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Introducción
Existe el registro de un sostenido incremento en las condiciones de temperatura a escala global, la Organización de las Naciones Unidas (ONU, 2022) y la National Aeronutics and Space Administration (NASA, 2022), han considerado el registro de los últimos seis años, hasta 2021, como los periodos más cálidos históricamente a nivel global. Desde 1880, los años 2016, 2019 y 2020 son los que cuentan con mayores registros térmicos, en el último caso, con 1.2 °C por encima de la era preindustrial y se proyecta para 2024 se alcancen valores mayores a 1.5 °C, el cual acelera la aproximación al objetivo mundial mencionado en el acuerdo de París (ONU, 2015a), por lo cual resulta apremiante la adaptación de los espacios habitables, respecto a las condiciones térmicas en lugares con mayor incidencia de afectación térmica. En este sentido, se integran los esfuerzos respecto a los objetivos de procurar salud y bienestar; ciudades y comunidades sostenibles, así como acciones por el clima (ONU, 2015b).
Por otra parte, se considera al confort térmico humano como el estado en el cual la mente de una persona expresa satisfacción con un ambiente térmico involucrado (ISO 7730, 2005), cuya percepción de confort es evaluada a través de escalas de apreciación subjetivas (ANSI/ASHARE 55, 2020). Mientras que, para Nikolopoulou y Steemers (2003) el confort térmico, implica aspectos de adaptabilidad gradual del organismo humano, a repetidas exposiciones ante los estímulos que se encuentran en un ambiente térmico determinado.
Los parámetros que constituyen al ambiente térmico, son de tipo meteorológico, fisiológico, espacial y circunstancial (Szokolay, 2014), tal es el caso de la temperatura del aire, temperatura radiante, humedad relativa y velocidad del viento, principales factores que influyen en la sensación higrotérmica de las personas (ANSI/ASHARE 55, 2020). Para lo cual, Humpreys y Nicol (1998) sugieren teóricamente dos enfoques: Predictivo y adaptativo, mediante los cuales posibilitan la estimación del confort térmico. Fundamentos mediante los cuales se retoman los criterios por el enfoque adaptativo, mismo que define la percepción térmica de las personas por la aclimatación que ellas experimentan en un determinado entorno y su tiempo de permanencia (Humpreys y Nicol, 2002).
Por su parte, los espacios públicos son considerados lugares de propiedad pública o de uso público, accesibles y agradables por todos de forma gratuita y sin afán de lucro, incluye calles, espacios abiertos e instalaciones públicas (ONU Habitat, 2018). A este respecto, en el mismo documento se menciona que: “Los espacios públicos bien diseñados y administrados, representan un activo muy importante para una ciudad y tienen un impacto positivo en la salud y bienestar de sus habitantes, además aporta a mitigar el impacto por el cambio climático”.
De acuerdo con diferentes autores (Peng, 2022; Rincón et al., 2022; Li et al., 2022; Ka-Lun et al., 2022; Wang et al., 2021; Ka & Choi, 2021; Graziano et al., 2021; Martín del Campo, 2020; Lemonsu et al., 2020; Peng et al., 2019; Piselli et al., 2018; Lau et al., 2016; Bojórquez, 2010; Honjo, 2009; Thorsson et al., 2007; Nikolopoulou & Lykoudis, 2007; Nikolopoulou & Lykoudis, 2006) para la obtención de los rangos de confort higrotérmico, se sugieren los siguientes criterios metodológicos a llevar a cabo: La caracterización del sitio de estudio por recursos físicos por medio de trabajos de levantamiento en sitio o virtuales, adicionalmente a procesos de digitalización; así también, la implementación de cuestionarios en campo con el objetivo de recabar las condiciones y percepciones subjetivas de los usuarios, paralelo al registro ambiental por medio de estaciones de monitoreo y cédulas técnicas de registro con instrumentos especializados, los cuales permitan la pauta al procesamiento de los datos por métodos estadísticos.
Por consiguiente, los objetivos planteados consistieron en caracterizar la condición climática en Ensenada, Baja California (BC) para la identificación de los periodos de dinámica térmica anual; lo cual, posibilite desarrollar un trabajo de campo respecto al espacio público seleccionado de análisis y, en consecuencia, permita recolectar las estimaciones por sensación y preferencia de los ocupantes, al unísono de recabar los registros por las variables meteorológicas que ocurren en el momento, lo cual posibilite el procesamiento de una base de datos y por consiguiente un análisis estadístico, el cual derive en determinar los rangos de confort higrotérmico y por velocidad del viento que sucede en espacios públicos abiertos durante un periodo de estudio representativo.
Desarrollo
Los apartados que conforman la metodología implementada consisten en: Diseño de investigación, selección del objeto de estudio, caracterización climática local, identificación de los periodos de dinámica térmica anualizada, obtención del tamaño de la muestra, estructura del cuestionario y selección de instrumentos de registro por variable meteorológicas.
Diseño de investigación
Respecto al diseño de la metodología se distingue el desarrollo de un estudio de tipo no experimental, transversal por correlaciones-causales, a partir de la recolección de datos en un momento determinado (Hernández et al., 2014), por consiguiente, una vez seleccionada la unidad de estudio e identificado el diseño de investigación, permite la pauta a la realización de una campaña de estudio mediante la cual se emplea un formulario que recopila las escalas de juicio que los ocupantes refieren de las variables meteorológicas, de forma simultánea al registro por instrumentos especializados de medición micro climática, que posibilitan el procesamiento de los datos, tal como se esquematiza en la siguiente Figura 1.
Figura 1: Síntesis gráfica de la metodología de estudio. Fuente: Procesada de Hernández et al. (2014) y derivada del marco teórico metodológico
Selección de espacio público
El espacio de evaluación seleccionado para realizar el estudio fue el “Parque Revolución”, ubicado en la zona centro de la ciudad de Ensenada, Baja California, la cual se localiza en la zona noroeste del país en las coordenadas 31° 52’ 10.05” norte y -116° 37’ 35.95” oeste (Figura 2). El espacio seleccionado fue elegido ya que cuenta con las condiciones para el pleno desarrollo de actividades colectivas, así como por presentar una accesibilidad de orden público (NOM-001-SEDATU, 2020; ONU Habitat, 2018; Borja, 2011).
Figura 2: A. Localización geográfica de Ensenada, BC.; B. Vista en planta del conjunto “Parque Revolución”; C. Vista panorámica del conjunto “Parque Revolución”. Fuente: Procesado de Google Earth (2023)
Clima en Ensenada, BC
La ciudad de Ensenada, BC, se caracteriza por presentar un tipo de clima seco extremoso (BS0 ks(e)) (INEGI, 2021) y un bioclima templado-seco (Fuentes & Figueroa, 1990), mismos que mantienen las siguientes condiciones anuales normalizadas: Temperatura exterior media (Tem) de 17.3 °C, humedad relativa media (HR) de 75.8 %, precipitación pluvial total de 217.3 mm y velocidad del viento (VV) promedio de 2.5 m/s (SMN, 2022).
Periodos de dinámicas térmicas
Para definir los periodos de estudio, además de graficar los valores históricos normalizados mensuales, se utilizaron las ecuaciones de Auliciems (1981) para estimar de forma preliminar la temperatura neutra y los límites del confort térmico (Tabla 1) a fin de identificar los periodos térmicos característicos de un año normalizado en la ciudad: Frío, cálido y dos de transición térmica, como se aprecia en la Figura 3.
Tabla 1: Descriptores para límites de confort y temperatura neutra
| Descriptor | Ecuación lineal |
|---|---|
| Límite superior del rango de confort (ZCs) | ZCs= Tn + 2.5 |
| Temperatura neutra (Tn) | Tn= 17.6 + 0.31 (Tem) |
| Límite inferior del rango de confort (ZCi) | ZCi= Tn - 2.5 |
Fuente: Auliciems (1981)
Figura 3: Periodos de dinámica térmica anualizada en Ensenada BC. Fuente: Procesado de SMN (2022); Auliciems (1981) y Rincón et al. (2023)
Una vez identificado el comportamiento de la Tn, ZCs y ZCi, respecto a la holgura de las dinámicas térmicas por mes para la ciudad de Ensenada, BC., se determinó que el periodo frío se encuentra presente durante los meses de enero, febrero, marzo y diciembre, por consecuencia, al mostrar un mayor rango de temperaturas por bajo calentamiento de las condiciones de Tem anual (17.3 °C); mientras que el periodo de transición frío-cálido, lo comprenden los meses de abril, mayo y junio, a raíz de ubicarse una oscilación intermedia, respecto a la temperatura media anual; por otra parte el periodo cálido se ubica en menor proporción al estimarse para los meses de julio, agosto y septiembre, de acuerdo con niveles de sobrecalentamiento por encima de la Tem anual; para finalizar con la ubicación del periodo de transición cálido-frío, comprendido en los meses de octubre y noviembre, al considerar un comportamiento durante un día típico mensual, de forma intermedia a la valoración de Tem anual, como se grafica en la Figura 3.
Tamaño de la muestra
El total de población en Ensenada, de acuerdo con la COPLADE (2020), corresponde a 544,568 habitantes, el cual se estimó como el universo objetivo a partir de considerar el espacio de accesibilidad pública, por lo cual, se aplicó para el diseño de la muestra un nivel de confianza de 95 % y un margen de error de 5 %, obteniendo un total de 384 observaciones en atender durante el periodo de estudio (netquest, 2022). No obstante, dadas las condiciones de temporalidad y disponibilidad de recursos, indicados en el apartado de limitaciones fue posible recabar 221, de las cuales se procesaron 200 observaciones al descartar datos atípicos.
Formulación de cuestionario
Una vez ubicada la cantidad de observaciones requeridas se estructuró un cuestionario referido a la recaudación de las apreciaciones subjetivas que los ocupantes emiten del ambiente térmico, el cual integró elementos de identificación institucional, objetivo de estudio, aspectos generales de los usuarios y cuestionamientos respecto a la apreciación de escalas de sensaciones y preferencias térmicas, hígricas y velocidad de viento (ver Apéndice).
Instrumentos de registro ambiental
Los instrumentos empleados para el registro climático del espacio fueron: Un anemómetro digital marca Kestrel 5500 (Figura 4a) dos higrómetros marca REED SD-2010 (Figura 4b); y un higrómetro marca Extech HT30, tipo análogo (Figura 4c); los cuales fueron colocados de acuerdo con las tres alturas contempladas en la ISO 7726 (1998), para personas sentadas: 1.10 m, 0.60 m y 0.10 m (Figura 4).
Campaña de estudio
La campaña de estudio se desarrolló en el mes de mayo, en un horario entre las 10:00 h y 14:00 h al considerar posibles variantes entre los parámetros de registro conforme ambos horarios, así también, se tomó en cuenta un distanciamiento no mayor a 1.20 m entre el encuestado y la estación de registro micro climática (Figura 5).
La cantidad de observaciones derivadas del trabajo de campo durante los días indicados, fue equivalente a 221 muestras, de las cuales 200 de ellas contaron con la certidumbre necesaria para llevar a cabo el procesamiento de datos por medio de la sensación térmica; 205, al estimar la sensación hígrica; y 188, al considerar la velocidad de viento. La diferencia entre las observaciones recabadas y las procesadas en cada caso, corresponde con las valoraciones atípicas presentes en la conformación de la base de datos.
Resultados
El procesamiento de datos se llevó a cabo por medio del método estadístico denominado Medias por Intervalos de Sensación Térmica (MIST), desarrollado por Gómez et al. (2007) basado en los modelos de Humpreys y Nicol (1998) con el que se estima el rango de confort térmico, a partir de la adición y la sustracción de 1 y 2 Desviaciones Estándar (DS) a la temperatura neutra, otorgando así una visualización de la condición fenomenológica, respecto a la percepción de confort estimada, en comparación al registro ambiental correspondiente (Figura 6).
Figura 6: Diagrama del procesamiento de datos por método MIST. Fuente: Procesado de Gómez et al. (2007); Bojórquez et al. (2014); Rincón (2023)
Una de las virtudes que ofrece el método MIST consiste principalmente en retomar las escalas de Sensación Térmica (ST) por parte de los ocupantes, respecto a los valores por la variable física registrada, que en consecuencia, derivan en estratificar de acuerdo con siete escalas de ST, identificadas por las normativas ISO 7730 (2005); e ISO 10551 (1995), para posteriormente sean adaptadas y procesadas con base a la siguiente Tabla 2.
Tabla 2: Adaptación de escalas de sensación térmica, de acuerdo con normatividad
| Sensación térmica | Sensación hígrica |
ISO 7730 (2005) ISO 10551 (1995) ANSI/ASHRAE 55 (2020) |
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 |
| Muy frío | Muy húmedo | -3 | 1 |
Fuente: ISO 7730 (2005) y ANSI/ASHRAE 55 (2020)
Rangos de confort por temperatura
Los rangos de confort por escalas de apreciación térmica, resultaron en una temperatura neutra (Tn) de 20.1 °C, con un rango térmico de confort reducido (± 1DS) de 17.3 a 23.0 °C (5.7 °C) y un rango de confort extendido (± 2DS) de 15.4 °C a 26.0 °C (10.6 °C), al mostrar un comportamiento de mayor adaptación por parte de las estimaciones de los ocupantes respecto a valoraciones superiores a la Tn, como se demuestra en la siguiente Figura 7, caso contrario a las estimaciones con menor temperatura, el rango de confort tiende a reducirse mayormente.
Rangos de confort por humedad relativa
Por otra parte, los rangos de confort por escalas de apreciación hígrica, evidencian una humedad relativa neutra (HRn) de 58.4 %, con un rango de confort reducido (± 1DS) entre 47.4 % a 69.0 % (21.6 % de HR) y un rango de confort extendido (± 2DS) de 35.6 % a 79.3 % (43.7 % de HR), registros que demuestran una mayor adaptación a percepciones superiores a la HRn (Figura 8).
Rangos de confort por velocidad de viento
Ahora bien, en cuanto a los rangos de confort por velocidad del viento se identificó un valor neutral (VVn) de 1.5 m/s, con un rango de confort reducido (± 1DS) entre 0.9 m/s a 2.1 m/s (1.2 m/s de VV) y un rango de confort extendido (± 2DS) de 0.4 a 2.7 m/s (2.3 m/s de VV), registros que demuestran una mayor adaptación a percepciones superiores a la VV (Figura 9).
Derivado de las anteriores resoluciones para los rangos de confort higrotérmicos, así como por velocidad del viento, estas valoraciones fueron integradas en la Tabla 3, en donde se realiza una compilación de los rangos de confort obtenidos conforme cada una de las variables registradas: Temperatura del aire (Ta), Humedad Relativa (HR) y Velocidad de Viento (VV), para las cuales se distinguió entre los rangos de confort para los límites superiores de neutralidad y límites inferiores, de acuerdo con el periodo de estudio de transición frío-cálido.
Tabla 3: Rangos por variable meteorológica obtenidos
| Periodo de estudio | Descripción de valoraciones | Rangos de confort y valores neutrales | ||
|---|---|---|---|---|
| Ta (°C) | HR (%) | VV (m/s) | ||
| Transición frío-cálido | Límite superior | 23.0 | 69.0 | 2.1 |
| Neutral | 20.1 | 58.4 | 1.5 | |
| Límite inferior | 17.3 | 47.4 | 0.9 | |
En ese sentido, el obtener los límites de confort superior (ZCs) e inferior (ZCi), así como valoraciones neutras locales para espacios en condiciones específicas, permite el cotejo de planteamientos teóricos posicionados, como c (ZC (Alu)), en contraparte a las estimaciones generadas en sitio, como los presentes registros de confort higrotérmico en la ciudad de Ensenada (ZC (Ens)), al posibilitar la comparativa respecto a la apreciación de los valores de temperaturas normales (Ta (Norm)), 20.9 °C en temperaturas máximas (T máxima), 17.1 °C para temperaturas medias (T media), y 13.8 °C acorde a temperaturas mínimas (T mínima), (Figura 10).
De tal manera que la anterior gráfica, expone la reducida amplitud respecto a los rangos de confort térmico de acuerdo con los planteamientos de Auliciems (1981) para la ciudad de Ensenada, BC, al obtener así rangos equivalentes a 5.0 °C (25.4 °C y 20.4 °C) durante el periodo de transición señalado, mientras que por otra parte, la zona de confort en el espacio público de Ensenada se extiende a 8.9 °C, en valoraciones entre 24.9 °C y 16.0 °C, demostrando así dos aspectos:
El margen de amplitud de confort térmico en Ensenada (ZC (Ens)) resulta más prolongado, en comparación con los rangos de confort térmico realizados con base en Auliciems (1981), lo cual asume el siguiente punto.
Los ocupantes del espacio público en Ensenada se encuentran dentro de la zona de confort térmico (ZC Ens) en condiciones de temperaturas normales máximas (20.9 °C) y medias (17.1 °C), y solo en temperaturas mínimas normales (13.8 °C), perciben frío.
Limitaciones
Las limitaciones durante el desarrollo del presente estudio consistieron en la adecuación de los instrumentos que se contaron para el alcance del trabajo, principalmente en el recurso de la estación de registro ambiental, la cual se encontraba preestablecido respecto a las alturas para los termohigrómetros, tal fue así, que se recurrió a un segundo tripié para la colocación del anemómetro. Otra de las condicionantes consistió en el factor de temporalidad, el cual fue determinado por dos criterios, el primero, a partir de contar con un mes para la implementación del trabajo de campo y el segundo, el mes de elección debía resultar preferentemente el más representativo del año normalizado por variable térmica.
Adicionalmente, se descartó del análisis de confort higrotérmico por el resto de variables involucradas en la descripción de la sensación térmica, tales como criterios por edad, arropamiento, género, nivel de actividad, origen, entre otros de los elementos recopilados en el instrumento de registro de condicionantes de los usuarios encuestados, así como la descripción por la caracterización física del espacio, a sabiendas que implica una mayor profundidad en el desarrollo de elementos posibles a correlacionar y por motivos de acotar el enfoque hacia los descriptores de confort higrotérmico. Para el presente manuscrito se optó por externar los primeros acercamientos fenomenológicos por las variables de Ta, HR y VV.
Conclusiones
Una vez obtenidos los rangos de confort higrotérmico, estos fueron cotejados con los registros (de 1990-2010) por el programa Meteonorm 7.0 (2012), del cual se procesaron sus datos a través de estimaciones de confort térmico por la normatividad ANSI/ASHRAE 55 (2020) y Luna (2021), cuyas condiciones promedios comparadas con los tres rangos estimados de límites superiores, neutrales e inferiores, difiere 0.4 °C para temperatura; 2.1 % en humedad relativa; y 0.2 m/s por velocidad de viento, como se aprecia en la Tabla 4.
Tabla 4: Comparativa de rangos de confort higrotérmico en exteriores de Ensenada BC
| Descripción de valoraciones | 2010 | 2023 | 2010 | 2023 | 2010 | 2023 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ta (°C) | Ta (°C) | HR (%) | HR (%) | VV (m/s) | VV (m/s) | |
| Límite superior | 24.9 | 23.0 | 76.0 | 69.0 | 3.4 | 2.1 |
| Neutral | 20.5 | 20.1 | 54.6 | 58.4 | 1.4 | 1.5 |
| Límite inferior | 16.0 | 17.3 | 38.0 | 47.4 | 0.3 | 0.9 |
| Promedios | 20.5 | 20.1 | 56.2 | 58.3 | 1.7 | 1.5 |
Las presentes aportaciones brindan la oportunidad de ser cotejadas respecto a criterios históricos climáticos, mismos que al ser relacionados por las ecuaciones de confort higrotérmico consideradas en la normativa ANSI/ASHRAE 55 (2020) en condiciones de un periodo de transición frío-cálido para la ciudad de Ensenada, las valoraciones promedio se amplían mínimamente respecto al rango de confort térmico hacia temperaturas frías, por lo tanto, los habitantes locales expresan encontrarse hacia una adaptación al frío, mientras que en cuanto aspectos hígricos, los resultados evidencian una amplitud hacia un porcentaje mayor de humedad relativa, en comparación a 2010. Para finalizar con aspectos de confort por velocidad de viento, los usuarios lo consideran confortable, valoraciones menores al 2023, por consiguiente, se muestra que los individuos presentan encontrarse más confortables por un breve aumento de humedad relativa, con menores cantidades de velocidad de viento, de acuerdo con una breve disminución de temperaturas, como se aprecia en la anterior Tabla 4.
De esta manera, el haber registrado los rangos de confort higrotérmico posibilitan eventualmente la conformación de escenarios, en los cuales se describe la evolución del comportamiento de las percepciones térmicas que los ocupantes en espacios públicos abiertos de una localidad determinada manifiestan, en comparación, igualmente conforme a la evaluación del registro histórico meteorológico, lo cual, en este sentido, sirve de recurso hacia los responsables de la configuración, así como posibles intervenciones en espacios exteriores de uso colectivo.
Agradecimientos
Se agradece el valioso apoyo del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnología (CONAHCYT) por el soporte de beca nacional para proyectos de investigación, igualmente al programa de Doctorado en Arquitectura, Urbanismo y Diseño (DAUD) que oferta la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) campus de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño (FIAD), el cual se encuentra inserto en el Sistema Nacional de Posgrados (SNP).
