Revista de Investigación Científica en Arquitectura Journal of Scientific Research in Architecture

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1 Precio en México, 50 pesos En el extranjero, usd Publicación semestral Enero-junio de 2015 Volumen iii Número i [17] Tercera época issn: Revista de Investigación Científica en Arquitectura Journal of Scientific Research in Architecture

2 Enero-junio de 2015 Volumen iii Número 1 [17] Tercera época issn: Revista de Investigación Científica en Arquitectura Journal of Scientific Research in Architecture

3 UNIVERSIDAD DE COLIMA M en A. José Eduardo Hernández Nava RECTOR Mtro. Christian Torres Ortiz Zermeño SECRETARIO GENERAL Dr. Alfredo Aranda Fernández COORDINADOR GENERAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Licda. Guadalupe Carrillo Cárdenas COORDINADORA GENERAL DE COMUNICACIÓN SOCIAL Licda. Gloria Guillermina Araiza Torres DIRECTORA GENERAL DE PUBLICACIONES M. en Arq. Juan Ramón González de Loza DIRECTOR DE LA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO STAFF EDITORIAL Dr. Luis Gabriel Gómez-Azpeitia COORDINADOR EDITORIAL Dra. Reyna Valladares Anguiano APOYO EDITORIAL COMITÉ DE REDACCIÓN Dra. Martha Eugenia Chávez González Dr. Roberto C. Huerta Sanmiguel REVISIÓN DE ORIGINALES DISEÑO EDITORIAL Mtro. Rodolfo Sánchez Gómez C O M I T É E D I TO R I A L Gonzalo Bojórquez Morales UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA, MÉXICO Olga Lucía Ceballos Ramos PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA, COLOMBIA Martha E. Chávez González UNIVERSIDAD DE COLIMA, MÉXICO Pablo Chico Ponce de León UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN, MÉXICO Catherine R. Ettinger McEnulty UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO, MÉXICO Horacio Gnemmi Bohogú UNIVERSIDAD NACIONAL-CÓRDOBA, ARGENTINA Adolfo Gómez Amador UNIVERSIDAD DE COLIMA, MÉXICO Dr. Luis Gabriel Gómez Azpeitia UNIVERSIDAD DE COLIMA, MÉXICO Eduardo González Cruz LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA, VENEZUELA Luis Fernando Guerrero Baca UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MÉXICO-XOCHIMILCO, MÉXICO Roberto C. Huerta Sanmiguel UNIVERSIDAD DE COLIMA, MÉXICO Pablo La Roche CALIFORNIA STATE POLYTECHNIC UNIVERSITY POMONA, USA Jaime López de Asiaín SEMINARIO DE ARQUITECTURA Y MEDIO AMBIENTE (SAMA), ESPAÑA Elvira Maycotte Pansza UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ, MÉXICO Carlos Morales Hendry FUNDACIÓN ISTHMUS, PANAMÁ Luis Müller UNIVERSIDAD NACIONAL-LITORAL, ARGENTINA Elsa Patiño Tovar UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA, MÉXICO Guadalupe Salazar González UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ, MÉXICO Dra. Reyna Valladares Anguiano UNIVERSIDAD DE COLIMA, MÉXICO palapa, tercera época, volumen 03, número 01 (17), enero-junio de 2015, es una publicación semestral editada por la Universidad de Colima a través de la Facultad de Arquitectura y Diseño, Campus Coquimatlán. Km. 9 de la carretera Colima-Coquimatlán, Colima, México, cp Teléfonos: (52) (312) y (52) (312) , extensión Fax: (52) (312) extensión Editor responsable: Luis Gabriel Gómez Azpeitia. 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Asimismo se le solicita la carta de cesión de derechos editoriales y de responsabilidad sobre la autoría y originalidad del artículo. Cuando se tiene toda la documentación completa se inicia el proceso de edición. Todas las comunicaciones con los autores y árbitros son por medios electrónicos. El envío de artículos debe hacerse a través de la página: para lo cual es necesario darse de alta como usuario. PALAPA está indexada en: Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal, Asociación de Revistas Latinoamericanas de Arquitectura, Edición financiada con fondos profocie 2014.

4 palapa issn: vol. iii núm. 1 [17] [tercera época] pp enero-junio de 2015 Efecto de la magnitud de las variables meteorológicas en la sensación térmica percibida en espacios exteriores Effect of the magnitude of meteorological variables on perceived thermal sensation in open spaces Gonzalo Bojórquez-Morales, 1 Gabriel Gómez-Azpeitia, 2 Rafael García-Cueto, 3 Aníbal Luna-León, 4 Ramona Romero-Moreno 5 y Verónica Jiménez-López 6 Enviado: 03/06/15 Evaluado: 04/06/15 Aceptado: 06/06/15 Resumen 123 Los espacios públicos abiertos propician el sentido de pertenencia social por las actividades que ahí se realizan, pero si no tienen las condiciones térmicas adecuadas, se limitan los periodos y horarios de uso. La razón es que durante los procesos de diseño arquitectónico y urbano se desconoce el efecto del clima sobre las personas. El objetivo de esta investigación fue conocer el efecto de la magnitud de las variables meteorológicas en la sensación térmica percibida por el usuario de áreas recreativas exteriores en clima cálido extremoso. Se desarrolló un estudio correlacional con enfoque de adaptación en cuatro periodos. Se midieron temperatura de bulbo seco, humedad relativa, velocidad de viento y temperatura de globo gris. Se consideraron tres niveles de actividad. El análisis de datos se realizó con el método de medias por intervalo de sensación térmica y se hizo un análisis comparativo entre variables meteorológicas. La mayor afectación en la sensación de confort térmico fue por velocidad de viento tanto por magnitud como por nivel de actividad. palabras clave sensación térmica percibida, confort térmico, variables meteorológicas, ambiente térmico, diseño bioclimático. Abstract Outdoor public spaces can cause a social belonging feeling through many activities developed there, but if the space lacks of accurate thermal conditions, use s periods and hours are limited. The reason is because during the architectural and urban design process, the effect of climate over thermal comfort is unknown. The objective of this research was to know the effect of the magnitude of the meteorological variables in perceived thermal sensation by users of external recreational a reas in warm extreme climate. A correlational study was conducted, with adaptive approach in four periods. Measure dry bulb temperature, gray bulb temperature, relative humidity and wind velocity. Three levels of activity were considered. Data analysis was performed by interval measure of thermal sensation and a comparative analysis between meteorological variables was done. The most affectation on thermal sensation was by wind velocity, both by magnitude and by activity level. key words perceived thermal sensation, thermal comfort, meteorological variables, thermal environment, bioclimatic design. 1 gonzalobojorquez@uabc.edu.mx 2 ggomez@ucol.mx 3 rafaelcueto@uabc.edu.mx 4 anibal@uabc.edu.mx 5 ramonaromero@uabc.edu.mx 6 veronica.jimenez90@uabc.edu.mx 85

5 Introducción La sensación térmica percibida por los individuos en espacios exteriores no se explica totalmente por el balance energético humano (Lin et al., 2011). Esto se debe a la adaptación térmica que involucra, además de la aclimatación, efectos psicológicos y de ambiente térmico (Nikolopoulou y Steemers, 2003). Los tiempos de permanencia en exteriores son menores a los de interiores, debido al proceso de adaptación térmica. Lo anterior genera que la aplicación de un modelo de confort térmico desarrollado para interiores sobrestime la sensación real del usuario de exteriores. El uso de un modelo de predicción por las implicaciones de variabilidad de ambientes térmicos y condiciones de los espacios exteriores y tiempos de permanencia no es adecuado, mientras que la aplicación del método de adaptación, resultado de una evaluación de campo, se ajusta mejor a las condiciones exteriores (Höppe, 2002). La necesidad de investigación sobre la sensación térmica percibida en exteriores se ha observado en eventos como juegos olímpicos y ferias mundiales (Pickup y dedear, 2000), además en estudios como Rediscovering the Urban Realm and Open Spaces (Nikolopoulou, 2004). Las aportaciones de esos trabajos tienen aplicaciones en proyectos de tipo turístico, recreativo o áreas de exposiciones. Spagnolo y de Dear (2003), desarrollaron un estudio comparativo de condiciones de confort térmico en espacios exteriores y semiexteriores en clima subtropical. Se compararon resultados con los índices out-set* (nueva temperatura efectiva estandarizada para exteriores) y set* (nueva temperatura efectiva estandarizada, empleada para interiores). Se demostró que los valores de confort térmico para exteriores son significativamente mayores que los valores para interiores. El estudio de Oliveira y Andrade (2007), obtuvo resultados generales similares a los de Spangolo y de Dear (2003). Además se estableció la importancia del efecto del viento en la sensación térmica percibida. Hwang y Lin (2007), analizaron las condiciones de confort térmico en espacios exteriores y semiexteriores, y demostraron cómo los sujetos disminuyen sus expectativas de confort térmico en espacios con esas características, por lo que aumentan su tolerancia a condiciones no confortables. Lin (2009) y Lin et al., (2011), desarrollaron un estudio sobre sensación y preferencia térmica en exteriores para periodo cálido y frío en clima cálido húmedo. Se utilizó como modelo de referencia el índice set. Los resultados demostraron la adaptación de los sujetos a los periodos estudiados y el efecto de las variables meteorológicas. Bojórquez-Morales et al., (2012), realizaron un estudio de confort térmico en espacios exteriores para tres niveles de actividad, en periodo cálido y periodo frío en un clima cálido seco extremoso. Las temperaturas neutrales fueron aproximadamente simétricas con respecto a sus rangos de confort térmico. Los sujetos en actividad intensa presentaron mejor adaptación a las condiciones climáticas. La diferencia con el estudio aquí presentado, con respecto a los anteriores, es que en este caso se evalúa el efecto de cuatro variables meteorológicas sobre la sensación térmica percibida en cuatro periodos diferentes y en tres niveles de actividad, además se hace un análisis comparativo. Los resultados indican que en general se observan diferencias para cada periodo y nivel de actividad entre la sensación térmica percibida y las magnitudes de las variables meteorológicas. Mientras que por periodo estudiado por clima y nivel de actividad, la velocidad de viento tiene el mayor efecto sobre la sensación térmica percibida, en segundo término la temperatura de globo gris (como indicador de la radiación solar), y en el mismo nivel de efecto, la temperatura del aire y, finalmente, la humedad relativa. Método El método se dividió en tres etapas: 1) Características de investigación: se establecieron el enfoque de estudio y las condiciones de desarrollo del proyecto; 2) Estudio correlacional: se definieron los periodos de estudio, ni- 86 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

6 vel de actividad, variables meteorológicas, instrumentos, diseño de cuestionario y diseño de muestra; y 3) Sensación térmica percibida por variable meteorológica: se establecieron los criterios de análisis y comparación para evaluar el efecto por variable meteorológica sobre el confort térmico. Características de la investigación Se desarrolló un estudio de confort térmico en exteriores de un espacio recreativo en Mexicali, Baja California. Se utilizó el enfoque teórico de adaptación, con una propuesta no experimental de un estudio correlacional en los periodos cálido, frío y de transición (figura 1). Se realizaron correlaciones, con el método de medias por intervalo de sensación térmica, entre la sensación térmica percibida con: 1) Temperatura de bulbo seco, 2) Humedad relativa, 3) Temperatura de globo gris y 4) Velocidad de viento. A los valores obtenidos se les denominó «Valores neutrales (Vn)», como referencia a la «Temperatura neutral (Tn)». El enfoque de estudio fue determinado en función del objetivo y condicionantes de la investigación, según los parámetros: origen de los datos, tipo de hábitat, reacciones a analizar, tipo de receptor de la información y nivel de análisis. Todos los requerimientos coinciden con el enfoque de adaptación. Cabe mencionar, que en la selección del enfoque de estudio se consideraron los trabajos de Höppe (2002), Givoni et al., (2003) y Nikolopoulou (2004), en los que se afirma que en exteriores el enfoque de adaptación es adecuado, debido a la variación climática, experiencia, expectativa y conducta reactiva e interactiva. El enfoque de adaptación establece como parte de su aplicación el diseño de una investigación basada en correlaciones, lo que conlleva a un diseño de la investigación de tipo «no experimental». Debido a que el estudio se realizó en los periodos: cálido, frío y de transición, las dimensiones temporales fueron de tipo transversal. El estudio se llevó a cabo en Mexicali, Baja California, ciudad del noroeste de México, que se encuentra a una latitud de N y longitud de O, y con una altura sobre el nivel del mar de cuatro metros. El clima es de tipo cálido seco extremoso, con temperaturas promedio de máximas de 42 ºC (con máximas extremas de 49 ºC) y temperaturas promedio de mínimas de 8 C (con mínimas extremas de -3 ºC) (Luna, 2008). Estudio correlacional Se desarrolló un estudio correlacional de la sensación térmica percibida con: 1) Temperatura de bulbo seco, 2) Humedad relativa, 3) Temperatura de globo gris (como indicador de la radiación solar) y 4) Velocidad Objeto de estudio: Sensación térmica Variables: Temperatura de bulbo seco Humedad relativa Temperatura de globo gris Velocidad de viento Diseño de investigación Parámetros de evaluación: Valores neutrales Rangos de confort térmico Análisis de datos Caso de estudio: Usuarios de exteriores en espacio recreativo de Mexicali, Baja California Características del estudio: Enfoque de adaptación Estudio correlacional Análisis transversal Tipo correlacional Método: a) Medias por intervalo de sensación térmica b) Análisis comparativo por magnitud de variable figura 1. Método de investigación aplicado. Fuente: Elaboración propia, con base en Groat y Wang (2002). palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

7 de viento. Los periodos de estudio se establecieron por diagnóstico bioclimático y fueron: 1) Periodo frío (Enero), 2) Periodo de transición de frío-cálido (Marzo- Abril), 3) Periodo cálido ( Julio-Agosto) y 4) Periodo de transición de cálido-frío (Octubre-Noviembre), cabe mencionar que por la similitud de los resultados, para el análisis de datos, los periodos de transición se estudiaron como uno solo. El periodo de aplicación de encuestas fue de abril de 2008 a abril de 2009, en el Centro Recreativo Juventud 2000, donde se practican deportes, ejercicios al aire libre y otras actividades de convivencia. Se diseñó una muestra con una confiabilidad del 95% y precisión de los estimadores del 5%. El proceso de selección de sujetos fue de tipo determinístico (tabla 1). Los sujetos de estudio fueron hombres y mujeres entre 12 y 65 años de edad, no se incluyeron individuos en condiciones especiales como enfermedades crónicas, embarazo, periodo de lactancia o periodo menstrual. Las encuestas se realizaron de 06:00 a 22:00 horas de lunes a domingo (figura 2). Previo al proceso de captura, se llevó a cabo una clasificación de las encuestas por nivel de actividad. Además de una revisión para ver posibles errores en los datos capturados. Se diseñó una hoja de cálculo para captura de la información en el programa Excel. Los niveles de actividad analizados fueron tres: 1) Pasivo (0 a 75 W/m 2 ), 2) Moderado (76 a 183 W/m 2 ) y 3) Intenso (183 a 600 W/m 2 ). La relación metabólica de consumo energético se estableció con base en Fanger (1986) y Mondelo et al., (2001). Las actividades de tipo pasivo fueron: caminar, observar, platicar y jugar con niños de forma tranquila. Las actividades de tipo moderada fueron: trotar, ejercicio ligero y jugar con niños de forma interactiva, mientras que las actividades intensas fueron: correr, hacer ejercicio intenso, jugar futbol, basquetbol y béisbol, además de acrobacias con bicicleta, patineta y a pie. La tasa metabólica se estimó con base en la similitud de actividades desarrolladas en el área de estudio con respecto al listado que presenta iso 8996 (2005) en la tabla de actividades específicas. El nivel promedio de aislamiento por ropa se estimó con base en una clasificación del tipo de vestimenta (cinco escalas, desde muy ligero a muy arropado), y se determinó el nivel de arropamiento promedio según el sexo del sujeto, escala de vestimenta y periodo de estudio, conforme con los valores que presenta iso 9920 (2009). La selección de variables climatológicas a medir se basó en el efecto de las mismas en la sensación térmica percibida, así como en el análisis de casos de estudio sobre confort térmico en interiores y exteriores (ruros, rp 884 de ashrae), y las normas iso 7730 (2005) e iso 7726 (1998), (Nikolopoulou, 2004; PickUp y de Dear, 2000; Potter y de Dear, 2000). Las variables seleccionadas, como ya se dijo, fueron: temperatura de bulbo seco, tabla 1. Características de la aplicación de encuestas. Periodo Transición frío-caliente Periodo caliente Transición caliente-frío Periodo frío Transición frío-caliente Fechas de aplicación Abril Jul-10 Ago Oct-10 Nov Enero Abril 2009 Promedio mensual de personas 48,162 33,168 30,442 21,196 48,162 36,226 Diseño de muestra ,902 Observaciones por periodo ,883 Observaciones actividad pasiva ,124 Observaciones actividad moderada Observaciones actividad intensa Fuente: Elaboración propia. Total 88 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

8 figura 3. Instrumentos: Sensor de globo gris (izquierda); Monitor de estrés térmico (centro y derecha). Fuente: Bojórquez figura 2. Aplicación de encuestas. Fuente: Bojórquez humedad relativa, velocidad de viento y temperatura de globo gris. En el caso de los instrumentos se consideraron precisión y rangos de los mismos, así como su disponibilidad y accesibilidad, además de la complejidad de operación. Se utilizó un monitor de estrés térmico que mide temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, temperatura de globo negro y velocidad de viento (omnidireccional) (figura 3). Además se utilizó un sensor de temperatura de globo gris (validado con pruebas de referencia con el monitor de estrés térmico), fabricado a partir de una pelota de plástico con un diámetro de m, a la que se le introdujo hasta su centro geométrico un sensor de temperatura y se selló el orificio con silicón, posteriormente se pintó de color gris con una emisividad de 0.5. Lo anterior se hizo con base en el reporte de Nikolpoulou y Steemers (2003). El proceso y el equipo cumplen con la mayoría de lo requerido en la norma iso 7726, por lo que los datos generados son de Clase ii. Debido al efecto sobre la sensación térmica percibida por la complexión física de cada persona, se utilizaron una báscula mecánica, para medir el peso, y un flexómetro, para medir la altura. El cuestionario fue diseñado con base en la norma iso 10551:1995 y en el análisis de tres cuestionarios para estudios de confort térmico (Gómez-Azpeitia et al., 2007; Nikolopoulou, 2004). Se elaboró un cuestionario preliminar, se desarrolló un manual de aplicación de encuesta y uso de instrumentos. Se hizo una prueba piloto y de acuerdo con los resultados obtenidos se realizaron las correcciones necesarias. El análisis de datos se llevó a cabo con el método de medias por intervalo de sensación térmica (mist) (figura 4), de Gómez-Azpeitia et al., (2007), el cual se basa en la propuesta de Nicol (1993) para climas «asimétricos». La diferencia fundamental del mist con respecto al método convencional es que antes de obtener la línea de regresión que caracteriza a la muestra estudiada, se determinan grupos o estratos de la misma para calcular el valor promedio y la desviación estándar de cada uno de ellos. Así, la regresión no se hace con todos los pares de datos de la muestra, sino sólo con los valores medios, y los rangos se establecen mediante la adición y sustracción de una o dos veces la desviación estándar (ds) de la muestra. palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

9 ! "#$%&#$'($!)#!$#*$(+,-*!'./0,+(! %#/+,1,)(! Mucho frío! "#$%&$'#!('%! )&$*+'%,&!-*! #*.#&)/0.!$1%2/)&! (*%)/3/-&! Frío Algo de frío Ni calor, ni frío Algo de calor Calor Mucho calor 4567! Mucho frío Frío Algo de frío Ni calor, ni frío Algo de calor Calor Mucho calor! 8*+%*#/0.!9/.*&9! :./;&%/&39*! A.4567! A.4<67! A.=*-/'! Ni calor, ni frío "(*23! /#)&+,)3! "(*23!#4'#*$3! Análisis por Análisis por escala de sensación térmica (con escala ajustes de sensación por eliminación térmica de observaciones atípicas (Con con ajustes el método por eliminación Z-Score) de observaciones atípicas con el método Z-Score) figura 4. Estimación de valores neutros de Temperatura de bulbo seco, Humedad relativa, Temperatura de globo gris y Velocidad de viento, (Tn) con el método de medias por intervalo de sensación térmica percibida (mist). Fuente: Elaborado a partir de Gómez-Azpeitia et al., El objetivo de este procedimiento es determinar el valor medio de temperatura de todas las repuestas de cada nivel de sensación térmica percibida. De esta forma se calcula el valor de la temperatura promedio de los sujetos que dijeron sentirse en confort térmico, pero también de quienes expresaron sentir calor o frío. Se procesaron por separado los datos colectados en el estudio de campo de acuerdo a cada una de las siete categorías de respuesta de confort según la iso (1995). Se determinaron para cada una de ellas los valores promedio y desviación estándar de los valores de cada variable meteorológica analizada. Cuando el número de respuestas de determinado grupo no era suficiente para obtener resultados confiables, se omitió el procedimiento y se eliminó la categoría. Una vez que se obtuvieron estos datos se establecieron los rangos de distribución para cada categoría de respuesta. Se hizo a partir del valor medio de la variable meteorológica correspondiente (VnMedio = Valor neutral Medio) y la adición de ±1ds. Este primer rango incluye teóricamente el 68% de las personas que expresaron tener una misma sensación térmica. Se repite el procedimiento y se adiciona ±2ds a VnMedio, con lo que teóricamente se incluye el 95% de la población que emitió un mismo voto de sensación térmica. Luego se hizo un procedimiento de «ajuste» donde las observaciones atípicas de cada categoría de sensación térmica percibida fueron eliminadas por el método de Z-Score (Triola, 2009), con lo que el valor de r 2 fue más consistente. Además se realizó una regresión lineal con los valores que fueron obtenidos, a fin de determinar la recta correspondiente a VnMedio y con el mismo procedimiento se determinaron las rectas de los límites extensos de los rangos definidos por VnMedio ±2ds, y los límites reducidos definidos por VnMedia ±1ds. Finalmente se obtuvieron los coeficientes de determinación para los valores medios, ±2ds y ±1ds. Para efectos de validez del modelo se consideró el valor de VnMedio. 90 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

10 Se hizo una regresión lineal con los valores que fueron obtenidos, a fin de determinar las rectas correspondientes a los límites extensos de los rangos definidos por VnMedio ±2ds y a los límites reducidos definidos por VnMedio ±1ds. También se hizo lo propio con los valores de VnMedio. De esa forma se obtienen gráficas para cada periodo de estudio por variable meteorológica. La intersección de cada una de las líneas de regresión con la ordenada cuatro (que representa la sensación térmica de confort: ni calor, ni frío) determinan el valor neutral según el método mist, así como los valores límites de los rangos de confort térmico. La aplicación del método mist, se hizo por variable meteorológica (temperatura de bulbo seco, humedad relativa, velocidad de viento y temperatura de globo gris), por periodo de estudio (cálido, frío y de transición), así como una combinación de periodos llamada «comportamiento anual». Además, por cada periodo se analizaron los tres niveles de actividad (pasiva, moderada e intensa), así como una combinación de los tres niveles denominada «total de observaciones». Se llevó a cabo un análisis comparativo sobre los valores neutrales (temperatura de bulbo seco de confort, humedad relativa de confort, temperatura de globo gris de confort y velocidad de viento de confort), rangos de confort térmico y coeficiente de determinación (r 2 ). Sensación térmica percibida por magnitud de variable meteorológica Una vez realizado el análisis de las variables meteorológicas de forma aislada una de otra, se procedió a evaluar el efecto por magnitud en la sensación de confort térmico. Para lo que fue necesario establecer cuál de ellas tuvo mayor o menor efecto en relación con el cambio de su valor de magnitud en el eje de las abscisas (x). Para lo anterior se establecieron dos aspectos a evaluar, que son los siguientes: 1) Efecto por variación de magnitud de las variables meteorológicas: Para evaluar esto se consideró como valor de referencia la pendiente de la recta (m) (tabla 2). Esto se debe a que una pendiente con valor cero no tendrá un cambio de valor en la escala de magnitud en el eje de las ordenadas (y) (Triola, 2009). Con base en lo anterior se muestran las condicionantes en la tabla 2. 2) Claridad de la percepción por los sujetos de estudio. En este aspecto fue importante establecer la homogeneidad de la muestra, para lo cual se tomó como referencia el coeficiente de determinación r 2 de la línea de regresión media, ya que éste demuestra la cantidad de variación en «y» que está explicada por la recta de regresión, lo que da una idea del grado de dispersión de la muestra estudiada. La r 2 sirvió para determinar el grado de dispersión de la respuesta (tabla 3), por lo que, con base en los estudios de Bedford (1936) (citado por Humpreys y Hancock, 2007), Humpreys (1976, 1978), Auliciems (1981), Nicol (1993) de Dear et al., (1997), Bravo y González-Cruz (2000), Nikolopoulou (2004), Ruiz-Torres (2007) y Gomez-Azpeitia et al., (2007), se dieron las condicionantes descritas en la tabla 3. Resultados Conocer el efecto en la sensación térmica por magnitud de variable meteorológica permite estimar cuál variable tiene mayor afectación en la sensación de confort térmico. El método de análisis utilizado fue con base en el valor de la pendiente (m) más alejado de cero y el valor del coeficiente de determinación de la línea de regresión media. A continuación se exponen los resultados por periodo de estudio y nivel de actividad Periodo cálido El efecto de la magnitud en la sensación de confort térmico por variable meteorológica en el periodo cálido, para el total de observaciones, actividad pasiva y actividad moderada presentó el valor de pendiente de la recta más alejado de cero en la velocidad de viento. La relación de variables en todos los casos fue directa- palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

11 tabla 2. Condicionantes de evaluación del efecto de magnitud por variable meteorológica Condicionante a) Entre más se aleje el valor de m del cero, más influencia tiene la variable X, sobre la Y. b) Si m = 0 entonces Y es constante. c) Si m = entonces X es una constante que no afecta el valor de Y. d) Si el valor de m es positivo, la relación de variables es directamente proporcional, entonces se interpreta que entre más aumente la variable X, más aumenta también la variable Y, o sea hay un aumento hacia la sensación térmica de calor. e) Si el valor de m es negativo, la relación de variables es inversamente proporcional, entonces se puede interpretar que entre más aumente la variable X, la variable Y más reduce su valor, o sea hay un aumento hacia la sensación térmica de frío. Fuente: Elaboración propia con base en Triola (2009). tabla 3. Condicionantes de evaluación del grado de dispersión de la respuesta. Condicionante a) Si la r la correlación es muy alta, por lo que hay certeza en la concentración de respuestas, la muestra no es dispersa. b) Si 0.7 r 2 < 0.9 se puede decir que la correlación es alta, la muestra es poco dispersa. c) Si 0.5 r 2 < 0.7, la correlación es media, la muestra tiene una concentración media. d) Si la r 2 < 0.5, la correlación es baja, con alto grado de dispersión en la muestra, por lo que no hay claridad en la percepción de la sensación térmica de la muestra. En caso de que un valor de m presente una correlación baja, se considerará más apropiado el próximo inmediato con un valor de r 2 de al menos una correlación media (0.5 r 2 < 0.7). Fuente: Elaboración propia con base en Triola (2009). mente proporcional ya que conforme aumentó la velocidad de viento se generó un efecto de calentamiento convectivo. La correlación fue media para el total de observaciones y la actividad pasiva, mientras que en el caso de la actividad moderada la correlación fue alta (tabla 4). Con respecto a lo anterior, por la experiencia y la expectativa, los sujetos relacionaron que al estar expuestos a corrientes de viento incrementaría su sensación térmica de calor y como resultado de la conducta interactiva de adaptación psicológica, en el periodo cálido y el periodo frío evitaban las corrientes de viento directo. Lo anterior coincide con lo mencionado por Humphreys y Nicol (2002) y Nikolopoulou y Steemers (2003) para la adaptación de las personas. En el caso de la actividad intensa, el valor más alejado de cero para la pendiente de la recta fue también por velocidad de viento, sin embargo, su valor de correlación fue bajo. Por lo anterior se consideró que la temperatura de globo gris (indicador de la radiación solar) tuvo el mayor efecto por magnitud, con una relación de variables directamente proporcional y una correlación muy alta. El hecho de que la temperatura de globo gris fue la que tuvo efecto mayor en la sensación de confort, se debió a las condiciones de radiación solar y la actividad metabólica alta de los sujetos de estudio, lo que coincide con las aportaciones de Pickup y de Dear (2000), donde se menciona la importancia del efecto por radiación solar e infrarroja en actividades en exteriores. También coincide con los resultados reportados por Freitas y Ryken (1989) para niveles de actividad intenso de climas extremos. Periodo frío El mayor efecto por magnitud en la sensación de confort térmico por variable meteorológica en el periodo 92 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

12 tabla 4. Características de la ecuación de regresión de la línea de regresión media por variable meteorológica y nivel de actividad, en el periodo cálido Variable meteorológica Características de la línea de regresión media Total de observaciones pasiva moderada intensa Temperatura de Bulbo Seco (ºC) Humedad Relativa (%) Velocidad de Viento (m/s) Temperatura de Globo Gris (ºC) Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TBSn Media TBSn±1DS TBSn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) HRn Media HRn±1DS HRn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) VVn Media VVn±1DS VVn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TGGn Media TGGn±1DS TGGn±2DS r 2 (lrm): Coeficiente de determinación de la línea de regresión media. Fuente: Elaboración propia. frío, para el total de observaciones, y los tres niveles de actividad fue por velocidad de viento (tabla 5). En todos los casos se tuvo una relación de variables inversamente proporcional y una correlación muy alta. Se observó la importancia del efecto de enfriamiento convectivo sobre la sensación térmica percibida por las condiciones de ambiente térmico y termorregulación humana. Lo anterior coincide, con lo establecido en los estudios de Fanger (1972, 1986) y Brown y Gillespie (1986). Periodos de transición El efecto de la magnitud en la sensación de confort térmico por variable meteorológica en los periodos de transición, para el total de observaciones, actividad pasiva y actividad intensa presentaron el valor más alejado de cero, en la pendiente de la recta, por velocidad de viento (tabla 6). En todos los casos la relación de las variables fue inversamente proporcional. palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

13 tabla 5. Características de la ecuación de regresión de la línea de regresión media por variable meteorológica y nivel de actividad, en el periodo frío. Variable meteorológica Características de la línea de regresión media Total de observaciones pasiva moderada intensa Temperatura de Bulbo Seco (ºC) Humedad Relativa (%) Velocidad de Viento (m/s) Temperatura de Globo Gris (ºC) Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TBSn Media TBSn±1DS TBSn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) HRn Media HRn±1DS HRn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) VVn Media VVn±1DS VVn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TGGn Media TGGn±1DS TGGn±2DS r 2 (lrm): Coeficiente de determinación de la línea de regresión media. Fuente: Elaboración propia. La correlación de variables para el total de observaciones fue alta, en la actividad pasiva fue media mientras que en la actividad intensa fue muy alta. En este caso se observó que el mayor efecto y concentración de respuestas se presentó en la actividad intensa, donde se logró un mayor enfriamiento convectivo en este periodo, por las condiciones de ambiente térmico y nivel metabólico de los sujetos, situación similar a lo expuesto por Fanger (1986) y Brown y Gillespie (1986). En la actividad moderada, el valor de la pendiente más alejado de cero fue también para la velocidad de viento, pero debido a la dispersión de la muestra se consideró que el mayor efecto por magnitud fue por temperatura de bulbo seco, con una relación de variables directamente proporcional y una correlación alta. Lo anterior se debió a los distintos niveles de arropamiento y por los diferentes tipos de actividad desarrollada en el rango de actividad moderada y, por lo tanto, variación 94 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

14 tabla 6. Características de la ecuación de regresión de la línea de regresión media por variable meteorológica y nivel de actividad, en los periodos de transición Variable meteorológica Características de la línea de regresión media Total de observaciones pasiva moderada intensa Temperatura de Bulbo Seco (ºC) Humedad Relativa (%) Velocidad de Viento (m/s) Temperatura de Globo Gris (ºC) Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TBSn Media TBSn±1DS TBSn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) HRn Media HRn±1DS HRn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) VVn Media VVn±1DS VVn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TGGn Media TGGn±1DS TGGn±2DS r 2 (lrm): Coeficiente de determinación de la línea de regresión media. Fuente: Elaboración propia de condiciones metabólicas de los sujetos de estudio. Además de que la temperatura de bulbo seco representa una combinación de la radiación solar y humedad relativa del ambiente térmico. Cabe mencionar que los valores de la pendiente de la recta y r 2 por humedad relativa y temperatura de globo gris presentaron similitudes significativas con los valores de temperatura de bulbo seco, lo que demostró la importancia en el efecto de confort térmico de estas variables. En general, el comportamiento que se observó fue a causa de que se tuvieron condiciones entre confort y aceptables, comparadas con las condiciones críticas del periodo cálido y frío, conforme a lo establecido en los trabajos de Fanger (1972, 1986), Brown y Gillespie (1986) y Nikolopoulou y Steemers (2003). palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

15 Comportamiento anual Los efectos por magnitud en la sensación de confort térmico por variable meteorológica en el comportamiento anual, para el total de observaciones, y la actividad pasiva presentaron un comportamiento similar, con un mayor efecto por humedad relativa, con una relación de variables inversamente proporcional y un grado de correlación alto (tabla 7). En el caso de la actividad moderada y actividad intensa, el efecto mayor en ambos casos fue por velocidad de viento, con una relación de variables inversamente proporcional. La correlación para la actividad moderada fue media y para la actividad intensa fue alta. El comportamiento descrito indicó que en el caso de la actividad pasiva, la humedad relativa puede afectar de mayor forma las condiciones de confort térmico mientras que en actividades moderada e intensa la mayor afectación fue por la velocidad del aire. Esto fue debido a las interacciones termodinámicas por condiciones de nivel metabólico y el ambiente térmico, situación presentada en los trabajos de Fanger (1986), Brown y Gillespie (1986) y Nikolopoulou y Steemers (2003). Sin embargo, es importante mencionar que en el análisis de comportamiento anual están incluidos los periodos con condiciones extremas (cálido y frío), y los periodos de transición, lo anterior afecta los resultados y no representa condiciones específicas por periodo de estudio, sólo un enfoque general. Conclusiones La temperatura de bulbo seco presenta una variación significativa entre un periodo de estudio y otro. El fenómeno de adaptación se observa en los cambios de valor de la tbsn para cada periodo de estudio. Los niveles de actividad, presentan mayor diferencia entre los valores de tbsn en las actividades del periodo frío, por la generación de calor metabólico y su intercambio termodinámico con el ambiente térmico. Hay mayor adaptación en la actividad intensa, sobre todo en el periodo cálido. La menor adaptación se presenta con actividad moderada; situación que es lógica con base en la periodicidad y consistencia de actividades de los sujetos, además de su conducta reactiva, experiencia y expectativa. La humedad relativa, en Mexicali se mantiene en el año entre 30 y 65%, rango que está dentro de las condiciones de confort por humedad establecidas por Olgyay (1963). Lo que genera poca variación de porcentaje de humedad relativa entre cada escala de sensación térmica percibida, en todos los periodos y todos los niveles de actividad. Esto ocasiona que no se desarrolle un proceso de adaptación a la humedad relativa, ya que no hay cambios significativos de valores que estén fuera del rango entre confort y tolerables. La velocidad de viento, presenta un efecto diferente en la sensación térmica percibida durante el periodo frío en los tres niveles de actividad, mientras que en el periodo cálido y los de transición se observa que el efecto significativo ocurre sólo en la actividad intensa. Se muestra el proceso de adaptación en el periodo frío, ya que conforme aumenta el nivel de actividad metabólica se reduce la velocidad de viento de confort térmico, lo anterior coincide con Fanger (1972, 1986). En el caso del efecto de la radiación solar e infrarroja, evaluado por medio de la temperatura de globo gris, se observa un efecto diferente en la sensación térmica de cada periodo, con variaciones significativas entre los periodos cálido y frío debido a las condiciones extremas y se manifiesta en la adaptación térmica de los sujetos. Con relación a los niveles de actividad, se presenta una mejor adaptación en la actividad intensa del periodo cálido, mientras que en el periodo frío y los de transición hay una relación directa de reducción del valor de tggn conforme aumenta el nivel de actividad, lo que indica el proceso de adaptación térmica en los sujetos de estudio. La evaluación del efecto en el confort térmico por magnitud de variable meteorológica, demuestra que éste es variado y depende del periodo de estudio y nivel de actividad. Predomina la afectación por velocidad de viento sobre todo en el periodo frío, lo anterior se debe a las condiciones de temperaturas bajas que, com- 96 palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015

16 tabla 7. Características de la ecuación de regresión de la línea de regresión media por variable meteorológica y nivel de actividad, en el comportamiento anual. Variable meteorológica Características de la línea de regresión media Total de observaciones pasiva moderada intensa Temperatura de Bulbo Seco (ºC) Humedad Relativa (%) Velocidad de Viento (m/s) Temperatura de Globo Gris (ºC) Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TBSn Media TBSn±1DS TBSn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) HRn Media HRn±1DS HRn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) VVn Media VVn±1DS VVn±2DS Pendiente de la recta Término independiente r 2 (LRM) TGGn Media TGGn±1DS TGGn±2DS r 2 (lrm): Coeficiente de determinación de la línea de regresión media. Fuente: Elaboración propia. binadas con la presencia de humedad relativa y viento, generan un efecto de enfriamiento convectivo. Por nivel de actividad, en la actividad pasiva el mayor efecto por magnitud fue por velocidad de viento a diferencia del comportamiento anual, donde el mayor efecto fue por humedad relativa, debido a la combinación de datos de todos los periodos estudiados. En la actividad moderada, el mayor efecto fue por velocidad de viento en casi todos los periodos, solo en los periodos de transición fue por temperatura de bulbo seco, por los distintos niveles de arropamiento y por los diferentes tipos de actividad desarrollada en este nivel de actividad. Además de que la temperatura de bulbo seco representa una combinación de la radiación solar y humedad relativa del ambiente térmico. En la actividad intensa, sólo en el periodo cálido el mayor efecto por magnitud fue por temperatura de globo gris, a causa de las condiciones de radiación solar y la palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de

17 actividad metabólica alta. Lo anterior coincide con los estudios de Pickup y de Dear (2000), respecto del efecto de la radiación solar e infrarroja en el confort térmico en espacios exteriores. En todos los demás periodos el mayor efecto fue por velocidad de viento. Con base en lo anterior se puede afirmar que bajo condiciones extremas por clima o actividad metabólica, la mayor afectación es por velocidad de viento, mientras que fuera de estas condiciones la afectación mayor será por la radiación solar y la temperatura del aire. En general, se observan diferencias para cada periodo y nivel de actividad, entre la sensación térmica percibida y las magnitudes de las variables meteorológicas. Como aportación importante en este estudio se desarrolla una metabase de datos para tres periodos climáticos y uno combinado, con tres niveles de actividad metabólica y otro con la integración de los tres niveles. Lo anterior con cuatro variables meteorológicas por periodo y nivel de actividad. Agradecimientos A cada uno de los colaboradores del trabajo de campo, la captura y el análisis de datos. Al M. Arq. Daniel Antonio Olvera García, por su apoyo en la realización de este artículo. Al Personal Administrativo y de Servicios del Centro Recreativo Juventud 2000, por todo el apoyo, su colaboración y las facilidades. A la Universidad Autónoma de Baja California y a la Universidad de Colima por el apoyo brindado para la realización de este trabajo. Bibliografía Auliciems, A. (1981). Towards a psycho-physiological model of thermal perception, Int J of Biometeorology, Bojórquez-Morales G., Gómez-Azpeitia G., García- Cueto R., García-Gómez C., Luna-León A., Romero- Moreno R. (2012). Neutral temperature in outdoors for warm and cold periods for extreme warm dry climate. Proceedings of the 7th Windsor Conference: The Changing Context of Comfort in an Unpredictable World Cumberland Lodge, Windsor, uk, April (2012). London: Network for Comfort and Energy Use in Buildings, Bravo-Morales G. y González-Cruz E. (2000). Sensación térmica y confort en condiciones cálidas y húmedas. Memoria Conferencia Internacional sobre confort y comportamiento térmico de edificaciones. Maracaibo, Venezuela. Brown R. y Gillespie T. (1986). Estimating Outdoor termal confort using a cilindrical radiation thermometer and an energy budget model. Int. J. Biometeorology. vol. 30, núm. 1, pp , Swets & Zeitlinger. De Dear, R., Arens, E. and Hui Z. and Masayuki O. (1997). Convective and radiative heat transfer coefficients for individual human body segments. Int. J. Biometeorology. 40: Springer-Verlag. Fanger, O. (1972). Thermal Comfort. New York: Mc- Graw-Hill. Fanger P.O. (1986). Thermal environment- human requirements. The environmentalist, vol. 6, núm. 4, pp Springer Netherlands. Freitas de, C. y Ryken M. (1989). Climate and physiological heat strain during excersice. Int. J. Biometeorology. 33. pp , Swets & Zeitlinger. Givoni, B.; Noguchi, M.; Saaroni, H.; Pochter, O.; Yaacov, Y.; Feller, N. y Becker, S. (2003). Outdoor comfort research issues. Energy and buildings, 35, pp Gómez-Azpeitia, G., Ruiz, R., Bojórquez, G., Romero, R. (2007). Monitoreo de condiciones de confort térmico (Producto 3). (Comisión Nacional del Fondo para Vivienda. Proyecto Confort térmico y ahorro de energía en la vivienda económica en México, regiones de clima cálido seco y húmedo. Conafovi ). Colima, Colima. Groat, L. y Wang, D. (2002). Architectural research methods. New York: John Wiley & Sons. Höppe, P. (2002). Different aspects of assessing indoor and outdoor thermal comfort. Energy and Buildings, 34, pp palapa vol. iii núm. 1 [17] tercera época enero-junio de 2015