Energía
y clima.
Ciudad
y arquitectura



Por
Dania González Couret*

 

En teoría y práctica toda arquitectura debería ser bioclimática

El consumo de energía generada a partir de la explotación de los combustibles fósiles ha sido un factor determinante en la crisis ecológica mundial, que condujo a la formulación del modelo de desarrollo sustentable a finales del pasado siglo. El llamado «pico del petróleo» significa el fin de la era de los combustibles fósiles, o al menos, del petróleo «barato».


Las ciudades y el cambio climático

Consecuencias de la crisis ecológica son, entre otros efectos adversos, el cambio climático y la pérdida de la biodiversidad. Entre las acciones que se desarrollan a escala internacional con vistas a mitigar sus efectos, se encuentran el movimiento Arquitectura 2030 impulsado por el arquitecto norteamericano Edward Mazria y el objetivo 20-20-20 de la Comunidad Europea, así como las ciudades neutrales y los edificios de energía cero (o casi cero). Todos persiguen, entre otros propósitos, reducir el consumo de energía en el medioambiente construido y sustituir la que proviene de los combustibles fósiles por la generada mediante fuentes renovables.

Aunque el anunciado cambio climático es inevitable como consecuencia de las emisiones de CO2 generadas por la humanidad, principalmente durante los últimos 50 años, dichas acciones contribuirán a mitigar sus efectos para el próximo siglo. Pero no solo será necesario mitigar sus efectos, sino adaptarse a ellos, lo cual requiere de importantes transformaciones en el medio construido presente y futuro.

Las ciudades constituyen una causa esencial del cambio climático y sus habitantes sufrirán en gran medida sus consecuencias, ya que la pronosticada elevación de las temperaturas no solo afectará a las regiones de clima cálido. Por tanto, será necesario continuar buscando nuevas soluciones urbanas y arquitectónicas para el logro de ciudades más resilientes que contribuyan a reducir la isla de calor urbana y a revertir el cambio climático.

El diseño blioclimático a escala urbana y arquitectónica contribuye a reducir el consumo de energía en las edificaciones, y constituye una importante vía para la sustentabilidad del medio construido.


Las estrategias de diseño bioclimático y su evolución

La arquitectura bioclimática busca optimizar la relación entre el «bios», es decir, el ser humano que la habita, y el «clima» o las condiciones ambientales del contexto en que esta se inserta. Aunque en teoría toda arquitectura debería ser bioclimática y por tanto, optimizar esa relación, esto no siempre ocurre en la práctica, por lo cual se generan consumos adicionales de energía para el acondicionamiento del ambiente térmico interior por medios artificiales, cuando el diseño arquitectónico no es capaz de garantizarlo por medios pasivos.

La clasificación de Köpen, una de las más aceptadas a escala internacional, establece cinco tipos de climas: Tropical (A), Árido (B), Templado Cálido (C), Templado Frío (D) y Polar (E); y del comportamiento de las variables climáticas, fundamentalmente la temperatura del aire y la humedad relativa, se derivan las estrategias de diseño sugeridas en cartas bioclimáticas como la de Givoni.

Por ser Cuba una isla larga y estrecha que ocupa un reducido rango de latitudes, su clima es bastante uniforme, a pesar de que pueden distinguirse tres regiones climáticas (las costas, las zonas montañosas y la zona central). El clima cubano, clasificado por Köpen como Tropical, es cálido y húmedo, caracterizado por altos valores de temperatura del aire a lo largo del día y el año, elevadas humedades relativas y abundantes lluvias, lo que lo hace diferente de otros climas también cálidos pero secos, catalogados por el referido autor dentro de los Áridos.

La diferencia esencial entre los climas cálido–húmedos y los cálido–secos propios de zonas áridas y de desierto, consiste no tanto en los valores de temperatura (aunque en los segundos las temperaturas diurnas suelen ser mucho más elevadas que en los primeros), sino en la amplitud de la oscilación de sus valores máximos y mínimos a lo largo del día. Los climas cálido–secos se caracterizan por reducidos valores de la humedad relativa y cielos despejados con poca nubosidad que favorecen una elevada insolación y radiación diurna, pero a la vez propician que el calor absorbido sea irradiado hacia la bóveda celeste durante la noche. Es por ello que se produce una gran amplitud en la oscilación de los valores de las temperaturas del aire en el ciclo diario, con calor por el día y frío en la noche.

Por el contrario, en los climas cálido–húmedos caracterizados por su elevada humedad relativa, nubosidad y precipitaciones, el cielo cubierto o parcialmente cubierto no permite una alta insolación diurna, pero tampoco favorece la evacuación del calor hacia la bóveda celeste nocturna cubierta. Como resultado, la oscilación de la temperatura diaria en estos casos no rebasa los 10 grados, de manera que hay calor tanto por el día como por la noche, ya sea invierno o verano (Fig. 1), y la sensación térmica percibida se hace más calurosa como consecuencia de la elevada humedad relativa que dificulta la evaporación de la transpiración, principal mecanismo de termorregulación del cuerpo humano.

 
Fig. 1. Climograma de La Habana a partir de los datos
meteorológicos de Casablanca. Dibujo de la autora.

 

De las características del clima se derivan las estrategias de diseño bioclimático, que son más variadas en los climas cálido–secos, en los cuales es posible experimentar con recursos como la inercia térmica de la edificación, y del suelo, así como el enfriamiento evaporativo, pero en los cálido–húmedos las dos estrategias principales son reducir la ganancia térmica en la edificación y maximizar la ventilación natural.

 
Fig. 2. Esquema de diseño bioclimático recomendable para Cuba. Dibujo de Pedro Rodríguez a partir de ilustración de Konya, 1981.
 

Así, el esquema de diseño bioclimático recomendable para Cuba se corresponde con el edificio aislado protegido del sol y permeable a la ventilación, lo cual es posible en zonas rurales y suburbanas, o en las urbanizaciones abiertas al estilo del movimiento moderno (Fig. 2). Sin embargo, los centros históricos de las ciudades tradicionales desarrolladas por los colonizadores españoles responden al modelo compacto mediterráneo más apropiado para los climas secos, donde en lugar de la ventilación cruzada predomina la inercia térmica de la masa edificada que permite generar microclimas en los patios interiores (Fig. 3).

 
Fig. 3. Morfología urbana compacta del Centro
Histórico de La Habana. Tomado del Google Earth.


 

Los modelos urbanos

La ciudad tradicional compacta fue criticada por el movimiento higienista surgido en la Europa del siglo xix, y posteriormente por el urbanismo moderno como continuidad de aquel. Así, durante la primera mitad del siglo xx se abogó por una urbanización abierta donde los edificios estrechos permitieran el acceso del sol a los espacios interiores, y la separación entre ellos evitaran las sombras arrojadas (Fig. 4).

 
Fig. 4. Separación de edificios para evitar sombras arrojadas.
Tomado de Butti y Perlin (1985).


 

Este modelo surgido en el norte de Europa se extendió a otras latitudes donde la justificación del acceso al sol fue sustituida por las facilidades de ventilación. Entonces, los edificios debían ser estrechos para que el viento los cruzara (ventilación cruzada) y estar lo suficientemente separados unos de otros para que este pudiera recuperarse (evitar la sombra de viento) (Fig. 5). Tanto la arquitectura como el urbanismo modernos guardaban una mayor relación con las estrategias de diseño bioclimático recomendadas para climas cálido–húmedos en todos los manuales, que aquellas presentes en la morfología de la ciudad tradicional compacta.

 
Fig. 5. Separación de edificios para permitir la recuperación
del viento. Tomado de Konya (1981).


 


Pero los manuales de diseño bioclimático producidos durante las décadas de los años 50, 60 e incluso 70, copiaron los resultados de investigaciones realizadas en modelos de espacios o edificios aislados sometidos a flujos laminares en cámaras de humo, o en túneles de viento, sin considerar que en la ciudad los edificios no se encuentran aislados y que el contexto urbano modifica no solo el comportamiento del viento, sino también de las temperaturas, lo cual fue demostrado posteriormente al ser reconocido el efecto de la «isla de calor urbana».

Con el cuestionamiento del modelo urbano moderno y la revalorización de los valores de la ciudad tradicional, que se produjo a escala internacional a partir de finales de la década de los años 70, comenzaron los estudios de microclima urbano y muchas afirmaciones anteriores fueron reconsideradas. Investigaciones realizadas en Cuba arrojaron resultados novedosos que demostraron que la ciudad compacta no era tan negativa como se pensaba, ni la urbanización abierta tan favorable como se creía.

Los estudios sobre el microclima urbano que datan de hace apenas 30 años, continúan siendo una interrogante a nivel mundial, y la mayoría de los edificios modernos que responden al estilo internacional, cuya construcción fue posible gracias al uso extensivo de sistemas de iluminación y climatización artificial, están siendo rehabilitados para mejorar su eficiencia energética, ya que de manera general constituyen altos consumidores.


El futuro

Se impone la necesidad de continuar profundizando en el conocimiento de cómo optimizar la influencia de la morfología urbana en el microclima de la ciudad, así como también en el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía y en la reducción de su vulnerabilidad, ya que en muchos casos estos requerimientos resultan contradictorios. Una buena ventilación natural cotidiana y la posibilidad de aprovechar el viento como fuente de energía mediante pequeños aerogeneradores urbanos, puede incrementar la vulnerabilidad ante eventos meteorológicos extremos de vientos huracanados.

Más que buscar el modelo urbano ideal, de lo que se trata es de encontrar vías para hacer más resiliente la ciudad actual, en lo cual la vegetación juega un rol fundamental. Además de lograr un microclima urbano más apropiado para reducir el consumo de energía convencional en los edificios, será necesario que estos generen la mayor cantidad de energía posible a partir de fuentes renovables. La solución de las contradicciones que puedan existir entre estos dos requerimientos, y con la necesaria reducción de la vulnerabilidad, pudiera conducir a soluciones flexibles que permitan que las ciudades, como los organismos vivos, se transformen para adaptarse a las situaciones cambiantes, cuando sea necesario.

* Arquitecta, Doctora en Ciencias. Profesora Titular de la Facultad de Arquitectura del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría de La Habana (Ispjae).
e-mail: dania@arquitectura.cujae.edu.cu