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Introducción
El cambio climático está generando fenómenos meteorológicos y climáticos extremos en todas las regiones del mundo, provocando impactos adversos. Las comunidades vulnerables que históricamente han contribuido menos al cambio climático actual se ven afectadas de manera desproporcionada (Fassbender et al., 2024; IPCC, 2023). El desarrollo teórico y técnico de la climatología urbana moderna puede vincularse estrechamente con la historia del estudio de la Isla de Calor Urbana (ICU). Tal fenómeno implica un aumento de la temperatura del aire (Ta) de las ciudades (aproximadamente 0.4 °C al año) y representa una evidencia del impacto antropogénico en el entorno natural. Los aspectos que se relacionan con el incremento de la ICU incluyen la presencia de superficies urbanas con bajo albedo, el uso de materiales con alta capacidad térmica en los edificios, ventilación inadecuada, captación de radiación de onda larga, contaminación del aire, falta de vegetación y, en consecuencia, reducción de la evaporación en el entorno urbano. Este entorno a menudo se caracteriza por un microclima inaceptable y falta de confort térmico, por lo que se debería dar importancia al microclima urbano en el diseño y planificación de las ciudades (Mills et al., 2022; Zhang et al., 2022; Srivanit & Jareemit, 2020; Abdi et al., 2020). Elnabawi & Hamza (2020) mencionan que los estudios sobre el confort térmico exterior evidencian la necesidad de analizar interdisciplinariamente los parámetros físicos, fisiológicos, psicológicos y sociales para desarrollar lineamientos que los planificadores y diseñadores urbanos puedan utilizar para la toma de decisiones.
Existe un creciente debate sobre los espacios urbanos que pueden ser perjudiciales para el bienestar humano (Jato et al., 2023), principalmente por la exacerbación del calor atmosférico debido al cambio climático, dejando en claro la relevancia de estudiar estos fenómenos para preservar la salud humana en estas áreas (Migliari et al., 2024). El proceso desigual de urbanización y expansión de las ciudades puede conducir a un medio ambiente, infraestructura y saneamiento insostenibles, afectando la calidad de vida de los habitantes (Barros et al., 2023). En el contexto de entornos urbanos sostenibles, hay un aumento de interés en la provisión de espacios abiertos con mejor calidad ambiental, ya que puede propiciar calidad del aire y mejorar la salud (Kandelan et al., 2022; Jang & Kim, 2021).
ASHRAE (2023) define al confort térmico “como la condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico” y es analizada mediante evaluación subjetiva. Este estándar incluye una serie de factores que deben abordarse al definir las condiciones para un confort térmico aceptable:
El confort térmico humano al aire libre depende del efecto combinado de la temperatura del aire, la velocidad del viento, la humedad del aire y la radiación; su evaluación generalmente se realiza mediante mediciones micrometeorológicas o modelado y encuestas sobre percepción y preferencia térmica (Gatto et al., 2021). La interacción entre los seres humanos y el ambiente térmico es un proceso biofísico complejo, por lo que evaluar con precisión los niveles de comodidad humana requiere cuantificar indicadores fisiológicos y encuestar a los individuos para tener en cuenta los numerosos parámetros fisiológicos involucrados (Wang et al., 2023).
En el espacio urbano, las áreas residenciales son las más relevantes para la vida y el ocio de los residentes, al mismo tiempo, son los lugares donde estos están más expuestos a las condiciones ambientales exteriores (Zheng et al., 2024; Zhou et al., 2024). Los efectos nocivos del ambiente térmico urbano se pueden observar principalmente en cañones de calles con edificios de gran altura continuos en ambos lados de la carretera (Schaefer et al., 2021; Bherwani et al., 2020). En los cañones urbanos se identifican parámetros geométricos como la orientación y la relación de ancho y altura (H/W, por sus siglas en inglés), que influyen en las condiciones ambientales, como la incidencia solar, el flujo del viento, la temperatura superficial y del aire. Una relación de aspecto más alta reduce el acceso solar y la temperatura del aire, lo que genera espacios exteriores más fríos (Abdollahzadeh & Biloria, 2021). Algunos autores señalan que la orientación este-oeste se considera como la de mayor afectación, debido a que se encuentra expuesta a una radiación solar extrema, con el valor más alto de temperatura radiante media (Tmrt, por sus siglas en inglés) (Srivanit & Jareemit, 2020; Deng & Wong, 2020).
El presente estudio se desarrolla en el período de transición (frío al cálido) bajo el contexto de un clima mediterraneo. Tiene como objetivo evaluar el confort térmico adaptativo a partir de datos obtenidos a través de encuestas para identificar los votos de sensación y preferencia térmica de los peatones, y la medición de los parámetros ambientales del cañón urbano localizado en la ciudad de Ensenada, B.C., México.
Metodología
La metodología del presente trabajo se compone de los siguientes apartados:
Descripción del caso de estudio.
Medición y trabajo de campo.
Muestra y características de los participantes.
Diseño y aplicación del cuestionario.
Procesamiento de datos.
Descripción del caso de estudio
El estudio se desarrolló en un cañón urbano localizado en la ciudad de Ensenada, Baja California, México, que se ubica en las coordenadas 31°52′N, 116°37′W y a una altura de 21 msnm (Figura 1). De acuerdo con la clasificación climática de Köppen-Geiger, Ensenada se caracteriza por un clima mediterráneo frío semiárido (BSks).
(Elaboración propia a partir de Google Earth)
Figura 1 Caso de estudio en fraccionamiento Pedregal Playitas ubicado en la ciudad de Ensenada, B.C., México
El estudio se desarrolló en el área residencial Pedregal Playitas, específicamente en el cañón urbano de la entrada del fraccionamiento sobre la calle Paseo del Pedregal, que se caracteriza por ser una zona climática local número seis (LCZ 6), de acuerdo con la clasificación propuesta por Stewart & Oke (2012), es decir, que cuenta con edificios pequeños de 1 a 3 pisos de altura, unidos en filas, en patrón de cuadrícula y un factor de vista del cielo (SVF, por sus siglas en inglés) en un rango entre 0.6 - 0.9 desde el nivel de la calle ligeramente reducida (6 m de ancho). Los materiales de construcción varían (madera, ladrillo, piedra, teja), presentando superficies con un rango de albedo entre 0.12 - 0.25 y calor antropogénico de < 25W m−2. En cuanto a la función es de tipo residencial (vivienda individual o de unidades múltiples, terraza de baja densidad/vivienda en hilera) y comercial (pequeñas tiendas minoristas).
Medición y trabajo de campo
Se realizó una campaña de monitoreo en sitio para evaluar la percepción térmica de los peatones del cañón urbano, que conforme a lo estipulado en la estratificación de las Áreas Geoestadísticas Básicas (AGEB) de México, pertenecen a un grado bajo de rezago social (CONEVAL, 2020). Los datos fueron recolectados en el período térmico de transición (del frío al calido), durante la primavera del 19 de abril al 2 de mayo del 2023, para este estudio el 23 de abril corresponde al día representativo de las condiciones típicas del mes, con temperatura mínima y máxima de 12.8 °C y 22.0 °C, respectivamente; humedad relativa mínima y máxima de 37 % y 87 %, respectivamente; y radiación solar directa minima y máxima de 0.0 W/m² y 775.0 W/m², respectivamente, según los datos extraídos de un archivo EPW obtenido de la version 7 del software Meteonorm. Durante este período se recolectaron datos del ambiente térmico y se obtuvo información de la sensación y percepción térmica de los peatones, durante las 09:00 y las 14:00 horas. El horario fue seleccionado para identificar la transición del horario frío al cálido y por la afluencia de peatones.
Las variables fisicas del ambiente térmico recolectadas para caracterizar el contexto en el que los participantes contestaban los cuestionarios fueron: Temperatura de globo negro (Tg), temperatura de bulbo seco (Ta), humedad relativa (HR) y velocidad del aire (VV). Para ello se utilizó un registrador de datos de estrés por calor REED SD-2010, un medidor de estrés por calor WBGT Extech HT30, un medidor de temperatura de globo para bulbo húmedo Extech HT30 y un medidor climático Kestrel 5500 (Tabla 1). Tal instrumental fue montado de manera estratégica acorde al ASHRAE 55 (2023), pero con una adaptación con base en la estatura promedio de la población mexicana (Romero, 2021) y así capturar datos de los sensores a 0.1 m (nivel de tobillos), 0.8 m (nivel de abdomen) y 1.6 m (nivel de cabeza) de altura, respondiendo a los principales receptores de temperatura del cuerpo huamano (Figura 2). De acuerdo con las especificaciones técnicas de la ISO 7726 (1998) y con base en el período de estabilización promedio, previo a comenzar la sesion de aplicación de encuestas, el equipo utilizado para la medición física de las variables meteorológicas fue encendido 20 minutos antes para estabilizar las mediciones, el equipo se ubicó a 1 m de distancia del participante para minimizar la interferencia a los sensores.
Tabla 1 Rangos de medición del instrumental utilizado
| Modelo | Parámetro | Rangos de medición | Resolución | Precisión |
| REED SD-2010 | Temperatura de globo negro (Tg),
Temperatura del aire (Ta), Humedad relativa (HR) |
Aire: 32 a 122.0 °F (0 a 50.0 °C)
Bulbo húmedo: - 6.9 a 122.1 °F (- 21.6 a 50 °C) Globo negro: 32 a 176 °F (0 a 80 °C) HR: 5 a 95 % WBGT al aire libre: 32 a 132 °F (0 a 56 °C) |
0.1 °C para temperaturas y 0.1 % para HR | ± 0.8 °C para Ta, ± 0.6 °C para Tg y ± 3 % para HR |
| WBGT Extech HT30 | Temperatura de globo negro (Tg),
Temperatura del aire (Ta), Humedad relativa (HR) |
Aire: 0 °C a 50 °C (32 °F a 122 °F)
Bulbo húmedo: 0 °C a 50 °C (32 °F a 122 °F) Globo negro: - 30 °C a 550 °C (- 22 °F a 1022 °F) HR: 0 a 100 % |
± 3 °C (5.5 °F) para Tg, ± 1 °C (1.8 °F) para Ta, ± 3 % para HR | 0.1 °F/°C y 0.1 % HR |
| Kestrel 5500 | Velocidad del viento (VV) | Aire: - 45 °C a 125 °C
HR: 0 a 100 % Presión Barométrica: 0.3 a 32.5 inHg, 10 a 1100 hPa / mb, 0.15 a 16 PSI |
0.1 m/s | 700-1100 hPa |
Muestra y caracteristícas de los participantes
La muestra de la población se diseñó considerando un nivel de confianza de 90 % y un 5 % de intervalo de confianza. Se estimó una muestra de 208 sujetos para el periodo de estudio y se encuestaron a un total de 211 participantes con actividad moderada (caminata) durante el período de aplicación de la encuesta, de los cuales 114 (54.1 %) fueron hombres y 97 (45.9 %) fueron mujeres. La mayoría fueron personas entre los 18 a los 30 años (76.3 %). Los hombres contaron con una estatura promedio de 1.7 m y las mujeres con una estatura promedio de 1.6 m. El arropamiento de los participantes se clasificó como muy ligera, ligera, normal, abrigada y muy abrigada, utilizando el clo como unidad de medida.
Diseño y aplicación del cuestionario
El cuestionario se diseñó de acuerdo con referentes especializados en el tema, que fundamentaron su información en estándares nacionales e internacionales (Rincón, 2023; Xu et al., 2018; Nikolopoulou et al., 2011). Como se muestra en la Tabla 2, las preguntas que corresponden a la sensación higrotérmica del ambiente se adaptaron de la escala subjetiva de siete puntos que se muestra en las normas ANSI/ASHRAE 55 (ASHRAE, 2023) e ISO 10551 (ISO, 1995). Los datos registrados en el cuestionario incluyeron información sobre las características fisiológicas de los participantes, arropamiento (clo), preferencia y sensación térmica. La versión completa del cuestionario puede ser consultada en el Apéndice I.
Tabla 2 Escala de sensación higrotérmica utilizada en el cuestionario
| Sensación térmica | Sensación higríca | ANSI/ASHRAE 55 | Adaptación de escala |
| Mucho calor | Muy húmedo | +3 | 7 |
| Calor | Húmedo | +2 | 6 |
| Algo de calor | Ligeramente húmedo | +1 | 5 |
| Neutral | Neutral | 0 | 4 |
| Algo de frío | Ligeramente seco | −1 | 3 |
| Frío | Seco | −2 | 2 |
| Mucho frío | Muy seco | −3 | 1 |
Como ya se mencionó en el apartado anterior, los cuestionarios fueron aplicados a peatones dentro del cañón urbano de la calle Paseo del Pedregal, donde se siguió el proceso de trabajo de campo del estudio de Rincón (2023):
Primero se realizó la estabilización del equipo de medición física, encendiendo el equipo 20 min antes de cada sesión.
Posterior se seleccionó de manera aleatoria a los peatones a evaluar durante el transcurso de las 09:00 hasta las 14:00 horas.
Para iniciar la evaluación se distribuyó el equipo de medición física en área de estudio.
Fueron aplicados los cuestinarios para que los sujetos de estudio respondieran (2 minutos aproximadamente), mientras de manera simultánea el soporte técnico registró las mediciones de las variables físicas del ambiente térmico.
Por último, al finalizar el levantamiento, los equipos e instrumentos de medición fueron recolectados de manera ordenada para garantizar la captura confiable de datos (Figura 3).
Procesamiento de datos
Mediante el Método de Medias por Intervalos de Sensación Térmica (MIST) desarrollado por Gómez et al. (2007), se realizó el análisis de correlación de datos. Este utiliza como metódo estadístico a la Desviación Estándar (DS) para la estimación de un valor de Temperatura neutral (Tn) o temperatura de confort y dos rangos de confort térmico (un rango extendido aplicando ± 2 DS y un rango reducido aplicando ± 1 DS) que puede no ser equidistante del valor de neutralidad (Figura 4).
Resultados
Sensación térmica
La Tn y los rangos de confort térmico, se analizaron para el total de las observaciones. La sensación térmica por TBS en el periodo de transición para el total de observaciones, presentó como categorías atípicas la sensación térmica de “Mucho calor”, “Calor”, “Frío” y “Mucho frío”, debido a las temperaturas del período de evaluación y razón por la que fueron apartadas del procesamiento de datos. Las líneas de regresión para ± 1DS y ± 2DS fueron convergentes con la regresión de TnMedia en las categorías cálidas. De acuerdo con el MIST, lo anterior representa que a un aumentó de la temperatura hay mayor nivel de adaptación térmica y una menor adaptación conforme la temperatura disminuye. La Tn para el total de observaciones fue de 16.0 °C, con un rango reducido de confort (Tn-1 DS a Tn+1 DS) de 14.6 °C a 17.3 °C y un rango extenso de confort (Tn-2 DS a Tn+2 DS) de 13.3 °C a 18.6 °C; y amplitudes térmicas asimétricas de 2.7 K y 5.4 K, respectivamente (Figura 5).
Para la correlación de los pares de datos se realizó el calculo del coeficiente de determinación (r²). Para la Tn dio como resultado r²= 0.4875; una r²= 0.6216 y una r²= 0.3894 para los límites reducidos del rango de confort; y, una r²= 0.7907 y una r²= 0.3185 para los límites del rango extenso de confort. El modelo matemático para estimar el confort térmico es: y= -2.3253x + 41.102 para la Tn; y = -3.0848x + 49.078 y y= -1.7881x + 34.932 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y = -4.0892x + 58.265 y y= -1.41x + 30.284 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
Sensación hígrica
La sensación hígrica en el periodo de transición para el total de observaciones presentó como categorías atípicas la sensación de “Muy húmedo”, “Muy seco”, “Seco” y “Algo seco”, debido a la HR del período de evaluación, razón por la que fueron apartadas del procesamiento de datos. Del total de observaciones se identifica que en el caso de ±1DS y ±2DS la regresión es visualmente convergente respecto a la línea de regresión de HRnMedia. Lo anterior de acuerdo con MIST, relaciona que a una disminución de la HR se da un mayor nivel de adaptación y que a un aumento de la HR se observa menor adaptación. La HRn media para el total de observaciones fue de 45.9 %, con un rango reducido de confort (HRn-1 DS a HRn+1 DS) de 40.7 % a 53.9 % y un rango extenso de confort (HRn-2 DS a HRn+2 DS) de 34.2 % a 60.5 %; y amplitudes hígricas asimétricas de 13.2 % y 26.3 %, respectivamente (Figura 6).
Respecto a la correlación de los datos se observa que para la HRn un resultado r²= 0.2122; una r²= 0.9489 y una r²= 0.9905 para los límites del rango reducido de confort; y, una r²= 0.975 y una r²= 1 para los límites del rango extenso de confort. Los modelos matemáticos obtenidos para estimar el confort higrico, son: y= 3.3465x - 153.72 para la Tn; y= 1.2189x - 45.67 y y=- 1.5199x + 85.996 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y= 0.6528x - 18.311 y y= -0.7316x + 48.276 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
Sensación eólica
La velocidad del viento (VV) en el periodo de transición, para el total de observaciones presentó como categorías atípicas la sensación eólica de “Mucho viento” y “Sin viento”, debido a las condiciones del período de evaluación por lo que los datos fueron descartados. En cuanto a las líneas de regresión se observa que al aumentar la velocidad del viento se presenta un mayor nivel de adaptación y al disminuir la velocidad del aire se observa menor adaptación. La velocidad del viento neutral (VVn) media para el total de observaciones fue de 0.6 m/s, con un rango reducido de confort (VVn-1 DS a VVn+1 DS) de 0.4 m/s a 3.0 m/s y un rango extenso de confort (VVn-2 DS a VVn+2 DS) de 0.0 m/s a 4.2 m/s; y amplitudes asimétricas de 2.6 m/s y 4.2 m/s, respectivamente (Figura 7).
Para la VVn se identificó una r²= 0.3898; una r²= 0.5736 y una r²= 0.4158 para los límites del rango reducido de confort; y, una r²= 0.7291 y una r²= 0.4524 para los límites del rango extenso de confort. El modelo matemático para estimar el confort térmico fue de: y = 3.5449x - 2.2324 para la VVn; y = - 21.88x + 12.624 y y= 2.0682x - 2.1959 para los límites inferior y superior del rango reducido de confort, respectivamente; y, y = - 5.2137x - 0.1091 y y = 1.4379x - 2.1024 para los límites inferior y superior del rango extenso de confort, respectivamente.
Discusión y conclusiones
Actualmente, han ganado popularidad los estudios asociados a climas mediterráneos (Barros et al., 2023; Rouhollahi et al., 2022; Buccolieri et al., 2020), el cual presenta ciertas condiciones concretas a nivel microclimático. El ambiente térmico de las áreas urbanas se ve afectado por la asignación espacial de los elementos del paisaje en el microclima, siendo las formas geométricas de los edificios urbanos, la cubierta vegetal y los materiales de la superficie los elementos más influyentes. Las variables que afectan el ambiente térmico son las mismas que controlan el efecto de la ICU, por tanto, el entorno urbano es de gran importancia para la planificación del desarrollo urbano y la construcción sincrónica de un entorno ecológico adecuado para un futuro de rápida expansión urbana y cambio climático (Fang et al., 2024). El estudio sirve como apoyo para proponer estrategias de planeación urbana y adecuación ambiental abordando factores de confort térmico para espacios públicos exteriores en un contexto mediterráneo.
En el estudio se observa el proceso de adaptación a las condiciones microclimáticas a partir de las regresiones de las líneas de tendencia analizadas en los gráficos durante el procesamiento de datos. Además, durante el periodo de transición térmica (primavera) se identificó un comportamiento convergente con las sensaciones de TBS, HR y un comportamiento divergente con la sensación eólica. Otras investigaciones (Núñez et al., 2024) mencionan que si predominan condiciones higrotérmicas elevadas, el rango de confort esperado sigue su tendencia; lo que también ocurre en sitios donde predomina el bajo calentamiento que propicia una tendencia a bajas temperaturas. Sin embargo, en los resultados de esta investigación en período de transición se presenta mayor adaptabilidad a mayores temperaturas que a bajas. En la correlación de los votos de confort y la sensación térmica por TBS, se presentó un comportamiento convergente en las líneas de regresión hacia las sensaciones cálidas.
En la correlación entre los votos de confort y la sensación hígrica, las líneas de regresión de los límites de los rangos reducido y extendido, muestran un comportamiento convergente hacia la línea de regresión de HRn media, al acercarse a las sensaciones humedas.
El confort por velocidad de viento durante las mañanas fue similar a las respuestas que se emitieron en el horario de la tarde, lo que se asocia a una conducta de adaptación en la que los peatones ajustaron su nivel de arropamiento al reducir la cantidad de vestimenta para lograr las condiciones de confort térmico, según la evidencia fotográfica levantada durante el trabajo de campo y las diversas fuentes consultadas e insertadas en la introducción de este documento. Cabe mencionar que los encuestados estaban sometidos a una actividad fisica moderada (caminata) como peatón del cañón urbano.
Las sensaciones de las personas al aire libre se ven afectadas no solo por los parámetros microclimáticos físicos relacionados, sino también por su experiencia y expectativa en las diferentes estaciones, lo que proporciona la evidencia de la adaptación en el medio exterior y el historial térmico. Es importante retomar el estudio en períodos de transición (de frío a calor ó de calor a frío), ya que permitirá identificar los procesos de adaptación para mejorar las condiciones de confort térmico al exterior, ya que en condiciones extremas, por ejemplo, en la temporada de verano, las personas pudieran describir su sensación térmica como "Calor" ó "Mucho calor", mientras que en invierno lo pudieran hacer como "Frío" ó "Muy frío". Según Xu et al. (2018), hay que considerar que las percepciones humanas del ambiente térmico no solo se ven afectadas por factores climáticos, sino también por factores psicológicos. Las experiencias a largo y corto plazo tienen un impacto, además, el sentido del paisaje visual en las distintas estaciones del año, afecta la percepción de las personas para tolerar el ambiente térmico en diferentes espacios. Asimismo, en un fraccionamiento como Pedregal Playitas es necesario intervenir en el entorno urbano para mejorar el confort térmico y la habitabilidad urbana, ya que cuenta con alto nivel de actividad peatonal por parte de estudiantes que asisten a la Universidad y centros de investigación cercanos, así como de los colonos que residen en el área circundante.
