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Introducción
Las condiciones atmosféricas que se presentan durante un día pueden influir en el desempeño y la salud de las personas; así, mientras en algunos casos pueden ser estimulantes para el desarrollo de las actividades, en otros pueden reprimir los esfuerzos físicos y mentales que permiten realizarlas (Olgyay, 1963). En este sentido, el consumo energético requerido para lograr la adaptación al entorno está en función de las condiciones climáticas del sitio; en calor o frío extremos, el consumo energético es mayor.
La ISO 7730 (2005) define al confort térmico como la condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico, el cual, según la ANSI/ASHRAE 55 (2017), se determina a partir de evaluaciones subjetivas. De acuerdo con Nikolopoulou & Steemers, (2003), la adaptación térmica es el decremento gradual de respuesta del organismo a repetidas exposiciones a estímulos que se reciben de un medio ambiente específico.
En un espacio habitable, los parámetros que constituyen el ambiente térmico son de tipo meteorológico, fisiológico, espacial y circunstancial (Szokolay, 2004). La temperatura del aire, la temperatura radiante, la humedad relativa y la velocidad de viento, forman parte de los parámetros considerados en la primera de las clasificaciones y son los factores primarios que influyen principalmente en la sensación higrotérmica de las personas (ANSI/ASHRAE 55, 2017).
Humpreys y Nicol (1998) mencionan que el fenómeno del confort térmico puede ser estudiado a partir de dos enfoques: El adaptativo y el predictivo. Según ellos (2002), las bases que validan al enfoque adaptativo son:
Los datos con los que se trabaja son resultado de evaluaciones en sitio (campo).
Las condiciones de evaluación tienen variación continua, no existe control sobre los parámetros físicos que afectan la sensación térmica de las personas.
Trabaja con las reacciones fisiológicas (aclimatación) y psicológicas (adaptación, tolerancia, expectativa, experiencia, conducta) de las personas.
Involucra una dependencia de la temperatura de confort con la temperatura exterior.
El confort térmico varía de localidad a localidad, de un estrato sociocultural a otro e inclusive de individuo a individuo (Brager y de Dear, 2003).
La persona es considerada como receptor activo en busca del confort térmico, reaccionan por instinto con el fin de restaurar las condiciones de comodidad.
En el enfoque adaptativo, la percepción térmica de las personas se define principalmente por la aclimatación que ellas experimentan frente a las condiciones físicas del entorno inmediato, así como por el tiempo de permanencia que pasan en determinado lugar (Humphreys & Nicol, 2002).
El confort higrotérmico en espacios exteriores es una de las características esenciales de la calidad del medio ambiente urbano; además, puede influir en el desempeño, el bienestar y la sensación higrotérmica de las personas. Por ello, en el diseño de los espacios exteriores deben considerarse los índices higrotérmicos de confortabilidad como respuesta a las condiciones climatológicas del entorno en aras de promover su uso frecuente y saludable.
El proyecto Rediscovering the Urban Realm and Open Spaces (RUROS) demostró la importancia que tiene la investigación sobre confort térmico en exteriores, generando modelos en cada uno de los casos de estudio con aportes en proyectos de tipo turístico, recreativo y áreas de exposiciones al aire libre (Nikolopoulou & Lykoudis, 2006).
Los estudios del confort térmico en exteriores pueden tener repercusiones importantes en las disciplinas que dan forma al entorno urbano formal e informal, debido a la cantidad e intensidad de las actividades realizadas en espacios abiertos se ve afectada por el nivel de incomodidad experimentado por los usuarios cuando se exponen a las condiciones climatológicas del exterior la percepción térmica y la temporada climática del año (Guzmán & Ochoa, 2014; Baruti et al., 2020), lo que ha podido evaluarse incluso en el ámbito biometeorológico (Banerjee et al., 2020). En el diseño de los espacios exteriores, así como el análisis de impactos en las configuraciones urbanas deben atenderse indicadores de confort térmico, pues en ellos, el sujeto se ve expuesto a las condiciones climáticas. Por ello, existen múltiples investigaciones en torno al confort térmico en exteriores a nivel internacional (Shooshtarian et al., 2020; Binarti et al., 2020; He et al., 2020; Chen et al., 2020) y a nivel nacional (Del Campo et al., 2020; Vargas et al., 2019; Guzmán & Ochoa, 2014; Bojórquez, 2010; Abdollahzadeh & Biloria, 2021).
Con lo anterior y derivado de que con el enfoque adaptativo, el confort térmico refleja una fuerte relación con las condiciones climáticas del sitio de estudio y con las características específicas de la población blanco, el objetivo principal de este trabajo es estimar los rangos de confort higrotérmico para espacios exteriores de dos bioclimas extremos en México: Cálido-húmedo y semifrío-seco, con el fin de identificar el grado de influencia que las condiciones climáticas exteriores inmediatas ejercen sobre la percepción y confort higrotérmicos de las personas. Para ello, se tomaron como referentes dos estudios realizados: El primero se desarrolló en 2016 en la ciudad de Mérida, Yucatán, ubicada al sureste mexicano y agrupada en el bioclima cálido-húmedo (Fuentes & Figueroa, 1990). El segundo estudio se llevó a cabo en 2019 en la ciudad de Ensenada, Baja California, localizada en el noroeste de México, cuyas condiciones climáticas permiten agruparla en el bioclima semifrío-seco (Fuentes y Figueroa, 1990).
Metodología
La metodología empleada en cada estudio se llevó a cabo a partir de las bases metodológicas del enfoque adaptativo (Humpreys y Nicol, 2002) y atendió lo que la normativa internacional especializada en el tema sugiere al respecto (ANSI/ASHRAE 55, 2017; ISO 7730, 2005; ISO 8996, 2004; ISO 7726, 1998; ISO 10551, 1995). Se pueden distinguir las siguientes siete secciones de ella.
Delimitación del estudio y población blanco
El primer estudio se llevó a cabo en la ciudad de Mérida, Yucatán, ubicada al sureste de México, con coordenadas geográficas de 20.9670° latitud norte, 89.6238° longitud oeste y 10.0 msnm de altitud (Figura 1). De acuerdo con García (2004), cuenta con un clima cálido-subhúmedo con lluvias durante el verano (Awo), mientras que, según Fuentes y Figueroa (1990), su bioclima se agrupa en cálido-húmedo. Las condiciones climáticas anuales que presenta son: Temperatura media de 26.2 °C, humedad relativa media de 66.2 %, precipitación pluvial total de 1,094.8 mm y velocidad media de viento de 2.4 m/s, cuya incidencia predominante es del noreste-sureste (SMN-CONAGUA, 2019a).
(Elaboración propia a partir de Google Earth y Open Street Maps)
Figura 1 Izquierda: Ubicación geográfica de la ciudad de Mérida, Yucatán. Derecha: Espacios abiertos en los que se llevaron a cabo las evaluaciones en la Plaza Grande de la ciudad
En este caso, la población de estudio se enfocó en aquellas personas cuya estadía mínima en la ciudad fuera de 15 días, con el fin de garantizar el periodo mínimo de adaptación humana a las condiciones del ambiente. El trabajo de campo se desarrolló en los espacios exteriores de la Plaza Grande ubicada en el Centro de la ciudad de Mérida (Figura 1). A este estudio, en adelante, se le denominará MER Cálido-húmedo.
El segundo estudio se realizó en la ciudad de Ensenada, Baja California, localizada en el noroeste mexicano, con coordenadas geográficas: Latitud norte 31.8643°, longitud oeste 116.6681° y altitud de 8.0 msnm (Figura 2). Su clima se clasifica como seco extremoso (BS0 ks(e)) (García, 2004) y su bioclima se agrupa en semifrío-seco (Fuentes y Figueroa, 1990). Las condiciones climáticas anuales son: Temperatura media de 17.3 °C, humedad relativa media de 75.8 %, precipitación pluvial total de 217.3 mm y velocidad media de viento de 2.5 m/s originada en el rango geográfico suroeste-noroeste (SMN-CONAGUA, 2019b).
(Elaboración propia a partir de Google Earth y Open Street Maps)
Figura 2 Izquierda: Ubicación geográfica de la ciudad de Ensenada, Baja California. Derecha: Espacios abiertos en los que se llevaron a cabo las evaluaciones en las instalaciones de la UABC
En este caso, la población blanco correspondió con la poblacional total de Ensenada que contará con un periodo mayor a un año viviendo en la ciudad, en caso de no ser originarios de ella. El estudio se desarrolló en los espacios exteriores de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC): Plazas, malecón, áreas verdes (recreación, estudio y descanso) y circulaciones, entre otros (Figura 2). En adelante, a este estudio se le denominará ENS Semifrío-seco.
Diseño estadístico de la muestra poblacional
La recolección de datos en el estudio MER Cálido-húmedo se acotó a un sondeo de opinión de 180 observaciones. De ellas, 153 contaron con el grado de certidumbre necesario que permitió garantizar la validez externa del estudio (70 mujeres y 83 hombres).
Por su parte, la muestra poblacional utilizada en el estudio ENS Semifrío-seco se diseñó estadísticamente con el programa Sample Size Calculator® (Creative Research Systems®, 2012). El nivel de confianza empleado fue de 95 % y el intervalo de confianza de 5 %. De esta manera, el tamaño de la muestra resultó en 383 observaciones; no obstante, fue posible recabar 425 durante el estudio, de las cuales, 352 contaron con el grado de certidumbre necesario para realizar el procesamiento de datos (184 mujeres y 168 hombres).
Periodo de estudio
Con el objetivo de atender el periodo de mayor incidencia en la percepción higrotérmica de las personas, el estudio se llevó a cabo durante el periodo cálido de cada ciudad. De esta manera, en el estudio MER Cálido-húmedo se desarrolló durante abril y mayo, con temperaturas máxima, media y mínima de 35.6 °C, 28.1 °C y 20.6 °C; humedades máxima, media y mínima de 91.5 %, 68.0 % y 44.5 %; precipitación total de 115.9 mm; y, viento de 2.9 m/s del sureste (SMN-CONAGUA, 2019a) (Figura 3). Por su parte, en el estudio ENS Semifrío-seco se desarrolló durante agosto y septiembre, donde las temperaturas máxima, media y mínima son de 24.9 °C, 21.1 °C y 17.3 °C; las humedades máxima, media y mínima son de 92.8 %, 83.4 % y 65.3 %; la precipitación total de 3.8 mm; y, el viento de 2.2 m/s del suroeste (SMN-CONAGUA, 2019b) (Figura 3).
(Elaboración propia con base en SMN-CONAGUA, 2019a y b)
Figura 3 Comparativa de las condiciones térmicas, hígricas, hídricas y eólicas dadas durante el periodo cálido en los estudios MER cálido-húmedo (barra morada) y ENS semifrío-seco (barra café)
Diseño del instrumento de medición
En ambos estudios el cuestionario se diseñó atendiendo el instrumento utilizado por algunos referentes especializados en el tema (González, 2012; Budawi, 2007; Gómez et al., 2007a, Stoops, 2001) y lo que la normativa nacional (STPS, 2001) e internacional sugieren al respecto (ISO 10551, 1995; ANSI/ASHRAE 55, 2017; ISO 8996, 2004). Las preguntas relacionadas con la sensación higrotérmica del ambiente se basaron en la escala subjetiva de siete puntos contenida en la ISO 10551 (1995) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017), y fue adaptada como se indica en la Tabla 1.
Tabla 1 Escala de sensación higrotérmica utilizada en los cuestionarios aplicados en campo
| Sensación térmica | Sensación hígrica |
ISO 10551 (1995)
ANSI/ASHRAE 55 (2017) |
Escala adaptada |
| Mucho calor | Muy seco | + 3 | 7 |
| Calor | Seco | + 2 | 6 |
| Algo de calor | Algo seco | + 1 | 5 |
| Ni calor, ni frío | Normal | 0 | 4 |
| Algo de frío | Algo húmedo | - 1 | 3 |
| Frío | Húmedo | - 2 | 2 |
| Mucho frío | Muy húmedo | - 3 | 1 |
Fuente: Elaboración propia a partir de ISO 10551 (1995) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017)
Variables ambientales y equipo de medición y registro
Las variables del ambiente térmico que se registraron simultáneamente con la aplicación de cuestionarios fueron: Temperatura de Bulbo Seco (TBS), Temperatura de Globo Negro (TGN), Humedad Relativa (HR) y Velocidad de Viento (VV), entre otras; así como la resistencia térmica por arropamiento y la actividad metabólica.
Los instrumentos de medición física utilizados en el estudio MER Cálido-húmedo fueron, por un lado, un medidor de estrés térmico (marca Extech, modelo HT30) con el que se midió y registró la TBS, la TGN y la HR, y, por otro, un anemómetro (marca Extech, modelo AN10) con el que se monitoreó la VV (Figura 4). El medidor de estrés térmico cuenta con una resolución de 0.1 °C para la TGN y la TBS, y 0.1 % para la HR, asimismo, presenta una precisión de ± 2.0 °C para la TGN, ± 1.0 °C para la TBS y ± 3.0 % para la HR (Extech, 2016a); en tanto, el anemómetro cuenta con una resolución de 0.1 m/s y una precisión de ± 0.3 m/s (Extech, 2016b). La selección, la distribución y la operación del equipo de medición se realizó parcialmente apoyados de lo que en la materia sugiere la ISO 7726 (1998) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017), lo que permitió clasificar a la base de datos como clase II de acuerdo con Brager & de Dear (1998).
(Elaboración propia con base en ISO 10551, 1995 y ANSI/ASHRAE 55, 2017)
Figura 4 Izquierda: Instrumentos y alturas empleados en el estudio MER Cálido-húmedo. Derecha: Instrumentos y alturas empleados en el estudio ENS Semifrío-seco
Por su parte, en el estudio ENS Semifrío-seco la TBS, la TGN, la HR y la VV fueron medidas con un monitor de ambiente térmico de tres arreglos (marca 3M, modelo QUESTemp 36-3) (Figura 4). Este equipo de monitoreo ambiental cuenta con una resolución de 0.1 °C para la TGN y la TBS, 0.1 % para la HR y 0.1 m/s para la VV, y una precisión de ± 0.5 °C para la TBS y la TGN, ± 3.0 % para la HR y ± 0.1 m/s para la VV (3M, 2019). La selección, la distribución y la operación del equipo de medición se realizó con base en la ISO 7726 (1998) y la ANSI/ASHRAE 55 (2017), lo que permitió clasificar a la base de datos como clase I (Brager & de Dear, 1998).
Aplicación de cuestionarios en sitio
El procedimiento sistemático a partir del cual se llevó a cabo la aplicación del cuestionario en ambos estudios fue:
Después de la estabilización ambiental del equipo de medición por 20 min, se seleccionaba aleatoriamente un espacio abierto de los indicados en párrafos anteriores, considerando lo siguiente:
Ya en el lugar, el equipo de trabajo procedía a aplicar la evaluación a cualquiera de las personas que voluntariamente participara, preguntándoles principalmente acerca de la sensación y la preferencia ambientales que percibían del espacio (térmica, hígrica y eólica, entre otras).
Simultáneamente, un segundo evaluador se encargaba de registrar la lectura de las variables ambientales y elaborar el reporte fotográfico correspondiente. El instrumental de medición se ubicaba, por lo regular, a 1.20 m del evaluado.
Concluida la evaluación, se le explicaba al participante sobre el impacto que tendrían sus respuestas en los hallazgos esperados en el estudio.
En todos los casos, los cuestionarios se aplicaron en las condiciones en las que se encontraban los sujetos evaluados previo a la entrevista: Condiciones naturales de ventilación; expuestos o no al Sol (sombra); de pie, sentados o acostados; sin modificar la actividad ni el nivel de arropamiento en los que se encontraban; y, sin alterar su entorno inmediato ni las acciones de adaptación que pudieran manifestar (ingesta de bebidas, empleo de gorra o gafas, etcétera), con el fin de atender rangos higrotérmicos universales aplicables a la población blanco en cada caso (Figura 5).
Procesamiento de datos
El procesamiento de datos se llevó a cabo con el método denominado Medias por Intervalos de Sensación Térmica (MIST) (Gómez et al., 2007b). Este consiste en agrupar los votos de confort por categoría de sensación térmica (ST) y obtener el valor medio de la variable ambiental registrada en cada una de ellas; agregar y sustraer ± 1 desviación estándar (DS) (rango de confort reducido) y ± 2 DS (rango de confort extenso) a la media de cada nivel; graficar los pares de datos obtenidos y trazar las líneas de regresión simple; la temperatura neutra (Tn) y los rangos de confort resultan del cruce de estas y el nivel 4 de ST. El análisis de datos con este método sugiere que la ecuación lineal que resulta de cada línea de regresión corresponde con los modelos matemáticos de confort. Para mayor detalle acerca de este método, consultar a Rincón (2019).
Resultados y discusión
El grado de influencia que cada una de las variables físicas registradas ejerció sobre la ST de los sujetos, según su coeficiente de determinación (r2), en cada uno de los estudios, se presenta en la Tabla 2. En ambos casos se puede observar que las variables ambientales con mayor influencia fueron la TBS y la HR, variables del medio físico directamente relacionadas con el confort higrotérmico, objeto de esta publicación. Por lo anterior, los resultados de esta sección corresponden únicamente a la correlación de la TBS y la HR con la ST percibida en cada uno de los estudios.
Tabla 2 Coeficiente de determinación (r2) obtenido para cada variable física registrada en los estudios MER Cálido-húmedo y ENS Semifrío-seco
| Variable ambiental | r2 en estudio MER Cálido-húmedo |
r2 en estudio ENS Semifrío-seco |
| Temperatura de bulbo seco (TBS) | 0.4911 | 0.1908 |
| Temperatura de globo negro (TGN) | 0.0004 | 0.0216 |
| Humedad relativa (HR) | 0.3799 | 0.0600 |
| Velocidad de viento (VV) | 0.0066 | 0.0001 |
Fuente: Elaboración propia
Estimación del confort higrotérmico para el estudio MER Cálido-húmedo
De acuerdo con la Figura 6, la Temperatura Neutra (Tn) estimada para el periodo cálido del bioclima cálido-húmedo es de 28.6 °C, con un rango reducido de confort de 25.2 °C a 31.8 °C y un rango extenso de confort de 21.8 °C a 34.9 °C; equivalente a una amplitud asimétrica de 6.6 K y 13.1 K, respectivamente. La temperatura de confort corresponde con la abscisa que resulta de intersectar la línea de regresión media con el nivel 4 de ST; mientras que los límites de los rangos reducido y extenso de confort corresponden con la abscisa que resulta de intersectar la línea de regresión de ± 1 DS y ± 2 DS, respectivamente, con el nivel 4 de ST (Gómez et al., 2007b).
(Elaboración propia con base en Gómez et al., 2007b)
Figura 6 Correlación de la TBS y la ST con el método estadístico MIST para el periodo cálido del estudio MER Cálido-húmedo
De acuerdo con Bojórquez (2010), la correlación que permitió estimar cada uno de los valores mencionados es muy alta, ya que se obtuvo una r2=0.9378 para la Tn; una r2=0.9079 y una r2=0.9462 para los límites del rango reducido de confort; y, una r2=0.8725 y una r2=0.8991 para los límites del rango extenso de confort. El valor de la pendiente en cada caso se ubica entre 0.2838 y 0.5107, esta se incrementa en dirección a los límites superiores de los rangos de confort.
Los modelos matemáticos obtenidos para estimar el confort térmico, son: y=0.388x-7.0915 para la Tn; y=0.3306x-4.3444 y y=0.5107x-13.814 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y=0.2838x-2.1887 y y=0.5107x-13.814 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente. En este caso, cada modelo matemático (ecuación lineal) describe numéricamente el comportamiento de la regresión lineal desde la cual se estima tanto el valor neutral (confort) como los límites superior e inferior de cada rango de confort, por lo que al despejar a X como variable independiente y sustituir a Y con un valor constante de 4 (categoría de ni calor, ni frío en la escala subjetiva de ST) es posible obtener el valor térmico que correspondería a la Tn y sus rangos de confort, respectivamente. Por su parte, el valor del coeficiente de determinación (r2) da razón del grado de asociación que cada observación recabada representa en relación con la línea de tendencia obtenida con el total de datos que conforman la nube de dispersión en cada caso.
De acuerdo con el mismo diagrama (Figura 6), los votos de confort emitidos por los sujetos reflejaron mayor concentración en las categorías de ST tendientes a lo caluroso (Algo de calor, Calor y Mucho calor), fenómeno cuya naturaleza corresponde con las condiciones ambientales que dan lugar durante este periodo y que es atendido por los sujetos a partir de acciones adaptativas para conseguir el confort; por ejemplo: Modificación del nivel de arropamiento, cambio de postura, resguardo en microclimas sombreados y con vegetación, cambio de actividad, etcétera. No obstante, si se observa el comportamiento de las cinco líneas de regresión, es posible advertir aún mayor adaptación conforme la temperatura ambiente presenta condiciones de descenso.
Por su parte, la estimación de valores hígricos se puede apreciar en la Figura 7, en la que la Humedad Relativa Neutra (HRn) resultó en 61.1 %, con un rango reducido de confort de 49.2 % a 73.4 % y un rango extenso de confort de 38.4 % a 85.8 %; equivalente a una amplitud asimétrica de 24.2 % y 47.4 %, respectivamente.
(Elaboración propia con base en Gómez et al., 2007b)
Figura 7 Correlación de la HR y la ST con el método estadístico MIST para el periodo cálido del estudio MER Cálido-húmedo
De acuerdo con Bojórquez (2010), es alta la concentración de los puntos que permitieron estimar cada uno de los valores mencionados, pues la HRn obtuvo una r2=0.9030; los límites del rango reducido de confort, una r2=0.9064 y una r2=0.8763; y, los límites del rango extenso de confort, una r2=0.7297 y una r2=0.8513. El porcentaje de la pendiente en cada caso se ubica entre 8 % y 26 %, esta se incrementa en dirección a los límites inferiores de los rangos de confort.
En este caso, los modelos matemáticos que permiten estimar el confort hígrico resultaron de la siguiente manera: y=-0.1403x+12.57 para la HRn; y=-0.1966x+13.664 y y=-0.1061+11.784 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y=-0.2617x+14.055 y y=-0.0844x+11.248 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
En resumen, el rango de confort higrotérmico estimado con el estudio MER Cálido-húmedo para espacios exteriores en el periodo cálido, corresponde de 21.8 °C a 34.9 °C (con una amplitud térmica de 13.1 K) y de 38.4 % a 85.8 % (con una amplitud hígrica de 47.4 %); en tanto, el valor higrotérmico óptimo es de 28.6 °C de TBS y 61.1 % de HR. Ahora bien, si se analizan estos valores bajo las condiciones climáticas normalizadas del periodo cálido (ver apartado Periodo de estudio), es posible advertir que el rango de confort higrotérmico estimado queda implícito en ellas; en otras palabras, que las condiciones higrotérmicas que dan lugar de forma natural en ese periodo, regularmente son percibidas como confortables o tolerables por los sujetos (Figura 8).
(Elaboración propia)
Figura 8 Relación del rango de confort higrotérmico con las condiciones normalizadas del periodo cálido y las condiciones de evaluación observadas en el estudio MER Cálido-húmedo
No obstante, durante el periodo de evaluación hubo una tendencia de los votos de confort hacia las categorías de ST calurosas (Algo de calor, Calor y Mucho calor), esto se debe a que el rango higrotérmico que dio lugar durante ese periodo (abril y mayo de 2016) fue de 25.8 °C a 39.4 °C y de 27.7 % a 69.4 %; en este caso, los valores térmicos son superiores a los estimados para el rango de confort y a los presentados de forma normalizada en el periodo cálido (Figura 8).
Con lo anterior, es posible visualizar la influencia contundente que las condiciones ambientales del entorno inmediato -ya sean las normalizadas para el periodo cálido, o las que dieron lugar durante el periodo de evaluación-, ejercen sobre la percepción higrotérmica de los sujetos y, en consecuencia, sobre su confort higotérmico.
Estimación del confort higrotérmico para el estudio ENS Semifrío-seco
De acuerdo con la Figura 9, la Temperatura Neutra (Tn) estimada para el periodo cálido del bioclima semifrío-seco es de 22.2 °C, con un rango reducido de confort de 20.8 °C a 23.6 °C y un rango extenso de confort de 19.4 °C a 25.0 °C; equivalente a una amplitud asimétrica de 2.8 K y 5.6 K, respectivamente.
(Elaboración propia con base en Gómez et al., 2007b)
Figura 9 Correlación de la TBS y la ST con el método estadístico MIST para el periodo cálido del estudio ENS Semifrío-seco
De acuerdo con Bojórquez (2010), es muy alta la correlación de los pares de datos que permitieron estimar cada uno de los valores mencionados, ya que se obtuvo una r2=0.9785 para la Tn; una r2=0.9496 y una r2=0.99956 para los límites del rango reducido de confort; y, una r2=0.9105 y una r2=0.9998 para los límites del rango extenso de confort. El valor de la pendiente en cada caso se ubica entre 0.8976 y 0.9659, esta se incrementa en dirección a los límites superiores de los rangos de confort.
Los modelos matemáticos obtenidos para estimar el confort térmico, son: y=0.9544x-17.169 para la Tn; y=0.9311x-15.347 y y=0.9659x-18.779 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y=0.8976x-13.391 y y=0.9649x-20.109 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
Los votos de confort emitidos por los sujetos reflejaron mayor concentración en las categorías centrales de ST (Algo de frío; Ni calor, ni frío; Algo de calor), lo que evidencia las condiciones semifrías típicas en la ciudad de Ensenada y, particularmente, en el periodo cálido (nueve de los doce meses en la ciudad son fríos), en el cual los sujetos promueven acciones de adaptación habitual para conseguir el confort, tales como: Arropamiento moderado (no ligero, como en el caso del bioclima cálido-húmedo), cambios de posición y resguardo en microclimas, por mencionar algunas. Si se observa el comportamiento de las cinco líneas de regresión, es posible advertir mayor adaptación a temperaturas por debajo de la Tn que por encima de esta (Figura 9).
En cuanto a la estimación de los valores de confort hígrico, en la Figura 10 se puede apreciar que la HRn resultó en 69.1 %, con un rango reducido de confort de 61.6 % a 76.5 % y un rango extenso de confort de 54.2 % a 84.0 %; equivalente a una amplitud simétrica de 14.9 % y 29.8 %, respectivamente.
(Elaboración propia con base en Gómez et al., 2007b)
Figura 10 Correlación de la HR y la ST con el método estadístico MIST para el periodo cálido del estudio ENS Semifrío-seco
De acuerdo con Bojórquez (2010), los puntos que permitieron estimar cada uno de los valores mencionados presentan una correlación media para la HRn y el rango reducido de confort, mientras que una alta para el rango extenso de confort, pues la HRn obtuvo una r2=0.7349; los límites del rango reducido de confort, una r2=0.3582 y una r2=0.7736; y, los límites del rango extenso de confort, una r2=0.9242 y una r2=0.7878.
En este caso, los modelos matemáticos que permiten estimar el confort hígrico resultaron de la siguiente manera: y-2.5785x+181.77 para la HRn; y-8.3993+521.62 y y=-1.4637x+116.01 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y=4.6149x-246.02 y y=-1.0212x+89.757 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
En este sentido, el rango de confort higrotérmico estimado con el estudio ENS Semifrío-seco para espacios exteriores en el periodo cálido, corresponde a un intervalo de 19.4 °C a 25.0 °C (con una amplitud térmica de 5.6 K) y de 54.2 % a 84.0 % (con una amplitud hígrica de 29.8 %); en tanto, el valor higrotérmico óptimo estimado para este periodo es de 22.2 °C de TBS y 69.1 % de HR.
Si estos valores se contextualizan en las condiciones climáticas normalizadas del periodo cálido (ver apartado Periodo de estudio), es posible advertir que el rango térmico estimado queda implícito en ellas, mientras que el rango hígrico queda desplazado en valores inferiores de humedad relativa; esto quiere decir que en tanto las condiciones térmicas del periodo cálido son regularmente confortables para los sujetos, las condiciones hígricas son percibidas como sobrehumedad que genera incomodidad por las mañanas (Figura 11).
(Elaboración propia)
Figura 11 Relación del rango de confort higrotérmico con las condiciones normalizadas del periodo cálido y las condiciones de evaluación observadas en el estudio ENS Semifrío-seco
Asimismo, durante el periodo de evaluación la tendencia de los votos de confort fue hacia las categorías centrales de ST (Algo de frío; Ni calor, ni frío; Algo de calor) debido a que el rango higrotérmico en el que las evaluaciones se desarrollaron durante ese periodo (agosto y septiembre de 2019) fue de 18.0 °C a 27.5 °C de TBS y de 50.0 % a 88.3 % de HR, rango cuya magnitud térmica es superior tanto a las condiciones normalizadas del periodo cálido, como al rango de confort estimado, lo que evidencia la razón por la cual los sujetos percibieron predominantemente confortables las condiciones higrotérmicas del periodo de evaluación (Figura 11).
Conclusiones
Con base en el análisis simultáneo de los estudios sobre confort higrotérmico en bioclimas extremos en México para espacios exteriores (MER Cálido-húmedo y ENS Semifrío-seco), se confirma la influencia determinante que las condiciones climáticas ejercen sobre la percepción higrotérmica humana y, por ende, sobre su confort térmico e hígrico. Si las condiciones higrotérmicas predominantes de un sitio son elevadas, el rango de confort esperado sigue su tendencia; caso similar se presenta en los sitios donde las condiciones predominantes son de bajo calentamiento, el rango de confort sigue la tendencia a bajas temperaturas. En este caso, ambos estudios permitieron advertir una dependencia clara del rango de confort sobre las condiciones higrotérmicas del sitio, por lo que se confirma lo mencionado por Brager & de Dear (2003) relativo a que los resultados en los que concluye una investigación que finca sus bases en el enfoque adaptativo, varían de localidad a localidad e, inclusive, de un estrato sociocultural a otro con acceso a condiciones de clima artificial. En consecuencia, los estudios desarrollados bajo este enfoque se relacionan estrechamente con la aclimatación higrotérmica y el tiempo de permanencia que los sujetos experimentan en un lugar (Humphreys & Nicol, 2002; Buonocore et al., 2020).
Con lo anterior, el confort higrotérmico estimado para las condiciones específicas de cada estudio analizado se presentan en la Tabla 3; en ella, es posible visualizar la divergencia que presentan los rangos de confort estimados para el bioclima cálido-húmedo respecto a los obtenidos para el bioclima semifrío-seco, fenómeno natural que deriva de las condiciones climáticas de cada sitio.
Tabla 3 Valores de confort higrotérmico estimados con el método MIST (Gómez et al., 2007b)
| Parámetros de confort higrotérmico estimados | Estudio MER Cálido-húmedo |
Estudio ENS Semifrío-seco |
| Límite superior del rango de confort térmico* | 34.9 °C | 25.0 °C |
| Temperatura neutra | 28.6 °C | 22.2 °C |
| Límite inferior del rango de confort térmico* | 21.8 °C | 19.4 °C |
| Amplitud térmica del rango de confort | 13.1 K | 5.6 K |
| Límite superior del rango de confort hígrico* | 85.8 % | 84.0 % |
| Humedad relativa neutra | 61.1 % | 69.1 % |
| Límite inferior del rango de confort hígrico* | 38.3 % | 54.2 % |
| Amplitud hígrica del rango de confort | 47.4 % | 29.8 % |
* Valor correspondiente al rango extenso de confort estimado con el método MIST (Gómez et al., 2007b)
Fuente: Elaboración propia
La diferencia identificada entre los valores térmicos del límite superior equivale a prácticamente 10 °C, mientras que la obtenida con los valores del límite inferior corresponde a 2.5 °C en términos prácticos. No obstante, la diferencia con mayor contundencia se presenta en la amplitud que guarda cada rango de confort térmico, la cual equivale a 13.1 K para el estudio MER Cálido-seco y 5.6 K para el estudio ENS Semifrío-seco; naturalmente, el confort térmico estimado con este último tiende a bajas temperaturas.
Estas diferencias se deben invariablemente a las condiciones climáticas que cada sitio presentó durante el periodo cálido de evaluación, así como a las diferentes acciones que cada sujeto en lo individual emprende para alcanzar la confortabilidad en su entorno inmediato.
Por su parte, el rango de confort hígrico estimado en ambos estudios presentó una característica peculiar: El valor de los límites superiores prácticamente es el mismo (tienen una diferencia estrecha de 1.8 %); no así, el valor de los límites inferiores que presentan una diferencia de 15.9 %. Paradójicamente, el rango hígrico del estudio ENS Semifrío-seco cuenta con una amplitud más reducida, sin embargo, se presenta en una posición más alta respecto a la escala de HR. Esto se debe a su proximidad con el mar, cuyo fenómeno frecuente es la incidencia de brisa marina sobre la ciudad y, por ende, sobre la percepción higrotérmica de las personas.
Cuando las condiciones del ambiente térmico representan variabilidad continua, los sujetos emprenden acciones, de forma consciente e inconsciente, que les permiten conseguir nuevamente una percepción eventual de equilibrio térmico entre el entorno inmediato y su organismo. Las acciones comúnmente adoptadas, e identificadas en estos estudios, fueron: Cambio en el nivel de arropamiento, ingesta de bebidas, cambio de posición, movilidad, resguardo en microclimas que asegura una pronta adaptación, cambio de actividad física y uso de accesorios que protegen del Sol (gorras, gafas, etcétera) y del viento, entre otros. Se observó un resguardo predominante bajo sombra y cerca de elementos vegetales, con un grado de arropamiento entre ligero y moderado; características típicas en condiciones cálidas, según Guyton (1987).
Lo anterior, ha sido estudiado desde la antigüedad, sobre todo en bioclimas áridos o semiáridos, debido a la notoria influencia que las variables climatológicas expresan en la formalidad de la arquitectura rural y vernácula y desde luego, el “termopreferendo” estudiado en sus espacios (Zhang et al., 2018; Chang et al., 2021; Atmaca & Gedik, 2019; Bassoud et al., 2021). No solo variables de importancia como la temperatura media radiante, el factor de cielo visible o el albedo han definido los atributos físicos de las cubiertas de las edificaciones o sus sistemas constructivos (Manavvi & Rajasekar, 2020; 2021), sino el efecto combinado de la temperatura, la humedad y el movimiento del aire ha determinado la respuesta térmica de los habitantes en bioclimas de mayor humedad relativa (Yan et al., 2020).
En resumen, este tipo de estudios ha sofisticado sustancialmente los hallazgos relacionados con el ambiente térmico exterior y la efectividad de las estrategias de diseño pasivo ante el cambio climático (Liu et al., 2020); estos avances incluyen metodologías que incluyen aspectos relevantes de género (Cohen et al., 2019) y van desde los espacios abiertos en donde los encuestados soportan variaciones térmicas en ambientes dominados por elementos naturales (S & Rajasekar, 2022), como para medir respuestas fisiológicas en intervalos térmicos en espacios de transición bajo estudios en cámaras climáticas (Zhang et al., 2017) o bien, la reducción del rango de confort para personas en espacios cerrados y de alta ocupación con sistemas de aire acondicionado central (Zhang et al., 2020). Aunque, es bien sabido que recientemente los estudios se orientan a través del uso de indicadores fisiológicos estudio del confort humano durante el verano (Liu et al., 2020), cada vez es más necesario contrastar la evidencia entre las diferentes estaciones climáticas, así como los distintos bioclimas, que incluso analizan variedades de clima frío (Amindeldar et al., 2017; Yao et al., 2018; Wei et al., 2022)
Los indicadores de confort higrotérmico aquí presentados permiten contribuir de forma significativa en la toma de decisiones del diseño de espacios exteriores dirigidos a actividades sedentarias, de acuerdo con cada bioclima estudiado. De forma paralela, estos resultados pueden impactar positivamente en la habitabilidad de los espacios exteriores y, en consecuencia, promover su uso frecuente, al ofrecer un ambiente con rangos higrotérmicos favorables para el desempeño armónico de las actividades y el bienestar de las personas.
