Los porqués de andar por casa

  Estamos ya en el mes de julio, en pleno verano, y la pregunta que todos nos hacemos es ¿por qué tengo tanto calor?

Te sientes acalorado porque necesitas que tu cuerpo deje de subir de temperatura para seguir viviendo. Si estás leyendo esto probablemente seas un mamífero, un ser de sangre caliente que debe mantenerse a unos 37ºC para que se lleven a cabo correctamente una serie de reacciones metabólicas en su interior. Si esa temperatura llega a aumentar o a disminuir demasiado esas reacciones se interrumpirán, así que para mantenerte con vida tu cuerpo desencadena un paquete de medidas tales como la sudoración o la sensación de calor, que te alerta de que deberías buscar un lugar más fresco.

El calor como concepto físico no tiene nada que ver con la sensación térmica. Es simplemente aquella forma de energía que se transmite de los cuerpos que tienen más temperatura a los que están más fríos, provocando que sus temperaturas tiendan a igualarse. Las reacciones metabólicas de tu cuerpo también generan calor, pero el sudor, por el contrario, absorbe el calor de tu piel para cambiar de estado a gaseoso y se disuelve en el aire (imagen 1). Para que tu cuerpo se mantenga a los deseados 37 ºC necesitas que el calor que logras disipar sea igual a la suma del calor que generas tú mismo y el que te llega de tu entorno (imagen 2). Pero esa cantidad de calor que puedes llegar a disipar depende a su vez de la cantidad de vapor de agua que el aire que te rodea puede llegar a disolver, y de la velocidad a la que ese aire es renovado.

Por lo tanto, que tengas calor o no depende de ti y de tu entorno. Por tu parte depende de cuánta actividad metabólica estás desarrollando, y por parte de tu entorno depende del calor que recibes por radiación (por ejemplo del sol), y de la temperatura, humedad y velocidad del aire que te rodea. Si bien cada persona es diferente, se ha determinado que para la mayor parte de ellas las condiciones de confort térmico están en una temperatura entre los 22 y los 24 ºC, una humedad relativa de alrededor del 50% y una velocidad del aire de casi 1 m/s.

 

Muchos animales construyen refugios para, entre otras cosas, mantener su propio confort térmico. Nuestros edificios también cumplen con esa función, desde el más elemental umbráculo que nos protege de las radiaciones solares hasta los edificios de las grandes superficies comerciales en los que no hay ni una ventana y las condiciones higrotérmicas se mantienen constantes gracias a complejos sistemas de climatización. Existen muchas formas de acondicionar el interior de un edificio. Algunos sistemas requieren el aporte de energía extra, como el aire acondicionado, y nos referimos a ellos como sistemas activos en contraposición a los sistemas pasivos, que funcionan por sí mismos pero que generalmente no son suficientes para garantizar los niveles de confort térmico que exige la legislación española actual para edificios de uso público.

Un ejemplo de sistema pasivo es la orientación de las habitaciones. Vemos salir el sol por el Este y ponerse por el Oeste, y desde estas latitudes lo vemos trazar un arco por la mitad Sur de nuestro cielo, más cerca del horizonte en invierno y más cerca del cénit en verano. Eso provoca varias asimetrías en el comportamiento térmico de nuestros edificios. Mientras que la cara sur va a estar todo el año soleada, la parte norte permanecerá en sombra y más fría. Una habitación con ventanas al este recibirá calor por radiación hasta media mañana. Los dormitorios orientados al oeste tienen especial fama de ser calurosos, porque recibirán una radiación solar directa cuanto más avance la tarde, cuando la temperatura del aire ha aumentado durante todo el día. Al caer la noche es la última habitación en dejar de recibir calor del sol, y tardará más tiempo en enfriarse que el extremo opuesto de la casa.

La radiación calienta los elementos opacos del edificio. En el caso de las superficies vidriadas, la mayor parte de la radiación pasa hasta que llega a algo opaco del interior de la habitación y lo calienta. El vidrio que colocamos en los edificios es transparente a la luz visible y a la ultravioleta, pero refleja la radiación infrarroja que emiten los objetos del interior al calentarse con el sol. Toda esa energía queda atrapada dentro y termina por calentar el aire y a nosotros (imagen 3). Es el efecto invernadero. La mejor forma de controlarlo es limitar la cantidad de luz directa que entra en el edificio.

Para defendernos de la temperatura del aire exterior necesitamos buenos cerramientos. La solución tradicional es la masa; en el interior de una casa con pesados muros de medio metro de espesor se está fresco en verano y caliente en invierno, y en las casas cueva la temperatura apenas varía en todo el año. Las soluciones actuales incluyen barreras térmicas, como una cámara de aire o planchas de espuma polimérica. Sin embargo, los muros masivos tienen una gran inercia térmica: de día están frescos y se van calentando, de noche liberan ese calor para volver a enfriarse y así amortiguan la diferencia térmica entre el día y la noche.

A medio camino entre un sistema pasivo y uno activo está la humidificación. Los ubicuos pulverizadores de agua que afloran en las terrazas de nuestras ciudades sureñas cuando llega el verano esparcen gotas minúsculas de agua líquida, que cambian de estado a vapor y son disueltas en el aire. Ese cambio de estado necesita calor, que extrae del aire, y la temperatura del último baja. En climas no muy húmedos es una opción excelente para refrescar el aire.

Pero cuando todo esto falla, cerramos las ventanas y encendemos el aire acondicionado. Esta máquina consigue, gracias a un aporte de energía, lo que parecería imposible: extraer calor del interior del edificio y verterlo al exterior, que está a mayor temperatura. Lo consigue gracias a un ciclo frigorífico. Se hacer circular un líquido refrigerante por un circuito en el que se le somete a procesos de variación de presión, velocidad y cambios de estado. En la unidad interior se hace que el refrigerante se evapore, consumiendo el calor del aire que le rodea, que se enfría. Normalmente, al enfriarse el aire, es capaz de disolver menos vapor de agua, así que esa agua se condensa y gotea. El refrigerante, evaporado, es comprimido y conducido a la unidad exterior donde se condensa. Al condensarse libera calor al exterior, el mismo calor que sustrajo del interior. Tras esta operación el refrigerante pasa por una válvula de expansión y se repite el proceso (imagen 4).

Hay más formas de reducir la sensación térmica, como el ventilador. ¡Llegados a estas fechas es importante conocerlas y ponerlas en práctica!

Bibliografía:
Navarro Casas, J.: «La Arquitectura y… introducción al acondicionamiento y las instalaciones». Bellisco (1999)
Serway, R. A.: «Física para ciencias e ingeniería». McGraw-Hill (2002)
Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios.

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