https://doi.org/10.14718/RevArq.2023.25.3051
Julio César Rincón-Martínez
Arquitecto, Universidad Tecnológica de México. Ciudad de México (México).
Maestría y doctorado en arquitectura bioclimática, Universidad Autónoma Metropolitana. Ciudad de México (México).
Profesor-investigador de tiempo completo, Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, Universidad Autónoma de Baja California, (México).
(https://ror.org/05xwcq167)
Investigaciones sobre Arquitectura bioclimática y confort térmico.
https://uabc.academia.edu/JulioRincon
https://scholar.google.com/citations?user=Un0eFwEAAAAJ&hl=es
https://orcid.org/0000-0002-1946-3609
julio.rincon@uabc.edu.mx
Recibido: enero 18 / 2020
Evaluado: diciembre 16 / 2020
Aceptado: julio 7 / 2022
Para citar este artículo / to reference this article: Rincón-Martínez, J. C. (2023). Confort térmico en edificios educativos naturalmente ventilados: un estudio en bioclima templado-seco. Revista de Arquitectura (Bogotá), 25(1), 12-24. https://doi.org/10.14718/RevArq.2023.25.3051
Resumen
El bienestar, la eficiencia y el confort de las personas pueden verse afectados por las condiciones adversas del ambiente térmico. En México, los estudios que abordan dicho fenómeno se han desarrollado principalmente en sitios con bioclimas cálidos (seco y húmedo), y hay poca investigación sobre bioclimas templados o semifríos. Este trabajo presenta los resultados de un estudio sobre confort térmico desarrollado con el enfoque adaptativo, en edificios naturalmente ventilados, durante la transición térmica del periodo frío al periodo cálido en Ensenada, Baja California (bioclima templado-seco). El estudio es de tipo correlacional y fue analizado con 987 evaluaciones y el registro simultáneo de la temperatura, la humedad relativa y la velocidad de viento, durante el periodo del 24 de abril al 22 de mayo de 2017. Los cuestionarios aplicados se diseñaron con la ISO 10551 y la ANSI/ASHRAE 55; asimismo, los instrumentos de medición responden a la ISO 7726. Los datos recabados fueron procesados estadísticamente con el método de medias por intervalos de sensación térmica. La temperatura neutra resultó en 20,2 °C, con un rango de confort de 17,7 °C-22,7 °C; los sujetos reflejaron mayor adaptación a temperaturas por encima de la temperatura neutra, a partir del emprendimiento de acciones voluntarias o involuntarias cuyo objetivo se enfocaba en reanudar el confort térmico de forma inmediata.
Palabras clave: calidad ambiental; edificio educativo; percepción del entorno; sensibilización ambiental; zona climática.
Abstract
People's comfort, performance and healthy can be affected by the adverse conditions of thermal environment. Thermal comfort phenomenon in Mexico has been studied in different cities with warm (dry and wet), temperate and semi-cold bioclimates. This paper shows thermal results of a study carried out with the adaptive approach from April 24 to May 22, 2017: thermal transition period of cold period to warm period in Ensenada, Baja California. City is located in Mexico's northwest and has a temperate-dry bioclimate. The study was correlational type and was analyzed with 987 evaluations and the simultaneous recording of temperature, relative humidity and wind speed. Used questionnaires were designed based on ISO 10551 and ANSI/ ASHRAE 55; and environmental measurement instruments were based on ISO 7726. Data were processed by Averages by Thermal Sensation Intervals method. Neutral Temperature was 20.2 °C, with a comfort thermal range 17.7 °C to 22.7 °C. People showed greater thermal adaptation to conditions above the neutral temperature, taking actions to resume thermal comfort immediately. Analyzed people's thermal comfort was influenced by the thermal history and the actions realized by the people to get the adaptation to thermal environment.
Keywords: climatic zones; environmental awareness; educational buildings; environmental perception; environmental quality.
Tabla de contenido
Introducción
Metodología
Caso de estudio y población blanco
Periodo de estudio
Diseño estadístico de la muestra poblacional
Diseño del instrumento de medición
Variables ambientales y equipo de medición y registro
Aplicación de cuestionarios en sitio
Procesamiento de datos
Resultados
Discusión
Conclusiones
Agradecimientos
Referencias
El trabajo presentado a continuación forma parte del proyecto de investigación denomi nado Confort Térmico en Espacios Interiores: Un Estudio en Bioclima Templado Seco en Ensenada, Baja California, desarrollado con el financiamiento del Programa para el Desarrollo Profesional Docente para el Tipo Superior (PRODEP), México, con folio UABC-PTC-607, en el marco de la Convocatoria 2016 para Apoyo a la Incorporación de Nuevos Profesores de Tiempo Completo.
Los estudios sobre confort térmico a escala internacional tienen dos líneas generales de análisis: 1) el efecto del ambiente térmico sobre la sensación térmica percibida de los usuarios, y sus implicaciones fisiológicas y psicológicas, y, 2) el ahorro de energía en edificios en función de estrategias que generen condiciones de confort térmico; dichas estrategias pueden ser por diseño o por uso de tecnologías de climatización artificial de tipo electromecánico (Forgiarini-Rupp et al., 2015; Mishra et al., 2016).
El fenómeno del confort térmico es estudiado tanto para espacios interiores como para espacios exteriores. En algunos casos, el estudio se enfoca en viviendas de interés social unifamiliares en México, a partir del flujo del aire (Vázquez-Torres & Gómez-Amador, 2021); viviendas de interés social multifamiliares en Chipre (Ozarisoy & Altan, 2021) y China (Yin et al., 2022), a partir de la percepción térmica de los ocupantes; viviendas unifamiliares residenciales en Australia (Jeong et al., 2022; Terence & Lyrian, 2020); edificios religiosos en clima templado en Estambul (Atmaca & Gedik, 2020), y en la relación entre los procesos fisiológicos de los ocupantes y el espacio habitable (Cihan & Gulden, 2019), por mencionar algunos de los más relevantes medios de difusión científica. Pero pocos son los estudios que se enfocan en estimar el confort térmico en edificios dedicados a la educación: tal es el caso del trabajo de Shrestha et al. (2021), sobre clima templado seco en Nepal, o los estudios desarrollados por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) en ocho países, en condiciones térmicas de escuelas primarias; específicamente, con estudiantes de tercer grado (Gargiulo, 2014; Ministerio de Educación, 2015; Proyecto Banco Interamericano de Desarrollo, 2015). En dichos estudios predomina el enfoque de adaptación.
En América destacan los trabajos desarrollados en México, Brasil y Venezuela sobre espacios interiores —principalmente, vivienda— y exteriores (Gómez-Azpeitia et al., 2014; Romero et al., 2013), con el enfoque de adaptación, además de algunos estudios exploratorios por simulación de Oropeza-Pérez et al. (2017).
De acuerdo con Olgyay (1963), los efectos generados con la relación medio ambiente-humanos en la salud y las actividades cotidianas de las personas, se pueden identificar con el estudio propio de ese fenómeno. El desempeño que las personas presentan en sus actividades diarias regularmente se ve influenciado por las condiciones atmosféricas que presenta el día; así, mientras en algunos casos dichas condiciones pueden ser estimulantes para su desarrollo, pero en otros, pueden reprimir los esfuerzos físicos y mentales que permiten realizarlas. En tal sentido, el consumo energético requerido para lograr la adaptación al entorno va en función de las condiciones climáticas del sitio; en calor o frío extremo, el consumo energético es mayor.
El confort térmico es definido como la condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico (ISO 7730, 2005), el cual, a su vez, según la American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ANSI/ASHRAE 55, 2017), se determina a partir de evaluaciones subjetivas. De acuerdo con Nikolopoulou y Steemers (2003), la adaptación térmica es el decremento gradual de respuesta del organismo a repetidas exposiciones a estímulos que se reciben de un medio ambiente específico. En ese sentido, la percepción térmica de las personas va en función de las sensaciones físicas y psicológicas que les genera el conjunto de estímulos derivados del ambiente térmico, la actividad desarrollada, el grado de arropamiento, la experiencia (historial térmico) y la expectativa; por ende, la sensación de confort térmico es producto del grado de adaptación que las personas manifiestan en relación con las condiciones del ambiente térmico inmediato.
En un espacio habitable, los parámetros que constituyen el ambiente térmico son de tipo meteorológico, fisiológico, espacial (arquitectónico o natural) y circunstancial ( Szokolay, 2004). La temperatura del aire, la temperatura radiante, la humedad relativa y la velocidad de viento forman parte de los parámetros considerados en la primera de las clasificaciones, y son los factores primarios que influyen, principalmente, en la sensación térmica de las personas (ANSI/ ASHRAE 55, 2017).
De acuerdo con Humphreys y Nicol (1998), el fenómeno del confort térmico puede ser estudiado a partir del enfoque adaptativo o el enfoque predictivo. Según estos autores (2002), en el primero de los casos el confort térmico está en función de la temperatura media exterior, el tiempo de permanencia en el espacio, el nivel de actividad y las acciones emprendidas para conseguirlo.
Con el tiempo, el cuerpo humano adquiere cierta capacidad de adaptación, debido a las variaciones constantes del ambiente, por lo que puede exponerse a condiciones térmicas extremas, sin protección y por cortos periodos, sin sufrir daño alguno; no obstante, si la exposición es prolongada, el organismo presenta ciertos trastornos y, en consecuencia, su desempeño se reduce, con el riesgo de sufrir daños duraderos o irreparables en su salud (Ambriz, 2005). En tal sentido, el confort térmico es una condición que permite contribuir al logro de una mayor productividad, un estado de salud prolongado, buenas relaciones interpersonales e, incluso, a incentivar la creatividad de las personas. A tales efectos, el comportamiento humano es un aspecto determinante en la búsqueda y la adquisición del confort térmico. Si se produce un cambio en el ambiente que provoca incomodidad, las personas reaccionan por instinto, a fin de restaurar las condiciones de comodidad (Humphreys & Nicol, 1998).
La temperatura de confort, también conocida como temperatura neutral (Tn), generalmente se obtiene de un análisis de regresión lineal que correlaciona las respuestas dadas por las personas en un estudio de campo (registros subjetivos) y las mediciones de los parámetros ambientales medidos con instrumentos (registros objetivos). Con base en el segundo aspecto es como se ha encontrado la dependencia de la temperatura neutra con la temperatura media exterior, la cual es una relación que se acentúa en edificios ventilados naturalmente (Humphreys, 1978).
Este trabajo presenta los resultados obtenidos con un estudio sobre confort térmico realizado durante la transición térmica del periodo frío al periodo cálido en la ciudad de Ensenada, Baja California, con la comunidad estudiantil de la Universidad Autónoma de Baja California. El estudio forma parte de un proyecto de investigación integral denominado Confort Térmico en Espacios Interiores: Un Estudio en Bioclima Templado Seco en Ensenada, Baja California, realizado a partir del enfoque adaptativo durante los periodos térmicos representativos de un año normalizado.
Por lo anterior, los objetivos del presente trabajo de investigación son:
• Presentar los valores estimados para la Tn y los rangos de confort térmico.
• Describir la metodología utilizada, adaptada a las bases del enfoque adaptativo.
• Identificar las acciones de adaptación que las personas emprenden para obtener las condiciones térmicas de confort.
• Comparar los resultados con el modelo matemático de Auliciems & Szokolay (1997), a fin de identificar el grado de validez entre ambas posiciones.
El procedimiento metodológico empleado en el presente estudio atendió simultáneamente las bases teóricas del enfoque adaptativo y las sugerencias dadas en la normativa internacional especializada en el fenómeno del confort térmico y el ambiente térmico (ANSI/ASHRAE 55, 2017; ISO 7730, 2005; ISO 8996, 2004; ISO 7726, 1998; ISO 10551, 1995). La metodología se agrupó en siete secciones:
1. Caso de estudio y población blanco.
2. Periodos de estudio.
3. Diseño estadístico de la muestra poblacional.
4. Diseño del instrumento de medición.
5. Variables ambientales y equipo de medición y registro.
6. Aplicación de cuestionarios en sitio.
7. Procesamiento de datos.
Caso de estudio y población blanco
El estudio se realizó en la ciudad de Ensenada, localizada en la costa noroeste del estado de Baja California, México; a 90 km al sur de la frontera con Estados Unidos y con horizonte visual al Océano Pacífico (INEGI, 2009), tal como se muestra en la figura 1.
Figura 1. Ubicación geográfica y polígono urbano de la ciudad de Ensenada.
Fuente: elaboración propia (2019). CC BY
De acuerdo con la clasificación climática de García (2004) y con la agrupación bioclimática de Fuentes y Figueroa (1990), Ensenada presenta un clima seco extremoso (BS0 ks(e)) y un bioclima templado-seco, respectivamente. En un año normalizado, la temperatura es de 17,3 °C; la humedad relativa, de 75,8 %; la precipitación pluvial, de 21 7,3 mm, y la velocidad del viento, de 2,5 m/s, proveniente del rango suroeste-noroeste (SMN-CONAGUA, 2017).
De acuerdo con el Comité de Planeación para el Desarrollo (COPLADE, 2015), la ciudad de Ensenada tenía una población de 520.000 habitantes para 2015. De ella, el groso poblacional se concentra en los quinquenios de edad de 15-19 años y de 20-24 años, tal cual se expresa en la figura 2. Los puntos de encuentro en los que se puede visualizar mayor afluencia de jóvenes adultos de dicho grupo etario son los centros de educación de nivel medio superior y nivel superior.
Figura 2. Estratificación demográfica de Ensenada por quinquenios de edad.
Fuente: COPLADE (2015).
En Ensenada, la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) es la institución pública que aloja al 60 % de la matrícula estudiantil de educación superior. Por ello, la población blanco atendida en el presente estudio corresponde a la comunidad estudiantil de la UABC compuesta por jóvenes adultos de entre 18 y 23 años, con actividad sedentaria (1,2 met, de acuerdo con la ISO 8996, 2004) y una resistencia térmica por arropamiento de 1,0 clo (ANSI/ASHRAE 55, 2017), en promedio; son habitantes de espacios interiores naturalmente ventilados. La estratificación de la muestra poblacional estudiada según sus características físicas se presenta en la figura 3.
Figura 3. Estratificación de la muestra poblacional estudiada según género, edad, vestimenta, actividad, estatura y peso.
Fuente: elaboración propia (2022). CC BY
El periodo de estudio correspondió a la transición térmica (mayo) entre el periodo frío (febrero) y el periodo cálido (agosto) de un año normalizado en la ciudad, por lo que el estudio se desarrolló del 24 de abril al 22 de mayo de 2017. Las condiciones climáticas promedio para dicho periodo son: temperatura máxima, media y mínima de 20,4 °C, 17,1 °C y 13,7 °C, respectivamente; humedad relativa máxima, media y mínima del 90,9 %, el 78,1 % y el 63,0 %, respectivamente; precipitación total de 7,1 mm, y velocidad de viento de 2,7 m/s del suroeste.
Diseño estadístico de la muestra poblacional
La muestra poblacional se diseñó con un nivel de confianza del 95 % y un intervalo de confianza del 5 %. Con lo anterior, la muestra diseñada correspondió a 383 personas; sin embargo, durante el mismo periodo fue posible recabar 987 observaciones, de las cuales 872 consiguieron el grado de certidumbre necesario para realizar el procesamiento de datos (476 mujeres y 396 hombres).
Diseño del instrumento de medición
El cuestionario fue diseñado en seis secciones y 37 preguntas, como se muestra en las figuras 4 y 5. Las preguntas relacionadas con la sensación térmica del ambiente se basaron en la escala subjetiva de siete puntos contenida en la ISO 10551 (International Organization for Standardization, 1995) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017), y fue adaptada como se indica en la tabla 1.
Las secciones consideradas en la estructura del cuestionario fueron las siguientes:
A. Datos de control
B. Sensación del ambiente interior del espacio
C. Información del participante
D. Preferencia del ambiente interior del espacio
E. Información del espacio
F. Información complementaria
Tabla 1. Escala de sensación térmica utilizada en los cuestionarios aplicados en campo.
Fuente: elaboración propia (2019), con base en ISO 10551 (1995) y ANSI/ASHRAE 55 (2017).
Figura 4. Anverso del cuestionario utilizado en sitio durante los estudios de confort térmico en Ensenada.
Fuente: elaboración propia (2017). CC BY
Figura 5. Reverso del cuestionario utilizado en sitio durante los estudios de confort térmico en Ensenada.
Fuente: elaboración propia (2017). CC BY
Variables ambientales y equipo de medición y registro
Las variables del ambiente térmico registradas simultáneamente con la aplicación de cuestionarios fueron: temperatura de bulbo seco (TBS), humedad relativa (HR) y velocidad de viento (VV), entre otras; también, la estimación de la resistencia térmica por arropamiento, la actividad metabólica y el índice de masa corporal para cada sujeto.
La TBS, la HR y la VV fueron medidas y registradas con un monitor de ambiente térmico de tres arreglos (mca. 3M, mod. QUESTemp 36-3), como se ilustra en la figura 6. Este equipo de monitoreo ambiental tiene una resolución de 0,1 °C para la TBS; del 0,1°%, para la HR, y de 0,1 m/s para la VV, y una precisión de ± 0,5 °C para la TBS; del ± 3,0 %, para la HR, y de ± (4,0 % lectura + 0,1 m/s) para la VV. La selección, la distribución y la operación del equipo de medición se hicieron con base en la ISO 7726 (International Organization for Standardization, 1998) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017), respectivamente, lo que permite clasificar la base de datos obtenida como clase I, de acuerdo con Brager & de Dear (1998).
Los espacios de evaluación fueron aulas de clase, laboratorios y talleres de dibujo. En el primero de los casos, se trata de lugares donde el mobiliario consta de butacas con paleta o mesa-bancos y, por ende, las personas permanecen sentadas. El equipo de medición se ubicó en el centro del aula, con las siguientes alturas sobre el nivel de piso terminado: 0,1 m, 0,6 m y 1,1 m, correspondientes a las alturas promedio del talón, el abdomen y la cabeza de una persona sentada (ISO 7726, 1998; ANSI/ASHRAE 55, 2017). Mientras, en los laboratorios y los talleres, donde el plano de trabajo se encuentra a una altura de 1,2 m y las personas descansan sobre bancos de 0,9 m de altura, las alturas adaptadas fueron: 0,1 m, 0,85 m y 1,4 m, respectivamente, ya que no fue posible considerárselas sentadas ni de pie, según lo ilustra la figura 6.
Figura 6. Instrumentos y alturas empleados para la medición y el registro de variables físicas en evaluaciones con personas sentadas y semisentadas.
Fuente: elaboración propia (2019), con base en ISO 7726 (1998) y ANSI/ASHRAE 55 (2017). CC BY
Aplicación de cuestionarios en sitio
Los edificios en los que se aplicó el estudio son de tres niveles, en promedio; son naturalmente ventilados y su sistema constructivo es, en su mayoría, concreto armado y bloque; en casos aislados, la ventilación natural se complementa con la de ventiladores mecánicos.
El procedimiento sistemático a partir del cual se llevó a cabo la aplicación de cuestionarios se describe a continuación:
a. 20 minutos antes de cada evaluación se encendía el equipo de medición, a fin de lograr la estabilización de lecturas por variable física registrada.
b. Diariamente se seleccionaban de forma aleatoria dos grupos para evaluar, considerando que:
• Los estudiantes debían cursar tercer semestre o alguno posterior, con el fin de garantizar una estancia mínima de un año en la ciudad de Ensenada.
• Cada grupo debía cubrir una matrícula estudiantil mixta: mujeres-hombres.
• Los horarios de evaluación debían corresponder con las clases de 07 h 00-09 h 00, y de 15 h 00-17 h 00, con el propósito de atender los horarios frío y cálido extremos de un día típico.
c. Con lo anterior, diariamente se evaluaron dos grupos de estudiantes: uno por la mañana y otro por la tarde. El momento de aplicación correspondió a 30 minutos de iniciada la clase.
d. Al inicio de la evaluación se distribuía el equipo de medición dentro del espacio, en cuanto a posición y alturas, como se muestra en la figura 6, y se entregaban los cuestionarios.
e. Durante la evaluación, un coordinador daba lectura al cuestionario, resolvía las dudas y daba continuidad a la evaluación, según lo ilustra la figura 7a. En promedio, cada evaluación duraba 18 minutos.
f. Simultáneamente a dar las respuestas a los cuestionarios y al registro de la percepción térmica por parte de los estudiantes, una persona de la cuadrilla de trabajo se encargaba de registrar las lecturas obtenidas con el equipo de medición.
g. De igual forma, esa persona se encargaba de hacer el levantamiento fotográfico de la evaluación y tomar nota de las características específicas del espacio en la cédula técnica diseñada con tal fin.
h. Una vez concluida la evaluación, se tomaba lectura del peso y la talla a quien así lo solicitara, como lo ilustra la figura 7b; estos datos debían asentarse en el cuestionario.
i. Por último, se recogían ordenadamente el equipo de medición y los cuestionarios, con el fin de mantener un parámetro confiable de foliación y captura de datos.
Con la aplicación de este proceso metodológico fue posible recabar 987 evaluaciones en 50 espacios interiores diferentes.
Figura 7. a) Aplicación de evaluaciones en sitio. b). Medición de peso y talla a los evaluados.
Fuente: elaboración propia (2017); capturas obtenidas en sitio. CC BY
El procesamiento de datos se llevó a cabo con el método estadístico denominado medias por intervalos de sensación térmica (MIST), desarrollado por Gómez-Azpeitia et al. (2007). Este método consiste en agrupar los votos de confort por categoría de sensación térmica (ST) y obtener la media de la variable ambiental en cada caso; agregar y sustraer ± 1 desviación estándar (DS) (rango de confort reducido) y ± 2 DS (rango de confort extenso) a la media de cada nivel; graficar los pares de datos obtenidos y trazar las líneas de regresión simple; la Tn y los rangos de confort resultan del cruce de estas y el nivel cuatro de ST.
El grado de influencia que cada una de las variables físicas registradas ejerció sobre la ST de los sujetos, según su coeficiente de determinación (r2), fue el siguiente: 1) TBS (r2 = 0,1325); 2) HR (r2 = 0,1210), y 3) VV (r2 = 0,0147). En este sentido, los resultados presentados a continuación corresponden exclusivamente a la correlación de la TBS y la ST percibida.
De acuerdo con la figura 8, la Tn estimada resultó en 20,2 °C (r2 = 0,9961), con un rango reducido de confort de 18,9 °C-21,5 °C (2,6 K) y un rango extenso de confort de 17,7 °C-22,7 °C (5,0 K); en ambos casos, los límites superior e inferior resultaron equidistantes a la Tn, lo cual permite advertir, en principio, que las condiciones térmicas del periodo en estudio se presentan simétricas. Por su parte, la ecuación matemática obtenida con la regresión lineal de cada uno de los valores térmicos muestra un valor de 1,17 para la pendiente (m) de la Tn; de 1,24 y 1,29, para los límites inferiores, y de 1,09 y 1,00 para los límites superiores.
Figura 8. Correlación de la TBS y la ST a partir del método estadístico de MIST.
Fuente: elaboración propia, con base en Gómez-Azpeitia et al. (2007). CC BY
El valor de la pendiente en cada una de las regresiones lineales permitió observar la correlación próxima entre la ST y la magnitud de la TBS en cada caso; sin embargo, el límite superior del rango de confort extenso fue el que reflejó una correlación perfecta, lo cual permite una certidumbre garantizada en el valor obtenido.
De acuerdo con la figura 8, los votos de confort emitidos por los sujetos reflejaron mayor concentración en las categorías de ST ni calor, ni frío y algo de frío, lo que permite advertir menor adaptación a temperaturas por debajo de la Tn que por encima de esta; sin embargo, con la disposición de cada regresión lineal simple (RLS), es posible observar la equidistancia y la proporcionalidad que cada uno de los rangos de confort (extenso y reducido) encuentra con la Tn, lo cual permite deducir que, desde el punto de vista fenomenológico, si bien la muestra estudiada refiere mayor facilidad de adaptación a temperaturas por encima de la Tn, los sujetos manifiestan el mismo grado de tolerancia frente a un rango térmico equivalente por debajo de la Tn.
Lo anterior se atribuye al conjunto de acciones que las personas llevan a cabo de forma activa para alcanzar, eventualmente, el confort térmico (modificación del nivel de arropamiento, cambio de postura, manipulación de la apertura y el cierre de puertas y ventanas, ingesta de bebidas, empleo de accesorios o dispositivos de ventilación, cambio de actividad, etc.) y a la expectativa que ellas generan frente a la aproximación del periodo cálido. Con lo anterior logran, además, un desempeño regular de sus actividades y las condiciones térmicas favorables para su bienestar.
Desde el punto de vista estadístico, el rango reducido de confort (± 1 DS) incluye al 68,3 % de la población analizada, y el rango extenso de confort (± 2 DS), al 95,5 % de ella. Con ello, en la figura 9 se presenta la amplitud térmica de cada categoría de ST calculada estadísticamente a partir únicamente del rango extenso. Esta amplitud se obtiene al cruzar las RLS de cada uno de los límites del rango extenso con cada una de las categorías de ST ubicadas en el eje de las ordenadas, como se ve en la figura 8. La amplitud térmica estimada para las ST frías fue: a) Mucho frío, de 15,4 °C-16,1 °C; b) Frío, de 16,1 °C-16,9 °C, y c) Algo de frío, de 16,9 °C-17,7 °C; con una amplitud constante de 0,8 K. Por su parte, la amplitud térmica estimada para las ST cálidas fue: a) Algo de calor, de 22,7 °C-23,7 °C; b) Calor, de 23,7 °C-24,7 °C, y c) Mucho calor, de 24,7 °C-25,7 °C; con una amplitud constante de 1,0 K, todo lo cual se expresa en la figura 9.
Figura 9. Amplitud térmica estimada para cada categoría de ST.
Fuente: elaboración propia (2019). CC BY
Con base en lo anterior, y de acuerdo con las condiciones térmicas en las que se evaluó a la muestra, cabe asumir que el 96 % de los sujetos se hallaban en confort térmico durante su evaluación; solo el 4 % de ellos se hallaban en condiciones de algo de frío, y el 1 %, en condiciones de algo de calor, tal cual se muestra en la figura 10.
Figura 10. Amplitud térmica de cada categoría de ST vs. Votos de confort emitidos durante el estudio.
Fuente: elaboración propia (2019). CC BY
Ello sugiere que las condiciones térmicas de los espacios visitados durante el periodo de estudio son aceptables para prácticamente el total de la muestra evaluada, debido a la adaptación permanente que emprenden las personas para obtener las condiciones térmicas de confortabilidad —o en su caso, tolerancia— que les permitan un buen desempeño y buen estado anímico y de salud en su vida diaria.
Dentro del estudio del fenómeno del confort térmico, los trabajos de Auliciems y Szokolay (1997) representan una alternativa muy aceptada por los investigadores y los estudiosos del tema, dada la fuerte correlación que estos autores han advertido entre el ambiente interior de un espacio ventilado naturalmente y la temperatura media exterior del entorno en el que se encuentra dicho espacio. Tras analizar distintas muestras poblacionales con características específicas de clima, actividad y arropamiento, al igual que información particular entre edificaciones con climatización controlada y las que no contaban con esa característica, ambos autores retomaron el estudio de neutralidades (Tn) con base en la temperatura promedio mensual (Tm), y obtuvieron la siguiente ecuación lineal (1):
• Tn = 0,31 Tm + 17,6 (r = 0,88) (1)
Donde:
Tn = Temperatura neutra
Tm = Temperatura media del periodo en estudio
Este modelo plantea aplicar una amplitud térmica de ± 2,5 K sobre la Tn para periodos anuales, ya que mientras mayor sea el tiempo de adaptación, más amplio es el rango de confort, dado que durante ese periodo pueden presentarse temperaturas extremas y, por ende, cuanto más reducido sea el periodo de adaptación, más estable será la oscilación de temperaturas, pues los extremos quedarían fuera de ese lapso. Por lo anterior, las ecuaciones para estimar los límites superior e inferior del rango de confort son las siguientes (2) (3):
• ZCi = Tn - 2,5 K (2)
Donde:
ZCi = Límite inferior del rango de confort térmico
Tn = Temperatura neutra
• ZCs = Tn + 2,5 K (3)
Donde:
ZCs = Límite superior del rango de confort térmico
Tn = Temperatura neutra
Dadas las características que comparten las investigaciones realizadas por estos autores y el estudio que en este documento se presenta, a continuación se presenta una comparación entre los valores obtenidos aplicando las ecuaciones ya descritas y las estimaciones con el presente estudio.
Con base en la ecuación lineal de Auliciems y Szokolay (1997) (1), la Tn obtenida para la transición térmica del periodo frío al periodo cálido en la ciudad de Ensenada fue de 22,9 °C, mientras que la estimada a partir de la metodología aplicada en el presente estudio resultó ser de 20,2 °C. De igual forma, el rango de confort térmico obtenido con las ecuaciones de los mencionados autores fue de 20,4 °C-25,4 °C, mientras que el rango de confort térmico extenso obtenido en el presente estudio se estimó como de 17,7 °C-22,7 °C. En los tres valores la diferencia constante es de 2,7 K.
Lo anterior se debe a que los resultados obtenidos con el desarrollo del presente estudio atienden particularidades específicas del caso y la comunidad de estudio analizados: las condiciones climáticas del periodo analizado, las acciones que emprenden los sujetos para conseguir el confort térmico, las condiciones específicas del espacio objeto de evaluación y el procesamiento de datos con un método estadístico local que día a día representa mayor aceptación por la comunidad académica y científica relacionada con el tema, entre otras.
Los resultados, no obstante, determinan un rango de aproximación estrecho entre cada uno de los valores obtenidos, lo que permite advertir una validación de resultados suficiente con cualquiera de los dos métodos descritos, pues el que refleja resultados con mayor precisión es el que atiende a las condiciones locales específicas de la comunidad blanco estudiada.
Lo anterior se debe a la invariable adaptación que, de manera constante, los sujetos adoptan, consciente e inconscientemente, tan solo buscando confort térmico y su adquisición eventual, a partir de diferentes modalidades que les permiten modificar y adecuar su entorno inmediato a fin de lograr las condiciones térmicas deseadas o, en su caso, tolerables.
El rango térmico de confort estimado para espacios interiores con ventilación natural para la transición térmica del periodo frío al periodo cálido en Ensenada, Baja California (bioclima templado-seco), es de 17,7 °C-22,7 °C (5,0 K), con una temperatura óptima ambiental de 20,2 °C. La amplitud térmica obtenida estadísticamente para cada una de las tres sensaciones térmicas frías se estimó en 0,8 K acumulativos por debajo del rango de confort térmico, mientras que la obtenida para cada una de las tres sensaciones térmicas cálidas se estimó en 1,0 K acumulativos por encima del rango de confort térmico, lo cual permite conocer que las condiciones térmicas de evaluación del periodo de estudio fueron favorables para el 96 % de las personas evaluadas en sitio; por ende, dichas condiciones son aceptables para prácticamente el total de la población a partir de la adecuación eventual de su entorno inmediato y el emprendimiento simbólico de ciertas acciones en la búsqueda constante del confort térmico.
Asimismo, los valores estimados permiten percibir el ajuste que la sensación térmica de las personas va adoptando simultáneamente con las condiciones que el ambiente térmico presenta periódicamente, en aras de que el cuerpo humano se mantenga buscando la adaptación psicofisiológica que le permita alcanzar, eventualmente, el confort térmico.
Cuando las condiciones del ambiente térmico de los espacios representan variabilidad continua, los sujetos emprenden acciones, de forma consciente e inconsciente, que les permitan conseguir nuevamente una percepción eventual de equilibrio térmico entre el entorno inmediato y su organismo. Las acciones comúnmente adoptadas son: cambio en el nivel de arropamiento; ingesta de bebidas; cambio de posición; movilidad; resguardo en un microclima que asegure pronta adaptación; la operación de dispositivos de acondicionamiento natural (puertas y ventanas); el uso eventual de equipos mecánicos de acondicionamiento artificial, y el cambio de actividad física, entre otros.
El fenómeno del confort térmico y su influencia en la habitabilidad de los espacios ha sido estudiado desde la Antigüedad —sobre todo, en bioclimas áridos y semiáridos—, debido a la innegable influencia que las variables climatológicas han registrado en la arquitectura vernácula de cada sitio y, por supuesto, el termopreferendo estimado para sus espacios (Atmaca & Gedik, 2019; Bassoud et al., 2021; Chang et al., 2021; Zhang et al., 2018). No solo la temperatura media radiante, sino también, el factor de cielo visible o el albedo, han definido las características físicas de la envolvente o de los sistemas constructivos en las edificaciones, sino que, además, el efecto combinado de la temperatura, la humedad y el movimiento del aire ha determinado la respuesta térmica de los habitantes en bioclimas de mayor humedad relativa (Yan et al., 2020).
Este tipo de estudios ha sofisticado de manera sustancial los hallazgos relacionados con el ambiente térmico y la efectividad de las estrategias de diseño pasivo ante el cambio climático (Liu et al., 2020); dichos avances incluyen metodologías que comienzan a integrar aspectos relevantes de género (Cohen et al., 2019), y van desde los espacios donde los sujetos soportan variaciones térmicas en ambientes dominados por elementos naturales (Manavvi & Rajasekar, 2022), hasta medir la respuesta fisiológica en espacios climáticamente controlados (Zhang et al., 2017), o bien, la reducción del rango de confort para personas en espacios cerrados y de alta ocupación con sistemas de aire acondicionado central (Zhang et al., 2020). Aunque hasta ahora los estudios de esa índole se orientan, de manera predominante, a estimar el confort térmico humano durante el verano, es necesario contrastar esa evidencia entre las diferentes estaciones climáticas (periodos térmicos), así como los distintos bioclimas que, incluso, analizan variedades de clima frío (Amindeldar et al., 2017; Yao et al., 2018; Wei et al., 2022).
Se agradece al Programa para el Desarrollo Profesional Docente para el Tipo Superior (PRODEP), México, por financiar el proyecto denominado Confort Térmico en Espacios Interiores: Un Estudio en Bioclima Templado Seco en Ensenada, Baja California, con folio UABC-PTC-607, en el marco de la Convocatoria 2016 para Apoyo a la Incorporación de Nuevos Profesores de Tiempo Completo, del cual deriva esta publicación. También, a la Universidad Autónoma de Baja California, cuyo número de registro del proyecto es 402/395/E, por brindar las facilidades para los trabajos de campo de esta investigación en su campus Ensenada, dentro de la Facultad de Ciencias Administrativas y Sociales, la Facultad de Ciencias Marinas y la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño.
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