VIENTOS-VENTILACION. en diseño bioclimatico

los vientos y ventilación en el diseño ambiental
El viento es uno de los parámetros más importantes a considerar en la arquitectura, ya sea para captarlo, evitarlo o controlarlo. La acción del sol y el movimiento de rotación terrestre dan lugar a la presencia del viento en la tierra.
La presencia de vientos es una realidad en la mayoría de los lugares del mundo. En la arquitectura, el control de este factor puede ser de vital importancia para la comodidad y la funcionalidad de los edificios. Por ello, numerosos estudios se han centrado en desarrollar técnicas y herramientas que permitan controlar los efectos de los vientos en el diseño y construcción de edificios. En este artículo, se analizarán algunas de las estrategias más efectivas para el control de los vientos en la arquitectura y su impacto en el confort interior, la eficiencia energética y la seguridad estructural de las construcciones.

1. LOS VIENTOS -VENTILACIÓN
Acondicionamiento Ambiental I

11. Parapatiospocoprofundos
(P<1),elaireexteriorentra
fácilmenteenelpatio,sinque
se produzcanvórtices,
yllegándoseavelocidades
próximasalasexteriores.
Enpatiostanaltoscomo
anchos(P=1),seproduceun
vórticequeocupalapráctica
totalidaddelmismo,loque
reducelaentradadeaire
exterior,loqueloconvierteen
unespaciotérmicamente
separadodelexterior.
Efectoqueestantomayor
cuantomayoresesta
profundidad,comopuede
verseenlatercerafigura(P>1).

14. Utiliceformas abiertas,
alargadasosegmentadas,
ubicadassegúnunligero
ánguloenrelaciónalosvientos
principales,teniendocuidado
deorientarlasfachadasmás
estrechashacialazonasde
menorfuerzadeviento.
Estadisposiciónreducirálas
gananciasdecalorsolary
proporcionará mayores
oportunidadesdeventilación
cruzada.
Ventilación pobre por la estrecha
distancia entre edificaciones
Ubicación adecuada según la dirección de los vientos
predominantes

15. Una distancia entre edificaciones de al menos 5 veces la altura de
la edificación aguas arriba ofrece mayores oportunidades de
ventilación para la edificación aguas abajo.

16. El flujo de aire alrededor de una edificación crea una zona de alta presión en la cara de frente y de baja presión en la
cara de atrás y en las caras paralelas a la dirección del viento. Las edificaciones alineadas en la dirección del viento
crean sombras de viento a las otras edificaciones que están aguas abajo y en consecuencia una mala ventilación. Esta
situación puede mejorarse orientando las edificaciones en un cierto ángulo en relación a la dirección predominante
del viento. De esta forma también se incrementa la distancia efectiva entre las edificaciones
Ventilaciónpobreenuna
disposiciónlinealdelas
edificaciones,con caras
paralelasaladireccióndelviento
Buena ventilación
enunadisposiciónlinealde
lasedificaciones,concaras
oblicuasaladireccióndel
viento
Buenaventilaciónindependientede
ladireccióndelviento,enuna
disposiciónescalonadadelas
edificaciones

17. Muchasveces,laorientacióndelaedificaciónsegúnlatrayectoriasolarestáen
contradicciónconladelosvientosdominantes,perounaestudiadadisposiciónde
loselementosconstructivosexteriores,delavolumetríaydelavegetaciónpueden
cambiar la dirección del aire en movimiento.
Esconvenienteunbuenmantenimientodelavegetaciónparapermitirellibreflujode
airehacialasventanas.Unárbolbienseleccionadoyadecuadamentemantenidoy
podadoarrojasombras,locualreduceelcalorradiante,proporcionavistasadecuadasy
permite el paso de los vientos a su alrededor.

18. Cuandolaorientaciónsolaróptimadelaedificaciónplanteaunconflicto
conlaorientaciónóptimadelviento,sepuedeutilizareljuegode
volúmenesenfachadasparaorientarlatrayectoriadelvientoatravésdela
edificación.Estoesdeespecialimportanciaeneltrópico,dondecon
frecuencialosvientospredominantesvienendeleste;enestecasose
aconsejaorientaciónnorte-surparalasfachadasconmayorárea.

19. Cercas o arbustos que restringen y desvían el
flujo de aire de su trayectoria hacia su interior
Cercas o arbustos situados convenientemente para permitir
un buen flujo de aire hacia el interior de la edificación

20. Laconfiguraciónexternadelaedificaciónpuedereforzarlasdiferenciasdepresión
entrebarloventoysotavento,locual,combinadoconlapermeabilidaddelasfachadas,
impulsaráunmayorflujodeairehaciaelinteriordelosambientes.
Mientrasmayorseaeldesvíodelatrayectoriadelvientoproducidoporelvolumendel
edificio,mayorserálazonadecalmaosombradeviento.Enlafigurasemuestran
diversasconfiguracionesgeométricasylamagnituddelasombradevientoproducida.

21. Techosconpendientesopuestasalaincidenciadelos
vientosproducenunefectodepresiónnegativamenor,
debidoaqueelairetenderámásrápidamentearestaurar
sutrayectoriaoriginalparavolveralasuperficiedelsuelo.
Lostechosadosaguasconorientaciónperpendicularala
incidenciadelosvientosyconpocapendientepermitirán
larestauraciónmásrápidadelatrayectoriadelvientoa
sotavento,porlotantomenorseráladiferenciaentre
sobrepresiónydepresiónalrededordelvolumen.
Techosplanosconalerostipocorredorperimetral
disminuiránloscamposdepresiónalrededordelvolumen.
Estasituaciónsepuedemejorarcreandoremates
ascendentesalperímetrodelosaleros.
Elrocedelvientocontraelsueloreduceelmovimiento
delaireyhacenecesarioelevarlaedificaciónopartedela
mismamediantepilotesocolumnas,paraqueasíla
velocidaddelairequelaatraviesaseamayor.Estopermite
alaenvolventedesprendercalorporconvección.Es
importantedestacarqueelespacioinferiorlibrepuedeser
usadocomoestacionamiento,saladeusosmúltipleso
comoáreasdecirculación.

22. Elcierredelaseparaciónentredosedificacioneso
dosvolúmenes,conunaparedalzadacaraalviento,
aumentarálapresiónpositiva,locualaceleraelaire
dentrodelaedificación.
Enunafachadaconventanas,orientada45°en
relaciónalviento,lacolocacióndeunaparedo
volumensalientealfinalpuededuplicarlapresión
positivadelviento.Siporelcontrariosecolocala
paredovolumenantesdelasventanas,sereducela
presiónfrenteaéstasysedisminuyeelcaudalhacia
elinterior.
Elángulodeinclinaciónylaorientacióndelasaguas
deuntechopuedenemplearseparadesviarla
trayectoriaoriginaldelviento,ydeestamanera
aprovecharmejorsufuerzadinámicaparaventilar
losambientes.
Techosinclinadosafavordelvientoproducirán
mayorpresiónenlafachadadeincidenciaque
techosplanos,porcuantolatrayectoriadelvientose
desvíahaciaarribayproduceunamayormasade
aireapresiónnegativaasotavento.Mientrasmayor
eslapendientemejoreselefecto.

24. VENTILACIÓN
NATURAL

25. Elviento es uno de los parámetros mas importantes en la arquitectura, ya sea para captarlo, para evitarlo o controlarlo

26. La ventilación como principal estrategia de climatizaciónen los climas cálidos, tantos secos como húmedos.
Enlosclimasfríos:esnecesarioprotegersedelvientoycontrolarlasinfiltraciones

27. Enclimastemplados:Habránecesidaddeventilaciónyotrasdecontrol.

28. VIENTOS LOCALES
Losvientosdegranescalandominan;sinembargo,ellospuedenseralteradosomodificadosporlosvientos
locales.
Losprincipalesvientosconvectivosson:Losvientosdelvalle,losvientosdelasladera,ylasbrisasdemar-tierra

29. VIENTOS DEL VALLE

30. VIENTOS DE LADERAS

31. BRISA DE MAR -TIERRA

32. Basadaenladiferenciadelaspresionescausadasporlaaccióndinámicadelviento,porladiferenciade
temperaturaentredosmasasdeaire.
VENTILACION

33. Elflujodeaireatravésdeunedificioesinducidoporladiferenciadepresionesproducidaspordoscausas:
laacciónmecánicadelvientoexteriorsobrelosvolúmenesylasaberturasdeventilación(ventilación
dinámica)yladiferenciaentrelastemperaturasdelaireinterioryexterior(ventilacióntérmica).

34. Encualquiercasoeldesplazamientodelaireseproducedesdelaszonasdemayorpresiónhacialaszonas
demenorpresión.
Loselementosquepropicianlaventilaciónnaturalson:
•Ventanas
•Puertas,
•Conductosdeventilación
•Losrespiraderosencubiertas

35. Estoselementosdebenutilizarseformandopartedeunsistemadeventilación,quedefinael
movimientodelairedentrodellocal.

36. BARLOVENTO referidoalasladerasdeunamontañaocordillera,eslaladeraquerecibedirectamente
losvientoshúmedosprocedentesdelmar.
SOTAVENTOreferidoalamontaña,laderadeunrelieveoregión,alresguardodellugarde
procedenciadelviento
BARLOVENTO Y SOTAVENTO

39. Cuandoelvientoincidesobreunedificiosecreaunazonadealtapresión(positiva)enlafachada
delterrenofrontalalviento(BARLOVENTO)yenlacubierta;alrodearaledificioincrementasu
velocidad,creandozonasderelativabajapresión(negativa)enlascaraslateralesyenlacara
posteriordeledificio(SOTAVENTO).
FLUJO DE VIENTOALREDEDOR DE LOS EDIFICIOS

40. 1.Lalocalizaciónytipodeaberturadeentradadetermina,elpatróndelflujodelaireatravésde
unedificio.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

41. Altenerunaaberturaalcentrodeledificio,tendremosigualpresiónaambosladosdedichaabertura,
porloqueelvientoentraradefrenteaunahabitación.

42. Silaaberturanoestaalcentro,lapresiónaambosladosdelmuroserádesigual,loqueoriginara
queelflujodeentradaserádiagonalconelsentidoqueprovocalazonademayorpresión.

45. 2.Lalocalizaciónytipodeaberturadesalidatienepocainfluenciaenlospatronesinternosde
flujodeaire.Sinembargoentremascambiosdedirecciónenelinteriorsufraelairemasse
reducirásuvelocidad.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

46. Debemosconocerlosdiferentestiposdeventanasparapoderemplearlosadecuadamenteen
cadacasoparticular.

49. En climas cálido-húmedos en general se recomienda utilizar tipos de ventanas que ofrezcan poca
obstrucción al paso del aire, de forma que permitan la entrada de la mayor parte posible del viento que
llega a las fachadas.
Las persianas permiten dirigir el flujo de aire horizontalmente, posibilitando la ventilación de la zona
habitable, sin embargo, las de tipo marquesina o toldo en todo momento dirigen el aire hacia arriba, lo cual
impide su paso directamente sobre los ocupantes.

50. Las de tipo pivote y las embisagradas, además de permitir la dirección del flujo horizontal son más
eficientes al permitir el paso de una parte considerable del viento incidente.

51. Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
Cualquier saliente o elemento constructivo adosado a la fachada es capaz de modificar la
dirección del flujo de aire
En caso de existir aleros, como se aprecia en la figura, se anula la influencia de la corriente
descendente. Este problema pudiera resolverse añadiendo una pantalla deflectora interior o separando algo el
alero de la superficie de la fachada

52. Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
Los accesorios de ventanas, tales como celosías, persianas interiores, aleros, quiebrasoles,
pantallas, entre otros, son diseñados generalmente como dispositivos de control solar, de
lluvia, para control de la privacidad visual, etc., y casi nunca para la modulación del flujo del
aire. Por tanto, frecuentemente, producen efectos nocivos en la eficacia de la ventilación.

53. Elementos arquitectónicos exteriores e interiores
También se recomienda perforar las divisiones interiores, por ejemplo, sobre y bajo los closets, utilizar
divisiones con muebles que no lleguen al techo, emplear puertas con rejillas de ventilación, etc. Por
supuesto, estas decisiones deben conciliarse con los requisitos de privacidad acústica del local.

54. 3.Relaciónentrada–salida:Cuandolaaberturadeentradaesmaspequeñaquelaaberturade
salidaseincrementalavelocidaddelflujointerno.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

55. Aberturarelativamentegrandeenlacaraexpuestaalvientoyotramáspequeñaenlacara
contraria,ambasconposicióncentral.Elaireahoraingresaconmayorfacilidad,aunquecon
velocidadesinterioresmoderadas.Seformaunafranjaconventilaciónrelativamentebuena,
mientrasquelaszonaslateralesmuestranunaventilacióndeficiente.

56. Aberturas con dimensiones regulares en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más
amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación
menos eficiente.

57. Lacantidaddeairequepasaporunaaberturadeunahabitación,dependedirectamentedelárea
deabertura,lavelocidaddelviento,ladireccióndelvientoconrespectoalplanodeabertura,yla
relaciónqueexisteentreeláreadeaberturadeentradayeláreadeaberturadesalidadela
habitación.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

58. 4.Divisionesdentrodelahabitación:Elflujodeairepierdegranpartedesuenergíacadavezque
esdesviadoalrededorosobreunobstáculo.Variosrecodosenángulorectotalescomoparedeso
mueblesdentrodeunahabitaciónpuededetenerunacorrientedeairedebajavelocidad.Por
ellosdebemosevitarponermurosqueobstaculicennuestroflujodeaireyprocurarponerlosenel
sentidoquellevaelviento.
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

59. 5.Orientacióndelaventanaconrespectoalviento:Segeneramáximapresióndelvientoa
barloventocuandolafachadaesperpendicularaladireccióndelviento.
Unvientoqueincideenunángulode45°reducirásupresiónaun50%
COMPORTAMIENTO DEL VIENTO DENTRO DEL EDIFICIO

60. En la figura se muestra la nomenclatura que se dió a las proporciones de la edificación:

61. Alaumentarelanchodeunaedificación,laprofundidaddelasombraaerodinámicapermanece
relativamenteconstante.
Ancho

62. Alaumentarlaalturadeunaedificación,aumentalaprofundidadyalturadelasombraaerodinámicaenla
mismaproporción.
Altura

63. Aldisminuirestarelaciónaumentalaprofundidadyalturadelasombraaerodinámica.
Relación ancho / altura

64. Amedidaqueseincrementalalongituddeunaedificación,seaumentalaprofundidaddelasombra
aerodinámica.
Longitud

65. Encasodetechosconpendienteshasta30ºprácticamentenosemodificalasombraaerodinámica.
Pendiente del techo

66. Cualquieraquesealaposiciónoproporcióndelosalerosnoseproduceunavariaciónsignificativaenlasombra
aerodinámica.
Aleros

67. Amedidaqueelánguloqueformaladireccióndelvientoyladimensiónmayordelaedificaciónseacercaa
90º,mayorserálasombraaerodinámica.
Orientación con relación al viento

68. Amedidaqueelánguloqueformaladireccióndelvientoyladimensiónmayordelaedificaciónseacercaa
90º,mayorserálasombraaerodinámica.
Orientación con relación al viento

69. Aldiseñarunasentamientolaconsideracióndelaaccióndelvientoalrededordelosedificiosdevieneenfactor
primordial.
Enclimascálido-húmedosunacorrectaubicacióndelosedificiosconrelaciónalviento,propiciaunaefectiva
ventilaciónnaturaldelosmismos,sinembargo,enclimascálido-secosresultanecesariolograrunaadecuada
proteccióndelosvientosqueaportanairecalientenofavorablealmicroclimainterior.
Ventilaciónenespaciosexteriores

70. Ventilaciónenespaciosexteriores

71. Elviento,alincidirsobrelosedificios,originaundeterminadopatróndeflujodelaire.
Losobstáculos,naturalesoartificiales,tambiéncontribuyenalamodificacióndeeseflujo.

72. Si los edificios se disponen alternos el flujo de aire se hace mucho más uniforme, reduciéndose
considerablemente las zonas de estancamiento del aire, posibilitándose, por lo tanto, una mejor ventilación de
los edificios.

73. Una serie de estudios realizados por Weston en Australia mostraron que si un edificio bajo se ubica dentro de
la sombra aerodinámica de un edificio considerablemente más alto, este incremento en la altura pudiera llegar
a generar una corriente de aire en el edificio más bajo, pero de sentido inverso al del viento del lugar.

74. Elvientoalincidirsobrelafachadadeunedificiorelativamente
largodividesuflujoendospartesprovocándoseunaaceleración
desuvelocidadenlasesquinasdeledificio.
Encasodeexistirdosedificiosrelativamentecercanospueden
producirseráfagasdeunavelocidadaúnmayorenlazonaentre
ambosedificios.

75. Otro problema que se presenta en las ciudades que tienen edificios muy altos es que éstos últimos producen
un gran incremento de la velocidad del aire al nivel del peatón, lo cual puede resultar muy molesto, tanto por
su efecto mecánico como térmico. Esto induce la adopción de soluciones de diseño que pueden ser parte del
propio edificio o la adopción de elementos exteriores, tales como vegetación, otros edificios auxiliares, entre
otras soluciones, que actúen como rompevientos.

76. Eneldiseñodeáreasexterioresdondesecumplenfuncionescomoestar,pasear,jugarosimplementetransitar
debentomarselasdecisionesendependenciadelclimadellugar.
Enclimasáridoslaspersonasrealizantodassusactividadesenelinterior,peroenclimastropicales,templadosy
aúnfríos,laspersonasrealizanunagranpartedesusactividadesenelexterior,paraellorequierendeprotección
delaradiaciónsolartérmicayluminosa,asícomodelpolvo.

77. Laplantacióndeárboles,arbustosyotrostiposdevegetacióncontribuyeabajarlatemperaturadelairepor
enfriamientoevaporativo,purificaelaire,proporcionasombrasprotectorasdelaradiaciónydisminuyeelefecto
dedeslumbramientoalfiltrarlaluz.
Laprivacidadvisualpuedeserresueltaenclimascálidosconstruyendobarrerasverdesperforadasqueobstruyan
lavisión,peroalmismotiempopermitanelpasodelaire.

78. En la figura de la izquierda hay una efectiva ventilación natural que permite la evacuación del calor solar
acumulado por los cerramientos hacia el exterior. En el otro caso la ventilación es ineficiente.
Aprovechamiento de la Ventilación Natural

79. Aprovechamiento de la Ventilación Natural
Ahora bien, la ubicación de la abertura en techo, respecto a la volumetría y distribución interior, será
clave para aumentar la eficiencia de la ventilación natural, tal como se demuestra en la siguiente figura.
Influencia de la ubicación de las aberturas en techos

80. TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Laventilaciónnaturalinterioresdeficiente.Estosedebeaque,alnoexistirotraaberturaubicadaenalgunadelas
zonasdebajapresión,elaireencuentraunaelevadaresistenciaparaingresaralespacio.

81. TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación en la cual se ha generado una abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y
otra más pequeña en la cara contraria, ambas con posición central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad,
aunque con velocidades interiores moderadas. Se forma una franja con ventilación relativamente buena, mientras
que las zonas laterales muestran una ventilación deficiente.

82. TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación similar a la anterior, pero ahora la abertura frontal es más pequeña. Este simple cambio genera
dos efectos importantes: la franja ventilada muestra velocidades del aire bastante más altas, mientras que las zonas
laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor movimiento del aire. En otras palabras, la ventilación es mejor
que en el caso anterior.

83. TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
Muestra una situación similar a las anteriores, pero ahora las aberturas son de dimensión regular en ambas
fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más amplio en la zona central. Las zonas
laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación menos eficiente.

84. TAMAÑO Y UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS EN EFICIENCIA DE LA VENTILACION CRUZADA
En el primer caso con la abertura de salida en la fachada posterior y en el segundo en una fachada lateral. El resultado en
ambos casos es similar: los flujos de aire cubren una mayor superficie, dejando zonas pobremente ventiladas más
reducidas. Eso demuestra que el concepto “ventilación cruzada” es más eficiente cuando sus posibilidades se llevan al
límite, es decir, cuando los flujos de aire pueden cruzar el espacio de la manera más amplia posible.

85. LA VEGETACION

87. Laproteccióncontraelvientoqueproporcionaunabarreradeárbolescompuestaporvariasespeciescomunes
confollajededensidadmedia,semuestraenlafigura.

92. Las barreras de árboles pueden componerse en función de la altura necesaria, tal como se muestra en la figura .

94. La vegetacion

95. La forma de la cubierta puede diseñarse más baja por el lado de incidencia de los vientos, de modo que
“resbalen” sobre ella sin dejar pared expuesta a los vientos.

96. Colocar una barrera vegetal de protección frente al viento
según veremos en la unidad didáctica 6, donde se explica
cómo hacerla, se dan datos sobre especies arbóreas y
arbustivas, dimensiones, etc.
Hacer un pequeño terraplenado que defienda la edificación de
los vientos y no deje paramentos expuestos al mismo. El
pequeño espacio que quede entre el edificio y la pared puede
convertirse en un agradable y sombreado patio trasero en
verano y puede utilizarse como taller al aire libre en los días
templados.
Diseñar la cubierta de modo que los vientos resbalen por
encima de ella y abra una gran fachada al sur.
Ofrecer al viento la mínima superficie y curvarla para hacerla
“aerodinámica” y los vientos resbalen.

97. PROTECTORES CONTRA VIENTOS

100. Para la ubicación de chimeneas, extractores y otras fuentes contaminantes, debe analizarse cuidadosamente
el perfil de la sombra aerodinámica de los edificios, para evitar que la salida de los contaminantes quede
atrapada dentro de la misma y que la polución afecte al propio edificio o a los circundantes. La altura de la
chimenea debe ser tal que la salida del humo quede fuera de la sombra aerodinámica del edificio.