design of schools: a design guide. London: TSO, 2003.

IDAE – INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO DE LA ENERGÍA. Guía técnica de

eficiencia energética en iluminación: Centros Docentes. Madrid: IDAE, 2001.

KOWALTOWSKI, Doris C. C. K. Arquitetura escolar: o projeto do ambiente de ensino. São Paulo:

Oficina de Textos, 2011.

LAMBERTS, R. et al. Eficiencia energética na arquitetura. Rio de Janeiro: Eletrobrás, 2014.

MEC – MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E CULTURA. Análise sobre a expansão das universidades

federais: 2003 - 2012. Brasília: MEC, 2012.

NBR 15.220/2003. Norma de desempenho térmico de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

OLGYAY, Victor. Design with climate: bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton:

Princeton University Press, 1973.

TREGUENZA, P; LOE, D. The design of lighting. London: E & FN Spon, 1998.

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