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La accesibilidad solar como indicador ambiental de compacidad urbana

Estudio solar barrio La Barceloneta: Densidad urbana “perceptible” Tutor: Dr. Benoit Beckers Tutor colaborador: Dr. Jaume Roset Alumno: Juan Pablo Vásquez Palau Universidad Politécnica de Cataluña AEM 09/10_Arquitectura, Energía, Medio Ambiente Septiembre, 2010.

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Figura portada: Hopper, Edward. Ventana al mar y croquis previo.

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_ Resumen El barrio de La Barceloneta, ubicado en la zona portuaria de Barcelona, fue planificado y

creado en un lugar que no existía ninguna edificación anterior lo que permite analizar las

transformaciones desde su misma fundación y los impactos y modificaciones que ha sufrido

su morfología con el aumento gradual de su población en su historia.

El primer trazado de la Barceloneta data de 1753, es un proyecto cuya proporción 1:1 entre el

ancho de las calles y altura edificada de 6,5 metros en dos niveles permitía lograr una

accesibilidad solar máxima en todas las fachadas de viviendas orientadas Este-Oeste. Con el

aumento de densidad poblacional en el tiempo, este atributo “higienista” comenzó a perderse.

El barrio, con una ubicación privilegiada junto al mar, cerca de los centros productivos y con

fácil acceso a los medios de transporte; se convirtió en una atractiva alternativa habitacional

para una creciente clase obrera a medida que la ciudad se industrializaba, modificando sus

formas originales y densificándose cada vez más

Este proceso tiene amplias repercusiones en el espacio del barrio que amplió sus territorios

hasta quedar contenida en sus límites naturales, primero manteniendo su tipología edificada

en dos niveles para luego crecer hasta siete niveles con proporciones de 1:4; lo que ha

limitado fuertemente la accesibilidad del sol y anulado el derecho a ver el cielo1. Estos

cambios han alterado las originales condiciones “higienistas” de habitabilidad, que permitían

el aprovechamiento del sol como fuente natural y primaria de energía y bienestar fisiológico.

A partir del estudio del caso de la Barceloneta esta investigación se propone definir ciertos

parámetros y sus respectivos indicadores sintéticos con criterios ambientales para medir una

nueva “compacidad urbana perceptible.” A diferencia de la conocida “compacidad urbana

real” que evalúa con la simple ocupación del suelo, esta nueva compacidad urbana

considera un factor ambiental que es la accesibilidad solar. Se define, como la capacidad de

un entorno urbano edificado en permitir u obstruir la accesibilidad solar incidente según su

latitud.

Partimos de un supuesto inicial que al poner en relación en un diseño urbano, parámetros

geométricos con factores ambientales, como la latitud y el recorrido del sol, es posible

cambiar las percepciones del habitante sobre el espacio en el que habita y mejorar su nivel

de bienestar y confort. Por esto hemos conceptualizado esta relación como compacidad

perceptible, herramienta cuyo objetivo es facilitar el desarrollo de una “arquitectura que no se

interesa solamente por el balance térmico, sino también por la percepción de las energías y

su valoración cultural y estética.”2.

1 Ng, Edward, 2010.“Daylight needs, solar access, urban ventilation and urban climate in high density city– an experience of Hong Kong”,SEUS, Compiegne, Francia. 2 Beckers, Benoit, 2007..“Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de arquitectura”, Informe Helio_005_es. Compiegne, Francia.

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_ Índice de contenidos. _ Resumen. 03 _ Índice de contenidos. 04 _ Índice de figuras. 07 _ Índice de tablas. 09 _ Nomenclatura. 10

- Símbolos, magnitudes y unidades. - Radiación solar: L, E, H y K. - Alfabeto griego.

1_ Introducción. 12 2_ Objetivos de la investigación. 18

1- Relación entre grados de compacidad y accesibilidad solar. 2- Accesibilidad solar como recurso de bienestar fisiológico. 3- Definir la compacidad como un parámetro de sostenibilidad urbana. 4- Influencia de la accesibilidad solar en la calidad del diseño.

3_ La nueva compacidad. 20 4_ Alcances y limitaciones. 24 5_ Metodología: modelo accesibilidad solar. 26 6_ El caso de estudio: la Barceloneta. 31

6.1_ El barrio de la Barceloneta. 6.2_ Situación fundacional: Creación de la Barceloneta. 6.3_ Situación urbana de 1936: Un barrio deteriorado. 6.4_ El bloque urbano de viviendas.

7_ Análisis y resultados. 42

7.1_ Cambio de altura como parámetro 1 7.1.1_ Indicador 1: SVF promedio de ventanas y pisos interiores. 44

-Elemento arquitectónico a analizar: Ventanas y pisos interiores. -Objetivo Indicador 1. -Comparación resultados Indicador 1. -Optimización resultados indicador 1. -Conclusiones Indicador 1. 7.1.2_ Indicador 2: Horas de asoleo ventanas y pisos interiores. 52

-Elemento arquitectónico a analizar: Ventanas y pisos interiores. -Objetivo Indicador 2. -Comparación resultados Indicador 2. -Optimización resultados indicador 2. -Conclusiones Indicador 2.

5

7.1.3_ Indicador 3: Irradiancia directa fachadas según orientación. 59

-Elemento arquitectónico a analizar: Fachadas. -Objetivo Indicador 3. -Comparación resultados Indicador 3. -Optimización resultados indicador 3. -Conclusiones Indicador 3. 7.1.4_ Indicador 4: Irradiancia directa sobre espacio público. 63

-Elemento arquitectónico a analizar: Espacio público. -Objetivo Indicador 4. -Comparación resultados Indicador 4. -Optimización resultados indicador 4. -Conclusiones Indicador 4. 7.2_ Cambio de orientación como parámetro 2: Indicador 5: 69

-Elemento arquitectónico a analizar: Ventanas, pisos, fachadas y Espacio público.

-Objetivo Indicador 5. -Comparación resultados Indicador 5. -Optimización resultados indicador 5. -Conclusiones Indicador 5.

8_ Conclusiones. 78

8.1_La accesibilidad solar como parámetro de sostenibilidad urbana. 8.2_Próximos pasos. 9_ Referencias bibliográficas. 82 10_Anexos propios de la investigación. 84 10.1_ Geometría solar. 84

_ Movimiento aparente del sol _ Soleamiento en Barcelona: Ubicación: 41:18:07 N 2:05:31 E _ Accesibilidad solar _ Obstrucciones o máscaras solares

10.2_ Radiación solar. 89

_ La Energía solar _ Espectro solar _ Radiación global, directa y difusa

10.3_ Iluminación solar o natural. 94

_ La luz sobre las superficies _ Cartas solares _ Cálculo de sombras _ Aspectos generales de diseño con luz natural _ Control de la luz natural _ Sistemas de iluminación natural

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_ Ventanas _ Lucernario

10.4_ Software: Heliodón 2 104

_ Movimiento de la tierra alrededor del sol _ Posición del sol en los ejes locales _ Diagrama Isócrono _ Influencia de la atmosfera

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_ Índice de figuras

Figura 1: Tendencia de crecimiento de población rural y urbana. Fuente: ONU, 2002. Figura 2: Kowloon Walled City, Hong Kong, 1972 – 1995. Fuente: FAR-MAX, MVRDV,1995 Figura 3: Ubicación del barrio de la Barceloneta. Fuente: Agencia de Ecología urbana de Barcelona Figura 4: Vista aérea barrio la Barceloneta, Barcelona, 2005. Fuente: www.bcn.cat Figura 5: Proceso y formas de crecimiento del barrio desde su fundación. Fuente: elaboración propia Figura 6: Planta y alzado de las tipologías evaluadas. Fuente: elaboración propia. Figura 7: Envolventes geométricas urbanas. Fuente: elaboración propia. Figura 8: Planos verticales de accesibilidad potencial. Fuente: elaboración propia Figura 9: El proceso perceptivo. Fuente: Serra, Rafael y Coch, Helena, Arquitectura y energía natural. Ediciones UPC, Barcelona, 1995. Figura 10: Modelo teórico (estrategia Española) de sostenibilidad urbana Fuente: “Sustainable Urban Design”, Carlos A. Regolini, Conference City Futures, Madrid, 2009. Figura 11: donde V (t) es la función de visibilidad (se ve o no el sol en cada momento). Fuente: Benoit Beckers. Figura 12: Esquema metodología. Fuente: Elaboración propia. Figura 13: Sección tipología dos niveles y siete niveles y altura solar por horas-día. Fuente: CAD. Figura 14: Esquema Factor de vista. Fuente: CAD. Figura 15: Esquema asoleo en interiores de viviendas según día y hora. Fuente: CAD. Figura 16: Esquema accesibilidad solar espacio publico a diferentes alturas. Fuente: CAD Figura 17: Estereográfica y equivalente a nivel de suelo en el centro de una calle con siete niveles de altura edificados. Fuente: Heliodón. Figura 18: Dibujo de los terrenos que se empiezan a consolidar fuera de las murallas de la ciudad amurallada de Barcelona. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007. Figura 19: Planta año 1775. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G., EPSEB, 2007. Figura 20: A finales del siglo XVI Barcelona no tenía puerto protegido. Imagen muestra futura ubicación del barrio. Fuente:“Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009. Figura 21: Planta año 1872. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007 Figura 22: Alzado vivienda fundacional. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007 Figura 23: Imágenes del barrio y tipología edificada en sus inicios. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007 Figura 24: División de las viviendas del barrio. Fuente:“Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009. Figura 25: Crecimiento en altura edificada en los siglos. Fuente:“Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009. Figura 26: Planta actual barrio la Barceloneta. Fuente: “Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina,Tesis PFC, EPSEB, 2009. Figura 27: Bloque de vivienda representativo dentro del entorno urbano. Fuente: elab. Propia. Figura 28: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. propia. Figura 29: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab.propia. Figura 30: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. propia. Figura 31: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. propia.

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Figura 32: SVF conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Heliodón. Figura 33: SVF promedio conjunto ventanas tipología dos pisos. Fuente: elab.propia. Figura 34: SVF promedio conjunto ventanas tipología siete pisos. Fuente: elab. propia. Figura 35: SVF conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. Propia. Heliodón Figura 36: SVF promedio conjunto pisos interiores tipología dos pisos. Fuente: elab. propia Figura 37: SVF promedio conjunto pisos interiores tipología siete pisos. Fuente: elab. propia Figura 38: Horas de asoleo conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Heliodón. Figura 39: Horas de asoleo promedio conjunto ventanas tipología dos pisos. Fuente: elab. propia Figura 40: Horas de asoleo promedio conjunto ventanas tipología siete pisos. Fuente: elab. propia Figura 41: Horas de asoleo conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. propia Figura 42: Horas de asoleo promedio conjunto pisos int. Tipología dos pisos. Fuente: elab.propia. Figura 43: Horas de asoleo promedio conjunto pisos int. Tipología siete pisos. Fuente: elab. propia Figura 44: Irradiancia media fachada sur, 21 junio. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 45: Irradiancia media fachada oeste, 21 junio. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 46: Irradiancia promedio conjunto fachadas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Figura 47: Irradiancia total conjunto fachadas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Figura 48: Asoleo espacio público, 21 Diciembre. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 49: Irradiancia total sobre espacio público en ambas tipologías. Fuente: elab. propia Figura 50: Asoleo espacio público, 21 Dic.- 21 Mar.. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 51: Irradiancia media espacio público público, 21 Dic. – 21 Mar... Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 52: Comparativo según cambio en orientación entre horas de asoleo promedio e irradiancia directa media entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Figura 53: Comparativo según radiación solar para el 21 de diciembre sobre superficie pública entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Figura 54: Rotación de la trama urbana. Fuente: elab. propia. Heliodón. Figura 55: Rotación de la trama urbana. Fuente: elab. propia. Heliodón. Figura 56: Estereométrica rotada en calle tipología 2 pisos.. Fuente: elab. propia. Heliodón. Figura 57: Entorno calle. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 58: Energía media entorno calle. Fuente: elab. propia. Figura 59: Irradiancia media Fachadas. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 60: Irradiancia media fachadas. Fuente: elab. propia. Figura 61: Irradiancia media Conjunto de ventanas. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 62: Irradiancia media conjunto de ventanas. Fuente: elab. propia. Figura 63: Irradiancia media Conjunto de pisos interiores. Fuente: elab. propia. Heliodón Figura 64: Irradiancia media conjunto de pisos interiores. Fuente: elab. propia

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_ Índice de tablas

Tabla 1: Densidad del barrio durante los siglos. Fuente: Agencia de Ecología urbana de Barcelona Tabla 2: SVF conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. Propia. Tabla 3: SVF conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. Propia Tabla 4: Comparativo del 1°y el 2° piso entre ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de veces de una sobre la otra según parámetros. Fuente: elab. propia Tabla 5: Comparativo de variabilidad entre el 1° y el último piso por tipologías y parámetros. Fuente: elab. propia. Tabla 6: Distintos SVF según modificación del factor de área acristalada por superficie interior. Umbral del 2%. Tabla 7: Grados de compacidad en conjunto de ventanas por vivienda según % que estén bajo umbral del 2% o sobre umbral del 5% de SVF, en “pisos medios” de 2 frentes de 8,4x8,4metros y “pisos quarter” de 8,4x4,2metros de 1 frente. Tabla 8: Grados de compacidad en los pisos interiores por vivienda según % que estén bajo umbral del 2% o sobre umbral del 5% de SVF, en “pisos medios” de 2 frentes de 8,4x8,4metros y “pisos quarter” de 8,4x4,2metros de 1 frente Tabla 9: Horas de asoleo conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. propia Tabla 10: Horas de asoleo conjunto pisos int. ambas tipologías. Fuente: elab. propia Tabla 11: Comparativo del 1°y el 2° piso entre ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de cantidad de asoleo de una sobre la otra. Fuente: elab. propia. Tabla 12: Irradiancia directa sobre fachadas. Fuente: elab. propia Tabla 13: Comparativo del 1° y el 2° piso entre las fachadas de ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de cantidad de energía de una fachada sobre la otra. Fuente: elab. propia. Tabla 14: Irradiancia directa sobre espacio público. Fuente: elab. propia Tabla 15: Comparativo según cambio en orientación entre horas de asoleo promedio e irradiancia directa media entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Tabla 16: Entorno calle. Fuente: elab. propia. Tabla 17: Irradiancia media Fachadas. Fuente: elab. propia. Tabla 18: Comparativo según cambio en orientación para irradiancia medias sobre diferentes superficies tanto verticales como horizontales. Se busca el equilibrio de maximizar para invierno y minimizar para verano. Fuente: elab. propia

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_ Nomenclatura 1- Símbolos, magnitudes y unidades

A acimut grados Aw Área plano de trabajo m2 C capacidad térmica J/Kg Co Conductancia W/m2*K Cp calor específico KJ/Kg*K Gc constante solar.1380 Wm-2 W/m2 E iluminancia horizontal global lux, lm/m2 ED iluminancia horizontal directa lux, lm/m2 Ed iluminancia horizontal difusa lux, lm/m2 Er iluminancia horizontal reflejada lux, lm/m2 Ev iluminancia vertical exterior lux, lm/m2 Eh iluminancia horizontal exterior lux Ei iluminancia horizontal interior media lux Ec iluminancia dircta del cielo lux Eir iluminancia reflejada indirecta lux ER iluminancia total horiz. Int. en pto. R lux ERD iluminancia horiz. Int. directa en R lux ERd iluminancia horiz. Int. difusa en R lux ERr iluminancia horiz. Int. reflejada en R lux Ereq1 iluminancia requerida mitad delante lux Ereq2 iluminancia requerida mitad atrás lux Fs factor solar - F flujo radiante W Fs factor de sombra - G D,d,R irradiancia global horizontal W/m2 D grados día °C HD,d,R irradiación horizontal día KWh/m2 h ángulo altura solar grados hi conductancia interna W/m2*K I intensidad luminosa cd I D,d, R irradiación horizontal hora KWh/m2 KD,d,R eficacia luminosa horizontal global lm/W Kt conductividad térmica W/m*K L luminancia cd/m2, lm/m2*sr Lp luminancia en el punto P cd/m2, lm/m2*sr l longitud metros R resistencia térmica m2*K/W T temperatura °C, K t tiempo segundos U coeficiente de Transmisión W/m2*K V volumen m3 W trabajo J

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2- Alfabeto griego α absortancia - β ángulo de inclinación superficie grados δ ángulo de declinación solar grados ε emitancia - λ longitud de onda μm ρ reflectancia - τ transmitancia - Φl flujo luminoso lumen θv ángulo visible de cielo vertical grados θh ángulo visible de cielo horizontal grados ω ángulo sólido sr φ latitud grados ψ ángulo cenital gados ζ azimut del sol grados ψ ángulo cenital grados S p0 potencia exo-atmosférica = 1380 Wm-2 W/m2 S radiación solar en Wm-2 W/m2 m número de masa óptica del aire - pa presión atmosférica a nivel del mar -

3- Radiación solar: L, E, H y K D componente directa d componente difusa R componente reflejada h horizontal v vertical p en el plano p n normal m media p punto P.

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1_ Introducción

“El cambio social más drástico y de mayor alcance de la

segunda mitad de este siglo, y que nos separara para

siempre del mundo del pasado, es la muerte del campesinado.

…cuando el campo se vacía, se llenan las ciudades.3”

E. Hobsbawm.

Según la proyección de la ONU (ver Figura 1), durante el 2009 la población urbana -que ha

venido creciendo continuamente desde la última mitad del siglo XX- superaría a nivel global,

a aquella que vive en asentamientos rurales. Este desplazamiento demográfico hacia las

ciudades se explicaría por la búsqueda de oportunidades y en general, de mejores

condiciones de vida. Sin embargo, la creciente concentración de los emplazamientos urbanos

es fuente de nuevos males o problemas para sus habitantes.

Figura 1: Tendencia de crecimiento de población rural y urbana. Fuente: ONU, 2002.

A medida que las actividades productivas y la población se aglutinan en las áreas

metropolitanas; el espacio urbano se hace cada vez más escaso, creciendo las ciudades

verticalmente, lo que se traduce en grandes densidades y hace más complejo asegurar

buenas condiciones de habitabilidad para los ciudadanos.

Curelli, propone una planificación de acuerdo a un “modelo urbano compacto” que responda

“positivamente a los requisitos de una ciudad sostenible, tanto por la menor ocupación de

suelo que su disposición formal requiere, cuanto por el mayor ahorro energético y de recursos

3 Hobsbawn, Eric. 1995. “Historia del Siglo XX”.Edit. Crítica. Londres.

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que su organización funcional permite”4. Sin embargo, este modelo de sostenibilidad no toma

en cuenta factores geométrico- ambientales que inciden en el bienestar habitacional de las

personas. Hoy en día encontramos bloques de vivienda que siguen los postulados de la

“ciudad compacta” y que presentan una baja calidad de habitabilidad debido al nulo manejo o

aprovechamiento de las condiciones ambientales naturales del lugar. (ver Figura 2).

Figura 2: Kowloon Walled City, Hong Kong, 1972 – 1995. Fuente: FAR-MAX, MVRDV,1995.

El propósito de este trabajo es abordar una problemática específica que se

produce en sectores urbanos de alta densidad, como es el acceso y

aprovechamiento del flujo solar como recurso de bienestar fisiológico para los

habitantes, entendiéndose esto como una mejora en el confort térmico y lumínico en

las soluciones habitacionales y en el espacio público.

4 Curreli, Alessandra. 2010. “La integración de la radiación solar en la ciudad compacta”.Barcelona. Tesis master AEM .UPC.

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En la actualidad la compacidad, concepto que mide el volumen edificado en relación a la

simple ocupación de superficie de territorio(m3/m2), es el indicador cuantitativo más usado

cuando se trata el tema de las condiciones de habitabilidad de los barrios y centros urbanos,

que depende sólo de la proporción construida propia ignorando el entorno edificado y el

bienestar “perceptible” del usuario a partir de los factores ambientales, puntualmente de la

accesibilidad solar, elemento que a nuestro parecer es clave para la calidad de vida.

La accesibilidad solar depende básicamente de dos tipos de factores; los de carácter

geométrico como la altura de los edificios, la distancia entre ellos, la proporción entre altura y

ancho de la calle, las dimensiones interiores de la manzana, la tipología edificada, los

materiales y el porcentaje de superficies traslúcidas en la envolvente; y en segundo lugar de

factores ambientales, como la latitud, el recorrido solar y las posibilidades de orientación de

la vivienda.

La herramienta propuesta, intenta medir la relación de factores geométricos y

ambientales de un volumen edificado dentro de un entorno urbano. Específicamente,

entendemos por compacidad, la capacidad de un entorno urbano edificado de permitir

u obstruir la accesibilidad solar incidente.

La anterior definición se enmarca en la idea de que los parámetros geométricos de una

situación urbana deberían depender de los ambientales ya que estos últimos inciden de

manera importante en las percepciones del habitante sobre el espacio. Por esto la

llamaremos también compacidad perceptible, porque es un concepto construidos en

función de una “arquitectura que no se interesa solamente por el balance térmio, sino también

en la percepción de las energías. Esta percepción no depende solamente de los datos

físicos, sino también de su valoración cultural y estética”.5

Este trabajo propone el diseño de un indicador de sensibilidad basado en la accesibilidad

solar, en dónde sensibilidad equivale a modificar uno por uno los parámetros de una situación

para deducir la importancia de cada uno en la situación general.

La investigación toma como caso de estudio la Barceloneta, barrio ubicado en el borde

costero de la ciudad de Barcelona (ver Figura 3) y creado de nueva planta en 1753 por Juan

Martín Cermeño y otros ingenieros militares formados en la Academia de Matemáticas de

5 Beckers, Benoit. “Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de arquitectura”, 2007 Informe Helio_005_es.

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Barcelona. Su primera urbanización fue durante la segunda mitad del siglo XVIII y primera

mitad del XIX y se diseñó con un entramado ortogonal de calles que formaban manzanas con

solares edificables del mismo tamaño y viviendas tipo de 2 plantas, manteniendo una

proporción 1:1 entre el ancho de las calles y la altura edificada, lo que entre otras ventajas

permitía lograr una “accesibilidad solar” óptima en todas las viviendas.

Figura 3: Ubicación del barrio de la Barceloneta. Fuente: Agencia de Ecología urbana de

Barcelona

Además de la accesibilidad solar, otros condiciones higienistas del proyecto inicial, fueron la

orientación ortogonal de la traza a 16 grados Norte paralela al puerto para servir de “barrera”

a los vientos predominantes en invierno -otorgando una zona de calma al puerto y al futuro

Paseo Nacional existente en la ribera oeste-; y la decisión de dejar los perímetros abiertos -a

diferencia de la ciudad amurallada de Barcelona que duró hasta 1858- para permitir la

aceleración de los vientos en el verano a través de sus calles “cañón”, rectas, longitudinales y

sin interrupción.

Con los progresivos permisos para aumentar el volumen edificado que se otorgaron a lo largo

de los siglos XIX y XX, las primitivas viviendas que caracterizaban la urbanización de la

Barceloneta se han ido modificando, sin embargo, se ha mantenido su continuidad en la

edificación y su uniformidad en el plano. La planta del barrio sobrevive prácticamente sin

variaciones desde su creación hace más de dos siglos -plano ortogonal con manzanas

rectangulares y calles largas y estrechas-, mientras tanto en territorio como en altura, se

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detectan cambios significativos que han hecho que se pierdan algunos de sus atributos

“higienistas” originales (ver Figura 4) .

Figura 4: Vista aérea barrio la Barceloneta, Barcelona, 2005. Fuente: www.bcn.cat

Con una ubicación privilegiada junto al mar, cerca de los centros productivos y con fácil

acceso a los medios de transporte; la Barceloneta se convirtió en una atractiva alternativa

habitacional para la creciente cantidad de obreros que empezó a requerir una ciudad cada

vez más industrializada. Así el barrio amplió sus territorios hasta quedar contenida en sus

límites naturales, primero manteniendo su tipología edificada en dos niveles y luego

creciendo verticalmente hasta siete niveles con proporciones de 1:4. Esta tipología

geométrica ha limitado fuertemente la accesibilidad del sol y anulado el derecho a ver el

cielo6, alterando las originales condiciones “higienistas” de habitabilidad, que permitían el

aprovechamiento del sol como fuente natural y primaria de energía y bienestar fisiológico (ver

Figura 5).

6 Ng, Edward, 2010.“Daylight needs, solar access, urban ventilation and urban climate in high density city– an experience of Hong Kong”,SEUS, Compiegne, Francia.

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Figura 5: Proceso y formas de crecimiento del barrio desde su fundación. Fuente: elaboración propia. La idea de este trabajo es evaluar la accesibilidad solar de un bloque de viviendas tipo

emplazado en el barrio de La Barceloneta en dos momentos históricos diferentes con

morfologías urbanas marcadas, que tienen como consecuencia distintos niveles de

accesibilidad solar. Se trabajará utilizando el programa informático Heliodón V2 el que

permite el estudio de la accesibilidad solar directa sobre un modelo digital, a partir de la

configuración geométrica del volumen o entorno edificados en relación con el sol en una

latitud determinada.

Creemos que a través de la consideración de parámetros ambientales en el diseño urbano,

como el aprovechamiento de la luz solar en este caso, se pueden mejorar las condiciones de

habitabilidad, logrando un crecimiento en densidad sin sacrificar grados de confort para el

habitante tanto a nivel de vivienda como de espacio público. En base a este supuesto, hemos

definido una hipótesis inicial de investigación: A través de la relación entre parámetros

geométricos y otros referidos a las condiciones ambientales específicas de un entorno,

se puede lograr un mejor aprovechamiento de la luz solar en el diseño urbano en

barrios de alta densidad.

1753-1830

1830-1872

1872-1936

1:4

1:1

1:2

18

2_ Objetivos de la investigación

En un escenario mundial cada vez más preocupado del uso eficiente de los recursos

naturales y del impacto ambiental de las actividades humanas, el aprovechamiento del sol

como fuente de iluminación natural y generador de autonomía con respecto a la luz artificial,

puede considerarse como un elemento fundamental para el diseño de entornos urbanos de

mayor calidad para sus habitantes y más sostenibles a nivel económico. La radiación solar es

la contribución más importante al balance energético superficial y volumétrico durante el día

sobre un volumen edificado, sobre todo en edificios residenciales, donde los aportes internos

son muy bajos.

Teniendo esto último en cuenta, se intentará construir un indicador que permita optimizar el

aprovechamiento de la accesibilidad solar incidente en los volúmenes edificados según el

entorno urbano y ambiental en el cual están insertos.

El objetivo principal será encontrar el grado de compacidad del barrio a partir de la

comparación de cuanto flujo solar penetra en el interior del entorno urbano desde la

geometría fundacional a la actual usando como herramientas los distintos indicadores

ambientales, según estas relaciones:

1- Relación entre grados de compacidad y accesibilidad solar

2- Accesibilidad solar como recurso de bienestar fisiológico

3- Definir la compacidad como un parámetro de sostenibilidad urbana

4- Influencia de la accesibilidad solar en la calidad del diseño

En este caso de estudio nos abocaremos a encontrar el grado óptimo de compacidad de la

Barceloneta a partir de la comparación del flujo solar que penetra en el interior del entorno

urbano actual versus el que existía al momento de la fundación de este barrio. También

estudiaremos una segunda sensibilización del modelo a partir del parámetro de cambio de

orientación o rotación de la trama urbana.

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Figura 8: Planos verticales de accesibilidad potencial. Fuente: elaboración propia.

Al relacionar los parámetros geométricos de una situación urbana con las condiciones de

asoleamiento lograremos medir la compacidad perceptible, llamada así porque “no se

interesa solamente por el balance térmico, sino también en la percepción de las energías y su

valoración cultural y estética”7 por parte de los habitantes.

Esta tarea, nos permitirá encontrar niveles de bienestar y de confort visual -evitar

deslumbramiento: saturación de luminancias o contraste excesivo de luminancias- y de

confort térmico -maximizar accesibilidad en invierno y minimizar sobrecalentamiento en

verano- en los interiores de las viviendas y en el espacio publico a partir de ciertos umbrales

mínimos según corresponda a cada indicador.

El análisis que se propone no se resume en cuantificar el flujo energético solar incidente o

potencial y relacionarlo al potencial ahorro de energía (próximo paso), sino una visión que

permita enfocar el tema desde una escala de la vivienda y trabajar a partir de la comparación

dinámica de los resultados desde una situación optima u original a otra modificada actual y

degradada.

7 “Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de arquitectura”, B. Beckers, Informe Helio_005_es, 2007

20

3_ La nueva compacidad La geometría del contexto urbano es un factor determinante para la penetración del flujo solar

dentro de la ciudad porque los mismos volúmenes edificados pueden actuar como

obstrucciones y anular la incidencia solar sobre las superficies de cálculo. En los entornos de

altas densidades, los parámetros geométricos que permiten definir y describir la morfología

del contexto son numerosos y variados, sumados a los condiciones ambientales incidentes

que transforman la situación urbana en un modelo complejo.

Al definir la nueva compacidad perceptible como la capacidad de un entorno urbano

edificado en permitir o accesibilidad solar incidente podemos decir que bajo

características morfológicas de edificación similares “a mayor accesibilidad solar, el entorno

urbano es mas disperso en superficie”. Sin embargo, a igual compacidad o densidad de

edificación (m3/ m2), no existe una única configuración y organización del tejido urbano sino

que las posibilidades son variadas y esto influye directamente y perceptivamente en la

incidencia del flujo solar.

Lo que intentamos hacer en esta investigación, es trabajar con un nuevo concepto de

compacidad que incorpora a la fórmula m3/m2, valores energéticos relacionados con la

incidencia solar que tienen las superficies y la obstrucción que genera la propia

morfología del barrio (ver Figura 6).

Figura 6: Planta y alzado de tipologías evaluadas. Fuente: elaboración propia.

7 plantas 2 plantas

1800 2000

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La amplitud de la escala y la complejidad del tema exigen también un método y unas

herramientas de investigación específicos que permitan manejar y controlar de manera

simultánea e inmediata múltiples variables, entregando resultados significativos y de fácil

interpretación.

¿Cuál es la metodología más adecuada para evaluar la incidencia y la accesibilidad solar

dentro de un ámbito urbano? Son las características morfológicas las que modifican la

accesibilidad solar a escala del contexto urbano inmediato y que repercuten en los resultados

de las escalas menores de trabajo como la vivienda. Tienen que ver con la forma y las

proporciones de cada contexto particular y las condiciones ambientales particulares de un

entorno dado.

Bajo estas premisas es necesario precisar ciertos conceptos que se utilizan a lo largo de la

investigación. Los parámetros y herramientas que se usan para medir la accesibilidad solar,

son las siguientes:

A- Herramientas geométricas y energéticas que inciden en la accesibilidad solar

a.1_ Or orientación trazado urbano (fachadas) -

a.2_ SF factor de cielo: proporción de la bóveda celeste visible %

a.3_ SVF factor de vista : SF ponderado por el ángulo sólido %

a.4_ Cd compacidad (m3/m2 o m2 techos/m2 útiles) -

a.5_ FLD factor luz de día (energética) %

a.6_ FLDp factor luz de día puntual (energética) %

a.7_ θc ángulo visible de cielo °

B- Factores geométricos incidentes en la morfología urbana

Son los que controlan y median la accesibilidad solar entre el exterior y el interior del

edificio. Por lo general tienen directa relación con la envolvente o piel del edificio (ver figura 7)

b.1_ Hm altura pisos exterior metros

b.2_ hl altura cielo interior metros

b.3_ p profundidad piso desde el plano de la ventana metros

22

b.4_ l ancho piso paralelo a la ventana metros

b.5_ hv altura ventana (hueco) metros

b.6_ ha altura desde el piso a parte inferior ventana (antepecho) metros

b.7_ hc altura parte superior ventana a cielo interior (dintel) metros

b.8_ Pp proporción superficie muro macizo y superficie ventanas %

b.9_ Av superficie ventana m2

b.10_ Uv ubicación ventana con respecto al muro más próximo -

b.11_ em espesor muro fachada cm

b.12_ τv transmitancia vidrio -

b.13_ fs factor de suciedad -

b.14_ Al áreas totales interiores: cielo, suelo, muros y ventanas m2

b.15_ ρml reflectancia media del local -

b.16_ ρo reflectancia media obstrucciones -

b.17_ Al área total del suelo del local m2

Figura 7: Envolventes geométricas urbanas. Fuente: elaboración propia.

B- Indicadores ambientales incidentes en el entorno urbano

Para esta investigación no usaremos los datos climatológicos provenientes de algún modelo

de cielo elegido, quedará para un próximo paso. Igualmente definiremos sus factores.

c.1_ Φ latitud cartográfica emplazamiento grados

c.2_ Ln longitud cartográfica emplazamiento grados

c.3_ Al altitud emplazamiento metros

23

c.4_ - tipo de cielo; Luminancia variable (nublado, despejado) -

c.5_ n° estado atmosférico según periodo; año, mes, día, estación. n°

c.6_ GD,d,R radiación global, directa, difusa W/m2

c.7_ Eh iluminancia horizontal exterior lux

c.8_ Ei iluminancia horizontal interior lux

c.9_ Ea espesor atmosfera -

24

4_ Alcances y Limitaciones 1. El razonamiento será con los parámetros e indicadores más sencillos que sean pertinentes

que es lo que propone Heliodón, no con la situación completa y toda su variable (directa,

difusa y reflejada) que vuelve muy compleja la situación a esta escala. Eso significa que hay

que aceptar renunciar a trabajar con valores absolutos y limitarse a estudios comparativos.

Donde V (t) es la función de visibilidad (se ve o no el sol). Figura 11: Ecuación de radiosidad de Liu y Jordan. Fuente: Benoit Beckers.

Heliodón trabaja con modelos de cielo estático. Para cálculos energéticos se calcula la

contribución directa y la difusa para días soleados con la fórmula de Liu y Jordan que se

muestra en la Figura 11. Luego, ponderamos estos valores teóricos utilizando mediciones en

base a una situación urbana donde las superficies se suponen negras (no se considera la

reflexión).

En cuanto a iluminación no trabajaremos con valores absolutos ya que no tenemos datos

consolidados de luminancia de cielo en Barcelona, sino con una comparación de

situaciones ideales expresada en términos de porcentajes.

2. El estudio se concentrará en la irradiancia directa y en SVF como un factor meramente

cuantitativo sin tener en cuenta sus valores cualitativos o abordar las posibilidades

expresivas. Nos conformaremos con obtener niveles promedio de cada indicador, lo cual

supone hacer una abstracción del fenómeno físico y de su beneficiosa influencia psicológica y

estimulante, que la accesibilidad solar transformada en luz o energía tiene en el ser humano.

4.- Falta de estándares aceptados a nivel global que definan los umbrales óptimos de

accesibilidad solar según latitud.

5.- En vez de considerar valores relativos al balance anual de radiación solar, lo que nos

generaría resultados planos y poco verídicos respecto a la situación real en las distintas

estaciones, hemos decidido contrastar la condición promedio del solsticio de invierno versus

el solsticio de verano en el hemisferio norte y en segundo lugar, la condición promedio de los

meses invernales (21diciembre-21marzo) versus los veraniegos (21junio-21septiembre).

Itotal = I directo * V (t) + I difuso * SVF

25

6.- Hemos decidido fijar la superficie de trabajo horizontal a nivel del suelo (+-0m.) y verticales

sobre el plomo exterior de la superficie.

8- No se estudiarán casos de accesibilidad cenital, solamente sistemas de accesibilidad

lateral o ventanas.

26

6_ Metodología: modelo accesibilidad solar

Figura 12: Esquema metodología. Fuente: Elaboración propia.

Proponemos un estudio de sensibilidad (ver Figura 12) basado en la accesibilidad solar para

estudiar grados de compacidad “perceptible”. Un estudio de sensibilidad consiste en modificar

uno por uno los parámetros de una situación para deducir la importancia de cada uno. En

este caso los parámetros de una situación urbana son geométricos y que al modificarlos

cambian las percepciones ambientales del espacio en el que habitamos.

En esta primera parte de la investigación de requiere, y se construye, un modelo

digital 3D del edificio y su entorno lo suficiente regular para empezar el análisis

Diagrama modelo de accesibilidad solar

Simulación HELIODON

Modelo edificado Modelo de cielo

-Geometría entorno urbano y bloque -Geometría vivienda e interiores -Latitud y periodo de cálculo -Rasante

-Fecha y hora -Latitud geográfica -Datos de irradiancia global G -Distribución luminosa del cielo -Tipo de cielo

Comparativos según criterios e indicadores

Parámetros dinámicos: 1_Cambio de alturas edificadas 2_Cambio de orientación

SVF(%) Horas de asoleo (h)

Irradiancia directa (KWh/m2)

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x > Compacidad > y

Umbral según criterios e indicadores

27

según ciertos parámetros e indicadores sintéticos que describiremos mas adelante.

Este modelo debe ser lo mas fiel a las geometrías edificadas en todas sus escalas

del contexto urbano real. En este caso fue de elaboración propia a partir de

información rescatada de diferentes planos (ver Figura 13). Por otro lado, un análisis

de tipo urbano no requiere un excesivo nivel de precisión en la representación de la

realidad, por lo tanto la simplificación de los sólidos determina un margen de error

mínimo y de poca relevancia respecto al cálculo de la radiación incidente.

Figura 13: Sección tipología dos niveles y siete niveles y altura solar por horas-día. Fuente: CAD.

La metodología continúa (ver figura 12) definiendo dos parámetros geométricos, sencillos de

manipular y sensibles a la penetración del sol, los cuales son:

Altura edificada

Cambio de orientaciones

La comparación geométrica para el parámetro de cambio de altura será la modificación en el

tiempo de la primera estructura espacial del barrio conformada por bloques de dos niveles de

1753 y una última situación de siete niveles constituida en 1936.

28

La segunda comparación definida con el cambio de orientaciones trabajara con la real de 16°

Norte (eje de las vías y fachadas longitudinales) y luego con 0°N, 45°N, y 90°N. Esta estará

acotada a una misma tipología de siete niveles y a un mismo ancho de calles.

Se intentarán comprender estos parámetros incidentes de la accesibilidad solar a partir de 3

indicadores sintéticos y como estos se pueden volver en indicadores de “compacidad

ambiental” (parámetro cuantitativo). Los indicadores son:

SVF o factor de vista (%)

Horas de asoleo (h)


1_Factores de vista (SVF) promedios y máximos en el conjunto de ventanas y pisos

interiores según diferencia de alturas y ubicación en el bloque.

Figura 14: Esquema Factor de vista. Fuente: CAD.

El factor de vista del cielo, (ver Figura 14) que está referenciado SVF en inglés, se expresa

también en %. Expresa lo que radia de una superficie a otra, siendo en este caso el cielo que

irradia hacia otra superficie. Es el factor de cielo ponderado por el ángulo sólido. Trabaja con

luz difusa. Ocuparemos el software Heliodón V2 para obtener los factores de vista en todas

las superficies, tanto exteriores como interiores.

El factor de cielo se define como la proporción del hemisferio local que representa la bóveda

celeste vista por el observador, no ocultada por un elemento del modelo. En un terreno

despejado y con ausencia de mascaras vale 100% y para una superficie vertical sin edificios

en frente vale 50%. Es un factor geométrico y no depende de la orientación y latitud.

29

Cuando se introduce a un receptor plano, podemos tener en cuenta la incidencia de los rayos

sobre este receptor; obtenemos entonces el factor de vista del cielo. Si el receptor es

horizontal, esta cantidad varía de cero (cielo totalmente escondido) a la unidad (cielo

totalmente visible). Cuando el receptor es vertical, el valor máximo del factor de vista del

cielo es igual a medio o 50%.

2_Horas de asoleamiento (h) en el conjunto de ventanas y pisos interiores según altura y

ubicación del piso. Si depende de la orientación y latitud.

Figura 15: Esquema asoleo en interiores de viviendas según día y hora. Fuente: CAD.

3_Irradiancia directa (Kwh/m2) en las superficies de análisis según altura, orientación y

sobre el espacio público. Depende del espesor de atmosfera atravesada además de la

orientación y latitud.

Figura 16: Esquema accesibilidad solar espacio publico a diferentes alturas. Fuente: CAD

30

Estos tres indicadores ambientales son perceptibles por el habitante en el espacio o entorno

en que habita y a través de su comparación nos entregarán resultados, a partir de ciertos

criterios o umbrales de habitabilidad tanto interior como exterior. La escala de trabajo será

principalmente la escala del bloque urbano y la vivienda:

Para la investigación se utilizó el programa informático Heliodón V2. Dicho programa permite

el estudio del asoleo en un modelo digital, ofreciéndonos el análisis de la configuración

volumétrica y geométrica de la arquitectura en relación con el Sol, para una latitud

determinada.

Las mediciones del Heliodón serán realizadas sobre las superficies horizontales a nivel de

suelo, lo cual nos acerca a una aproximación más cercana, por ejemplo, a la iluminación

general que a la requerida para tareas especificas. Sobre las superficies verticales los

cálculos corresponden a la superficie exterior del elemento.

La accesibilidad solar directa como criterio de Heliodón se realiza desde la generación de

mascaras solares a partir de un grafico de proyección estereográfico de la trayectoria solar.

Figura 17: Estereográfica y equivalente a nivel de suelo en el centro de una calle con siete niveles de altura edificados. Fuente: Heliodón. La proyección estereográfica (ver Figura 17) es una proyección central que tiene la

particularidad de conservar los ángulos. Así, los meridianos quedan perpendiculares a los

paralelos. La proyección equivalente tiene la propiedad de conservar las superficies. Será útil

para él cálculo del factor de cielo.

31

6_ El caso de estudio: el barrio de la Barceloneta. 6.1_ El barrio de la Barceloneta

El barrio de la Barceloneta es uno de los ejemplos más valiosos del urbanismo de la

Ilustración europea. Creado de nueva planta en 1753 por Juan Martín Cermeño y otros

ingenieros militares formados en la Academia de Matemáticas de Barcelona, el nuevo barrio

se diseñó con un entramado ortogonal de calles que formaban unas manzanas con solares

edificables del mismo tamaño. La primitiva urbanización de la Barceloneta durante la segunda

mitad del siglo XVIII y primera mitad del XIX se realizó mediante la construcción de unas

casas tipo de planta y piso diseñadas por los ingenieros militares, caracterizadas por su

frontón triangular y las volutas de las claves de las puertas y ventanas.

Con los progresivos permisos para aumentar el volumen edificado que se produjeron a lo

largo de los siglos XIX y XX, las primitivas casas que definían la urbanización de la

Barceloneta fueron desapareciendo bajo las remontas de las nuevas construcciones. Sólo

algunas, muy pocas, las casas originales sobrevivieron casi intactas hasta finales del siglo

XX. Desvanecido el modelo urbano que dio origen a la Barceloneta, estos ejemplos son, sin

lugar a dudas, el mejor patrimonio histórico-arquitectónico que atesora el barrio.

El barrio de la Barceloneta se ha caracterizado, como conjunto urbano, por una marcada

continuidad en la edificación y su uniformidad en el plano. La planta del barrio prácticamente

invariable desde su creación, es un ejemplo de plano ortogonal con manzanas rectangulares

y calle largas y estrechas. No obstante, a pesar de su gran uniformidad en su plano se

distinguen diferentes geometrías y proporciones espaciales a partir de la modificación

constante de sus alturas edificadas. Se tratará, a continuación, de exponer de manera

cronológica las etapas de la formación del barrio hasta su estado actual:

1474. Primera piedra del Port Vell. Se comienza a ganarle territorio al mar gracias a la

contención del primer espigón.

1715. Inicio del proyecto de construcción de la Barceloneta impulsado por el capitán general

Marques de Castel Rodrigo con el fin de paliar los destrozos causados en el barrio de la

Ribera y dar nuevas viviendas a sus habitantes.

1735. Se conforman diferentes núcleos urbanizados construidos por barracas.

1742. Creación de la junta de obreros del puerto.

1743. Comienzo de las obras para prolongar el espigón.

32

Figura 18: Dibujo de los terrenos que se empiezan a consolidar fuera de las murallas de la ciudad amurallada de Barcelona. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007. 1749. Primer proyecto que contempla 15 calles y dos plazas realizado por Juan Martín

Cermeño.

1753. Proceso de reparcelación. Característica de las parcelas: 8,40x8,40 metros.

Primera piedra del barrio. Comienza a aparecer barracas en la playa.

1759. 329 casa construidas y 1570 habitantes.

1787. El barrio continúa creciendo y ya cuenta con una cuarta fila de casas. 2392 habitantes (ver figura 19).

Figura 19: Planta año 1775. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G., EPSEB, 2007.

1822. 4118 habitantes

1837. Se otorga el permiso de construir un segundo piso.

1853. Los temporales que afectan a la costa arrastran las casas de la playa.

1858. Barcelona derriba parte de su muro y se une con sus pueblos periféricos a traves

del proyecto del Ensanche de Cerdá.

1862. Se comienzan a construir terceros pisos con permisos según calidad de la

estructura.

1865. El barrio sufre una epidemia de cólera.

33

1869. Derribo del fuerte de la Ciudadela.

1872. Se da el permiso de construir un cuarto piso.

1879. La Barceloneta está formada por cinco barrios: Varadero, Concordia, Orientales, San

Miguel y Gasómetro.

1885. Proyecto de alineación y rasantes para la zona colindante al Paseo Nacional.

1886. Aprobado el proyecto de unión de la Barceloneta con Barcelona llamado el pequeño

Ensanche.

1893. Se inician obras para ampliar el molo construido paralelo al Paseo Nacional.

1900. Se multiplica en cinco la población. 20538 habitantes.

1927. Se autoriza la construcción de los patios que existen delante de la primera línea de

casas que servirán como talleres para las industrias del mar.

1930. Construcción del hospital de los Infecciosos y de la Escuela Náutica.

1936. Se constituyen algunas edificaciones en siete niveles.

1940. Proyecto para transformar la calle Almirante Cervera en una amplia avenida con

pórticos.

1950. Comienza a aparecer el fenómeno de hacinamiento a gran velocidad.

1957. Proyecto para urbanizar el paseo Marítimo de 926 metros de largo, obra de A.

González Isla y E. Giralt Ortet.

1964. Prolongación del Paseo Marítimo en 386 metros.

1966. Plaza de la Ribera.

1985. Aprobación del PERI de la Barceloneta, que tiene como objetivo la remodelación

y recuperación de los límites y bordes de barrio y la rehabilitación residencial.

1987. Aplicación de la Ley de Costas va a permitir la recuperación del frente de mar y de las

playas como un nuevo espacio público.

2003. La Barceloneta cumple 250 años de historia desde que fue puesta la primera piedra en

territorios ganados al mar fuera de las murallas de Barcelona.

2007. Regulación de la edificación tradicional del barrio para la mejora de la

accesibilidad vertical.

34

6.2_ Situación fundacional: Creación de la Barceloneta El proyecto se le atribuye al Comandante General del Cuerpo de Ingenieros Don Juan Martín

Cermeño del año 1753. El nuevo barrio estaba situado fuera del recinto amurallado de la

ciudad, en el arenal comprendido entre el Puerto, la puerta del Mar, la Ciudadela y el Rec

Condal, sobre un terreno que no existía un siglo y medio antes. Debido a la sedimentación de

arenas arrastradas por corrientes marinas y contenidas por el espigón del muelle se fue

formando una lengua de tierra alrededor del islote de Mayans (ver figura 20).

Figura 20: A finales del siglo XVI Barcelona no tenía puerto protegido. Imagen muestra futura ubicación del barrio. Fuente: “Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009. El primer documento grafico que se posee del barrio aparece en un plano de 1872 (ver figura

21). En el se observa el trazado de tipo ortogonal con calles cruzadas en ángulo recto y

caracterizado por la repetición de un mismo elemento: “la manzana larga y estrecha en la

proporción de 1 a 10, paralela al puerto.”8 El barrio debía constituir un cuadrado perfecto

constando de 15 calles y otras 3 transversales a el.

.

8 Tatjer Mir, Mercedes. 1973. “La Barceloneta del siglo XVIII al plan de la ribera”.Barcelona. Edit. Frontera.

35

Figura 21: Planta año 1872. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007

La uniformidad de los planos se repetía en la uniformidad de los solares y de las casas. Las

manzanas se dividían en parcelas cuadradas de 8,40metros aprox. En cada una de las

cuales se debía edificar una casa unifamiliar compuesta de planta y un solo piso con una

altura total de la misma medida que la anchura de las calles (8 varas). No disponían de patio

interior ya que se abrían a dos calles. El aspecto exterior era igual para todas: cada una tenía

tres aberturas, en la planta una puerta y dos ventanas, el balcón central y una ventana a cada

lado en el primer piso. Se remataba con frontón y cornisa (ver Figura 22)

Figura 22: Alzado vivienda fundacional. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007

El 3 de Febrero de 1753 se puso la primera piedra y tres años después estaban construidas

ocho calles y la Iglesia. El nuevo barrio siguió creciendo muy rápido y ya en 1782 contaba

con una cuarta fila de casas. Para finales del siglo XVIII el barrio poseía una verdadera

36

personalidad con unas características urbanas que contrastaban con el resto de la ciudad. Su

población era esencialmente personas relacionadas con las actividades del mar.

Figura 23: Imágenes del barrio y tipología edificada en sus inicios. Fuente: “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y su entorno”, Cristina Mariages G.,EPSEB, 2007

Durante el siglo XIX y XX, a partir del impacto de la industrialización de Barcelona, el barrio

sufrió amplias repercusiones en su morfología tanto con expansiones horizontales como

verticales, debida sucesivos oleajes de inmigrantes que veían en Barcelona un lugar de

nuevas oportunidades. El barrio tenía una serie de ventajas para la instalación de industrias y

para residencias obreras frente a la Barcelona amurallada, cada vez mas densa y sin espacio

para crecer, como la proximidad al ferrocarril y al puerto, lugar de entrada de materias primas

y fuentes de energía y también su proximidad con la ciudad.

Paralelamente a esta expansión horizontal y vertical el barrio continuo densificándose por

división de los solares y de las viviendas de tal modo que ya en 1859, según datos recogidos

por Cerdá, los solares de la Barceloneta eran de tres tipos. “El primer tipo correspondía a uno

de 8,40x8,40 metros de la misma forma de la parcela del siglo XVIII; el segundo tipo era de

4,20x8,40 metros que corresponde al actual “quart de casa”: el tercer tipo de

4,20x4,20metros.”9 ( ver Figura 24).

9 Cerdá, I. “Resumen general del caserío de las manzanas e intervias de la urbe matriz y suburbios en 1859”, 1859.

37

Figura 24: División de las viviendas del barrio. Fuente:“Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009.

Crecimiento en altura (ver Figura 25), expansión horizontal y divisiones interiores de los

edificios y viviendas posibilitaron el aumento de la población del barrio a lo largo de los siglos.

Los propietarios podían construir sobre sus viviendas con relativa facilidad y bajo coste. En

ellos se instalaba la población obrera en condiciones precarias de habitabilidad. La

característica de esta vivienda era la reducida dimensión y la nula accesibilidad solar entrante

desde la calle hacia los espacios interiores, además de la falta casi total de servicios

higiénicos como el agua y baños. De este modo el barrio alcanzaba una densidad

considerable de 705 hab./há muy próxima a la del recinto amurallado de 860 hab./há, cuya

situación era considerada insostenible.

Figura 25: Crecimiento en altura edificada en los siglos. Fuente:“Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB, 2009.

1936-2010 1753-1830 1830-1870 1870-1872 1872-1936

38

En definitiva la especulación de los propietarios y su afán por obtener los máximos

rendimientos del mínimo espacio ante una fuerte demanda de viviendas contribuyeron junto

con las instalaciones industriales a deteriorar las condiciones de habitabilidad de la

Barceloneta ya transformarlo en un barrio obrero además de marítimo. Estas misma premisas

sentaron la base de su rápida y mas intensa aun densificación que se produjo en las primeras

décadas del siglo XX.

6.3_ Situación urbana de 1936: Un barrio deteriorado. “Todo paisaje o morfología urbana es, sustanciablemente reflejo de una determinada

estructura social; las transformaciones de esta dejan una profunda huella en el espacio

urbano”.10

La exposición Universal de 1888 fue el exponente de transformación de la ciudad. En una

ciudad que se iba extendiendo por el plano marginado del sector costero. El sector

comprendido entre el Besos y la Barceloneta se convirtió en un área industrial totalmente

confusa, donde aún se entremezclan solares con baldío social, viviendas con almacenes e

industrias que contaminaban la playa. La Barceloneta quedó de esta forma marginada por la

vía férrea y por este sector de industrias llamado Pueblo Nuevo.

Desde el 1900 hasta la guerra civil lo que verdaderamente marca la morfología del barrio es

la densificación que experimenta. En 1930, según datos municipales, ya aparecen edificios

de siete plantas o mas, fenómeno que no se produce en 1905. La mayor parte de estos

edificios se ubican en las zonas del Gasómetro y San Miguel.

Por otra parte el numero de viviendas aumenta notablemente pasando de 5669 unidades en

1905 a 7441 en 1930. Este aumento unido al crecimiento en altura se debe al aumento de

hacinamiento interior de la vivienda por la subdivisiones o particiones interiores enunciadas

anteriormente. En esta fecha el barrio alcanza una población de 31590 habitantes.

La guerra Civil (1936-1939) el periodo siguiente supuso para la Barceloneta una serie de

cambios fundamentales en relación a la instalación de grandes barracas, calles con viviendas

destruidas, hacinamiento y falta de servicios de todo tipo. No existió un aumento en la altura

10 Tatjer Mir, Mercedes. 1973. “La Barceloneta del siglo XVIII al plan de la ribera”.Barcelona. Edit. Frontera.

39

edificada pero si un aumento en su población. Todos estos fenómenos persistirán hasta la

década de los sesenta donde su densidad media es de 1423 hab./há. (ver tabla 1).

Tabla 1: Densidad del barrio durante los siglos. Fuente: Agencia de Ecología urbana de Barcelona

Es a raíz de esta situación que nacen una serie de proyectos de reforma y remodelación

interna que pueden considerarse como un intento de renovación urbana. Todos ellos

apuntaban a aumentar el bienestar de las familias residentes, eliminar situaciones de

degradación, estabilizar el valor de las propiedades y transformar las viejas áreas en zonas

que permitan una edificación beneficiosa, tanto residencial como industrial. El proyecto mas

significativo es el llamado Plan de la Ribera, cuya finalidad fue la remodelación de un sector,

antiguamente industrial, en una zona de viviendas y comercio y devolverle a la ciudad la

fachada marítima perdida. En este proyecto estuvo Antonio Bonet. Otro del los proyectos

significantes en la morfología es el llamado PERI(Plan Especial de Reforma Interior de la

Barceloneta), a probado en 1985, ha contribuido a la salvaguarda de este patrimonio histórico

al proponer la conservación de los ejemplos prototípicos de las casas originales del barrio.

Como hemos visto, la situación geométrica y macro-espacial del barrio no se ha modificado

mucho desde los años sesenta. El actual barrio de la Barceloneta (ver Figura 26) es muy

similar al barrio de los sesenta, salvo algunos proyectos residenciales cercanos a la zona del

antiguo gasómetro.

sup.habil hab/km2 hab/há.km2 superficie. habil superficie. habil

1759 0,1 1.570 15.700 157 3291787 0,1 2.392 23.920 239 …1822 0,1 4.118 41.180 412 …1888 0,25 17.053 68.212 682 …1900 0,25 20.538 82.152 822 56701930 0,25 31.590 126.360 1.264 74461960 0,25 35.373 141.492 1.415 …1970 0,25 26.969 107.876 1.079 …2001 0,25 22.428 89.712 897 …2007 0,25 18.342 73.368 734 …

La B

arce

lone

ta, B

arce

lona

Cdt

e. J

uan

Cer

meñ

o

viviendasCiudad/Proyecto Autor año población

40

Figura 26: Planta actual barrio la Barceloneta. Fuente: “Mejora accesibilidad vertical de la habitación tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina,Tesis PFC, EPSEB, 2009. 6.4_ El bloque urbano de viviendas:

Para poder analizar el barrio se tomará una muestra representativa de un bloque de viviendas

tipo (ver Figura x), el cual nos dará respuestas características y trasladables al barrio

completo. Este bloque se ubica entre las calle del Judici por el Sur y Almirall Aixada por el

Sur y entre la calle Sant Miquel por el Este y Sant Elm por el oeste (ver figura 27).

Figura 27: Bloque de vivienda representativo dentro del entorno urbano. Fuente: elab. Propia.

41

El bloque de viviendas elegido fue diseñado y construido a inicios de 1753. Tuvo una altura

de dos pisos teniendo un creciente aumento en sus niveles hasta el año 1936 donde se fijó

en siete niveles al igual que su entorno urbano inmediato (ver Figura 28).

Figura 28: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. propia. CAD. El bloque de viviendas es una simplificación homogénea y regular del real, conservando las

medidas originales tanto en sus medidas generales como en la medida de sus vanos., pero

limpiando de sus fachadas los adornos característicos del edificio como balcones, sobre

relieves y rejas, que sin duda influyen, en algún porcentaje, en los resultados finales.

Aw=AREA ACRISTALADA=12,3m2 Af= AREA TOTAL PISO=63,3m2

Aw/Af= 20%

42

7_ Análisis y resultados del caso Este análisis intentará construir la problemática total de la situación urbana a partir de la

metodología planteada.

A través del método de sensibilidad (anteriormente descrito en la metodología), donde se

modifica un parámetro de una situación para comprender la importancia de este sobre los

demás factores incidentes, se comenzará por el parámetro de cambio de altura (ver figura

29) y sus respectivas repercusiones en el conjunto de ventanas, pisos interiores; fachadas y

espacio público. Los indicadores sintéticos ambientales de comparación para las dos

geometrías o tipológicas (ver figura 30) en cuestión son:

SVF o factor de vista (%)

Horas de asoleo (h)


Luego continuaremos con el segundo parámetro que es el cambio de orientación, utilizando

solo la tipología de siete niveles. El indicador sintético ambiental de comparación para las

diferentes orientaciones será:


43

7.1_ Cambio de altura como parámetro: Caso arquitectónico:

Figura 29: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. Propia.

Figura 30: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. Propia.

7 plantas 2 plantas

1800 2010

44

Figura 31: Bloque viviendas tipología 2 y 7 niveles. Fuente: elab. propia. CAD 7.1.1_ Indicador 1: SVF promedio conjunto de ventanas y pisos interiores. SVF Conjunto de ventanas:

Figura 32: SVF conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. Propia. Heliodón.

7 plantas

2 plantas

45

Tabla 2: SVF conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. Propia.

Objetivo Indicador 1: Encontrar el equilibrio entre iluminación natural y un buen rendimiento

térmico al mismo tiempo a partir del indicador factor de vista o SVF que es la porción de cielo

visible ponderado por el ángulo de incidencia solar: Umbral 2% poco acceso-5% gran acceso

y perdida térmica.

Figura 33: SVF promedio conjunto ventanas tipología dos pisos. Fuente: elab. Propia. GRÁFICO 2 PISOS -Homogeneidad horizontal por planta según orientación -Variabilidad vertical del 50%. -Invierno, accesibilidad alta>15% -Verano, sobrecalentamiento y deslumbramiento.

7 plantas

2 plantas

SVF/ventanas Prom.SVF S (%) Max SVF S (%) Prom SVF N (%) Max SVF N (%) Prom SVF C (%) Max SVF C (%)

37,5

3,6

6,5

14,2

28,2 37,128,4 37,7PISO 7 28,2

15,8 21,5

8,3 12,3

PISO 6 16,5 22,2 16,9 23,5

10,2 14,8PISO 5 9,8

4,5 7,1

2,6 4,5

PISO 4 6,3 9,2 6,6 9,7

4,5 7,0PISO 3 4,2

1,6 3,0

1,2 2,1

PISO 2 2,9 4,7 3,1 5,0

2,5 3,9PISO 1 2,4

SVF/ventanas Prom.SVF S (%) Max SVF S (%) Prom SVF N (%) Max SVF N (%) Prom SVF C (%) Max SVF C (%)

26,6 34,9

PISO 1 16,0 21,4 16,5 22,1 15,1 20,7

PISO 2 26,8 35,4 27,1 35,9

Promedio Factor de vista (SVF) conjunto ventanas (%): 2 pisos

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

PISO 1 PISO 2

SV

F %

Prom.SVF S (%) Prom SVF C (%) Prom SVF N (%)

46

Figura 34: SVF promedio conjunto ventanas tipología siete pisos. Fuente: elab. Propia. GRÁFICO 7 PISOS -Fluctuación horizontal de 50% . -Variabilidad vertical sobre el 1000% en N-S y sobre 2000% en la columna central- -Invierno, baja accesibilidad, <5% para pisos bajos -Verano, elevada accesibilidad para pisos altos. SVF Conjunto de pisos interiores:

Figura 35: SVF conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. Propia. Heliodón

7 plantas

2 plantas

Promedio Factor de vista (SVF) conjunto ventanas (%)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

PISO 1 PISO 2 PISO 3 PISO 4 PISO 5 PISO 6 PISO 7

SV

F %

Prom.SVF S (%) Prom SVF C (%) Prom SVF N (%)

47

Tabla 3: SVF conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. Propia

PISOS 7 PLANTAS Area (m²) Promedio SVF (%) Max SVF (%) %piso1 sur 63,8 1,2 19,3piso2 sur 63,8 1,2 21,5piso3 sur 63,8 1,6 24,7piso4 sur 63,8 2,2 28,4piso5 sur 63,8 3,2 34piso6 sur 63,8 5,1 40,6piso7 sur 63,8 7,7 47,8

piso1 centro 63,5 0,5 16,4piso2 centro 63,5 0,5 19,7piso3 centro 63,5 0,7 22,8piso4 centro 63,5 1,1 26,6piso5 centro 63,5 1,9 32,2piso6 centro 63,5 3,2 39,3piso7 centro 63,5 5,1 46,7

piso1 norte 63,8 1,2 19,6piso2 norte 63,8 1,2 21,8piso3 norte 63,8 1,6 24,6piso4 norte 63,8 2,2 28,5piso5 norte 63,8 3,3 33,8piso6 norte 63,8 5,1 40,5piso7 norte 63,8 7,7 47,8

PISOS 2 PLANTAS Area (m²) Promedio SVF (%) Max SVF (%) %piso1 sur 63,8 4,7 27,7piso2 sur 63,8 6 33,8piso1 centro 63,8 3,5 37,3piso2 centro 63,8 4,7 45,9piso1 norte 63,8 4,7 27,7piso2 norte 63,8 6 33,8

34,3

27,7

641,7

1.020,0

641,7

27,7

48

Figura 36: SVF promedio conjunto pisos interiores tipología dos pisos. Fuente: elab. Propia GRÁFICO 2 PISOS -Fluctuación horizontal 30% -Variabilidad vertical 30% -Invierno, Accesibilidad media. Entre un 3 y un 6% -Verano, leve sobrecalentamiento 2 piso Sur.

Figura 37: SVF promedio conjunto pisos interiores tipología siete pisos. Fuente: elab. Propia GRÁFICO 7 PISOS -Fluctuación horizontal >50%. El mas perjudicado es C. -Variabilidad vertical >1000% en C y >700% en N-S. -Invierno, baja accesibilidad, < 2% para los 1-2-3 de N-S y para 1-2-3-4-5 de C -Verano, elevada accesibilidad para el 7 piso Sur.

Promedio SVF pisos interiores (%) 2 PISOS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

SUR (piso1-2) CENTRO (piso1-2) NORTE (piso1-2)

SV

F %

Promedio SVF pisos interiores (%) 7 PISOS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

SUR (piso1-7) CENTRO (piso1-7) NORTE (piso1-7)

SV

F %

49

Comparaciones resultados Indicador 1:

Tabla 4: Comparativo del 1°y el 2° piso entre ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de veces de una sobre la otra según parámetros. Fuente: elab. propia 1_ Podemos deducir que en el indicador de SVF promedio en ventanas la variabilidad es mayor al de los pisos interiores al comparar los dos primeros pisos de ambas tipologías.

Tabla 5: Comparativo de variabilidad entre el 1° y el último piso por tipologías y parámetros. Fuente: elab. propia. 1_ Podemos deducir que en el parámetro de SVF promedio en ventanas, de la columna de viviendas orientadas al sur, el segundo piso tiene 1,7 veces mas de accesibilidad solar en la tipología de 2 pisos y en la tipología de 7 pisos su último piso recibe 12 veces mas que el primero. 2_ Podemos deducir que en el parámetro de SVF promedio en ventanas, de la columna de viviendas orientadas al oriente-poniente, el segundo piso tiene 1,8 veces mas de accesibilidad solar en la tipología de 2 pisos y en la tipología de 7 pisos su último piso recibe 24 veces mas que su primer piso.

Mínimo (%) Máximo (%) variabilidad Mínimo (%) Máximo (%) variabilidad2 PISOS(1°-2°) 16 27,1 1,7 4,7 6 1,37 PISOS (1°-7°) 2,4 28,4 11,8 1 8,3 8,3

2 PISOS(1°-2°) 15,1 26,6 1,8 3,5 4,7 1,37 PISOS (1°-7°) 1,2 28,2 23,5 0,3 5,4 18,0

Máximo (%) Máximo (%) variabilidad Máximo (%) Máximo (%) variabilidad2 PISOS(1°-2°) 21,4 35,9 1,7 27,7 33,8 1,27 PISOS (1°-7°) 3,6 37,7 10,5 14,8 40,8 2,8

2 PISOS(1°-2°) 20,7 34,9 1,7 37,3 45,9 1,27 PISOS (1°-7°) 2,1 37,1 17,7 10,7 38,3 3,6

VENTANAS

VENTANAS

SVF PROMEDIOS(entre el 1° y último piso)PISOS INT.

columna SUR y NORTE

columna CENTRO

SVF MÁXIMOS(entre el 1° y último piso)PISOS INT.

columna SUR y NORTE

columna CENTROSVF max

SVF promedio

2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidadpiso 1 16 2,4 6,7 21,4 3,6 5,9 4,7 1,2 3,9 27,7 19,3 1,4piso 2 27,1 2,9 9,3 35,9 5 7,2 6 1,2 5,0 33,8 21,8 1,6

2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidad 2 plantas 7 plantas variabilidadpiso 1 15,1 1,2 12,6 20,7 2,1 9,9 3,5 0,5 7,0 37,3 16,4 2,3piso 2 26,6 1,6 16,6 34,9 3 11,6 4,7 0,5 9,4 45,9 19,7 2,3

VENTANAS PISOS INTERIORES

SVF PROMEDIOS SVF MÁXIMOSVENTANAS

SVF PROMEDIOS

COLUMNA VIVIENDAS SUR (%)PISOS INTERIORES

COLUMNA VIVIENDAS CENTRO(%)

SVF MÁXIMOS

SVF PROMEDIOS SVF MÁXIMOS SVF PROMEDIOS SVF MÁXIMOS

50

3_En los pisos interiores el SVF promedio para la columna de viviendas orientadas al sur aumentan en 1,3 veces y en 8 veces entre el 1° y el último piso para la tipología de 2 pisos y para la de siete pisos respectivamente y en la columna de viviendas al centro de la manzana aumenta 1,3 y 18 veces su accesibilidad solar entre el 1° y el último piso para la tipología de 2 pisos y para la de siete pisos respectivamente Optimización resultados Indicador 1:

Tabla 6: Distintos SVF según modificación del factor de área acristalada por superficie interior. Umbral del 2%. 1_ En este caso vemos como el umbral del 2% de SVF va bajando de la 5 planta a la segunda planta a medida que aumentamos el área acristalada. 2_ Podríamos decir que en la situación actual alrededor del 40% de los pisos del edificio no cumplen con el umbral recomendado de accesibilidad solar. Esto es sinónimo de compacidad. Conclusiones resultados Indicador 1: Grados de compacidad.

Tabla 7: Grados de compacidad en conjunto de ventanas por vivienda según % que estén bajo umbral del 2% o sobre umbral del 5% de SVF, en “pisos medios” de 2 frentes de 8,4x8,4metros y “pisos quarter” de 8,4x4,2metros de 1 frente. Este indicador permite discriminar en relación que “a una baja “compacidad” el SVF promedio en las superficies debiera aumentar (máximo 100% para superficies horizontales y 50% para verticales). Si tomamos el modelo de dos plantas como el ideal por

Indicador 1 SVF Ventanas Piso medio

Tipología Total pisos < 2% Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 16 22,9

Indicador 1 SVF Ventanas Piso medio

Tipología Total pisos >5% Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 20 100,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 32 45,7

Indicador 1 SVF Ventanas Piso quarter


Indicador 1 SVF Ventanas Piso quarterTipología Total pisos >5% Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

2 pisos 20 20 100,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 21 30,0

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

PISOS 7 PLANTAS Aw=10%Af Aw=20%Af Aw=30%Afpiso1 0,6 1,2 1,7piso2 0,7 1,2 1,9

piso3 0,8 1,6 2piso4 1,4 2,2 2,9piso5 1,6 3,2 4,2piso6 2,5 5,1 7

piso7 3,8 7,7 9,8

SVF para distintas areas de cristal por fachada

51

cumplir la proporción 1:1, diremos que el modelo de siete niveles tiene una “compacidad” dependiendo de la cantidad de viviendas que no cumplan el umbral sobre la cantidad de pisos totales. Notamos un aumento de compacidad al analizar la tipología de pisos quarter.

Tabla 8: Grados de compacidad en los pisos interiores por vivienda según % que estén bajo umbral del 2% o sobre umbral del 5% de SVF, en “pisos medios” de 2 frentes de 8,4x8,4metros y “pisos quarter” de 8,4x4,2metros de 1 frente

Indicador 1 SVF Pisos Piso medio


Indicador 1 SVF Pisos Piso medio


Indicador 1 SVF Pisos Piso quarterTipología Total pisos < 2% Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 58 82,9

Indicador 1 SVF Pisos Piso quarter


x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

52

7.1.2_ Indicador 2: Horas de asoleo promedio conjunto de ventanas y pisos interiores. Asoleo conjunto de ventanas:

Figura 38: Horas de asoleo conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. Heliodón.

7 plantas

2 plantas

53

Tabla 9: Horas de asoleo conjunto ventanas ambas tipologías. Fuente: elab. propia

2 plantas

asoleo2 pisos 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-DicAsoleo prom (h) Asoleo prom(h) Asoleo máx(h) Asoleo máx(h)

1,17

2,07

3,03

4,10

2,07

3,73

1,93

8,07

1,17

2,00

1,17

2,00

0,00

0,00

2,07

3,73

3,33

4,80

4,20

5,80

4,20

5,80

5,37

5,43

3,47

4,93

3,30

4,80

2,20

3,20

4,90

6,20

0,37

0,93

1,63

2,67

0,97

2,20

1,20

5,50

0,37

0,90

0,37

0,90

0,03

0,07

0,97

2,20

2,47

3,77

3,17

4,53

3,17

4,53

3,10

2,60

2,50

3,83

2,47

3,77

1,13

1,83

3,63

4,80

1 suroriente

2 suroriente

1 surponiente

2 surponiente

1 centroponiente

2 centroponiente

1 sur

2 sur

1 nororiente

2 nororiente

1 centrooriente

2 centrooriente

1 norte

2 norte

1 norponiente

2 norponiente

asoleo7 pisos 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicventanas Asoleo prom(h) Asoleo prom(h) Asoleo máx(h) Asoleo máx(h)

8,37 sur 3,4 5,8 5,1

0,9

6 sur 2,4 1,3 4,0 2,1

5 sur 1,8 0,6 3,3

0,2

4 sur 1,4 0,2 3,0 0,5

3 sur 1,3 0,1 2,9

0,2

2 sur 2,3 0,1 4,8 0,2

1 sur 1,2 0,1 2,4

1,2

7 centroriente 3,2 1,0 4,4 2,1

6 centroriente 3,4 0,4 4,6

0,4



0,1



0,0


7 norte 1,9 0,0 3,3

0,0

6 norte 1,1 0,0 2,3 0,0

5 norte 0,7 0,0 1,6

1 norte 0,3 0,0 0,8 0,0

2 norte 0,3 0,0 0,8 0,0

3 norte 0,3 0,0 0,9 0,0

4 norte 0,5 0,0 1,2 0,0

7 plantas

54

Objetivo Indicador 2: Según el análisis del decreto de Eco-eficiencia Español referido a iluminación natural en interiores de viviendas se recomienda que se disponga de al menos una hora de sol directo (umbral) en la sala de estar en el solsticio de invierno.

Figura 39: Horas de asoleo promedio conjunto ventanas tipología dos pisos. Fuente: elab. Propia GRÁFICO 2 PISOS -Para la columna N y Centro no se cumple umbral -Variabilidad vertical de mas de 4 veces -Invierno, alrededor del 75% de las ventanas del edifico se asolean en promedio >1 hora -Verano, el 95% de las ventanas reciben mas de 3 horas de sol.

Figura 40: Horas de asoleo promedio conjunto ventanas tipología siete pisos. Fuente: elab. Propia GRÁFICO 7 PISOS -Solamente el 6 y 7 piso cumplen umbral -Fluctuación vertical muy grande. -Invierno, bajo el 3 piso no hay asoleamiento directo -Verano, en los pisos inferiores el asoleo es mínimo, solo a horas cercanas al mediodía, para los pisos superiores el asoleo es superior a las 3 horas promedio.

Asoleamiento promedio (h) ventanas 2 pisos: 21 Junio- 21 Diciembre

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

1 norte

2 norte

1 norponiente

2 norponiente

1 nororiente

2 nororiente

1 centrooriente

2 centrooriente

1 centroponiente

2 centroponiente

1 sur

2 sur

1 suroriente

2 suroriente

1 surponiente

2 surponiente

ho

ras

21 Dic 21 Jun

Asoleamiento promedio (h) ventanas 7 pisos: 21 Junio- 21 Diciembre

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

1 norte 2 norte 3 norte4 norte5 norte 6 norte7 norte

1 norponiente 2 norponiente 3 norponiente 4 norponiente 5 norponiente 6 norponiente 7 norponiente

1 nororiente 2 nororiente 3 nororiente 4 nororiente 5 nororiente 6 nororiente 7 nororiente

1 centroriente 2 centroriente 3 centroriente 4 centroriente 5 centroriente 6 centroriente 7 centroriente

1 centroponiente 2 centroponiente 3 centroponiente 4 centroponiente 5 centroponiente 6 centroponiente 7 centroponiente

1 sur 2 sur3 sur 4 sur 5 sur6 sur 7 sur

1 suroriente 2 suroriente 3 suroriente 4 suroriente 5 suroriente 6 suroriente 7 suroriente

1 surponiente 2 surponiente 3 surponiente 4 surponiente 5 surponiente 6 surponiente 7 surponiente

ho

ras

21 Jun 21 Dic

55

Asoleo conjunto de pisos interiores:

Figura 41: Horas de asoleo conjunto pisos interiores ambas tipologías. Fuente: elab. propia.

2 plantas

7 plantas

56

Tabla 10: Horas de asoleo conjunto pisos int. ambas tipologías. Fuente: elab. propia

2 plantas

Asoleo / 2 pisos Area (m²) 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso1 sur 63,8 0,6 0,3 5,6 1,4piso2 sur 63,8 1 1,3 5,6 3,9

piso1 centro 63,5 0,6 0,1 4 2piso2 centro 63,5 1 0,3 5,8 2,8

piso1 norte 63,8 0,6 0,1 4,3 1,3piso2 norte 63,8 1,1 0,3 6,4 2,6

Prom.Asoleo(h) Asoleo Max (h)

Asoleo / 7 pisos Area (m²) 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso1 sur 63,8 0,2 0,1 5,3 1,1piso2 sur 63,8 0,3 0,1 6,6 1,1piso3 sur 63,8 0,3 0,1 8,4 1,2piso4 sur 63,8 0,3 0,1 8,4 1,5piso5 sur 63,8 0,4 0,2 8,4 2piso6 sur 63,8 0,7 0,5 8,5 2,7piso7 sur 63,8 1,3 1,5 8,8 4,7

piso1 centro 63,5 0 0 1,4 0,7piso2 centro 63,5 0 0 1,7 0,8piso3 centro 63,5 0,1 0 2 0,9piso4 centro 63,5 0,1 0 2,5 1,2piso5 centro 63,5 0,2 0 3,3 1,6piso6 centro 63,5 0,5 0,1 4,3 2,2piso7 centro 63,5 1,1 0,4 6,3 3,5

piso1 norte 63,8 0,2 0 3 0,7piso2 norte 63,8 0,1 0 3 0,8piso3 norte 63,8 0,2 0 3,2 0,9piso4 norte 63,8 0,2 0 3,4 1,2piso5 norte 63,8 0,3 0 3,8 1,6piso6 norte 63,8 0,7 0,1 5,1 2,2piso7 norte 63,8 1,3 0,4 7,1 3,5

Prom.Asoleo(h) Asoleo Max (h)7 plantas

57

Figura 42: Horas de asoleo promedio conjunto pisos int. Tipología dos pisos. Fuente: elab. propia. GRÁFICO 2 PISOS -columnas N y Centro no cumplen umbral. -Variabilidad vertical de mas de 4 veces -Se mantiene variabilidad invierno-verano constante

Figura 43: Horas de asoleo promedio conjunto pisos int. Tipología siete pisos. Fuente: elab. propia GRÁFICO 7 PISOS -El piso siete cumple -Fluctuación vertical muy grande. -Invierno, gran salto del 5° piso hacia abajo -Verano, reduce variabilidad, la mayoría de pisos reciben algo

Asoleamiento promedio piso interior (h): 2 pisos

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

piso1 sur piso2 sur piso1 centro piso2 centro piso1 norte piso2 norte

ho

ras

21-Jun 21-Dic

Asoleamiento promedio piso interior (h): 7 pisos

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

piso1sur

piso2sur

piso3sur

piso4sur

piso5sur

piso6sur

piso7sur

piso1centro

piso2centro

piso3centro

piso4centro

piso5centro

piso6centro

piso7centro

piso1norte

piso2norte

piso3norte

piso4norte

piso5norte

piso6norte

piso7norte

ho

ras

21-Jun 21-Dic

58


Tabla 11: Comparativo del 1°y el 2° piso entre ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de cantidad de asoleo de una sobre la otra. Fuente: elab. propia. 1_ Para el mes de diciembre en la columna sur existe una disminución de 12 y 55 veces y para los pisos interiores de 3 y 13 veces lo que nos hace concluir que el espesor del muro apantalla la accesibilidad de luz directa en esa diferencia 2_ En Junio, el mes que necesitamos menos accesibilidad por la alta temperatura exterior de Barcelona, la tipología de 2 plantas recibe en su interior entre 2 y 3 veces mas que los mismos interiores con siete pisos de altura. Para los pisos orientados en las fachadas largas esta diferencia aumenta entre 4 y 7 veces, pero para los interiores de siete plantas la accesibilidad es nula para el mes de Diciembre. Alta variabilidad vertical. Conclusiones resultados Indicador 2: Grados de compacidad. A una baja “compacidad” las horas de asoleo medio sobre las superficies debieran aumentar. Si tomamos el modelo de dos plantas como el ideal por cumplir la proporción 1:1 diremos que el modelo de siete niveles tiene una “compacidad” de 4 o 40% en los pisos interiores por sobre el fundacional y un factor 7 o 70% en el conjunto de ventanas por estar bajo el umbral de 1 hora de asoleo un cierto porcentaje de pisos con respecto al numero total de viviendas. Si las edificaciones disminuyen su altura y/o el ancho de las vías se agranda las horas de asoleo aumentan por lo que el indicador de compacidad disminuye.

Indicador 2 ASOLEO Pisos Piso medio

Tipología Total pisos < 1hora Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 27 38,6

Indicador 2 ASOLEO Ventanas Piso medio

Tipología Total pisos < 1hora Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 2 10,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 52 74,3

x > Compacidad > y

x > Compacidad > y

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 3,1 1,2 1,2 0,1 2,6 12,0 5,37 1,93 2,4 0,2 2,2 9,7piso 2 3,6 5,5 2,3 0,1 1,6 55,0 5,43 8,07 4,8 0,2 1,1 40,4

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 0,6 0,3 0,2 0,1 3,0 3,0 5,6 1,4 5,3 1,1 1,1 1,3piso 2 1 1,3 0,3 0,1 3,3 13,0 5,6 3,9 6,6 1,1 0,8 3,5

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 2,47 0,37 0,5 0 4,9 #¡DIV/0! 3,3 1,17 1,1 0,1 3,0 11,7piso 2 3,77 0,9 0,5 0 7,5 #¡DIV/0! 4,8 2 1,2 0,1 4,0 20,0

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 0,6 0,1 0 0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! 4 2 1,4 0,7 2,9 2,9piso 2 1 0,3 0 0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! 5,8 2,8 1,7 0,8 3,4 3,5

PISOS INTERIORES

variabilidad DIC

variabilidad DIC

variabilidad DIC

PISOS INTERIORESASOLEO MÁXIMO (h)

COLUMNA VIVIENDAS CENTRO ORIENTE(h)VENTANAS

ASOLEO MÁXIMO (h)

ASOLEO PROMEDIO (h)2 plantas 7 plantas variabilidad

JUN2 plantas 7 plantas variabilidad

JUNvariabilidad

DIC

7 plantas variabilidad JUN

variabilidad DIC

2 plantas 7 plantas variabilidad JUN

2 plantasASOLEO PROMEDIO (h)

ASOLEO PROMEDIO (h)2 plantas 7 plantas 2 plantas 7 plantas variabilidad

JUNvariabilidad

JUNvariabilidad

DIC

2 plantas 7 plantasvariabilidad JUN

variabilidad JUN

variabilidad DIC

ASOLEO PROMEDIO (h)

COLUMNA VIVIENDAS SUR (h)VENTANAS

2 plantas 7 plantas

variabilidad DIC

ASOLEO MÁXIMO (h)

ASOLEO MÁXIMO (h)

59

7.1.3_ Indicador 3: Irradiancia directa fachadas según orientación. Conjunto de fachadas:

Figura 44: Irradiancia media fachada sur, 21 junio. Fuente: elab. propia. Heliodón

Figura 45: Irradiancia media fachada oeste, 21 junio. Fuente: elab. propia. Heliodón

21 Jun 21 Dic

2 plantas

7 plantas

21 Jun

60

Tabla 12: Irradiancia directa sobre fachadas. Fuente: elab. propia Objetivo Indicador 3: Maximizar irradiancia para los meses de invierno y minimizar para los de verano. El total de las fachadas verticales acumula mas energía para 21-Junio que para el 21-diciembre, esto se debe al apantallamiento del entorno.

Fachadas7 pisos 21-06(7p) 21-12(7p) 21-Jun 21-Dic

fachada S 1,6 0,7 211,4 94,8fachada N 0,4 0,0 48,8 0fachada E 1,1 0,1 1.336,0 125,9fachada O 1,3 0,3 1.608,6 402,4

Energía total (kWh)Energía media (kWh/m²)

7 plantas

2 plantas

Fachadas2 pisos 21-06(2p) 21-12(2p) 21-Jun 21-Dic

fachada S 2,2 1,9 88,3 74,4fachada N 0,6 0,0 24,1 0,0fachada E 2,1 0,2 739,9 72,0fachada O 2,8 0,8 1.001,5 288,9

Energía media (kWh/m²) Energía total (kWh)

21-Jun Area (m²) kWh kWh/m²2 pisos 905,9 1.853,7 2,0

21-Dec Area (m²) kWh kWh/m²2 pisos 905,9 435,3 0,5

Totales 2 pisos

21-Jun Area (m²) kWh kWh/m²7 pisos 2.779,0 3.207,0 1,2

21-Dec Area (m²) kWh kWh/m²7 pisos 2.779,0 623,7 0,2

Totales fachadas 7 pisos

61

Figura 46: Irradiancia promedio conjunto fachadas ambas tipologías. Fuente: elab. propia. ->50% irradiancia directa sobre el edificio de dos niveles. -> irradiancia para solsticio verano -Invierno, reducida energía solar incidente. -Verano, mayor accesibilidad para el bloque de 2 niveles debido a la estrecha proporción entre el ancho de la calle y la altura edificada del bloque de 7 niveles lo que no permite la penetración hasta los pisos inferiores, entonces el valor por m2 aumenta.

Figura 47: Irradiancia total conjunto fachadas ambas tipologías. Fuente: elab. propia.

Energía total en fachadas (KWh): 2-7 pisos

0100200300400500600700800900

1.0001.1001.2001.3001.4001.5001.6001.7001.8001.9002.000

fachada S fachada N fachada E fachada O

KW

h

21-06(2p) 21-12(2p) 21-06 (7p) 21-12(7p)

Energía media fachadas (KWh/m2): 2-7 pisos

0

1

2

3

4

5

fachada S fachada N fachada E fachada O

KW

h/m

2

21-06(2p) 21-12(2p) 21-06(7p) 21-12(7p)

62


Tabla 13: Comparativo del 1° y el 2° piso entre las fachadas de ambas tipologías y la variabilidad o ponderación de cantidad de energía de una fachada sobre la otra. Fuente: elab. propia. *El comportamiento de los 2 últimos pisos del bloque de siete es muy similar en irradiación media y horas de sol directo promedio con el bloque de dos pisos. -Invierno, la variabilidad es muy alta por que los pisos inferiores del bloque de siete niveles casi no reciben radiación directa. -Verano, mayor incidencia sobre las fachadas del bloque de 2 niveles. De entre 19 y 7 veces para la Poniente y cerca de 2 veces en la Sur Conclusiones resultados Indicador 3: Grados de compacidad: A una alta “compacidad” la irradiación media sobre las fachadas debiera disminuir: -El modelo de siete niveles tiene una “compacidad” de factor 7 o 70% con respecto al modelo fundacional, por que 52 de las 70 porciones de fachadas de viviendas captan menos que la mas perjudicada de las del bloque de dos niveles, durante el solsticio de invierno. -Sobre el espacio publico, para el solsticio de invierno, con la tipología de siete viviendas de apantalla un 15% de la irradiancia directa media.

Tipología KWh/m2 KWh/m2 Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%21-jun/21-sept 21-dic/21-mar

2 pisos 394,2 130,7 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 340 110,9 15,1

Indicador 4IRRADIANCIA

MEDIAEspacio público

x > Compacidad > y

Piso medio

Tipología Total pisos < 0,7KWh/m2 Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%2 pisos 20 0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 70 52 74,3

IRRADIANCIA MEDIAIndicador 3 Fachadas

x > Compacidad > y

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 1,9 0,7 0,1 0,0 18,8 #¡DIV/0! 4,3 2,5 1,1 0,4 4,0 6,7piso 2 2,7 1,1 0,4 0,1 7,2 18,3 6,5 4,2 1,5 0,5 4,4 7,8piso 3 0,6 0,2 2,1 1,0piso 4 1,0 0,3 2,5 1,2piso 5 1,4 0,4 3,2 1,5piso 6 2,1 0,7 4,3 2,9piso 7 2,8 1,1 6,5 4,3

21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dic 21-Jun 21-Dicpiso 1 1,8 1,1 0,8 0,0 2,2 #¡DIV/0! 8,5 2,6 5,2 0,1 1,6 26,0piso 2 2,0 2,7 1,2 0,1 1,7 26,7 9,0 6,5 6,5 0,2 1,4 32,3piso 3 1,3 0,2 7,3 0,3piso 4 1,4 0,4 7,5 0,5piso 5 1,5 0,7 7,9 0,7piso 6 1,6 1,0 8,2 2,3piso 7 1,9 2,7 8,8 7,0

COLUMNA VIVIENDAS SURFACHADAS POR NIVELES

KWh/m2 ASOLEO PROMEDIO (h)2 plantas 7 plantas variabilidad

JUNvariabilidad

DIC2 plantas 7 plantas variabilidad

JUNvariabilidad

DIC

2 plantas 7 plantas variabilidad JUN

variabilidad DIC

COLUMNA VIVIENDAS CENTRO (PONIENTE)FACHADAS POR NIVELES

KWh/m2 ASOLEO PROMEDIO (h)2 plantas 7 plantas variabilidad

JUNvariabilidad

DIC

63

7.1.4_Indicador 4: Irradiancia directa sobre espacio público. Espacio público:

Figura 48: Asoleo espacio público, 21 Diciembre. Fuente: elab. propia. Heliodón

2 plantas

7 plantas

21 Dic

64

Tabla 14: Irradiancia directa sobre espacio público. Fuente: elab. propia Objetivo Indicador 4: Maximizar irradiancia para los meses de invierno y minimizar para los de verano.

Figura 49: Irradiancia total sobre espacio público en ambas tipologías. Fuente: elab. propia. -Invierno, <20% de variabilidad entre sombras que dan ambas tipologías sobre el suelo público -Verano, menor accesibilidad para el bloque de 7 niveles que es lo que se necesita para las altas T° de la ciudad.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Energía total (GWh) Energía media(kWh/m2) Promedio asoleo (h)

21-Jun/21-Sept(2P) 21-Jun/21-Sept(7P) 21-Dec/21-Mar(2P) 21-Dec/21-Mar(7P)

2 PISOS

21-Jun/21-Sept 16° 127.767.562,5 394,2 824,421-Dec/21-Mar 16° 42.361.554,2 130,7 553,0

Modelo 2 pisos Energía total (kWh)

Energía media(kWh/m2)

Promedio asoleo (h)Espacio público

Dias kWh/m2-día Horas-día21-Jun/21-Sept(7P) 93 4,24 8,8621-Dec/21-Mar(7P) 91 1,44 6,08

7 PISOS

21-Jun/21-Sept 16° 112.156.769,3 346,0 724,621-Dec/21-Mar 16° 35.948.870,4 110,9 461,3

Espacio público Modelo 7 pisos Energía total

(kWh)Energía

media(kWh/m2)Promedio asoleo (h)

Dias kWh/m2-día Horas-día93 3,72 7,7991 1,22 5,07

21-Jun/21-Sept(7P)21-Dec/21-Mar(7P)

65


Figura 50: Asoleo espacio público, 21 Dic.- 21 Mar.. Fuente: elab. propia. Heliodón

7 PISOS

2 PISOS

21Dic-21Mar

66

Figura 51: Irradiancia media espacio público público, 21 Dic. – 21 Mar... Fuente: elab. propia. Heliodón

7 PISOS

2 PISOS

21Dic-21Mar

67

Tabla 15: Comparativo según cambio en orientación entre horas de asoleo promedio e irradiancia directa media entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. -Variabilidad casi nula entre cambios de orientación. Se busca el equilibrio de maximizar para invierno y minimizar para verano.

Figura 52: Comparativo según cambio en orientación entre horas de asoleo promedio e irradiancia directa media entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. -Para el solsticio de verano este indicador de compacidad no es muy sensible ya que para todas las orientaciones los resultados son similares. Están en el orden del 10% de variabilidad entre la trama orientada 45°N y la de 90°. Para el solsticio de invierno influye en un 50% mas entre la orientación Este–Oeste y 0° N lo que si se transforma en un indicador significativo.

7 PISOS

21-Jun 0° 1.628.875 5 9,6 15 7,221-Dec 0° 243.900 0,8 5,2 9 1,221-Jun 16° 1.631.137,0 5 9,7 15 7,221-Dec 16° 242.061,8 0,8 5,2 9 1,221-Jun 45° 1.647.532,7 5 9,8 15 7,221-Dec 45° 230.315,0 0,7 5,3 9 1,221-Jun 90° 1.726.866,5 5,3 10,3 15 7,221-Dec 90° 226.196,5 0,7 5,1 9 1,2

Max asoleo últimospisos (h)

Min asoleoprimeros pisos (h)Espacio público

Modelo 2 pisos Energía total (kWh)


Promedio asoleo (h)

21-Jun 0° 831.238,9 2,6 4,2 15 7,221-Dec 0° 93.211,8 0,29 1,8 9 1,221-Jun 16° 817.636,6 2,5 4,2 15 7,221-Dec 16° 90.350,7 0,28 1,8 9 1,221-Jun 45° 806.348,1 2,5 4,1 15 7,221-Dec 45° 74.905,3 0,23 1,7 9 1,221-Jun 90° 866.740,2 2,7 4,6 15 7,221-Dec 90° 64.863,5 0,2 1,3 9 1,2

Espacio público Modelo 7 pisos Promedio asoleo (h) Max asoleo últimos

pisos (h)Min asoleo primerospisos (h)

Energía total (kWh)


Promedio horas Asoleamiento (h)Espacio público: 6 pisos

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Promedio horas de asoleo (h)

ho

ras

21-Dec 0° 21-Jun 16° 21-Dec 16° 21-Jun 45° 21-Dec 45° 21-Jun 90° 21-Dec 90°

Energía media (kWh/m2)Espacio público: 2 pisos

0

1

2

3

4

5


KW

h/m

2


Energía media(kWh/m2)Espacio público: 7 pisos

0

1

2

3

4

5


KW

h/m

2


Promedio horas Asoleamiento (h)Espacio público: 2 pisos

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

ho

ras

Serie2 Serie3 Serie4 Serie5 Serie6 Serie7 Serie8Promedio horas de asoleo (h)


7 PISOS 2 PISOS

2 PISOS

68

La gran diferencia entre los modelos es en relación a las alturas donde el modelo de 2 pisos recibe el doble de energía total acumulada y el doble de horas de sol directo, lo que para el invierno mejoraría el bienestar en el espacio publico y su aporte energético a los interiores pero en verano generaría problema de exceso de radiación sobre las superficies horizontales públicas.

Figura 53: Comparativo según radiación solar para el 21 de diciembre sobre superficie pública entre ambas tipologías. Fuente: elab. propia. -Aumenta la perdida o deja de captar a medida que se acerca a los 90°.

2 PISOS

45°

90°

16°

0°

7 PISOS

69

Conclusiones resultados Indicador 4: Grados de compacidad: En este caso el indicador de irradiancia media sobre el espacio público si permite discriminar según la altura edificada en relación que a una baja “compacidad” la irradiación media sobre el espacio público debiera aumentar. Si tomamos el modelo de dos plantas como el ideal, diremos que el modelo de siete niveles tiene una “compacidad” de factor 2 o 20% con respecto al modelo fundacional por que la diferencia de energía incidiendo por metro cuadrado en ambos solsticios es de 20% aprox.

7.2_ Cambio de orientación como parámetro: Indicador 5 Caso arquitectónico:

Figura 54: Rotación de la trama urbana. Fuente: elab. propia. Heliodón.

Las variables fijas como el ancho de la calle y la altura edificada se contraponen a la rotación

del trazado urbano en relación al original de 16° norte, desplazándolo a 0°, 45° y 90° en

busca de una orientación optima que permita reducir la variabilidad energética y de

asoleamiento entre los pisos superiores e inferiores y entre la oposición de sus fachadas. Se

analizaran los siguientes elementos:

Espacio Público

Fachadas bloque viviendas

Conjunto de ventanas

Conjunto de pisos interiores

Veremos si el cruce de resultados de los distintos elementos nos van dando indicios de ser

indicadores de “compacidad perceptible” dependiendo del juego de las variables ambientales

incidentes para este contexto urbano compacto.

Tipología KWh/m2 KWh/m2 Compacidad % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%21-jun/21-sept 21-dic/21-mar

2 pisos 394,2 130,7 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 107 pisos 340 110,9 15,1

Indicador 4IRRADIANCIA

MEDIAEspacio público

x > Compacidad > y

70

Figura 55: Rotación de la trama urbana. Fuente: elab. propia. Heliodón.

Figura 56: Estereométrica rotada en calle tipología 2 pisos.. Fuente: elab. propia. Heliodón.

Objetivo Indicador 5: Maximizar irradiación media en invierno y minimizar en verano.

ORIENTACIÓN: 16° ORIENTACIÓN: 0°



ORIENTACIÓN: 90° ORIENTACIÓN: 45° 2 plantas

71

Entorno calle bloque de viviendas: 0°,16°,45° y 90°:

Figura 57: Entorno calle. Fuente: elab. propia. Heliodón.

Tabla 16: Entorno calle. Fuente: elab. propia.

Figura 58: Energía media entorno calle. Fuente: elab. propia. -Verano, 0°,16° y 45° minimizan incidencia radiación directa. Variabilidad <50% -Invierno, 0° y 16° maximizan accesibilidad invierno. Variabilidad >300%

Energía media (KWh/m2) 21 Junio

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

calle

KW

h/m

2

0° 16° 45° 90°

Energía media (KWh/m2) 21 diciembre

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

calle

KW

h/m

2

0° 16° 45° 90°

21-Dic/ KWh/m2 0° 16° 45° 90°calle entorno 0,19 0,17 0,06 0,06

21-Jun/ KWh/m2 0° 16° 45° 90°calle entorno 1,5 1,4 1,6 2,3

72

Fachadas bloque viviendas: 0°,16°,45° y 90°:

Figura 59: Irradiancia media Fachadas. Fuente: elab. propia. Heliodón

Tabla 17: Irradiancia media Fachadas. Fuente: elab. propia.

Fachada este

Fachada oeste

Fachada norte

Fachada sur

21-Jun/KWh/m2 0° 16° 45° 90°fachada 1 (S, S, S-E, E) 1,5 1,6 1,5 1,3fachada 2 (N, N, N-E, O) 0,3 0,4 0,8 1,3fachada 3 (E, E, E-N, N) 1,2 1,1 0,8 0,3fachada 4 (O, O, O-S, S) 1,2 1,3 1,4 1,5

21-Dic/KWh/m2 0° 16° 45° 90°fachada 1 (S, S, S-E, E) 0,7 0,7 0,6 0,2fachada 2 (N, N, N-E, O) 0,0 0,0 0,0 0,2fachada 3 (E, E, E-N, N) 0,2 0,1 0,0 0,0fachada 4 (O, O, O-S, S) 0,2 0,3 0,5 0,6

73

Figura 60: Irradiancia media fachadas. Fuente: elab. propia. -Verano, 90° < variabilidad y menor accesibilidad -Invierno, mayor irradiancia en 16° y 45°

Energía media fachadas (KWh/m2) 21 Diciembre

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

fachada 1 (S, S, S-E, E) fachada 2 (N, N, N-E, O) fachada 3 (E, E, E-N, N) fachada 4 (O, O, O-S, S)

KW

h/m

2

0° 16° 45° 90°

Energía media fachadas (KWh/m2) 21 Junio

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

fachada 1 (S, S, S-E, E) fachada 2 (N, N, N-E, O) fachada 3 (E, E, E-N, N) fachada 4 (O, O, O-S, S)

KW

h/m

2

74

Conjunto de ventanas bloque viviendas: 0°,16°,45° y 90°:

Figura 61: Irradiancia media Conjunto de ventanas. Fuente: elab. propia. Heliodón

Figura 62: Irradiancia media conjunto de ventanas. Fuente: elab. propia.

sur

Sur-este

Sur-oeste

Nor-oeste

Nor-este

Centro-este

Centro-oeste

norte

Norte

Energía media (kWh/m²) ventanas 21 Junio

00,2

0,40,6

0,81

1,21,4

1,61,8

22,2

2,42,6

2,83

1 norte 2 norte 3 norte4 norte5 norte 6 norte7 norte





1 sur 2 sur3 sur 4 sur 5 sur6 sur 7 sur



kW

h/m

²

90° 45° 16° 0°

Energía media (kWh/m²) ventanas 21 Diciembre

0

0,20,4

0,60,8

11,2

1,41,6

1,82

2,22,4

2,62,8

3

1 norte 2 norte3 norte 4 norte (o)5 norte (o)6 norte (o)7 norte (o)





1 sur (E)

2 sur (E)

3 sur (E)

4 sur (E)

5 sur (E)

6 sur (E)

7 sur (E)



kW

h/m

°

90° 45° 16° 0°

75

-Verano, 45° < variabilidad y accesibilidad total -Invierno, mayor irradiancia en 16° y 45° Conjunto de pisos interiores bloque viviendas: 0°,16°,45° y 90°:

Figura 63: Irradiancia media Conjunto de pisos interiores. Fuente: elab. propia. Heliodón

Figura 64: Irradiancia media conjunto de pisos interiores. Fuente: elab. propia.

Energía media (kWh/m²) 21 Junio

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

piso1sur

piso2sur

piso3sur

piso4sur

piso5sur

piso6sur

piso7sur

piso1centro

piso2centro

piso3centro

piso4centro

piso5centro

piso6centro

piso7centro

piso1norte

piso2norte

piso3norte

piso4norte

piso5norte

piso6norte

piso7norte

KW

h/m

2

0° 16° 45° 90°

Energía media (kWh/m²) 21 diciembre

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

piso1sur

piso2sur

piso3sur

piso4sur

piso5sur

piso6sur

piso7sur

piso1centro

piso2centro

piso3centro

piso4centro

piso5centro

piso6centro

piso7centro

piso1norte

piso2norte

piso3norte

piso4norte

piso5norte

piso6norte

piso7norte

KW

h/m

2

0° 16° 45° 90°

sur

centro

norte

76

Conclusiones resultados Indicador 5: Grados de compacidad:

Tabla 18: Comparativo según cambio en orientación para irradiancia medias sobre diferentes superficies tanto verticales como horizontales. Se busca el equilibrio de maximizar para invierno y minimizar para verano. Fuente: elab. propia.

Orientación 7 PISOS

Entorno calle

0° 16° 45° 90°21-Jun 1,5 1,45 1,57 2,3321-Dic 0,18 0,16 0,05 0,06

Fachadas0° 16° 45° 90°

21-Jun 1,16 1,16 1,11 0,9121-Dic 0,22 0,24 0,27 0,28

Ventanas

0° 16° 45° 90°21-Jun 0,66 0,68 0,7 0,4321-Dic 0,1 0,11 0,16 0,17

Pisos interiores

0° 16° 45° 90°21-Jun 0,2 0,21 0,2 0,1421-Dic 0,2 0,22 0,2 0,14

Espacio Publico

7 PISOS 0° 16° 45° 90° Compacidad %21-Jun 2,6 2,5 2,5 2,721-Dic 0,29 0,27 0,23 0,2 y2PISOS 0° 16° 45° 90°21-Jun 5 5 5,1 5,321-Dic 0,74 0,75 0,71 0,7 x

Irradiación media (KWh/m2 promedio)





77

En este caso el indicador de irradiancia media sobre el espacio público si permite discriminar

según el cambio de orientaciones y la altura edificada en relación que “a una baja

“compacidad” la irradiación media sobre el espacio público debiera aumentar”,

diremos que el modelo de siete niveles tiene una “compacidad” de factor x con respecto al

modelo fundacional cuando la diferencia de energía incidiendo por metro cuadrado en ambas

tipológicas sea de x% para el solsticio de invierno.

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x > 45°> y

x > 90° > y

x > 0°> y

x > 16°> y

78

8_ Conclusiones y próximos pasos El crecimiento en altura, la expansión horizontal y vertical y las divisiones interiores de los

bloques de viviendas de la Barceloneta posibilitaron el progresivo aumento de habitantes y de

compacidad del barrio en los 250 años pasados desde su fundación, transformándolo en un

caso de intensa densificación que deterioró las condiciones de habitabilidad del barrio y

específicamente las posibilidades de aprovechamiento de la luz solar.

Este estudio de sensibilidad midió las “compacidades perceptibles” en dicho barrio

basándose en las cuatro variables más críticas relacionadas con la accesibilidad solar:

o Las obstrucciones verticales

o Las obstrucciones horizontales

o La orientación

o El % de superficies ventana en la fachada

A continuación detallaremos las conclusiones por caso de estudio:

1_ El primer parámetro que se modifica es el de la altura edificada tomando como referencia

de inicio y estado “óptimo” la geometría original de 1753 de dos niveles comparándola con la

actual de siete niveles promedio, manteniendo la misma geometría en planta:

-El cambio de altura es el parámetro geométrico más influyente en los resultados ya

que permite distinguir claramente las dos geometrías distintas. De esto se deduce que el

ángulo de la rasante que mide la proporción entre ancho de calle y altura edificada es la

herramienta geométrica de mayor utilidad y sensibilidad para estudiar compacidades a partir

de la accesibilidad solar

-Dentro de los indicadores ambientales el SVF es el más sensible porque trabaja con

todas las escalas implícitas en el problema (que es la mayor complejidad) y tiene la

pertinencia de tomar datos geométricos y ponderarlos con inclinaciones energéticas. Habrá

que definir cual es el elemento arquitectónico que, según el calculo de SVF, muestre con mas

precisión los grados de compacidad.

79

-No se trata solamente de acceso solar, sino también de derecho a ver el cielo11,

manifestado por el parámetro SVF.

2_ El segundo parámetro que entra en juego es el de la modificación de la orientación.

Partiendo de la situación real de 16° Norte como eje en el que se encuentran orientas la vías

longitudinales y la mayores superficies de fachadas, nos giramos a 0°N, luego a 45°N y por

último a 90°N, trabajando con una altura edificada constante de siete niveles y un mismo

trazado:

-Creemos que el parámetro de la modificación de orientaciones de un entorno urbano nos

permite conocer las magnitudes de las energías potenciales incidentes sobre los

elementos y discriminar cual podría ser la orientación óptima según su mejor o peor

distribución de la energía en las fachadas para invierno o verano pero no es un indicador

preciso para determinar compacidades por que los criterios o umbrales son complejos de

relacionar por la cantidad de factores que involucran.

- Este parámetro si nos puede hablar de bienestar perceptivo sobre distintas escalas o

superficies, como en el caso del espacio público en que nos entrega datos relacionados con

compacidad en relación a cuanta energía incide o deja se incidir sobre esta superficie a partir

de la modificación de altura y ángulo de orientación. Partiendo de la base que a mayor

compacidad menor irradiancia sobre el espacio público.

La investigación apunta a animar a arquitectos a diseñar mas y mejores interiores

iluminados con luz natural, considerando el enorme beneficio térmico y por ende energético

del calor solar, el incremento en el confort perceptivo del habitante al aumentar la

accesibilidad solar en sus viviendas y espacios públicos; las exigencias reales de una

ventana y la planificación consiente del entorno urbano a partir de criterios ambientales

propios de cada lugar y hacer de la ciudad un modelo mas sostenible y habitable que es el

gran desafío urbano del siglo XXI.

Como ejemplo, “Hong Kong urbano tiene quizás la densidad de edificio más alta de cualquier

ciudad en el mundo. Esto tiene población para conseguir densidad de 175,000 habitantes por

kilómetro cuadrado, y una densidad de desarrollo de 2.500-3.000 habitantes por hectárea

11 Daylight needs, solar access, urban ventilation and urban climate in high density city– an experience of Hong Kong”,Edward Ng, SEUS, Compiegne, 2010.

80

para sitios residenciales. Bajo estas circunstancias, proporcionar una adecuada accesibilidad

de luz del día en viviendas, sobre todo en los pisos inferiores, es sumamente difícil”12…

¿Cómo será la habitabilidad dentro de entornos urbanos futuros?

¿Cuál será la calidad ambiental en las ciudades?

¿En qué tipo de ciudades nuestros hijos vivirán?

¿Como evolucionará la ciudad en el siglo XXI?

8.1_La accesibilidad solar como parámetro de sostenibilidad urbana

Para poder evaluar el real aprovechamiento de la accesibilidad solar, es necesario conocer

como se reparte este flujo en relación a los usos del entorno urbano: individual, que se refiere

a la incidencia en la vivienda y social referida al espacio publico.

En el caso del uso individual se analizó la evolución temporal de la radiación y las horas de

asoleo directo en una vivienda tipo; con referencia al uso social, se trabajo de igual forma

pero enfocándose en el espacio público.

Comprender la importancia de la accesibilidad solar y luz natural en el ahorro y eficiencia

energética en los edificios (17% del total del consumo energético en España13), debido a que

presenta una eficacia luminosa superior a la artificial, y con esto reducir las emisiones de

CO2 liberadas al ambiente.

La radiación solar es la contribución más importante al balance energético superficial y

volumétrico durante el día sobre un volumen edificado, sobre todo en edificios residenciales,

donde los aportes internos son muy bajos. La utilización de luz del día en edificios puede

causar ahorros significativos el consumo de electricidad para alumbrar creando una mejor

calidad y bienestar interior.

La existencia de una equilibrada proporción entre los usos del sol es fundamental para

garantizar el bienestar de los ciudadanos y la salvaguardia del medio ambiente.

12 “A simplified Daylighting design tool for high-density urban residential buildings”, E Ng, Department of Architecture, Chinese University of Hong Kong, China,Mayo 2001. 13 Rueda Salvador y Naredo José Manuel, 1996. “La ciudad compacta y diversa frente a la conurbación difusa”. Biblioteca Ciudades para un futuro sostenible, Madrid.

81

8.2_ Próximos pasos

-Haber elegido un caso o entorno urbano real da muchas mas posibilidades de continuación

al trabajo, como precisar donde efectuar mediciones urbanas pertinentes o también

contrastar la interpretación de los cálculos con las practicas reales para intentar fijar o

proponer futuras regulaciones y desarrollar Instrumentos de diseño y códigos profesionales.

-Cuantificar el real aporte de la accesibilidad solar sobre aspectos de confort lumínico y/o

térmico en las viviendas y su conjunto.

-El cambio de latitud y pendiente del terreno incide directamente en la accesibilidad solar de

una misma fachada y por lo tanto en la morfología urbana construida para garantizar un nivel

de iluminancia mínimo durante todo el año. En otras palabras grandes enmascaramiento

naturales o de relieve (accidentes geográficos) sobre ciudades o barrios.

-Poder idear una metodología deductiva, sencilla y de fácil aplicación a partir de una ecuación

básica que mida grados de compacidades, bajo criterios ambientales.

82

9_ Referencias Bibliográficas

1- Hobsbawn, Eric.1995. “Historia del Siglo XX”.Edit. Crítica. Londres.

2- Edward Ng,2001.“A simplified Daylighting design tool for high-density urban residential

buildings”, BA(Hons) BArch PhD RIBA , University of Hong Kong, China.

3- Edward Ng,2010.“Daylight needs, solar access, urban ventilation and urban climate in high

density city– an experience of Hong Kong” , SEUS, Compiegne..

4- Edward Ng. 2001.“Review of Lighting and Ventilation of Residential Buildings in Hong

Kong”, Unpublished.Technical Report, Chinese University of Hong Kong

5- Beckers, Benoit.2003. “El diagrama solar”, Informe Helio_001_es..

6- Beckers, Benoit.2007. “Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de

arquitectura”, Informe Helio_005_es.

7 - Beckers, Benoit y D. Rodriguez.2008. “Helping architects to design their personal daylight”,

Urban Systems Engineering Department,Compiègne University of Technology.,Francia.

8- Beckers, B.,Masset, L. y Beckers, P..2007. “Una proyección sintética para el diseño

arquitectónico con la luz del sol” ,8º congreso iberoamericano, Cusco.

9- Beckers, Benoit.2007. “Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de

arquitectura” . Compiègne University of Technology, Francia.

10- Mardaljevic, J.1999. “Daylight Simulation: Validation, Sky, Models and Daylight

Coefficients”, PhD thesis De Montfort University.

11-“Daylight and Planning in Europe”, PhD thesis. London Metropolitan University, 2004.

12- Lynes, J.A.1979. “A sequence for daylighting design”, Lighting Research & Technology.

13- Vartiainen, Eero.2001. “Daylight modelling and optimization of solar facades”, PhD thesis,

, Helsinky University of technology.

14- Collin, Oliver..2008. “Facteur de ciel :un paramètre d’évaluation des masquesen

architecture”,Universidad de Liège,

15- Rueda, Salvador.1996. “La Ciudad compacta”, www.bcnecologia.net.,Barcelona.

16- “Cerdá y Barcelona”, la primera metrópolis, 1853-1897, MUHBA.

17- Cerdá, I. 1859. “Resumen general del caserío de las manzanas e intervias de la urbe

matriz y suburbios en 1859”. Barcelona.

18- Solá-Morales, Manuel. “Cerda /Ensanche, Lab. De urbanismo. Barcelona.

19- Serra, Enric.2000.”“Geometría y proyectos de sol, La villa de gracia”, Tesis Doctoral, UPC

20- Tatjer Mir, Merecdes.1973. “La Barceloneta del siglo XVIII al plan de la ribera”, Edit.

Frontera.

21- Tatjer Mir, Merecdes.2003. “La Barceloneta que desaparece”,Tribuna.

22- Rodríguez, Diana. 2007 “El juego de las geometrías bajo el sol”, Tesina master AEM.

23-“Sustainable Urban Design”, , Conference City Futures, Madrid, 2009.

83

24- Regolini, Carlos y Junyent Rosa..2009.“Mejora accesibilidad vertical de la habitación

tradicional del barrio de la Barceloneta”, Eduardo Molina R., Tesis PFC, EPSEB.

25- Mariages, Cristina.2007. “Estudio grafico y histórico de la Iglesia San Miguel del puerto y

su entorno”. PFC. EPSEB.Barcelona.

26- Rueda, Salvador y Naredo, José Manuel, 1996. ‘La ciudad compacta y diversa frente a la

conurbación difusa’, La construcción de la ciudad sostenible: fundamentos. Biblioteca

Ciudades para un futuro sostenible, Madrid.

27- Rueda, Salvador.1998. “Visiones de la ciudad: del urbanismo de Cerdà a la ecología

urbana’. Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona (www.bcnecologia.net).

28- Serra Rafael, Coch Helena.1995.”Arquitectura y energía natural”. UPC. Barcelona.

29- Capel, Horacio.2003.”Redes, chabolas y rascacielos. Las transformaciones físicas y la

planificación en las áreas metropolitanas”. Mediterráneo Económico. Barcelona..

30- Maldonado, Eduardo y Yannas, Simos.1998.”Environmentally Friendly Cities”. PLEA 98:

Passive and Low energy Architecture Lisboa, Portugal.

31- Yañez, Guillermo.2008.”Arquitectura solar e ilumincion natural”. Edit. Munilla. Madrid.

32- De la Puerta, José María. 2009. “Vivienda, envolvente, hueco”. Actar. Madrid.

33- De Luxán, M. y Vázquez, M.2009.”Actuaciones con criterios de sostenibilidad en la

rehabilitación de viviendas en Madrid”.UPM. Madrid.

34. Solá-Morales, Manuel.1976.”Barcelona: remodelación capitalista o desarrollo urbano en el

sector de la ribera oriental”. Edit. GG. Barcelona.

Documentos digitales y páginas Web

1- http://www.heliodon.net

2- http://earth.google.com/

3- http://www.ngdc.noaa.gov

4- http://www.satel-light.com/indexmD.htm

5- http://windows.lbl.gov/

6- http://tx.technion.ac.il/~arrguedi/

7- http://new-learn.info/learn/packages/clear/index.htm

8-http://luminance.londonmet.ac.uk/webhdr/

9-http://www.bcnecologia.net/

10- http://www.solarcity.org

11- www.philipluo.com/architecture/daylighting/index.shtm

84

10_ Anexos.

10.1_ Geometría solar Desde un punto de la tierra, el movimiento del sol se basa esencialmente en dos rotaciones,

la primera con un período de un año, y un radio considerable de unos 150 millones de

kilómetros, la segunda con un período de un día, que se realiza alrededor del eje norte-sur de

la esfera terrestre. Estos dos ejes son respectivamente perpendiculares al plano de la

eclíptica y al plano del ecuador terrestre.

_ Movimiento aparente del sol Para entender bien el movimiento aparente del sol sobre la bóveda celeste, conviene

recordar el movimiento real de la tierra en el espacio del sistema solar. La rotación casi

circular de la tierra alrededor del sol se realiza en un año en un plano llamado eclíptica.

Además, La tierra gira sobre sí misma, efectuando una vuelta completa cada 24 horas,

alrededor de un eje inclinado de 23.5 grados con respecto a la eclíptica. La primera de estas

rotaciones explica la alternancia de las estaciones y la segunda la del día y de la noche.

Figura 1: Movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

Cualquier plano pasando por el centro de la tierra intercepta su superficie según un gran

círculo, cuyo radio es igual al de la tierra. Cualquier otro plano la intercepta según un

pequeño círculo, de radio inferior.

El eje de rotación de la tierra pasa por su centro e intercepta su superficie en los dos polos.

Define, además, sobre la tierra una infinidad de círculos perpendiculares a su dirección, los

paralelos. Sólo uno de ellos, equidistante de los dos polos, es un gran círculo: el ecuador. Los

demás paralelos son pequeños círculos. Cada uno se ubica mediante su ángulo de latitud,

variando desde 01 en el ecuador hasta 90° en los polos. Los trópicos son dos paralelos

85

particulares: el trópico del Cáncer está a 23.5° de latitud norte y el trópico del Capricornio a

23.5° de latitud sur. Los dos círculos polares están a 66.51 de latitud (es decir a 90° - 23.5°).

El haz de planos definido por el eje de rotación de la tierra determina sobre ella los

meridianos, que son todos grandes semi-círculos ortogonales a los paralelos. El meridiano de

Greenwich (en Inglaterra) sirve de referencia. Cada meridiano se ubica mediante su ángulo

de longitud, que vale 01 en Greenwich y puede crecer hasta 1801 hacia el este o el oeste.

Cualquier punto de la superficie terrestre puede luego ubicarse mediante su latitud (Norte o

Sur, variando entre 01 y 901) y por su longitud (Este u Oeste, variando entre 01 y 1801). Así,

Barcelona se encuentra a 41grados 18 minutos y 7 segundos de latitud Norte y a 2 grados 5

minutos y 31 segundos de longitud Este.

Salvo indicación contraria, emplearemos siempre en el texto que sigue la hora solar, definida

de modo que el sol alcanza su punto culminante a mediodía. Para encontrar la hora legal

correspondiente, hay que tener en cuenta el huso horario, la longitud local y, eventualmente,

el paso a la hora de verano.

Los solsticios de verano y de invierno corresponden respectivamente al día más largo y al

más corto del año. En el hemisferio norte, el solsticio de verano ocurre el 21 de junio y el de

invierno el 21 de diciembre. En el hemisferio sur, es al revés. En los equinoccios de

primavera y de otoño, el día y la noche tienen igual duración (12 horas). Los equinoccios

están a medio camino de los solsticios, el 21 de marzo y el 21 de septiembre.

El cenit es un punto ubicado justo encima del observador. Corresponde, según la vieja

astronomía árabe, a la intersección de la vertical con la bóveda celeste. Como veremos, el sol

sólo alcanza el cenit en la zona intertropical.

Figura 1: Geometría solar. Fuente: “El diagrama solar”, B. Beckers, 2003.

86

El azimut solar es el ángulo medido en el sentido de las agujas del reloj entre el punto

cardenal Sur (en el hemisferio norte) o Norte (en el hemisferio sur) y la proyección sobre el

plano horizontal local de la recta que una la tierra al sol. El ángulo se mide en el sentido de

las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el sentido contrario en el hemisferio sur,

utilizando las proyecciones sobre el plano horizontal del punto de

observación. El azimut solar es negativo por la mañana (dirección Este), nulo o igual a 180° a

mediodía y positivo por la tarde (dirección Oeste), en todo el planeta.

El azimut geográfico se mide siempre en el sentido de las agujas del reloj a partir del Norte,

independientemente del punto de observación.

_ Soleamiento en Barcelona. Ubicación: 41:18:07 N 2:05:31 E

Figura 2: Estereométrica solar Barcelona. Fuente: “El diagrama solar”, B. Beckers, 2003.

En la figura 3, hemos representado sobre la bóveda celeste las trayectorias del sol en los

solsticios y equinoccios. Más alto se halla el sol, y más su proyección se acerca al centro del

diagrama. La figura 2 es una proyección central sobre el plano de horizonte local de esta

semi-esfera. Como el centro de proyección es el nadir del punto cenital, se trata exactamente

de una proyección estereográfica.

El centro del círculo representa el punto de observación y su circunferencia el horizonte; el

disco es la proyección de una semi-esfera centrada en este punto representando la bóveda

celeste. Las curvas de los meses son arcos de círculos centrados sobre el eje vertical que

muestran las trayectorias del sol el 21° día de cada mes. Tres aparecen aquí en rojo: la más

próxima al centro corresponde al solsticio de verano (21 de junio), la segunda a los

equinoccios (21 de septiembre y 21 de marzo), la de abajo al solsticio de invierno (21 de

diciembre).

87

Las curvas en negro intercaladas corresponden cada una a dos meses: pueden leerse desde

arriba hacia abajo (julio, agosto, octubre y noviembre) o desde abajo hacia arriba (enero,

febrero, abril y mayo).

Las curvas de las horas, ortogonales a las de los meses, son fáciles de identificar si las

seguimos a lo largo del equinoccio, ya que en esta fecha, en cualquier parte del mundo, el día

dura siempre exactamente 12 horas. La primera curva de las horas que intercepta la del

equinoccio al este corresponde luego a las seis de la mañana, la del medio (sobre el eje

vertical) al mediodía solar y la última, al oeste, a las seis de la tarde.

_ Accesibilidad solar Entenderemos la accesibilidad solar como la máxima energía recibida o que penetra sobre

una superficie receptora. El aprovechamiento de esta accesibilidad tiene cuatro limitaciones:

1_ La duración del día: depende de la latitud y del día del año. Cuantas más horas de sol

tenga el día mas luz solar disponible tendremos.

2_ La iluminancia horizontal exterior (Eh): depende de la latitud, la altitud, estación, grado

de nubosidad del cielo, la contaminación del aire, el día y la hora y es muy variable durante

un mismo día.

3_ La orientación de la fachada: la orientación más favorable es la horizontal que “ve” toda

la bóveda celeste y acumula más radiación solar durante todo el año. Para fachadas

verticales la orientación sur (hemisferio norte) es la que recibe mas horas de sol La norte es

la que menos. Siempre y cuando se trabaje con radiación directa.

4_ Obstáculos externos: Los edificios, la topografía o los árboles pueden impedir

parcialmente la iluminación desde el cielo, reduciendo la iluminancia de la ventana de forma

variable según el periodo del año. Entre más compacto sea un entorno urbano mas

obstáculos o obstrucciones tiene esa superficie receptora.

Aunque las condiciones exteriores de luz son variables a lo largo de una hora o un día y en el

año, pudiendo variar entre amplios valores con cielo cubierto o despejado (sin sol directo), la

relación entre las iluminancias interiores y exteriores se mantienen constantes por lo tanto el

SVF tiende a permanecer constante a pesar de las variaciones exteriores.

88

Figura 3: Esquema iluminancias de cielo según latitud. Fuente: Dialux.

Tabla 1: Umbral SVF. Fuente: www.philipluo.com _ Obstrucciones o máscaras solares La línea de cielo es la línea que separa los objetos que nos rodean del cielo. En llano y sin

obstáculos, corresponde a la línea de horizonte (el círculo que limita el diagrama solar).En un

entorno urbano, esta separación está principalmente definida por las fachadas y los techos de

los edificios. Supondremos aquí que los techos son planos, o que pueden simplificarse con

una o varias líneas horizontales que definan sus límites. Los objetos que llenan el espacio

entre esta línea de cielo y el plano de referencia constituyen máscaras para la iluminación

solar.

Figura 4: Mascaras solares. Fuente:“El diagrama solar”, B. Beckers, 2003.

89

Para trazar las sombras arrojadas por los volúmenes, hay que conocer además la altura del

sol (ángulo), que no aparece de forma explícita en el diagrama solar. Sin embargo, puede

calcularse fácilmente, ya que no depende más que de la distancia a del punto al centro del

círculo y del radio r de este mismo círculo, según la fórmula:

Figura 5: Sombras arrojadas. Fuente:“El diagrama solar”, B. Beckers, 2003.

10.2_ Radiación solar La origen de la radiación solar son las transformaciones que tienen lugar en el núcleo del Sol,

los ciclos protón-protón y carbón-nitrógeno. Estas transformaciones necesitan temperaturas

de 13 y 17 millones de kelvin. Consuman 4,3 millones de toneladas de materia cada segundo

y liberan, de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein (e=mc2), 3,89 x 1026 J de energía

nuclear. Esta energía se transforma rápidamente en energía térmica y es transportada hacia

el exterior del Sol por radiación primero y por convección después. Una vez alcanzada la

fotosfera, la superficie del Sol, la energía se irradia en el espacio con la potencia de 3,89 x

1026 W. Cuando alcanza la Tierra, situada a aproximadamente 150 millones de kilómetros de

distancia, la densidad de energía emitida por el Sol es aproximadamente de 1370 W/m2. Este

valor se conoce con el nombre de constante solar y varía con las perturbaciones solares

(1,5%) y con la posición de la Tierra en el orbita elíptica (3%).

Figura 6: sección transversal del Sol. Fuente:

90

_ La Energía solar

Es muy difícil definir la energía. El gran físico estadounidense Richard Feynman en su libro

Lectures on phisics lo escribe claramente: “En la física de hoy no sabemos lo que es la

energía.” Por lo difícil que sea definir exactamente la energía, es suficientemente conocido el

hecho de que esta cantidad física continuamente se transforme a través de procesos

caracterizados por dos importantes principios: la energía nunca se crea ni se destruye (primer

principio de la termodinámica) pero pierde utilidad durante sus transformaciones espontáneas

(segundo principio de la termodinámica). Las formas de energía primigenias del universo son

probablemente la energía gravitacional y la energía nuclear. La energía gravitatoria mantiene

a las galaxias en movimiento, a la Tierra girando alrededor del Sol y confina la atmósfera que

hace nuestro planeta habitable. La transformación de la energía nuclear en el interior del Sol

produce un incesante flujo de energía electromagnética, llamada radiación solar. Una

pequeña parte de esa energía llega a la Tierra que, a su vez, libera energía geotérmica. El

calor producido en ambos procesos pone en movimiento la atmósfera, los océanos y las

gigantescas placas tectónicas terrestres. Una pequeña parte de la energía radiante del Sol se

transforma, mediante la fotosíntesis, en reservas de energía química, que son utilizadas por

muchas clases de bacterias y plantas.

Todas las energías renovables tienen origen directa o indirecta en la radiación solar: la

energía eólica es consecuencia del desigual calentamiento de la superficie de la Tierra; la

energía hidráulica es el resultado de la energía potencial que alcanza el agua una vez

evaporada por el calor solar y depositada en forma de lluvias o nieve en lo alto de las

montañas. La energía de las olas y, en parte, de las mareas también tienen su origen en el

Sol. Igualmente, la más aprovechada en la actualidad de las energías renovables, la

biomasa, en cualquiera de sus etapas, primaria, secundaria o residual, es el resultado de la

fotosíntesis generada gracias a la absorción de la radiación solar.

_ Espectro solar El espectro de la radiación solar se puede asimilar al espectro de emisión de un cuerpo negro

de 5700 K. Las longitudes de onda de la radiación emitida varían en más de 10 ordenes de

magnitud, desde los rayos X y los rayos γ (10-10 m) hasta las ondas radio (1 m). La emisión

es máxima para una longitud de onda de 483 nm, que se sitúa en el espectro visible, entre

azul y verde. La energía no se reparte igualmente en las diferentes longitudes de onda. La

parte ultravioleta (menos de 400 nm) contribuye solo en un 9% del total. El espectro visible

(entre 400 y 700 nm) contribuye en un 39% y el infrarrojo (longitudes de onda superiores a

700 nm) en un 52%.

91

Figura 7: espectro electromagnético y espectro solar preponderante La radiación que llega a la superficie de la Tierra es muy distinta de la radiación extra

terrestre tanto cualitativamente como cuantitativamente. Las razones físicas de esta

diferencia son varias: que la orbita de la Tierra es elíptica, la propia forma del planeta, la

inclinación del eje de rotación, la composición de la atmósfera y la reflectividad (albedo) de

las nubes y superficies terrestres. Los cambios en la radiación solar debidos a que la orbita

sea elíptica son despreciables en comparación con el efecto de la esfericidad, del albedo y de

la rotación de nuestro planeta. La densidad de radiación recibida por la superficie esférica de

la Tierra es la cuarta parte de la constante solar, esto es, no más de 343 W/m2. La reflexión

en la parte superior de las nubes, los océanos, y superficies terrestres varía mucho con las

estaciones, pero, por término medio, el albedo terrestre reduce este flujo en un 30 por ciento

hasta los 235 W/m2, que corresponde a la radiación solar anual media que llega al suelo, en

áreas desérticas subtropicales con aire limpio y nubosidad mínima.

Figura 8: espectro solar extra terrestre y a nivel del mar. Fuente: “El juego de las geometrías bajo el sol”, Diana Rodríguez, Tesina master AEM, 2007.

92

_ Radiación global, directa y difusa La atmósfera terrestre (especialmente sus capas más cercanas al planeta, troposfera y

estratosfera), junto con la presencia del Sol y de su radiación, son los artífices de la vida

sobre la Tierra. La atmósfera, que es un conjunto de gases entre los que predominan el

oxígeno y el nitrógeno, actúa de filtro de parte de la radiación solar. Al tiempo, una vez

recibida, y tras ser absorbida por la superficie de la Tierra, evita que se pierda en su totalidad

por re-irradiación; de ese modo se consigue una temperatura relativamente estable sobre la

Tierra. Parte de la radiación solar atraviesa la atmósfera y llega directamente a la Tierra, sin

haber sufrido ningún cambio de dirección; es la llamada radiación directa. El resto de la

radiación, que no llega directamente, es absorbida o reflejada por las partículas en

suspensión, por algunos gases, por el vapor de agua o por las nubes. Esa energía reflejada

cambia de dirección y en parte es devuelta al espacio exterior, pero, finalmente, una fracción

de esa llegará a la superficie de la Tierra, difundida por igual desde todos los puntos de la

bóveda celeste; es la radiación difusa. En cuanto a la radiación absorbida, la reducción no se

produce de una forma uniforme sino que la absorción se produce selectivamente según la

sustancia absorbente, produciéndose los característicos picos en el espectro solar sobre la

Tierra, en comparación con el espectro extra terrestre. El caso más conocido en la actualidad

es la absorción selectiva que realiza el ozono de la radiación solar que se emite en la banda

del ultravioleta.

La radiación tiene tres componentes; la directa del cielo, la reflejada externa y la reflejada

interna, cuya suma determina su valor.

Figura 9: Espectro Esquema radiación global. Fuente: propia.

FLD = CC + CRE + CRI (castellano)

93

DF = �SC + ��ERC + ��IRC (inglés) Donde,

CC, Componente difusa directa de cielo, corresponde a la luz que proviene de la boveda

celeste e incide directamente sobre el plano de trabajo. Depende del ángulo de cielo visto del

punto P.

CRE, Componente de luz difusa reflejada exterior corresponde a la luz del cielo reflejada

en edificios u otros obstáculos enfrente de la ventana y que incide directamente sobre la

superficie de trabajo o el punto P. Depende del ángulo de cielo obstruido por las fachadas de

los edificios enfrentados o en el entorno que obstaculicen el paso de la luz entre el sol y el

punto P. A este ángulo se le denomina OC, Factor de obstrucción de cielo θ. (CRE= CC * OC

* ρ )

CRI, Componente reflejada interior, depende de la forma, de las proporciones y de las

reflectancia internas del local.

La suma de estas tres componentes dan la iluminancia interior media o la iluminación de un

punto P. en la superficie horizontal de trabajo. El calculo del FLD se realiza con el método

BRE (British Research Establishment), con cielo CIE estándar e iluminación lateral, en forma

numérica o por métodos gráficos.

.

94

10.3_ Iluminación solar o natural

Figura 10: irradiancia según latitud. Fuente: Dialux.

La luz natural proviene de una fuente principal, el sol, y de una fuente secundaria, el cielo,

iluminado por el sol, pero que reemite una luz muy distinta: más suave, más fría (su espectro

se desplaza hacia los azules) y difusa (no proyecta sombras).

En los países del Sur de Europa donde la luz del cielo debería ofrecer un criterio de diseño

determinante para el proyecto de arquitectura. En el norte de Europa, en efecto, la radiación

solar es siempre bienvenida, y unas simples cortinas pueden eliminar la molestia visual de los

rayos solares más bajos y penetrantes. En el clima mediterráneo, en cambio, se hace

necesario protegerse del calor veraniego y, en las regiones tropicales, la radiación solar se

convierte en un enemigo de todo el año. Por lo tanto, una vez que se haya logrado negarle la

entrada al sol, los edificios sólo disponen, para su iluminación, de eventuales reflexiones

sobre el terreno, la vegetación u otros edificios, y, por encima de todo, de la luz del cielo. Esta

luz difusa ofrece varias ventajas con respecto a la luz artificial: es gratuita, su variación suele

ser apreciada y, además, tiene una excelente eficacia luminosa (hasta 150 lúmenes por cada

vatio de energía solar14), es decir que, a igual cantidad de luz, calienta mucho menos que las

lámparas incandescentes, y dos veces menos incluso que los tubos fluorescentes (cuya

eficacia ronda los 75lm/W)

14 Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de arquitectura”, B. Beckers, Informe Helio_005_es, 2007

95

En relación a su factor lumínico interior y como estos suponen un ahorro energético y un

mejor confort interior. La habitabilidad lumínica se entiende como la condición lumínica que

presenta una vivienda y se evalúa por la iluminación natural que tienen los diferentes

recintos.

_ La luz sobre las superficies Para calcular el aporte del cielo en luz difusa, disponemos de varios modelos normalizados

que nos ofrecen mapas en luminancias de la bóveda celeste . El problema es que las

luminancias del cielo y su reparto espacial varían mucho en función de las condiciones

atmosféricas. La idea de un cielo uniforme parece convenir bastante bien para el cielo tropical

nublado. Otro modelo describe el cielo cubierto como tres veces más luminoso en el cenit que

en el horizonte.

Figura 11: Tipos de cielo. Fuente: http://new-learn.info/learn/packages/clear/index.htm El cielo azul (a la sombra del sol), el que aquí nos interesa, es más complejo: tiene su mínimo

cerca del cenit, al opuesto del sol, una corona más luminosa cerca del horizonte y, desde

luego, su máximo en la vecindad del sol, aunque éste esté tapado. Sin embargo, este

modelo, además de conducir a cálculos bastante pesados, presenta valores que varían en

función de la altura del sol, sin contar su posible hibridación con modelos de cielo cubierto

para obtener promedios más realistas. No entraremos aquí en tales dificultades, ya que sólo

queremos reflexionar de forma conceptual sobre el sentido y el posible uso de los factores de

cielo.

Otra manera de proceder, más práctica, consiste en medir, en determinadas condiciones

atmosféricas, la respuesta de un luxómetro mantenido horizontalmente en un lugar totalmente

despejado. Es lo que propone el siguiente ábaco

cielo Uniformecielo Nubladocielo IntermedioCielo despejado cielo Uniformecielo Nubladocielo IntermedioCielo despejado

96

Figura 12: Ábaco iluminancias según altura solar. Fuente: “Interpretación geométrica de la luz del cielo en el proyecto de arquitectura”, B. Beckers, Informe Helio_005_es, 2007. Las dos curvas inferiores dan los valores en luxes de la iluminancia del cielo sobre un plano

horizontal en función de la altura solar en las dos condiciones extremas: cielo despejado (en

azul) y cielo cubierto (en cian). El valor máximo es de 20 000 luxes (cielo cubierto con sol casi

cenital); un cielo cubierto de invierno podría dar unos 10 000 luxes, un cielo despejado de

verano unos 15 000 luxes.

La pregunta que nos interesa ahora es: ¿cuánto se medirá en el luxómetro si lo desplazamos

en una calle o en el interior del edificio proyectado? A primera vista, el factor de cielo podría

aportar la respuesta, ya que nos da, para el punto elegido, la proporción visible del cielo. Sin

embargo, al examinar las propiedades de la luz difusa, veremos que esta manera de razonar

es incorrecta, aún para un cielo uniforme.

Para resolver completamente el problema, habría que resolver las ecuaciones de radiosidad,

las cuales permiten calcular la iluminancia sobre todas las superficies de la escena tomando

en cuenta las interacciones entre todos los objetos. En este método, se trata de expresar el

equilibrio radiativo, considerando que la radiosidad de un pequeño elemento de superficie es

la suma de su emisión propia y de todas las radiosidades provinentes de los otros elementos

visibles y que se reflejan sobre este elemento.15

15 Radiosity and global illumination”, François X. Sillion & Claude Puech, Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, 1994.

97

Tal cálculo, perfectamente realizable, exige precisar un gran número de parámetros físicos y,

como debe tomar en cuenta todas las interacciones posibles entre los elementos planos que

constituyen la escena, resulta muy largo y requiere la utilización de técnicas algorítmicas

complejas. Un cálculo de esta naturaleza puede ser muy útil para el análisis, pero es

totalmente inoperante como ayuda al diseño, no sólo por su lentitud, sino porque nos pide

definir con exactitud las características ópticas de todos los materiales, lo cual puede resultar

difícil en las primeras etapas del diseño.

No obstante, aquí nos interesamos solamente por la luz difusa del cielo, y descartamos la

reflexión difusa. Es decir que hacemos como si todas las obstrucciones de la escena fueran

muy oscuras, y absorbieran por completo la luz incidente. En estas condiciones,

examinaremos el caso sencillo de la interacción entre un elemento plano de la escena (el

luxómetro) y el cielo, parcialmente obstruido por los objetos de la escena.

En el método de la radiosidad, las interacciones entre los distintos elementos son descritas

mediante una expresión puramente geométrica llamada factor de vista (o factor de forma).

Este término, que resulta de una doble integración sobre los dos elementos puestos en

relación, es proporcional a los cosenos de los ángulos que forma el rayo con las normales a

las dos superficies, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Su significado físico, deducido de las propiedades del intercambio radiativo, es que

representa la proporción de la potencia total recibida por el segundo elemento y

abandonando el primer elemento. Se puede mostrar, utilizando la analogía de Nusselt16, que

este factor puede ser evaluado con sencillez proyectando ortogonalmente sobre el plano

estudiado la proyección esférica de las máscaras: la relación entre la superficie de cielo y la

superficie del círculo da precisamente el factor de vista puntual. Esta observación es muy

importante para nosotros, ya que el programa Heliodón evalúa ya el factor de cielo mediante

una proyección azimutal equivalente; basta substituirla por una proyección ortogonal para

obtener el factor de vista.

En el caso de un cielo uniforme, el factor de vista aplicado a un punto de una superficie y a la

parte visible del cielo nos dará directamente la relación entre las iluminancias que

corresponden a la bóveda celeste completa y a su parte no ocultada por las máscaras.

16 “Enrichment of the visual experience by a wider choice of projections”, B. Beckers, L. Masset & P.

98

_Cartas solares

Como ya adelantado, la única manera de obtener resultados fiables en los cálculos que

involucran la radiación solar incidente en un lugar específico es tener una cantidad muy

elevada de dato experimentales en el mismo lugar. Los métodos analíticos que hemos visto

representan sin embargo una buena aproximación. Antes de su desarrollo completo, pero

aprovechando ya de la convención Tierra fija – Sol móvil, se utilizaban diferentes

representaciones gráficas para determinar la posición del Sol, que ahora no se utilizan en los

cálculos precisos, pero que siguen teniendo cierto interés por ser muy intuitivas y rápidas de

utilizar. En realidad no se trata de otra cosa que de diferentes proyecciones del imaginado

movimiento del Sol con respecto a la Tierra. Se clasifican como:

- cartas de proyección estereográficas

- cartas de proyección ortogonal

- cartas de proyección gnómica

- cartas de proyección cilíndrica

En las cartas de proyección estereográficas se proyecta la posición del Sol sobre un plano

tangente a la bóveda celeste y paralelo al ecuador celeste, tomando como referencia al polo

sur celeste. Tiene como propiedad que conserva los ángulos y, por tanto, se puede utilizar

para dibujar sobre ella sombras.

Figura 13: carta estereográfica para la latitud 28ºN Fuente:

En las cartas ortogonales se proyecta la posición del Sol perpendicularmente sobre un plano

paralelo al ecuador celeste. Tiene como propiedad que mantiene correctamente las formas

99

en la superficie cerca del ecuador pero las falsea si están lejos del ecuador. Las cartas

ortogonales son las más fáciles de reproducir y, aunque no permitan su empleo en el

sombreamiento, permiten dibujar la trayectoria solar en cualquier latitud con gran facilidad y

representarla en un diedro. La más conocida es la carta de Fisher. En las cartas gnómicas se

proyecta la posición del Sol sobre un plano tangente a la bóveda celeste en el cenit y paralelo

al ecuador celeste, tomando como referencia el centro. Tienen como aplicación la

construcción de relojes solares. En las cartas cilíndricas se proyecta la posición del Sol sobre

un plano que rodea a la bóveda celeste tangente a ella a la altura del ecuador celeste,

tomando como referencia el centro. Tiene el gran inconveniente que en todas aquellas

localidades donde el Sol alcanza el cenit, es decir todas aquellas con latitudes menores de

23º27’, no se puede dibujar completa la trayectoria solar.

Figura 14: carta solar cilíndrica para la latitud 28ºN

_El cálculo de sombras. Métodos gráficos y analíticos.

El cálculo de las sombras que obstrucciones de varia naturaleza proyectan sobre las

superficies resulta fundamental en el cálculo de la radiación incidente. Existen métodos

analíticos precisos que calculan las sombra en un momento determinado; y métodos gráficos

menos precisos pero que calculan y visualizan la sombra generada a lo largo del día,

utilizando las proyecciones estereográficas o cilíndricas de las que se dijo anteriormente.

Herramientas informáticas permiten hoy en día aprovechar de los dos métodos para obtener

una buena visualización y cierta precisión en los cálculos numéricos.

Métodos gráficos: principalmente son dos, el método de las máscaras y el f-chart.

100

El método de las máscaras de sombra se utiliza con las cartas solares estereográficas.

Consiste en la realización de un estudio gráfico de proyección de sombra sobre la carta solar.

Para ello es necesario calcular los ángulos horizontal y vertical de sombra, por vía gráfica,

una vez conocidas las dimensiones y la colocación especial de la protección respecto a la

superficie que se investiga.El método f-chart consiste en representar las alturas de los

obstáculos (altura angular: se mide en º) sobre una especial carta de radiación cilíndrica, que

se utiliza juntamente con unas tablas de valores. En esta especial carta cilíndrica, aparecen

diferentes sectores que representan diferentes afecciones de la sombra en los varios

períodos del año. Es un método muy utilizado en el proyecto de instalaciones solares

térmicas.

Figura 15: carta de radiación f-chart para una latitud de 42ºN

_ Aspectos generales de diseño con luz natural El diseño de una estrategia de iluminación natural es imprescindible, si lo llevamos al ámbito

de la arquitectura energéticamente eficiente. Sin embargo, para generar esta, es necesario

tener claro una serie de operaciones, que determinaran como una cierta concepción

arquitectónica se traduce en un adecuado desempeño de la iluminación natural. Estas

operaciones son las siguientes:

Captar la cantidad adecuada de luz natural (de acuerdo al destino de uso del recinto),

considerando la porción de iluminación que efectivamente sera transmitida al interior a través

de ventanas y/o lucarnas. También hay que tomar en cuenta el efecto que producirán las

superficies existentes (ya sean reflectivas u opacas) en el entorno de la vivienda.

101

Ingresar al interior del recinto la cantidad de luz natural que se desee de acuerdo al objetivo

de diseño. En esto no solo son relevantes las condiciones ambientales exteriores, sino

también las superficies vidriadas de la fachada. La iluminación lateral (por ventanas)

corresponde a una de tipo dirigido, donde generalmente se acentúa el relieve, pero limitada

en profundidad, contrario a lo que sucede con la iluminación cenital que es más uniforme.

Distribuir adecuadamente la luz natural al interior de los recintos de la vivienda, cuidando la

reflexión sobre muros, cielo y mobiliario y los obstáculos que estos pudiesen representar. En

este aspecto, hay que tener un cuidado especial con los colores de las distintas superficies

que incidan sobre la distribución de la luz y el tipo de vidrio utilizado (nivel de transparencia).

Proteger del exceso de iluminación natural, fenómeno que puede reducir significativamente

las posibilidades de confort visual interior producto del deslumbramiento. Esto se puede

controlar por medio de elementos fijos (aleros, toldos, parrones) o móviles (celosías,

persianas).

Focalizar una mayor intensidad de iluminación en lugares asociados a un requerimiento

específico, como por ejemplo un escritorio.

_ Control de la luz natural

La intención, muchas veces será, reducir el deslumbramiento en proximidad a las fachadas.

En la fachada sur es mas fácil controlarlo que en la fachada Este u Oeste por el mayor ángulo

de inclinación del sol durante el día. Las ventanas a norte ofrecen una iluminación mas

regular y sin problemas de deslumbramiento pero no permite el aprovechamiento de la

energía solar en forma pasiva.

Es necesario y conveniente combinar los parámetros de iluminación natural con los de

energía solar de manera de reducir al mínimo las pérdidas térmicas y aprovechar al máximo

la luz natural permitiéndonos un ahorro de energía en los edificios , tanto en iluminación como

en calefacción y refrigeración, sobre todo teniendo en cuenta la coincidencia de la mayor

demanda de electricidad con la mayor cantidad de luz natural disponible y justamente

corresponde al periodo de la tarifa mas elevada.

Para evitar el deslumbramiento, debido a la radiación directa, existen sistemas de protección

solar como persianas, lamas, cortinas, filtros, difusores, etc., así como elementos propios del

edificio como aleros, viseras, balcones, vidrios especiales, reflectantes o absorbentes etc.

102

_ Sistemas de iluminación natural

Según la IES los sistemas de iluminación natural se pueden clasificar en los siguientes tipos:

a_ Unilateral, b_ Bilateral, c_ lucernario vertical, d_ Linterna, e_ lucernario en dientes de

sierra, f_ Claraboyas, g_ Lucernario horizontal. Me centraré en los aspectos generales de las

ventanas y los lucernarios.

Figura 16: Clasificación de los elementos solares pasivos. Fuente: European passive solar handbook’,1986. _ Ventanas

El sistema de iluminación natural lateral mas común es la ventana. La potencia lumínica

transmitida a través de una ventana disminuye rápidamente con la profundidad o distancia al

103

vano. Al aumentar la superficie de ventana se aumenta su nivel de iluminación natural interior

pero al mismo tiempo se aumenta la superficie de perdida por lo tanto se aumenta la carga de

calefacción en invierno y la de refrigeración en verano.

El nivel de iluminación requerido para realizar una actividad de forma confortable depende la

las luminancias de los alrededores. “El ser humano tiene una capacidad de adaptación visual

a un amplio margen de niveles de iluminación, lo que no ocurre con las temperaturas.”17

Con respecto a las ventanas, las dificultades en su diseño estarán más determinadas por el

objetivo de conseguir una adecuada distribución de la iluminación más que por la

captación. Para esto, hay que tomar en cuenta, por ejemplo, la transmisión de la luz a través

de la ventana, donde un vidriado simple transmite aproximadamente 85% de la luz incidente,

mientras que en el vidrio doble este valor se reduce a un 70%. El efecto de la suciedad puede

también reducir en un 10% la transmisividad. El problema de distribución de la iluminación

natural al interior de una planta de crujía profunda puede ser reducido mediante el aumento

de la altura de la ventana,

Figura 17: -Mecanismos sombreadores externos: a) fijos, b) ajustables o móviles. Fuente: Commission of the European Communities, 1999. 17 Yáñez, 2008: 502

104

_ Lucernario

Los lucernario, ventanas horizontales que utilizan la iluminación cenital, son mas efectivos

que las ventanas puesto que la bóveda celeste alcanza niveles de luminancia mayores en el

cenit que en el horizonte. De otra forma “aprovechan el ángulo de mayor luminancia del

cielo, de manera que son capaces de captar tres veces más luz por unidad de superficie. Sin

embargo, generalmente presentan el problema de producir una gran ganancia térmica en

verano, incrementando el riesgo de sobrecalentamiento”. (Bustamante, 2009)

Proporcionan mayores niveles de iluminación con la misma superficie de apertura que una

ventana y pueden conseguir una iluminación más uniforme y mejor distribuida sobretodo en

espacios profundos. Además pueden servir para facilitar la ventilación natural. Si embargo

pueden suponer un sobrecalentamiento excesivo en verano, son mas vulnerables a la

entrada de agua de lluvia y pueden suponer un mayor coste de construcción e instalación. En

relación a su orientación se comportan similar a una ventana.

10.4_ Software: Heliodón 2

Heliodón 2 es un programa redactado para el diseño interactivo con la radiación solar y la luz

natural, utilizable tanto en los proyectos arquitectónicos que en aquellos de escala urbana.

Como ya se ha comentado antes, permite estudiar los trayectos solares desde cualquier lugar

del globo y analizar la incidencia de la radiación solar directa relativamente a uno o más

objetos, teniendo en cuenta el enmascaramiento producido por los obstáculos existentes. Los

datos de radiación relativos a los diferentes puntos geográficos ya están integrados en el

software: es suficiente que el usuario ingrese manualmente los valores de latitud y de altitud

de la localidad considerada. En el caso de Barcelona, la altura sobre el nivel del mar es

irrelevante respecto a la radiación solar, por lo tanto se pone igual a 0.

El programa trabaja con valores de radiación máximos, es decir que se refieren a un cielo

siempre despejado, aunque en realidad, exista un cierto porcentaje de días con cielo cubierto

que varia según las características climáticas de la zona geográfica en cuestión. Es una

visión muy optimista que ofrece pero indicaciones suficientes para la comparación. Se toma

en cuenta, en cambio, el ángulo de incidencia del flujo solar respecto a las superficies

iluminadas, considerando que los planos paralelos a los rayos no reciben en absoluto la

radiación (ángulo de incidencia = 0) mientras que los planos ortogonales reciben radiación

máxima (ángulo de incidencia = 90 grados)

105

La primera etapa del cálculo de la iluminación solar consiste en conocer la posición del sol en

todo momento dentro de los ejes locales del observador. Desde un punto de la tierra, el

movimiento del sol se basa esencialmente en dos rotaciones, la primera con une largo

período, un año, y un radio considerable, una unidad astronómica, o sea unos 150 millones

de kilómetros, la segunda con un período corto, un día, que se realiza alrededor del eje norte-

sur de la esfera terrestre. Estos dos ejes son respectivamente perpendiculares al plano de la

eclíptica y al plano del ecuador terrestre. A continuación, definiremos ambos movimientos.

_ Movimiento de la tierra alrededor del sol La tierra gira alrededor del sol en 365.25 días. Su trayectoria se realiza en el plano de la

eclíptica, el cual se halla inclinado de 23.5 grados con respecto al plano ecuatorial terrestre.

En astronomía, tales hipótesis no bastan para obtener datos de posición precisos, pues es

necesario recordar que la trayectoria es elíptica, lo cual conduce a considerar la ecuación del

tiempo y a resolver la ecuación de Kepler. Sin embargo, para la concepción del proyecto de

arquitectura, la aproximación circular no afecta las elecciones que tomar.

La posición del sol es luego dada por su posición angular sobre una trayectoria supuesta

circular. Esta posición puede relacionarse con los días al establecer la equivalencia entre el

año y un círculo de 360 grados. Queda luego definida por la siguiente fórmula, donde d es el

número del día en el año.

El origen de los ángulos es adaptado de modo que el ángulo valga 0° en el paso por el punto

vernal, es decir: en el equinoccio de primavera (21 de marzo).

El sol se demora mucho más tiempo en las regiones de los solsticios que en las de los

equinoccios, lo cual se observa también en la proyección estereográfica de los trayectos

solares, aunque las distancias entre trayectos no se vean en verdadera magnitud.

_ Posición del sol en los ejes locales La tierra gira sobre sí misma en 24 horas, y la posición del sol depende de esta rotación

representada por la hora. Consideremos pues tres vectores apuntando desde el centro de la

esfera terrestre hacia tres puntos de su superficie, respectivamente hacia el polo norte N,

hacia el sol S y hacia el cenit del punto estudiado P donde se encuentra el observador. El

ángulo entre N y S es por definición el complemento de la declinación del sol: 90° – δ, Ec.(5).

Recordemos que este ángulo varía a lo largo del año entre -23.50° y +23.5°, posiciones en

los solsticios de invierno y de verano. El desfase horario corresponde al ángulo entre el

106

meridiano de la hora y el de mediodía: 15°/h (t-t0), t midiéndose en horas. El ángulo entre N y

P define la co latitud 90° - φ. Calculamos para empezar el ángulo entre la vertical local P y la

dirección del sol S, sea por lo tanto: ψ, llamado también ángulo cenital. Se obtiene

simplemente utilizando la fórmula clásica de los triángulos esféricos [1].

_ Diagrama Isócrono Para evaluar la duración diaria, anual o estacional del asoleo en un punto o superficie, se

idea esta nueva proyección, que llamamos isócrona, porque tanto las horas (eje horizontal)

como los meses (eje vertical) son equidistantes en ella, lo cual permite integrar el asoleo en

períodos determinados por el usuario.

Figura 17: Isócronas centradas en un solsticio. Fuente: -“Una proyección sintética para el diseño arquitectónico con la luz del sol” , Benoit Beckers, Luc Masset & Pierre Beckers

En el eje horizontal encontramos los ángulos expresados en horas y en el vertical los días del

año. Las curvas indican las alturas angulares del sol. Al recorrer este gráfico horizontalmente,

vemos desfilar un día. Verticalmente, vemos desfilar un año a una hora fija. Si impusiéramos

a este gráfico una escala adecuada, cada uno de sus puntos representaría une hora.

El diagrama isócrono permite visualizar en el tiempo la parte de la bóveda celeste sobre la

cual se desplaza el sol. A partir de las ecuaciones de la mecánica celeste, representamos en

cualquier punto de la tierra la posición del sol en un momento preciso: día y hora. Los

intervalos de tiempo se ven en verdadera magnitud, o, dicho de otro modo, cada píxel del

gráfico representa el mismo intervalo de tiempo, a diferencia de lo que ocurre en la clásica

representación estereográfica.

107

_ Influencia de la atmosfera

Figura 18: Transmisión de la radiación solar en el ecuador. Fuente: -“Una proyección sintética para el diseño arquitectónico con la luz del sol” , Benoit Beckers, Luc Masset & Pierre Beckers Para un punto situado en el ecuador, vemos en el diagrama isócrono de la figura que el

factor de transmisión es superior a 60% desde las 9 h 30 hasta las 14 h 30,

aproximadamente. Esta transmisión del 60% corresponde a una altura solar superior o igual a

45° De acuerdo con el diagrama de la figura, las curvas isovalores de la potencia recibida se

escalonan más suavemente en torno al máximo que las de la altura angular del sol.

Multiplicando este factor por la potencia exo-atmosférica Sp0 = 1380 Wm-2 e integrando en el

tiempo, obtenemos el flujo de energía que alcanza el punto considerado. Se expresa

habitualmente en kWh/m2. En este cálculo, no se toma en cuenta la dirección del flujo. Esto

significa que, si queremos captar la energía, necesitaremos un receptor adecuado, por

ejemplo un panel solar que se oriente constantemente de modo a mantenerse perpendicular

al flujo. Esta energía es, por lo tanto, el valor máximo que podremos obtener en un punto.

La integración temporal puede efectuarse para períodos definidos a la vez sobre un intervalo

horario y sobre un intervalo de días. Si integramos sobre el año completo, la suma de los

períodos diurnos es siempre igual a la suma de los períodos nocturnos y equivale a medio

año, o sea 4383 horas.

El asoleo es muy distinto según la latitud. Así, en la línea que corresponde al ecuador, vemos

que la energía es bastante constante, siendo su variación máxima de un 5% entre los

solsticios y los equinoccios. Esta variación aumenta significativamente con la latitud, la

108

variación entre el invierno y el verano es superior a un factor 10. Observamos también que la

radiación disminuye con la latitud, muy fuertemente en invierno, y, en torno a los equinoccios,

de manera similar al promedio anual. En el polo, la radiación es nula entre el equinoccio de

otoño y el de primavera (noche polar).

En verano, en cambio, el hecho de que la incidencia del rayo solar disminuye con la latitud

queda más que compensado por el aumento de la duración de los días y, como consecuencia

curiosa, es en el polo donde encontramos el mayor asoleo diario en torno al solsticio de

verano.

la accesibilidad solar como indicador ambiental de compacidad … · 2016-07-05 · a diferencia de...

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