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cómo funciona un edificio
principios elementales
roberto flores gutiérrez
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… ¿qué hacen los edificios?
Tierra: Planeta que satisface las necesidades básicas para la vida …
la tierra y el sol
el medio ambiente externo
La Atmósfera aprovecha la radiación del Sol y crea un medio ambiente externo de condiciones variadas y a menudo extremas …
El Sol es el factor más importante en la vida de la gente y en sus construcciones ...
la tierra y el sol
el medio ambiente externo
El oxígeno que respiramos, los alimentos que comemos y los combustibles que quemamos son creados por la acción de la luz del sol sobre las plantas …
La luz del Sol calienta nuestros cuerpos y edificios directamente o a través del aire temperado (a veces mejorando nuestro
bienestar y a veces incomodándonos).
la tierra y el sol
el medio ambiente externo
La luz del Sol ilumina los exteriores, desinfecta las superficies que toca, crea vitamina D en la piel y tiene un efecto tonificante en nuestro estado de ánimo …
la tierra y el sol
el medio ambiente externo
La luz solar desintegra los materiales de construcción y quema nuestra piel.
El Sol es a la vez dador de vida y destructor …
VARIABLES DETERMINANTES:
• Inclinación de la Tierra en 23°27’ del eje de rotación (estaciones)•Excentricidad Orbital (modera estaciones)• Latitud respecto a la Línea Ecuatorial (horas de
Sol diarias) …
la tierra y el sol
el medio ambiente externo
Algunos FACTORES influyen en la cantidad de radiación solar que alcanzará una Superficie:
efectos de la radiación solar sobre la tierra
el medio ambiente externo
• Duración del día• Ángulo de incidencia
de la luz solar sobre el suelo
• Anchura de la atmósfera atravesada por la radiación en c/momento del día
En los puntos más bajos de la atmósfera, el dióxido de carbono, el vapor de agua, las nubes, el polvo y los contaminantes actúan de varios modos para reflejar, esparcir y absorber y re irradiar diferentes partes del espectro.
efectos de la radiación solar sobre la tierra
el medio ambiente externo
Las longitudes de onda más cortas de la luz solar son las más afectadas y producen la apariencia azul del cielo durante el día.
… en un emplazamiento que tenga un 50% de incidencia cubierto por las nubes, recibirá aproximadamente 75 kilovatios/hora de radiación solar directa cada año.
Parte de radiación solar que el suelo refleja:Es generalmente del 20%, absorbiéndose el 80%, una parte puede ir a calentar la tierra, y así es almacenada temporalmente; otra será gastada en la evaporación de la humedad de la tierra; otra será irradiada en largas longitudes de onda infrarroja, desde el suelo hacia el cielo otra vez y hacia objetos más fríos. El 80% restante calentará el aire por encima de la pieza de terreno …
efectos de la radiación solar sobre la tierra
el medio ambiente externo
Durante la noche:La corriente de radiación está invertida, con el lado escuro de la tierra soltando energía por medio de la radiación infrarroja …
efectos de la radiación solar sobre la tierra
el medio ambiente externo
Si las condiciones atmosféricas son iguales, la pérdida de calor por la noche, por radiación, ocurre por igual velocidad en todas las partes de la tierra …
el tiempoel medio ambiente
externo
En cambio, la adquisición de calor durante el día, no es igual en todos los sitios. En cualquier día del año, los trópicos y el hemisferio que se halla en su estación caliente reciben mucha más radiación solar que las regiones polares y el hemisferio más frío …
El aire es calentado sobre la tierra cálida de los trópicos, se extiende, sube y fluye en dirección al norte y al sur desde el Ecuador …
el tiempoel medio ambiente
externo
La rotación hacia el este de la Tierra desvía estas corrientes en dirección oeste a lo largo de la Tierra para formar los vientos alisios …
Las precipitaciones tienden a ser más pesadas sobre las cordilleras a causa del rápido enfriamiento de los vientos ascendentes, y son generalmente esparcidas a las montañas, donde los vientos descendientes han sido ya secados de su agua excesiva …
el tiempoel medio ambiente
externo
el tiempoel medio ambiente
externo
El agua de la lluvia y la nieve derretida se reúnen en la superficie de la tierra en los arroyos y los ríos, y a la larga fluyen hacia los mares, evaporando la humedad en el aire para volver a empezar el ciclo
En latitudes temperadas, grandes masas de calor, de aire húmedo, procedentes de climas más tropicales avanzan en dirección al norte para encontrar una masa de aire más frío y seco proveniente de los polos …
el tiempoel medio ambiente
externo
el tiempoel medio ambiente
externo
El viento distribuye a la vez el agua y el calor … (meteorología de la Tierra)
el tiempoel medio ambiente
externo
En la proximidad de la superficie de la tierra el viento está sujeto a interferencias procedentes de colinas, montañas, árboles, edificios y varias corrientes de aire convectivas …
Tanto el agua como la tierra son capaces de absorber y almacenar calor, pero el agua, con su calor específico más alto, es considerablemente más eficaz como medio de almacenamiento …
el tiempoel medio ambiente
externo
el tiempoel medio ambiente
externo
Grandes extensiones de agua tienden a moderar las temperaturas en su proximidad, si se las compara con temperaturas más interiores de la tierra
En un solar individual: Movimiento aparente del Sol (latitud), pero el efecto de radiación variará según:
el tiempoel medio ambiente
externo
• La orientación y la inclinación de la pendiente del suelo.
• La absorción infrarroja de la superficie del suelo.
• La presencia o ausencia de vegetación que dé sombra.
• El calor solar reflejado e irradiado desde los edificios.
• Rasgos geológicos de los alrededores.
La temperatura del aire en un lugar se verá afectada por:
el tiempoel medio ambiente
externo
• La altitud m.s.n.m.• La proximidad de
cuerpos de agua.• La dirección de los
vientos dominantes.• La presencia de una
vegetación que de sombra.
Otras consideraciones:
el tiempoel medio ambiente
externo
• Las fuentes, cascadas de agua y árboles pueden difundir bastante humedad en el aire como para aumentar la humedad local y debilitar la temperatura local del aire .
• Los tipos de vientos locales dependen de obstrucciones: bosques, árboles, edificios y colinas.
• Un terreno surcado o un pavimento oscuro tendrá temperaturas más altas, aumentado su radiación.
Otras más:
el tiempoel medio ambiente
externo
• La topografía puede tener un papel importante en la corriente de aire local.
• Las ciudades afectan el tiempo local: energía de vehículos y edificios, se disipa gradualmente como calor que calienta el aire de 2°C a 4°C …
otro fenómeno solar
el medio ambiente externo
Efectos no termales del Sol:
• Proporciona la Luz Visible.
• Provee de energía para la fotosíntesis de las plantas
• Irradia Luz Ultravioleta
otro fenómeno solar
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Luz Visible:
La luz directa es muchas veces demasiado brillante para ser cómoda para la vista.
otro fenómeno solar
el medio ambiente externo
Reacción Fotosintética:
• No podríamos vivir sin ella.
• El hombre no puede crear nutrientes a partir del Sol.
• Las plantas producen azúcares, almidones y proteínas a partir del agua, del dióxido de carbono, del nitrógeno y nutrientes gracias al Sol.
• La Fotosíntesis origina productos útiles no alimenticios: madera, papel, combustibles (petróleo y gas), Energía Geotermal. Energía Nuclear, etc.
otro fenómeno solar
el medio ambiente externo
Radiación Ultravioleta:
• Importante en la FS.• Purifica la atmósfera y
mata bacterias.• Vitamina D: se forma por
la acción de la Luz Ultravioleta sobre la piel.
• La demasiada exposición a los rayos UV genera el cáncer a la piel.
• Hacen palidecer los colores de las construcciones.
• Descomponen plásticos y otros materiales orgánicos.
• Capa de Oz protege a la tierra de los rayos UV.
otros aspectos
el medio ambiente externo
Otros Aspectos:
• La geología influye en los materiales de construcción, tipos de suelo, niveles freáticos.
otros aspectos
el medio ambiente externo
Otros Aspectos:
• Factores Biológicos: impacto y presencia de biodiversidad existente.
otros aspectos
el medio ambiente externo
Otros Aspectos:
• Edificios Vecinos: sombras, vientos, aislamiento visual o acústico, flujos, estacionamientos, jardines, sistemas sépticos, etc.
• Factores ambientales debidos a la gente: contaminación del aire, acústica, etc.
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el medio ambiente humano
el cuerpo humano
el medio ambiente humano
La calidad de un medio ambiente humano sólo se puede medir en términos de sus efectos sobre la gente que lo experimentó
• Estación del año• Cantidad de ropa• Temperatura radiante• Humedad relativa• Movimiento del aire
La gente, a la vez física y emocionalmente, no son fáciles de entender …
¿está este sitio suficientemente caliente?
el metabolismo
el medio ambiente humano
Para evaluar la calidad ambiental hay que saber:
El cuerpo es un motor de calor, su combustible deriva de la comida (proteínas, carbohidratos y grasas) …
El proceso digestivo los deshace por medio de sustancias químicas, bacterias y enzimas …
Estas sustancias son proyectadas por las venas, hacia las células vivas …
Los productos de deshecho y sustancias nocivas son filtradas hacia fuera en el proceso digestivo y acumuladas para la excreción periódica …
el medio ambiente humano
La orina: desechos nitrogenados disueltos en agua
Las heces, aunque principalmente son agua, contienen las fibras indigestas, los minerales y las partículas que no podrían utilizarse en el metabolismo
Necesitamos un suministro de agua regular para facilitar los procesos químicos en el cuerpo, desplazar los productos de los procesos y para ayudarle a enfriarse …
el metabolismo
la respiración
el medio ambiente humano
También necesitamos aire, pues en las reacciones que queman los combustibles derivados de los alimentos para mantener el motor de calor humano, el O es un reactivo necesario …
El aire en los pulmones: absorbe una porción de su oxígeno en la corriente de la sangre …
Un aprovisionamiento continuo de aire exterior sirve al cuerpo para evitar el agotamiento del O y la narcosis del dióxido de carbono a través de la respiración repetida del mismo aire …
temperatura corporal
el medio ambiente humano
La temperatura de operación normal interna está justo por debajo de 37°C …
El cuerpo tiene que emitir 4 veces el calor que utiliza para mantener una temperatura interna estable … (un adulto que W en un
despacho producirá un exceso de calor con la misma intensidad que un foco de 100 vatios, andando – el doble, y haciendo ejercicio – 10 veces más) …
el medio ambiente humano
Cuando la intensidad de enfriamiento por la respiración, la difusión, la radiación y la convección al nivel de la piel no son suficientes: SUDAMOS
Si el aire es muy seco, la transpiración se evaporará muy rápidamente, y un enfriamiento considerable es posible cuando la temperatura del aire es más alta que la temperatura del cuerpo …
Cuando la Humedad es alta, la evaporación es lenta y la proporción de transpiración aumentará (el
cuerpo compensa)
temperatura corporal
el medio ambiente humano
El aire movido es más efectivo no sólo para evaporar la transpiración, sino también para aumentar la pérdida de calor convectiva de la piel, siempre que la temperatura del aire sea más baja que la de la piel …
Si el cuerpo se halla en una situación en la que la temperatura profunda del cuerpo suba hasta que la función metabólica del cuerpo sea perjudicada: golpe de calor y muerte …
temperatura corporal
el medio ambiente humano
La pérdida de calor tiende a ser especialmente rápida desde la parte posterior del cuello, la cabeza, la espalda y las extremidades …
“si tiene el pie frío, póngase el sombrero” … (alto % de transferencia de calor superficial al volumen interno, es capaz de irradiar y convectir muy grandes cantidades de calor a un ambiente frío (radiador) …
El instinto: cruce de brazos, encorvando los hombros y apretando las piernas una con otra, o hacer ejercicio, para hacer subir el nivel de producción de calor metabólico …
temperatura corporal
el medio ambiente humano
El cuerpo humano no disfruta de bienestar cuando se lo sitúa en un extremo termal
El sudor excesivo es incómodo y molesto, tanto como la piel de gallina o el tiritar …
Un calor o frío excesivos resultan en un cansancio aumentado y debilitan la resistencia a enfermedades
Ambiente termal apropiado: el cuerpo es capaz de exhalar su exceso de calor a la intensidad requerida …
temperatura corporal
el medio ambiente humano
El cuerpo humano es un organismo biológico susceptible de atraer bacterias, virus y hongos
La piel, el sistema respiratorio y la vía digestiva son ambientes fértiles para estos microorganismos …
Recomendaciones:•Aprovisionarse de agua y alimentos libres de microorganismos nocivos•Eliminación de excretas•Ventilación adecuada para expulsar las bacterias•Luz solar para secar y esterilizar el ambiente•Facilidades para limpiar los comestibles, la piel, el pelo y la ropa
higiene adecuada
el medio ambiente humano
El ojo puede dañarse si mira al Sol, o si mira demasiado tiempo un paisaje de nieve soleado o arena iluminada …
El oído puede ser dañado por sonidos excesivamente fuertes y prolongados …
otras nociones
El cuerpo humano necesita espacio para moverse, trabajar, jugar y mantener fuertes sus músculos, movilidad de su esqueleto, la función del corazón y de los pulmones mediante el ejercicio …
El cuerpo humano necesita protegerse de las lesiones (caídas, accidentes, fuego, choques eléctricos, etc.)
el medio ambiente humano
El cuerpo humano no es sólo una máquina que funciona bien bajo ciertas condiciones
Gran parte de la naturaleza humana surge a través de las actividades sociales (aquéllos contactos con otros para crear, realizar y disfrutar la vida…)
necesidades ambientales de la civilización
el medio ambiente humano
necesidades ambientales de la civilización
A nivel individual básico: sitio para dormir, facilidades para la higiene, fuente de agua y alimentos, etc.
Mucha gente vive como parte de “una familia” y requiere “espacios para su desarrollo”
el medio ambiente humano
necesidades ambientales de la civilización
La casa es: un centro de entretenimiento, de estudio, de limpieza y arreglo de cosas, etc.
el medio ambiente humano
necesidades ambientales de la civilización
Fuera de la casa necesitamos una variedad de lugares: trabajo, tiendas, almacenes, mercados, despachos, estudios, granjas, etc.
La sociedad humana implica la movilidad humana: diversos sistemas de circulación …
los requisitos de un medio ambiente humano de calidad son numerosos y
estrictos: fisiológicos, sociales y psicológicos …
el concepto de refugio
el refugio concepción básica
No es una invención humana, es algo que buscamos instintivamente, como todos los animales, en un mundo donde pocas veces se armoniza exactamente con nuestras necesidades fisiológicas y sociales …
p.ej. un viajero experimentado al aire libre, escoge un lugar donde colocar su saco de dormir (en cualquier estación del año), evita los sitios bajos y los valles, que sirven de cauce durante la noche al aire frío y a la humedad y, como un animal, se acuesta en el terreno más alto …
el refugio en una sociedad agraria
El refugio empieza con el empleo juicioso del paisaje natural …
Las ciudades rurales están situadas, dentro de lo posible, cerca de los ríos o manantiales, generalmente en las laderas …
el refugio artificial …
Empieza por manipulaciones tan inofensivas como plantar un árbol que dé sombra o una fila de arbustos para atenuar el viento …
Una simple pared de piedra (por su perfil vertical y capacidad térmica): crea una zona de frescor sombreado y una zona calentada por el Sol.
Un pavimento de piedras o una plataforma de madera proporcionará una condición más seca, y un tejado inclinado resguardará de la nieve y la lluvia …
el refugio y… los edificios de hoy
Cada mejora traída al refugio fue 1ro una novedad, y después una normalidad … y luego un mínimo aceptable …
Un refugio que representara el colmo de la comodidad y la practicidad para una generación podía ser considerado por debajo de la norma para una generación posterior …
Se espera que los edificios cumplan “funciones” que no son estrictamente de refugio: suministro de agua, eliminar desperdicios y aprovisionamiento energético
un edificio es lo que esperamos de él …
… entonces … ¿qué expectaciones
funcionales tenemos?
metabolismo humano
¿qué esperamos de los edificios?
Pedimos a un edificio que suministre la mayor parte de las necesidades inmediatas del metabolismo humano:
1. Aire limpio.2. Agua limpia (beber,
cocinar, aseo, lavado)3. Facilidades para la
preparación y consumo de comida.
4. Expulso y reciclaje de desechos (excrementos, agua de lavar, desperdicios alimentarios y basura).
comodidad termal
¿qué esperamos de los edificios?
Pedimos que cree las condiciones necesarias para la comodidad termal humana, CONTROL DE:
1. Del medio de irradiar temperatura.
2. Temperatura del aire.3. Características de las
superficies en contacto con el cuerpo humano.
4. Humedad del aire y cantidad de vapor de agua.
5. Circulación del aire.6. Entrada de
precipitaciones y otras aguas en espacios no habitados.
comodidad sensorial
¿qué esperamos de los edificios?
Pedimos que cree las condiciones necesarias para la comodidad sensorial, la eficacia y el aislamiento:
1. Condiciones óptimas para la vista.
2. Aislamiento Visual.3. Condiciones Acústicas
óptimas.4. Aislamiento Acústico.
otras aspiraciones
¿qué esperamos de los edificios?
1. Entrada y salida de criaturas vivas (virus, animales, humanos).
2. Distribución de energía hasta los puntos necesarios.
3. Que proporcione medios de conexión y de comunicación con el mundo exterior: ventanas, teléfonos, buzones, etc.
4. Que facilite cierta comodidad, seguridad y actividad productiva al cuerpo a través de un surtido de superficies útiles: pisos, paredes, escaleras, etc.
otras aspiraciones
¿qué esperamos de los edificios?
5. Que proporcione una estructura estable al peso de todas la personas, los objetos y; ante las fuerzas físicas de la nieve, el viento y los terremotos.
6. Que proteja sus propias estructuras, superficies, etc. De la humedad debida a las lluvias y otras aguas.
7. Que se ajuste a sus propios movimientos.
toda forma que no se adecue a la estructura debe ser repudiada … mies
otras aspiraciones
¿qué esperamos de los edificios?
8. Que proporcione una protección razonable contra el fuego.
9. Que se construya sin excesivos gastos ni dificultades.
10.Que pueda ser manejado, mantenido y cambiado de manera útil y económica.
