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Siempre el primer paso de un diseño climático es encontrar las condiciones exteriores de diseño más apropiadas para su cálculo. Colombia es un país que se caracteriza por sus cambios bruscos de clima a lo largo de su territorio, es por eso que es muy difícil estandarizar una región bajo una sola condición climática.

Para un diseño climático se debe conocer la temperatura, humedad, velocidad vectorial del viento y presión atmosférica, con el objeto de poder simular correctamente nuestro modelo.

En el caso de la temperatura y humedad, ASHRAE® ha creado zonas climáticas que determinan muchas características de selección para nuestros cálculos. Estos rangos se ajustan acorde a la temperatura y humedad durante todo un año.

3.1.1 GRADO DE TEMPERATURA

Un grado de temperatura de frío (CDD) es la diferencia entre la temperatura exterior y 10 °C durante un día. Es decir, si durante un día la temperatura media es 25 °C el CDD es de 15 K. Pero este valor es poco significativo para seleccionar la zona climática de un ambiente; si se desea un valor real se debe calcular el CDD anual de la zona, el cual es la suma de todos los CDD diarios durante una temporada. Si siguiéramos con nuestro ejemplo, durante un año a esa misma temperatura media el CDD anual sería de 5475 K.

Un grado de temperatura de calor (HDD) es la diferencia entre 18 °C y la temperatura exterior durante un día. De la misma manera un HDD anual de la zona es la suma de los HDD diarios durante una temporada.

3.1.2 ZONA CLIMÁTICA

Las zonas climáticas son una clasificación que hizo ASHRAE® de acuerdo a los grados de temperatura, humedad, y salinidad de las diferentes regiones geográficas. Es una manera de cuantificar y dejar de utilizar términos como “templado” o “cálido” a términos más técnicos como 1A, 4C, etc. Las zonas climáticas se dividen por sus grados de temperatura en ocho tipos, de las cuales Colombia solo posee las cuatro primeras. En cuanto a la humedad y salinidad una zona puede ser tipo A, B, o C. Donde A es una zona húmeda no marina, B es una zona seca no marina, y C es una zona marina.

La zona marina es una condición especial que se da en zonas muy cercanas al círculo ártico y no aplica para Colombia, las zona B  debe cumplir que:

Ecuación 3.1.1
Donde P es la precipitación anual en cm y t es la temperatura media anual en °C. En la zona ecuatorial la precipitación es tan alta que tampoco existen zonas B, por lo que todas las zonas climáticas en Colombia son tipo A (húmedas).
Al ser una institución americana, ASHRAE® no ha generado valores para nuestro territorio, por lo que en la tabla 1 encontrarán los datos estimados basados en las estadísticas anuales del IDEAM y en la base de datos de los aeropuertos en cada ciudad.

Tabla 3.1
Grado de temperatura de las capitales de Colombia.

Ciudad Temperatura Humedad relativa promedio Grado de temperatura anual 2013 (K) Zona climática
Mínima Absoluta Media Máxima Absoluta Frío (CDD) Calor (HDD)
Arauca 15 27 39 79% 6104 0 1A
Armenia 11 22 31 81% 4319 0 2A
Barranquilla 18 27 39 80% 6573 0 1A
Bogotá D.C. -7 13 25 80% 1473 1588 4A
Bucaramanga 12 21 31 86% 4274 0 2A
Cali 13 24 36 73% 5042 0 1A
Cartagena de Índias 19 28 37 80% 6678 0 1A
Cúcuta 16 27 39 71% 6312 0 1A
Florencia 16 25 39 84% 5534 0 1A
Ibagué 15 24 35 76% 5193 0 1A
Leticia 14 26 39 86% 5817 0 1A
Manizales 6 16 28 83% 2341 579 4A
Medellín 10 22 34 68% 4582 44 2A
Mitú 16 26 35 84% 5825 0 1A
Mocoa 16 23 32 86% 4653 0 2A
Montería 19 28 37 78% 6513 0 1A
Neiva 17 28 39 67% 6374 0 1A
Pereira 10 21 35 77% 4266 1 2A
Popayán 6 19 30 78% 3255 0 3A
Puerto Carreño 18 28 40 70% 6612 0 1A
Puerto Inírida 18 26 39 86% 5929 0 1A
Riohacha 17 28 40 73% 6778 0 1A
San Andrés 17 28 34 82% 6530 0 1A
San José del Guaviare 13 26 39 85% 5731 0 1A
San Juan de Pasto 0 19 33 78% 3270 349 3A
Santa Marta 17 28 38 75% 6735 0 1A
Sincelejo 18 27 39 81% 6281 0 1A
Tunja -1 13 25 80% 1063 1858 4A
Valledupar 19 29 40 67% 6836 0 1A
Villavicencio 15 25 36 77% 5869 0 1A
Yopal 17 26 37 75% 5913 0 1A
Los valores en azul son datos estimados basados en medias mensuales y anuales, por lo que su precisión no es tan alta (ver tabla de cálculo en zona de descarga).

3.1.3 ROSA DE VIENTOS

La velocidad vectorial del viento es calculada mediante la rosa de vientos de cada lugar. El IDEAM tiene la rosa de vientos de las principales ciudades en su base. Un ejemplo es la figura 1 donde se muestra la rosa de vientos de Villavicencio.

Figura 3.1.1

Una rosa de vientos es una base de datos gráfica que resume el comportamiento vectorial del viento en un lugar. Tiene tres componentes principales: la dirección, la intensidad y la frecuencia del mismo. En la rosa de Villavicencio por ejemplo aparecen dos valores significativos, uno en dirección norte y otro en dirección este.¿Cuál elegir en el diseño? La frecuencia del registro es una buena manera de criterio de selección. Mientras la dirección este tiene la mayor intensidad con un valor de 3.4 a 5.4 m/s, medida por el grosor de la línea del vector en esa dirección; su frecuencia por otro lado no es tan alta ya que es inferior al 5%, medida desde la longitud de la sección con ese grosor. Los valores radiales nos indican el porcentaje de frecuencia de la medida, bajo esa premisa en la dirección norte existe una
frecuencia del 20% de viento entre 0.0 y 1.5 m/s, por lo que este debe sería el valor a utilizar durante los cálculos de diseño.En la mayoría de los casos no se diseñan espacios completos sino particulares: una habitación, una oficina, cuando esto ocurre no todas las paredes del espacio están sometidas a la incidencia del viento y es probable que el vector de mayor incidencia no afecte a las mismas. Para esos casos se debe revisar exactamente cuál es el vector que actúa sobre esa pared con más frecuencia.
Para el cálculo de la presión atmosférica puede revisar el capítulo 1.2 de la biblioteca.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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