ÍNDICE

Introducción

Capítulo 1. Planteamiento de la investigación

Capítulo 2. Antecedentes

Capítulo 3. Diseño de la investigación

Capítulo 4. Análisis climático-bioclimático de Pachuca, Hidalgo

Capítulo 5. Procesamiento de datos

Capítulo 6. Resultados

Conclusiones

Bibliografía

Anexos

Legales

Universidad Autónoma de Baja California

Julio César Rincón Martínez

Confort térmico en interiores: estimación con los enfoques adaptativo y predictivo

Universidad Autónoma de Baja California

A mi madre, María del Consuelo Martínez Millán, quien me ha enseñado a ser quien soy.

A mi Padre, José Pilar Rincón Acosta, que con su apoyo construí el puente para lograr llegar hasta aquí

A la Familia Rincón Martínez, por sus ánimos permanentes para continuar

A las Familias Palafox Lozada y Gamero Palafox, por estar en mi vida y permitirme ser parte de la suya, con especial reconocimiento para las hermanas María Guadalupe y Reina Palafox Lozada

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por darme la vida y socorrerme en todo momento.

A la Niña Blanca, por estar siempre a mi lado y poder contar con su apoyo frente a cualquier circunstancia.

A mi madre, María del Consuelo Martínez Millán, quien siempre ha sido un ejemplo de lucha a seguir, que ha puesto su esfuerzo y empeño para apoyarme en este proyecto de vida… ¡Te amo mamá!

A mi padre, José Pilar Rincón Acosta, por motivar con su actitud la independencia y la fortaleza que me han formado.

A la familia Rincón Martínez, por demostrarme que, a pesar de los obstáculos que uno enfrenta en la vida, la unidad es la base de todo.

A la señorita María Guadalupe Palafox Lozada, por la paciencia, la tolerancia y el apoyo incondicional que demostró durante el desarrollo de este proyecto.

A mi Alma Mater, la Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco, que con su apoyo (económico, educativo, acceso a la información, etc.) contribuyó significativamente en la iniciativa, el desarrollo y la conclusión de este proyecto.

A los investigadores, doctores y amigos Víctor Fuentes, Gonzalo Bojórquez, Juan José Ambriz, Gabriel Gómez, Aníbal Figueroa y Juan Raymundo Mayorga, quienes formaron parte de esta investigación como director, codirector, asesor y sínodos, respectivamente, y aportaron incondicionalmente su conocimiento, experiencias, tiempo, tolerancia, entusiasmo y dedicación para la realización de este trabajo, ya que sin su invaluable apoyo, este no hubiera sido posible.

A las autoridades del Instituto Tecnológico de Pachuca (ITP), por las facilidades de acceso y colaboración permanente para realizar la investigación de campo; con especial reconocimiento y gratitud al personal en turno del Departamento de Ciencias de la Tierra (ingeniero Javier Acosta, arquitecto Alfredo Díaz Zavaleta, señorita Elsa Mendoza Armenta y a todos los estudiantes de servicio social que apoyaron en la realización del trabajo de campo: Mariel García, Gerardo López, Enrique Becerril, Perla López, Talía Villalva, Alfredo Ramírez, Leonardo Talonia, José Moreno, Jesús Escamilla, Rigoberto Martínez, Erick Chávez y Steffi Ruíz).

A Karen León González y Sergio Quezada García, por brindar el apoyo en la operación de la cámara climática durante el desarrollo de las pruebas experimentales.

A ti, por tomarte el tiempo para consultar este documento.

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con algunos autores (ANSI/ASHRAE 55, 2010; García-Chávez, 1996, entre otros), un ambiente en condiciones de confort es aquel en el que la condición mental de la mayoría de los ocupantes expresa satisfacción con el entorno que los circunda. No obstante, para entender el confort en interiores, es indispensable analizar diversas variables internas y externas que definen la percepción psicofisiológica integral de los sujetos en un ambiente específico.

Según García-Chávez (1996), el confort ambiental integral debería estudiarse, individualmente, desde la perspectiva de las siguientes líneas, las que dan lugar e interacción permanente en las edificaciones:

•Confort térmico

•Confort olfativo

•Confort hígrico

•Calidad del aire

•Confort lumínico-visual

•Control de las radiaciones electromagnéticas

•Confort auditivo

Respecto al confort térmico, su definición ha sido entendida, individual o conjuntamente, desde dos connotaciones distintas: la fisiológica y la psicológica; sin descartar que ambas disciplinas intervienen directamente en la percepción particular de este.

En términos estrictamente fisiológicos, es posible definir al confort térmico como lo refiere Brown y Gillespie (1954): “estado de balance energético del cuerpo humano con relación al ambiente térmico cuyo resultado está entre ± 50 Watts”.

En contraste, desde un punto de vista psicológico, este concepto podría ser definido como lo describe la norma ISO 7730 (2005): “condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico”, definición que implica la sensación del sujeto como resultado del proceso de termorregulación humana.

Sin embargo, con base en diferentes autores (ANSI/ASHRAE 55, 2010; Auliciems, 1998; Nikolopoulou, 2004), la definición del confort térmico debe ser mediada por ambas connotaciones, donde la base de la percepción térmica se centre en las sensaciones físicas y psicológicas generadas por los estímulos del ambiente térmico, la actividad en desarrollo, la experiencia y la expectativa de las personas, principalmente.

Con base en lo anterior, Nikolopoulou define al confort térmico como: “la satisfacción psicofisiológica del humano con respecto al ambiente térmico”. Asimismo, ANSI/ASHRAE 55 (2010) se refiere a este como: “la condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico, el cual se determina por evaluaciones subjetivas”.

De acuerdo con Humphreys y Nicol (1998), el confort térmico se estudia a partir de dos enfoques distintos: el predictivo (cuantitativo o analítico) y el adaptativo (cualitativo o empírico). Respecto al enfoque predictivo, las bases en las que se consolida son:

•Considera a los seres humanos iguales desde el punto de vista biológico, físico y químico. Estudia al cuerpo y su relación con el entorno.

•Los datos con los que se trabaja son resultado de pruebas de laboratorio en condiciones controladas (por lo general, en cámaras de ambiente controlado o cámaras climáticas).

•El individuo se estudia aislado de su hábitat, por lo que es posible manipular su aspecto psicológico y, por ende, modificar su funcionamiento fisiológico.

•Durante la evaluación, el factor de importancia recae en las reacciones fisiológicas voluntarias e involuntarias que buscan el balance energético con el ambiente térmico (aclimatación).

•Al humano se le considera como receptor pasivo en espera del balance energético.

•Las diferencias por motivo de nacionalidad, sexo, edad y hora del día no figuran como significativas, motivo por el cual se ha usado en muchos estudios y se ha aplicado en varios proyectos (ANSI/ASHRAE 55, 2010; ISO 7730, 2005).

Por el contrario, 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 prueba tienen variación continua y el individuo se estudia en su hábitat; es decir, no existe intervención o control alguno sobre los parámetros físicos que afectan la sensación térmica de las personas.

•Se toman en cuenta reacciones fisiológicas (aclimatación) y psicológicas (adaptación, tolerancia, expectativa, experiencia, conducta).

•Se establece una dependencia de la temperatura de neutralidad (o temperatura de confort) sobre la temperatura media exterior.

•Los resultados de una investigación que finca sus bases en este enfoque de estudio varían de localidad a localidad, de un estrato sociocultural a otro e inclusive de individuo a individuo (Brager & de Dear, 2003).

•Se considera al humano como receptor activo en busca del confort térmico (o equilibrio dinámico que existe entre el cuerpo humano y el ambiente que lo rodea).

No obstante, pese a las diferencias planteadas anteriormente –y de las cuales cada enfoque de estudio consolida su validez–, se han desarrollado estudios (de Dear, Brager & Cooper 1997) que han permitido establecer una reconciliación entre ambos enfoques al demostrar la existencia de niveles diferentes de adaptación (fisiológico y psicológico).

De acuerdo con lo anterior, esta investigación desarrolla paralelamente diferentes estudios basados, por un lado, en el enfoque adaptativo y, por otro, en el enfoque predictivo, aplicados a una misma población blanco. Ello con el fin de estimar, de forma individual, las condiciones de las variables físicas del ambiente térmico (temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento) que permiten percibir la sensación de confort térmico en los sujetos; posteriormente, se realiza una comparación (confrontación) de cada par de valores estimados y, por último, se aplica un ajuste entre ellos a partir del empleo de la media ponderada como método estadístico de mediación.

La obra contiene seis capítulos y un anexo que abordan las temáticas que intervienen directamente con el planteamiento de la investigación, los antecedentes, la metodología empleada, el análisis climático y bioclimático del caso de estudio, los métodos estadísticos consultados y empleados para el procesamiento de datos, y la interpretación de los resultados obtenidos, así como la información que permitió complementar o profundizar en cada una de las temáticas anteriores.

En el primer capítulo se muestra el planteamiento de la investigación, el cual estuvo conformado por la exposición del problema, la justificación, las preguntas de investigación, las hipótesis, los objetivos y los alcances del estudio. El segundo capítulo incluye el marco teórico y el estado del arte de esta investigación. En el tercer capítulo se describe la metodología abordada para el desarrollo de los estudios con base en cada uno de los enfoques de estudio aplicados: adaptativo y predictivo. El capítulo cuatro se destina al análisis climático y bioclimático realizado para la ciudad de Pachuca, Hidalgo, a partir de datos climáticos registrados por la Estación Meteorológica Avanzada (EMA) HI01-Pachuca. El capítulo cinco presenta el total de métodos estadísticos consultados y aplicados durante el procesamiento, la correlación y el análisis de datos. En el capítulo seis se desglosa la interpretación de los resultados de la investigación.

Por último, se redactan las conclusiones obtenidas; por un lado, a partir del análisis estadístico realizado con el método de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” y, por otro, a partir de una interpretación fenomenológica. Las conclusiones fueron planteadas de forma general y específica desde cada una de las hipótesis/objetivos que se establecieron en el primer capítulo de esta investigación.

Con el fin de optimizar la extensión de esta publicación, la presente obra es una representación resumida de la tesis Confort térmico en bioclima semi-frío: estimación a partir de los enfoques de estudio adaptativo y predictivo (caso de estudio: Centro de Estudios de Educación Superior en Pachuca, Hidalgo), alojada de manera parcial en http://uabc.academia.edu/JulioRincon/Thesis-Chapters. Prácticamente es el mismo documento, solo que esta versión rescata y ofrece los conceptos relevantes de la investigación con el fin de disminuir la magnitud del texto, sin que ello demerite o merme, en lo absoluto, la importancia y el impacto del tema expuesto, su metodología y los resultados obtenidos. Se realiza esta aclaración en aras de que el lector cuente con una alternativa de consulta paralela en caso de tener la iniciativa de conocer la versión completa que se defendió en la disertación doctoral del autor de la obra.

CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

El planteamiento de la investigación establece de forma clara el problema y permite identificar la validez e importancia del estudio a desarrollar, el cual debe exponerse con una justificación que demuestre la relevancia del tema. Para ello, es necesario apoyarse en los elementos básicos que estructuran la propuesta de todo proyecto de investigación: preguntas de investigación, hipótesis y objetivos; sin embargo, también es importante establecer los alcances del estudio, ya que este se desarrollará en intervalos de tiempo real, por lo que los objetivos a cubrir deberán ser lógicos y posibles, aun con las limitantes técnicas, económicas, logísticas, administrativas y sociales que forman parte de la investigación (Bojórquez, 2010).

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El confort térmico es “la satisfacción psicofisiológica del humano con respecto al ambiente térmico” (Nikolopoulou, 2004), donde intervienen los aspectos psicológico y fisiológico del ser humano para percibir las condiciones térmicas del ambiente y ofrecer un voto de juicio respecto a su sensación, preferencia, expectativa y tolerancia de las condiciones térmicas (Gómez-Azpeitia et al., 2006). De acuerdo con Auliciems (1998), la sensación térmica se basa en las sensaciones físicas y psicológicas generadas por los estímulos del ambiente térmico, la actividad, la experiencia y la expectativa.

Al respecto, son pocos los trabajos que han atendido este fenómeno a nivel local (México); por ejemplo, las investigaciones realizadas en climas cálido húmedo, cálido subhúmedo y cálido seco en diferentes géneros de edificios en condiciones reales de hábitat (Gómez-Azpeitia et al., 2009; Ruiz, 2011); las desarrolladas en las condiciones anteriores en la ciudad de Colima (Hernández, 2005; Hernández & Gómez, 2007; Martínez, 2011; Ruiz, 2007; Sandoval, Pineda & Bandala, 2004); la llevada a cabo en bioclima cálido seco en espacios exteriores (centro de recreación) en condiciones reales de hábitat (Bojórquez, 2010), y las realizadas por García-Chávez, Ambriz & Paredes (2003a, 2003b, 2005a, 2005b) y García-Chávez et al. (2007) en clima templado bajo condiciones controladas de laboratorio. No obstante, hasta el momento, aún no se ha desarrollado estudio alguno de confort térmico en sitios donde el bioclima dominante sea semi-frío, tal es el caso de la ciudad de Pachuca, Hidalgo, donde además los vientos ejercen un efecto significativo en la percepción térmica de sus habitantes.

Según la clasificación climática de Köppen (García, 2004) y la agrupación bioclimática de Fuentes y Figueroa (1990), las condiciones climáticas de Pachuca podrían clasificarse en clima seco y bioclima semi-frío seco, respectivamente. Lo anterior ya que, de acuerdo con el “Análisis climático” realizado para este sitio, la temperatura media anual es de 14.3 °C, la media del mes cálido (mayo) de 16.7 °C y la media del mes frío (enero) de 11.6 °C; asimismo, la humedad relativa media anual es de 62.6%, la media del mes húmedo (septiembre) de 78.2% y la media del mes seco (marzo) de 46.4%; adicionalmente, la precipitación total anual es de 345.2 mm, la total del mes lluvioso (agosto) de 59.7 mm y la total del mes menos lluvioso (diciembre), de 1.6 mm. Además, si a ello se agregan los vientos dominantes provenientes, durante todo el año, del noreste de la ciudad, con velocidades promedio que varían de 3.9 m/s a 5.5 m/s (ver “Viento”)[1], las condiciones climáticas de la ciudad de Pachuca causan un efecto significativo en la percepción térmica de sus habitantes, influida principalmente por la temperatura de bulbo seco, la humedad relativa y la velocidad del viento, tal como lo mencionan Sandoval, Pineda & Bandala (2004).

Es importante mencionar que este estudio, además de permitir conocer los valores de neutralidad y los rangos de confort de las variables físicas que ejercen un efecto significativo en la percepción térmica de los sujetos, identifica la forma en que las condiciones de confort térmico se ajustan a lo largo del año respecto a la magnitud con la que se presentan las condiciones físicas del ambiente térmico en esta ciudad, específicamente por periodo de estudio.

JUSTIFICACIÓN

Existen riesgos médicos generados por condiciones térmicas adversas, como las olas de frío, que ponen en peligro la salud e, incluso, la vida humana (muertes por hipotermia). Este tipo de riesgos son favorecidos por la exposición de las personas a condiciones de ambientes térmicos no aptos para su aclimatación.

Las condiciones semi-frías de la ciudad de Pachuca y, en específico, las higrotérmicas que dan lugar en la mitad fría del año (octubre a febrero), reducen los niveles de comodidad, bienestar térmico y eficiencia en las actividades cotidianas de la población. Por ejemplo, de acuerdo con la Secretaría de Salud del Estado de Hidalgo (SSH), al cierre de 2013, las estadísticas de enfermedades causadas por bajas temperaturas en Hidalgo, estado al que pertenece la ciudad de Pachuca, concluyeron en 888 162 casos de infecciones respiratorias agudas, 90 casos de influenza (Mota, 2014) y 1 871 casos de neumonía (Suárez, 2013); asimismo, en los primeros nueve días de 2014 se presentaron 71 casos de neumonía en el estado (SSH, 2014). Según la Secretaría de Salud federal, las cifras a nivel nacional también son alarmantes, pues al cierre de 2008 se reportaron cerca de 18 millones de mexicanos con alguna enfermedad en las vías respiratorias, principalmente en el norte y centro del país, con un incremento anual de 2%, aproximadamente (Esto, 2008).

Lo anterior, pese a que, según Bojórquez (2010), las personas pasan más tiempo en espacios interiores que exteriores, lo que implica, entonces, que los espacios donde se desarrollan por lo general las personas no cuentan con las condiciones térmicas necesarias para su correcto desempeño y confort térmico; es decir, los lugares en que los sujetos permanecen la mayor parte de su tiempo (oficina, escuela, hogar, etc.) no tienen las condiciones térmicas adecuadas que les ofrezcan, además de una sensación de confort, los medios necesarios para el correcto desempeño de sus actividades y la garantía de una buena salud física.

Si bien no se ha documentado el descenso de la productividad en la población de Pachuca a causa de las condiciones extremas que se presentan a lo largo del año, esto no significa que no existan. De acuerdo con Sandoval, Pineda y Bandala (2004):

hay evidencia experimental y de observación en campo que apunta en la dirección de que la productividad de los humanos al realizar cualquier actividad está influida por la sensación de confort personal, sensación a su vez influida por las condiciones del entorno, entre otras, las condiciones de humedad y temperatura del aire.

No obstante, esta idea se comenzó a difundir desde Scaëtta (1935); en este sentido, es posible intuir que la eficiencia y la efectividad de aprendizaje intelectual estaría influida, en parte, por la sensación de confort térmico percibida por las personas. Aunque se ha demostrado que las variables endógenas y las exógenas difundidas por las teorías pedagógicas son los factores que mayor influencia ejercen sobre estas condiciones (Hernández, 2005).

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

A continuación se describen las preguntas de investigación que se clasificaron en principal y secundarias, de acuerdo con su cobertura en este trabajo.

Pregunta principal

¿Cuáles son los factores físicos del ambiente térmico (y el grado de contribución de estos) que influyen de forma decisiva en el confort térmico de los adultos jóvenes residentes de la ciudad de Pachuca, con base en las condiciones climáticas promedio que dan lugar durante un año típico y en el enfoque de estudio abordado para estimar los intervalos aceptables, por periodo de estudio, en los que cada uno de ellos permiten percibir condiciones de confort térmico?

Preguntas secundarias

Para evitar redundancias entre la redacción de cada pregunta secundaria, derivadas de la pregunta principal de investigación, estas se plantearon de forma genérica; sin embargo, las características específicas de investigación de las que fueron objeto se describen al final de este apartado, tal como lo sugiere Rojas (1981). Así, las preguntas secundarias fueron:

1.¿Cuáles son los niveles de confort térmico en la ciudad de Pachuca a lo largo del año?

2.¿Cuáles son las variables físicas del ambiente térmico que influyen en mayor grado en la sensación térmica de los sujetos en la ciudad de Pachuca?

3.¿En qué grado de afectación la temperatura de bulbo seco, en específico, influye en la sensación térmica de los sujetos de la ciudad de Pachuca?

4.¿Un estudio de confort térmico en el que interviene el planteamiento metodológico de los dos enfoques de estudio (adaptativo y predictivo) permite validar con mayor precisión los valores estimados individualmente al identificar el grado de variación que resulta de la comparación de uno respecto al otro?

5.¿Cuál es el grado de correspondencia o divergencia entre los niveles de confort térmico estimados con el enfoque adaptativo (valor de neutralidad y amplitud de confort) y los estimados con el enfoque predictivo para la ciudad de Pachuca a lo largo del año?

6.¿Un ajuste entre cada par de resultados, obtenidos con ambos enfoques de estudio del confort térmico, ofrece mayor consistencia con la realidad que los resultados estimados de forma individual con uno solo de ellos?

7.Si el enfoque predictivo se basa en la evaluación de la sensación térmica de los sujetos a partir de condiciones controladas de laboratorio, principalmente, ¿tiene alguna importancia el periodo climático en que se desarrollan las pruebas experimentales de este?

La investigación se desarrolló en la ciudad de Pachuca, la cual cuenta con bioclima semi-frío seco durante los cuatro periodos higrotérmicos representativos de un año típico (frío, cálido, seco y húmedo); la población blanco fue el total de estudiantes del Instituto Tecnológico de Pachuca comprendidos en un intervalo de edad de 18 a 24 años; en los estudios se incluyeron ambos géneros (mujeres y hombres) y se aplicaron a estudiantes de todas las carreras (licenciaturas e ingenierías) que ofrece ese instituto. La metodología aplicada fue la sugerida, de forma individual, por los dos enfoques que sustentan los estudios de confort térmico: adaptativo y predictivo.

HIPÓTESIS

La hipótesis representa un puente entre lo conocido y lo desconocido; su planteamiento no es un dato sino una idea, una construcción lógica a partir de los datos; se debe redactar en una frase corta y afirmativa que se demostrará o verificará posteriormente (González, 2010). Con lo anterior, la hipótesis se planteó en general y específicas.

Hipótesis general

El confort térmico de los adultos jóvenes residentes de la ciudad de Pachuca, en bioclima semi-frío seco, es influido directamente por la sensación térmica percibida a lo largo del año, la cual, a su vez, depende del efecto de las variables físicas (temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento) que mayor influencia ejercen sobre dicho fenómeno, de los niveles de actividad y de arropamiento, del periodo climático en el que se estudie y de la metodología (enfoque de estudio) abordada para su análisis: estudios en sitio (enfoque adaptativo) y pruebas experimentales de laboratorio (enfoque predictivo). En este sentido, si los resultados obtenidos con cada enfoque se compararan y combinaran, podría sugerirse un valor único de neutralidad y de rangos de confort por variable física y por periodo de estudio, lo que permitiría una proximidad de niveles más consistentes con la realidad.

Hipótesis específicas

Las siguientes hipótesis específicas fueron derivadas directamente de la hipótesis general, con el fin de atender, por un lado, de forma particular, cada uno de los puntos clave planteados en esta y, por otro, vislumbrar a detalle cada una de las posibles respuestas tentativas que podrían atender particularmente cada uno de los objetivos planteados en esta investigación:

1.Los niveles de confort térmico de los adultos jóvenes residentes de la ciudad de Pachuca son variables a lo largo del año, varían conforme a los periodos en que dan lugar los niveles extremos de temperatura de bulbo seco y humedad relativa del aire en un año típico en sitio, así como al grado de influencia que las variables físicas del ambiente térmico (temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento) ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos, según el nivel de intensidad con la que estas se presentan a lo largo del año, y conforme al grado de adaptabilidad (fisiológica, psicológica y conductual) que estos adoptan frente a las condiciones higrotérmicas que dan lugar en cada periodo.

2.Los factores que mayor influencia ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos y, por ende, en el confort térmico de los mismos, son la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa del ambiente, variables físicas que, según su magnitud, estimulan al sistema de termorregulación humana en busca de un equilibrio entre el organismo y el entorno térmico, con el fin de lograr condiciones aceptables a partir del funcionamiento intencional de ciertos mecanismos de termorregulación corporal: sudoración o vasodilatación (mecanismos de pérdida de calor); vasoconstricción, intercambio de calor por contracorriente o piloerección (mecanismos de conservación del calor), y termogénesis tiritante o termogénesis no tiritante (mecanismos de producción de calor).

3.La sensación y la adaptación térmica de los sujetos difieren según la metodología empleada para su análisis, en tanto que con el enfoque adaptativo el sujeto es estudiado en condiciones reales de su hábitat, con el enfoque predictivo es analizado bajo condiciones controladas de laboratorio, lo cual sugiere que la adaptación que los sujetos desarrollan para lograr condiciones de confort difiere entre enfoques de estudio, es decir, en tanto los valores obtenidos con la metodología adaptativa sobreestiman la sensación térmica percibida por los sujetos de estudio, los que se producen con la del enfoque predictivo la subestiman. Esto sugiere una posible discrepancia entre cada par de datos obtenidos con el estudio metodológico de ambos enfoques.

4.El grado de variación que resulta de la estimación del confort térmico a partir de la aplicación metodológica de ambos enfoques de estudio (adaptativo y predictivo) puede considerarse como un parámetro (derivado del análisis comparativo entre ambos casos) que permite la validación o el rechazo de estándares (o modelos) en los que solo interviene la aplicación metodológica de uno de ellos (por ejemplo, el de normatividad relacionada con el confort térmico que no presenta un enfoque híbrido).

5.Pese a que las condiciones en las que se desarrollan las pruebas experimentales de laboratorio para los estudios de confort térmico a partir del enfoque predictivo son totalmente controladas y están bajo manipulación directa del investigador, la aclimatación de sitio y la adaptación psicológica (expectativa) del grupo experimental influyen significativamente en la sensación térmica de los sujetos de estudio, ya que si bien se les aísla temporalmente de su hábitat natural y se les controlan las condiciones higrotérmicas de exposición, la presencia de la aclimatación de sitio (según el periodo climático en el que se realizan las pruebas experimentales: invierno-verano) y la adaptación psicológica (expectativa térmica uniforme o con fluctuaciones suaves acorde con la aclimatación de sitio) no se inhiben de manera inmediata ni total antes, durante y después de las evaluaciones de laboratorio; es decir, su procedencia deriva de un medio físico real donde las condiciones higrotérmicas varían continuamente y con las condiciones higrotérmicas a las que se les expone en la prueba experimental se les induce a adaptarse fisiológicamente al ambiente térmico.

OBJETIVOS

De acuerdo con Restrepo (2003), los objetivos son el conjunto de metas o propósitos que se persiguen al realizar una investigación, los cuales, según Rojas (1981), deben ser concisos y realizables. Los objetivos de esta investigación se plantearon en general y específicos, y responden directamente a cada una de las hipótesis anteriores.

Objetivo general

Estimar el valor neutral y los rangos de confort de cada una de las variables físicas del ambiente térmico (temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad de viento) que conciben un efecto significativo en la sensación térmica de sujetos jóvenes, en edad adulta, residentes de la ciudad de Pachuca, Hidalgo, en bioclima semi-frío seco, durante los cuatro periodos higrotérmicos representativos de un año típico, a partir de la aplicación metodológica de cada uno de los enfoques que estudian, bajo perspectivas distintas, el confort térmico en interiores: adaptativo y predictivo; con el propósito último de confrontar los resultados que, de forma individual, se estiman con cada enfoque y aplicar un ajuste, a partir de un método estadístico, que permita mediar ambos resultados obtenidos en valores únicos de neutralidad y de rangos de confort para cada variable física analizada y cada periodo de estudio.

Objetivos específicos

Con base en el planteamiento del objetivo general, es posible puntualizar los siguientes objetivos específicos para la presente investigación:

1.Estimar el valor de neutralidad y los rangos de confort de la temperatura de bulbo seco, la temperatura de globo negro, la humedad relativa y la velocidad del viento, en bioclima semi-frío seco, a partir de las bases metodológicas que sustentan al enfoque adaptativo y de la aplicación de encuestas a jóvenes adultos, residentes de la ciudad de Pachuca, durante los periodos higrotérmicos extremos de un año típico en dicha ciudad: el frío, el cálido, el seco (transición del frío al cálido) y el húmedo (transición del cálido al frío).

2.Estimar el valor neutral y los rangos de confort de la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa con base en la sensación térmica de jóvenes adultos residentes de la ciudad de Pachuca, en bioclima semi-frío seco, a partir de las bases metodológicas en las que se consolida el enfoque predictivo y del desarrollo de pruebas experimentales practicadas bajo condiciones controladas de laboratorio durante los periodos térmicos extremos del sitio en estudio: el frío y el cálido, únicamente.

3.Comparar los valores de neutralidad y los rangos de confort obtenidos –para cada variable física y por periodo de estudio– a partir de la aplicación metodológica del enfoque adaptativo frente a los resultados estimados con la aplicación del enfoque predictivo e identificar el grado de discrepancia que resulta por cada par de datos durante los periodos de estudio.

4.Comparar los resultados del enfoque adaptativo obtenidos para la temperatura neutra (por periodo de estudio) con la ecuación lineal de Auliciems y Szokolay (1997), así como identificar el grado de validación de los resultados obtenidos con el enfoque predictivo respecto a los índices PMV-PPD de Fanger (1972). Posteriormente, ajustar a un valor único de neutralidad y de rangos de confort los resultados de temperatura de bulbo seco y humedad relativa, de forma individual y por periodo de evaluación, por cada enfoque de estudio abordado y con base en las discrepancias de magnitud identificadas entre cada par de datos.

5.Identificar las posibles divergencias entre los resultados con los estudios del enfoque predictivo desarrollados en el periodo cálido y los obtenidos en los estudios practicados durante el periodo frío (periodos térmicos extremos) en la ciudad de Pachuca, con el fin de encontrar el posible grado de afectación en que distintos factores concebidos en sitio (aclimatación periódica, historial térmico y adaptación psicológica: expectativas) influyen en la sensación térmica de los sujetos evaluados en condiciones de ambiente controlado.

ALCANCES

Rojas (1981) considera que los alcances de una investigación están en función de la disponibilidad de recursos financieros, humanos y materiales destinados al desarrollo de cada una de sus etapas; son el conjunto de explicaciones aclaratorias en donde se específica si la investigación es viable cuando se conoce que la disponibilidad de recursos está por debajo de los requeridos para realizar la investigación. Por ello, los alcances generales de la investigación, vislumbrados a partir de los recursos disponibles con los que se contó para su desarrollo, fueron:

1.La temática de la investigación se centró exclusivamente en el estudio de la sensación térmica percibida de confort.

2.La investigación se desarrolló desde los dos enfoques que sustentan los estudios del confort térmico: el adaptativo (tipo correlacional) y el predictivo (tipo experimental puro).

3.La población blanco de análisis fueron los adultos jóvenes residentes de la ciudad de Pachuca, en bioclima semi-frío seco; específicamente, la población estudiantil del ITP (ocupantes de espacios/aulas ventilados naturalmente).

4.Los periodos climáticos de estudio fueron determinados con base en las condiciones higrotérmicas extremas de un año típico en la ciudad de Pachuca: periodo frío, periodo cálido, periodo seco (transición del frío al cálido) y periodo húmedo (transición del cálido al frío).

5.Las variables físicas del ambiente térmico analizadas, de acuerdo con el efecto significativo que ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos, fueron la temperatura de bulbo seco, la temperatura de globo negro, la humedad relativa y la velocidad del viento.

6.Con base en modelos estadísticos de correlación lineal univariable, se estimó el valor neutral y los rangos de confort. Lo anterior de forma individual a partir de la aplicación metodológica de cada enfoque de estudio.

7.Se realizó un ajuste según los resultados obtenidos por ambos enfoques de estudio, con el fin de lograr valores únicos de neutralidad y de rangos de confort para la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa por periodo de estudio, los cuales, se asume, responden con mayor consistencia a los requerimientos de la realidad que los valores alcanzados de forma individual por cada enfoque de estudio.

No obstante, de manera particular, según la metodología empleada en la realización de los estudios de sitio y de laboratorio, se plantearon los siguientes alcances:

•En los estudios de confort térmico desarrollados con base en la aplicación metodológica del enfoque adaptativo (aplicación de encuestas en sitio):

1)Los periodos climáticos en los que se llevaron a cabo los estudios de sitio fueron determinados según las condiciones higrotérmicas extremas de un año típico en la ciudad de Pachuca: periodo frío, periodo cálido, periodo seco (transición del frío al cálido) y periodo húmedo (transición del cálido al frío).

2)Los horarios en que se desarrollaron las evaluaciones en sitio correspondieron con los de las clases impartidas de 7 a 9 horas (primera clase de la mañana) y de 15 a 17 horas (primera clase de la tarde), en correspondencia con los momentos teóricos en los que dan lugar las condiciones frías y húmedas (6 horas, horario solar; 6 horas 35 minutos, horario local en invierno y 7 horas 35 minutos horario local en verano), y calurosas y secas (15 horas, horario solar; 15 horas 35 minutos, horario local de invierno y 16 horas 36 minutos horario local en verano) del día, lo cual indica que los sujetos fueron analizados en los momentos higrotérmicos extremos de un día típico.

3)La población blanco que se analizó en los estudios de sitio fue la matrícula estudiantil del ITP a partir del diseño de una muestra poblacional que representó a la población blanco en su totalidad.

4)Los espacios de trabajo, de evaluación y de aplicación de encuestas fueron las instalaciones del ITP, específicamente los edificios de aulas descritos en “Selección del caso de estudio y de la población blanco”.

5)Durante la aplicación de encuestas en sitio se registraron simultáneamente, con apoyo de los instrumentos de medición adquiridos y conseguidos para tal fin, las siguientes variables físicas: temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento, entre otras.

6)El personal de apoyo para el desarrollo de estudios en sitio fue un grupo de 12 estudiantes de servicio social de la carrera de Arquitectura del ITP, quienes se turnaron diariamente en cuadrillas de trabajo de dos personas para realizar las actividades correspondientes al levantamiento de encuestas.

•En los estudios de confort térmico desarrollados a partir de la aplicación metodológica del enfoque predictivo (pruebas experimentales realizadas bajo condiciones controladas de laboratorio):

1)Los periodos climáticos en los que se desarrollaron las pruebas experimentales de laboratorio fueron determinados por las condiciones térmicas extremas de Pachuca en un año típico: el frío y el cálido, los cuales se establecieron en correspondencia con los estudios practicados en sitio, con el fin de analizar, desde los dos enfoques, la misma muestra blanco.

2)El horario en que se llevaron a cabo las pruebas experimentales en el laboratorio de ambiente controlado fue a las 12 horas, ya que por logística y operatividad, el traslado de la muestra blanco, el periodo de aclimatación previo a las pruebas experimentales y el desayuno que se le ofrecía demandaron un intervalo mínimo de tres horas antes de iniciar los experimentos.

3)La población blanco analizada en los estudios de laboratorio fue la matrícula estudiantil del ITP a partir de una submuestra poblacional derivada de la muestra blanco diseñada para los estudios de sitio.

4)El espacio de trabajo en el que se realizaron las pruebas experimentales de laboratorio fue la cámara fría y de confort del laboratorio de ambiente controlado.

5)Durante las pruebas experimentales fueron controladas las variables que manifestaron un efecto no representativo en la sensación térmica percibida por el grupo experimental y solo fueron manipuladas, monitoreadas y registradas las variables físicas que, se observó, ejercían un efecto significativo en la sensación térmica de los sujetos: temperatura de bulbo seco y humedad relativa.

6)El recurso humano que apoyó en el desarrollo de las pruebas experimentales fue, únicamente, una estudiante de servicio social de la carrera de Ingeniería en Energía de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, por lo que se dependió, en parte, de su disponibilidad para el desarrollo de esta etapa experimental.

En términos generales, los puntos anteriores hacen referencia a los alcances globales de la investigación y a los particulares de los estudios según la metodología de cada enfoque aplicada de forma individual. Es importante mencionar que en algunos casos, los alcances fueron planteados desde el inicio de la investigación, y, en otros, simplemente fueron identificados al cabo del desarrollo de ésta.

[1] De acuerdo con el INEGI (2009a), los vientos dominantes en Pachuca provienen del norte y del noreste durante nueve meses al año, con velocidades extremas de hasta 60 km/h, equivalentes a 16.7 m/s, de ahí el sobrenombre de Pachuca: la Bella Airosa.

CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES

De acuerdo con Restrepo (2003), el objetivo principal de los antecedentes de un trabajo de investigación consiste en presentar el conocimiento existente acerca del tema de estudio con el fin, por un lado, de tener la información necesaria que permita introducir al investigador en el campo del conocimiento (marco teórico) y, por otro, de evitar réplicas de trabajos ya realizados al respecto (estado del arte).

MARCO TEÓRICO

En este apartado se presenta la información referente a los conceptos teóricos vinculados directa o indirectamente con el confort térmico y su relación con el ambiente, la sensación térmica percibida por los sujetos, los modelos representativos desarrollados al respecto y la normatividad vigente afín al tema de investigación. El análisis de este apartado se desarrolló con base en los trabajos de Mayorga (2005), Bojórquez (2010) y Ruiz (2011).

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL CONFORT TÉRMICO

Desde hace ya mucho tiempo se ha analizado la relación medio ambiente-ser humano y los efectos de esta en la salud y las actividades cotidianas del ser humano; en tanto las condiciones atmosféricas de ciertos días estimulan las actividades, otras reprimen los esfuerzos físicos y mentales para llevarlas a cabo. Se sabe que en las zonas climáticas donde las condiciones de calor o de frío son excesivas, es mayor el consumo energético que demanda el esfuerzo biológico para lograr la adaptación a dichas condiciones (Olgyay, 1963).

El primer estudio acerca del confort térmico, según Auliciems y Szokolay (1997), fue realizado en 1905 por Haldane (Inglaterra), la iniciativa para desarrollar este tipo de investigaciones surgió por parte de los ingenieros, pues para entonces ya era posible calentar o enfriar suficientemente los edificios, por lo que comenzaba a ser necesario establecer temperaturas de diseño. Posteriormente, Houghten y Yagloglou (1923) intentaron definir la zona de confort en los laboratorios de la American Society of Heating and Ventilating Engineers (ASHVE); asimismo, en Inglaterra, la motivación de comenzar a atender el tema del confort térmico provino de la higiene industrial, cuyo objetivo principal era conocer los límites de las condiciones ambientales para el trabajo. Con ello, Vernon y Warner (1932), por un lado, así como Bedford (1936), por otro, realizaron estudios empíricos en obreros; al respecto, a mediados de los años treinta, Winslow, Herrington, y Gagge (1937) desarrollaron estudios analíticos en Estados Unidos.

Durante y después de la Segunda Guerra Mundial, la actividad de investigación se incrementó y distintas disciplinas, como la geografía y la climatología, se integraron a la exploración de esta área (confort térmico), además de la ingeniería, la fisiología y la medicina. Con ello, se considera que Olgyay (1963) fue el primero en reunir los resultados de varias disciplinas e interpretarlos con fines de diseño arquitectónico; sin embargo, según Auliciems y Szokolay (1997), uno de los obstáculos iniciales que se presentó con la inferencia del diseño térmico a la arquitectura fue el de establecer las condiciones de confort térmico ideales que deben existir en el ambiente térmico para que las personas se encuentren en confort. De esta manera, diferentes autores (por ejemplo, Givoni, 1998; Olgyay, 1963; Szokolay, 1986) desarrollaron cartas bioclimáticas donde establecieron los rangos de confort térmico e hígrico.

Posteriormente, conforme se avanzó en el estudio del confort térmico, surgieron dos enfoques teóricos a partir de los cuales se podría abordar este fenómeno de estudio para determinar los rangos de confort del ambiente térmico: predictivo y adaptativo. El primero sugiere que las personas de cualquier parte del mundo tienen las mismas preferencias térmicas, por lo que acredita que los rangos térmicos de confort son universales (Roriz, 2003); en contraste, el segundo parte de observar que existe una serie de acciones que el ser humano puede realizar para alcanzar el confort térmico y no considera simplemente el intercambio de calor entre el cuerpo y el entorno (Nicol & Humphreys, 2002).

DISCIPLINAS RELACIONADAS

El confort térmico ha sido objeto de estudio desde varias perspectivas disciplinarias, por lo que, como parte de esta revisión, se integran aquellas que involucran aspectos relacionados con las teorías principales que sustentan los estudios realizados (bioclimatología, climatología, ergonomía, fisiología, psicología, psicofísica y arquitectura) y que, además, se considera que sirven de apoyo conforme al objetivo principal planteado en esta investigación. La forma en cómo cada una de ellas interactúan con el confort térmico se describe en la figura 1.

SENSACIÓN TÉRMICA PERCIBIDA

De acuerdo con Gómez-Azpeitia et al. (2006), la percepción térmica es el proceso que incluye la sensación, la preferencia, la expectativa y la tolerancia a determinadas condiciones de intercambio de energía calorífica entre el cuerpo humano y su entorno inmediato.

En este proceso contribuyen cuatro factores externos (temperatura del aire, temperatura radiante del entorno, velocidad del aire y humedad relativa) y dos internos (nivel de arropamiento y metabolismo). Al respecto, García-Chávez, Ambriz y Paredes (2005a) mencionan que la temperatura de bulbo seco es el parámetro de medición más útil para estimar las condiciones de confort; sin embargo, para la estimación de la magnitud de incomodidad o estrés térmico, se deben encontrar otros índices que reconozcan e incluyan la humedad del aire, la temperatura radiante media y el movimiento del aire.

No obstante, las variables que influyen en el proceso de percepción de la sensación térmica, de acuerdo con Bojórquez (2010), son el metabolismo, la termorregulación humana, el balance térmico, el ambiente térmico y la adaptación térmica humana (figura 2). Según este autor, la identificación de dichas variables permite determinar qué aspectos se deben considerar en el diseño y la evaluación de espacios arquitectónicos, así como qué sensaciones térmicas podrían ser percibidas en determinadas condiciones.

Metabolismo

El metabolismo es definido por algunos autores (Fanger, 1972; Tortora & Grabowski, 2002) como el efecto conjunto de las reacciones químicas que se producen en las células del organismo. De acuerdo con Tortora y Grabowski (2002), se trata de un proceso por el cual se establece un equilibrio de energía entre las reacciones catabólicas (descomposición de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas) y las anabólicas (combinación de moléculas simples para formar complejos elementos estructurales y funcionales); las primeras son de tipo exergónicas (producen más energía que la que consumen) y las segundas endergónicas (consumen más energía de la que generan).

Según el consumo energético del organismo, el metabolismo se puede clasificar en basal y global. El metabolismo basal es el límite mínimo determinado por la actividad fisiológica básica para mantenerse vivo; varía por edad, sexo, peso y altura, principalmente (Fanger, 1972). El metabolismo global (o muscular) es el consumo energético del cuerpo humano a partir de la actividad física realizada durante las últimas 24 horas; está en función de la duración y la intensidad de la misma (Mondelo et al., 2001).

La ingesta de alimentos es importante tanto para el metabolismo basal como para el global, ya que de estos proviene la energía que el cuerpo necesita para llevar a cabo sus funciones y actividades. Después de una comida, el consumo metabólico suele incrementarse y puede mantenerse en esas condiciones de dos a 10 horas consecutivas; en este sentido, con la ingesta de una comida rica en grasas y carbohidratos, el consumo metabólico se incrementa de 4% a 5%, mientras tanto, con una comida abundante en proteínas, el metabolismo puede aumentar hasta 30%; este efecto se llama acción dinámica de los alimentos (Guyton, 1987).

Con base en la clasificación que Fanger (1972) establece, es posible conocer el nivel de actividad desarrollado a partir del consumo energético requerido para llevarla a cabo. Para ello, en el cuadro 1 se presenta el intervalo energético que se consumiría según el nivel de actividad que se desarrolle.

El exceso de calor del organismo debe disiparse a un ritmo determinado por su generación, fundamentalmente mediante la radiación, la convección y la evaporación del sudor (ver “Balance térmico humano”). No obstante, en determinadas condiciones también es posible que ese organismo pueda enfermar o morir por falta del calor mínimo necesario.

El metabolismo se mide en unidades met –el cual es producto del metabolismo de una persona sentada sin actividad–. Un met es igual a 58.15 W/m^2; en una hora, es igual a 50.08 kcal/m^2h[2], y para una persona promedio (1.8 m^2 de piel) corresponde a 90.15 kcal/h.[3] Las diferentes maneras de determinar la producción interna de calor humano se detallan en la norma ISO 8996 (2004).

Termorregulación

La temperatura corporal depende del equilibrio entre la producción y la pérdida de calor interno; esta no varía más de 1.0 K de una persona a otra, sin embargo, cuando un organismo se expone a condiciones térmicas extremas, su temperatura global corporal puede variar hasta 0.6 K (Guyton, 1987). Al respecto, Mondelo et al. (2001) mencionan que la temperatura interna considerada normal, sin afectaciones, oscila alrededor de los 37.6 °C, en un intervalo de 36.0 °C a 38.0 °C.

La temperatura media de la piel puede variar según la vestimenta, las condiciones ambientales o la actividad metabólica, esta temperatura establece la capacidad de la piel para ceder calor al ambiente (Mondelo et al., 2001). La temperatura interna o central (de los tejidos profundos del organismo) es el promedio ponderado de las diferentes temperaturas de las partes y los órganos del cuerpo, estas temperaturas toman diferentes valores según la actividad, la parte del cuerpo y la hora, oscilan con el ritmo circadiano y se mantiene entre ± 0.6 K (a excepción de cuando se tiene fiebre); por ejemplo, la temperatura bucal normal promedio está entre 36.0 °C y 37.0 °C, mientras que la temperatura rectal promedio se encuentra por lo general 0.6 K por encima de la primera (Mondelo et al., 2001; Guyton, 1987).

Según la temperatura ambiental, la de la piel es de 1.0 K a 6.0 K menor que la central. La temperatura central alta puede causar la muerte al desnaturalizar las proteínas del cuerpo, en tanto que la temperatura central baja puede ocasionar arritmias cardiacas mortales (Tortora & Grabowski, 2002). En este sentido, es evidente la variación de la temperatura corporal entre persona y persona según las condiciones en las que se encuentre cada una de ellas.

El hipotálamo monitorea y controla los cambios internos del cuerpo, regula la presión sanguínea y la temperatura corporal, transforma las emociones en respuestas o cambios físicos y es determinante en el intercambio térmico entre las partes del cuerpo humano y de este con el exterior (Mondelo et al., 2001). Desde el punto de vista fisiológico, este órgano establece la sensación térmica percibida, sin embargo, hay efectos de tipo psicológico que afectan esa respuesta del organismo ante el ambiente térmico. El sistema de termorregulación es representado en la figura 3.

El cuerpo humano prevé cambios de temperatura interna a partir de la percepción de la temperatura ambiente y el nivel de actividad que realiza. La sensación de malestar térmico se genera debido a que los órganos internos requieren funcionar a una temperatura de 37.0 °C. Cuando las condiciones del ambiente térmico modifican la temperatura interna, se activan consciente o inconscientemente los mecanismos de adaptación, cuyo fin es mantenerla. Pueden darse condiciones ambientales en las que el equilibrio térmico sea inasequible por tiempo prolongado o cuando el metabolismo deje de actuar correctamente al punto de que la temperatura de los órganos internos baje hasta 30.0 °C (hipotermia) o suba hasta 41.0 °C (hipertermia), en ambas situaciones se produce la muerte. Si la temperatura del cuerpo aumenta demasiado, se inicia el proceso de vasodilatación, en el cual se aumenta el flujo de la sangre a través de la piel para producir sudor y reducir la temperatura, ya que la energía requerida por el sudor para evaporarse se toma de la piel (Méndez & Tejeda, 2005).

Por el contrario, si el cuerpo baja demasiado su temperatura, los vasos sanguíneos reaccionan con la vasoconstricción que genera una erección de los folículos pilosos que, a su vez, reduce el flujo de la sangre a través de la piel y aumenta la resistencia térmica de esta. Otro efecto se refleja en la producción de calor interior que genera convulsiones en los músculos (escalofríos o temblores), cuyo fin es aumentar el calor metabólico (Méndez & Tejeda, 2005).

Balance térmico humano

De acuerdo con Critchfield (1974), el balance térmico es el proceso por medio del cual se origina un intercambio de energía (pérdida o ganancia) entre el cuerpo humano y el espacio, a partir del proceso químico del metabolismo y el proceso fisiológico de la termorregulación, en respuesta a los elementos externos del clima inmediato; este proceso permite estimar la sensación térmica percibida de acuerdo con diferentes variables propuestas en modelos biofísicos basados en las leyes de la termodinámica. En este sentido, desde el punto de vista fisiológico, el confort térmico podría definirse como el estado de equilibrio que expresa balance térmico.

Los mecanismos más importantes de la interacción térmica entre el cuerpo humano y el ambiente térmico son los intercambios de calor con el aire (convección), los intercambios radiativos con las superficies del entorno (radiación) y los intercambios de calor latente producidos por la evaporación del sudor (figura 4). No obstante, el efecto individual que, en promedio, ejercen sobre el organismo es evaporación, 30%; radiación, 30%; convección, 30%, y respiración, 10% (Hedge, 2008).

Según Fanger (1972), el balance térmico se estima con la siguiente ecuación:

Dónde:

M = Energía calórica producida por el organismo.

W = Trabajo mecánico desarrollado.

R = Intercambio de calor por radiación.

C = Intercambio de calor por convección.

E = Pérdida de calor por evaporación del sudor.

Cres = Inter., de calor por convección respiratoria.

Eres = Inter., de calor por evaporación respiratoria.

Ed = Pérdida de calor por difusión del vapor.

Ccond = Intercambio de calor por conducción.

Ccond.clo = Conducción a través del vestido.

A = Ganancia o pérdida de calor por el cuerpo.

Las condiciones de A se pueden inferir con base en las siguientes situaciones:

1.Si A y E = 0, hay equilibrio térmico y en general condiciones entre confort y tolerables.

2.Si A = 0 y E > 0, hay equilibrio térmico y en general condiciones entre confort y permisibles.

3.Si A > 0, hay desequilibrio por ganancia de calor, genera una tensión calórica.

4.Si A < 0, hay desequilibrio por pérdida de calor, genera una tensión por frío.

El estado de equilibrio térmico se alcanza cuando la ganancia o la pérdida de calor por el cuerpo (A) son nulas. Por eso se puede escribir también la ecuación con base en la siguiente condición:

Cuando A y Ccond = 0

El intercambio de calor por radiación tiene lugar entre la superficie de la persona, ya sea su piel o su vestido, y las superficies que la rodean, ya que todo cuerpo emite una radiación electromagnética que es portadora de energía. El intercambio térmico que se producirá entre la persona y el medio está definido por:

•La fracción de la superficie del cuerpo que participa en el intercambio,

•La diferencia entre la temperatura de la piel y la temperatura radiante media,

•Las características térmicas del vestido.

En este caso, el objetivo de la vestimenta es evitar la pérdida de calor en el ser humano, por lo tanto, la clasificación de la ropa (grado de arropamiento) se establece según su capacidad de aislamiento; para ello, la unidad de medida de dicha capacidad es el clo. La escala clo está ideada para que una persona totalmente desnuda posea un valor de 0.0 clo; esta es directamente proporcional a la cantidad de ropa utilizada por la persona, por ello, para el cálculo del valor total de aislamiento por ropa se suman los valores clo de cada una de las prendas (Kvisgaard, 1997).

El proceso de convección se genera debido a las diferencias de temperatura entre la superficie de una persona, la temperatura del aire que la rodea y la temperatura del aire aspirado. Si la persona tiene una temperatura superior a la del aire, el más próximo a esta se calienta y asciende –dado que la densidad del aire caliente es menor que la del frío–, por lo que este espacio se ocupa con aire frío nuevo. En el caso del uso de ventiladores con movimiento de aire hacia el sujeto se le llama convección forzada.

La evaporación del sudor es uno de los mecanismos más efectivos para que el cuerpo pueda mantener su temperatura interna dentro de los valores normales, incluso cuando se realizan tareas que requieren un esfuerzo físico considerable. La cantidad de sudor que se evapora está limitada por la capacidad de sudoración de cada persona y varía en función del trabajo que se realiza, el tipo de vestido que se porta, la velocidad del aire y la humedad del ambiente. Las personas habituadas a ambientes calurosos o a trabajos duros pueden incrementar considerablemente su capacidad de sudoración, con lo que obtienen un mayor control sobre la temperatura corporal.

En la respiración se pierde calor ya que, por un lado, el aire exhalado es más caliente que el inhalado (la temperatura del aire exhalado se estima en 34 °C) y, por otro, porque existen diferencias en el contenido de vapor. La pérdida de calor a causa de la respiración normalmente es insignificante (Mondelo et al., 2001).

El cambio de postura también afecta el proceso de balance térmico, debido a que el ritmo circadiano es afectado, y por la modificación que se genera en la convección y la radiación del área de piel expuesta (Tikuisis & Ducharme, 1996). Otro aspecto relevante en el balance térmico es el hecho de que los efectos por radiación y viento afectan de manera diferente las distintas partes del cuerpo; la modificación del flujo de la energía por la dirección y la velocidad del viento es determinante en la sensación percibida (de Dear et al., 1997).

Ambiente térmico

De acuerdo con Szokolay (2004), el ambiente térmico está conformado por parámetros de tipo meteorológico, fisiológico, espacial (arquitectónico o natural) y circunstancial, los cuales influyen en la termorregulación humana y la sensación térmica percibida (figura 5).

En cuanto a los parámetros meteorológicos, si bien la humedad no afecta directamente la carga de calor operativa del cuerpo humano, sí determina la capacidad de evaporación del aire, lo que influye en la capacidad de enfriamiento (Givoni, 1976). La velocidad del viento, por convección, determina el intercambio de calor del cuerpo e influye en la capacidad evaporativa del aire.

Por otro lado, el sexo es una característica de las personas que influye en la adaptación térmica; según Fanger (1972), la mujer tiene mayor dificultad de adaptación debido a que posee valores ligeramente menores de temperatura de la piel, capacidad evaporativa y metabolismo respecto a los del hombre. Se considera que la temperatura efectiva preferida por las mujeres es 1.0 K superior a la preferida por los hombres.

Según Mondelo et al. (2001), el ser humano reduce su metabolismo conforme avanza en edad, en consecuencia, disminuye el calor generado por el cuerpo; no obstante, dicho fenómeno se compensa con la reducción del proceso de sudoración que, a su vez, evita que el cuerpo pierda calor por evaporación. Olgyay (1963) menciona que la preferencia térmica de las personas varía de acuerdo con la edad; a los 10 años esas diferencias empiezan a manifestarse y se mantienen constantes hasta la vejez. Así, para las personas mayores de 40 años la temperatura de confort es 1.0 K mayor que para las personas más jóvenes.

Otro parámetro que influye en la sensación térmica de confort es la complexión física de las personas, debido a que la producción de calor de un cuerpo es proporcional a su volumen; a medida que aumenta el tamaño del cuerpo, la relación superficie-volumen se hace cada vez menor, dado que la superficie crece con el cuadrado de sus medidas y el volumen crece al cubo (Mondelo et al., 2001). Las personas corpulentas tienen mayor volumen y producen más calor, por lo que son más afectadas en climas cálidos que las personas con menor complexión física. Asimismo, a mayor superficie, la disipación de calor se incrementa, por lo tanto, en climas fríos, cuando es necesario mantener el cuerpo caliente, es mucho más fácil para una persona con complexión pequeña mantenerse caliente que una con mayor complexión (Fanger, 1972).

En cuanto al nivel de actividad, esta se refleja de manera fisiológica en la relación metabólica. El estado de salud de las personas influye en la percepción de confort térmico, ya que se afectan funciones relacionadas con la termorregulación y el metabolismo. Existen condiciones biológicas como el periodo menstrual, embarazo, lactancia, enfermedades crónicas, menopausia y andropausia que alteran el funcionamiento de la percepción térmica. Estas situaciones pueden ser de tipo permanente o circunstancial.

Las propiedades termofísicas de los materiales, según González (2002), determinan la capacidad de almacenar, transmitir, reflejar y emitir energía, por lo que afectan en la temperatura del espacio. El color y la textura influyen en la cantidad de energía absorbida, reflejada y emitida por los materiales.

La ingesta de alimentos influye directamente en el proceso metabólico, tanto en su forma basal como global; según se ingieran líquidos calientes o fríos, se modifica el proceso de termorregulación. Por otro lado, el proceso de descomposición de los alimentos varía de unos a otros y, por lo tanto, la cantidad de energía necesaria para el proceso es diferente, con lo que el calor generado es distinto.

El tiempo de permanencia en el ambiente térmico permite establecer periodos de variación del sistema de termorregulación que, según la norma ISO 7730 (2005), es de 30 minutos para actividades pasivas; sin embargo, este periodo puede reducirse conforme aumenta el nivel de actividad metabólica (Freitas & Ryken, 1989). Por otro lado, el tiempo de permanencia influye en la aclimatación y, por lo tanto, en la percepción del confort térmico.

Adaptación térmica humana

La adaptación térmica, según Nikolopoulou y Steemers (2003), es “el decremento gradual de respuesta del organismo a repetidas exposiciones a estímulos que se reciben de un medio ambiente específico”. La adaptación térmica humana representa la mayor influencia para las respuestas generadas en el hipotálamo respecto a la sensación térmica percibida. La sensación de confort térmico es producto del grado de adaptación del usuario y las variables del espacio que influyen en él. Según estos autores, la adaptación se divide en fisiológica y psicológica; los parámetros que conforman cada uno de estos conceptos se presentan en la figura 6.

La termorregulación humana responde a estímulos externos del cuerpo (temperatura, humedad relativa, viento y radiación emitida por la envolvente); sin embargo, cuando estos varían de tipo e intensidad constantemente, el decremento gradual de respuesta es menor que cuando la variación es estrecha. Si se da un decremento gradual del efecto del estímulo y se llega a un mínimo, se considera que se logra la aclimatación.

Cuando el organismo se expone a actividades físicas similares constantemente en un ambiente térmico determinado, los mecanismos psicológicos y fisiológicos de termorregulación se ajustan entre los primeros cuatro y siete días. Según Rhoades y Tanner (1997), la aclimatación comienza en los primeros días de exposición al ambiente térmico y concluye aproximadamente en 10 días (siempre y cuando los procesos de actividades sean iguales o similares).

El entorno sociocultural se refiere al conjunto de condiciones circunstanciales que definen los modos de vida y costumbres del sujeto –así como el conocimiento empírico del clima– a partir de los cuales se determinan los tipos de edificación, vestimenta, convivencia social y rutina (actividades, tiempo y periodo de uso de los espacios) que influyen en la experiencia y la expectativa de la sensación térmica, inclusive, de varias generaciones. Con ello, es posible identificar la influencia del entorno sociocultural en la adaptación psicológica las personas.

Otras variables que influyen en la percepción térmica de los sujetos son los hábitos y las preferencias personales, las cuales varían en función al tipo de actividad desarrollada (pasiva, moderada e intensa).

Sensación térmica

De acuerdo con Tortora y Grabowski (2002), la sensación es el conocimiento consciente y subconsciente de estímulos internos o externos. Las sensaciones y reacciones dependerán según el destino final que los impulsos nerviosos con contenido sensorial tengan en el sistema nervioso central. En cambio, la percepción es el conocimiento consciente y la interpretación del significado de las sensaciones.

El proceso de las sensaciones inicia con un receptor sensorial –el cual puede ser una célula especial o un conjunto de dendritas[4] que vigila un aspecto específico del ambiente interno o externo– cuya función consiste en dar respuesta a un estímulo; esta respuesta puede ser débil o intensa según el origen que la genere. Tortora y Grabowski (2002) señalan que a esta característica se le denomina selectividad y puede corresponder con tres formas de energía: a) electromagnética (luz y calor), b) mecánica (ondas sonoras o cambios de presión) y c) química.

De acuerdo con algunos autores (Auliciems & Szokolay, 1997; Nikolopoulou & Steemers, 2003), el proceso de análisis del ambiente térmico inicia con la lectura, de tipo perceptivo (psicofisiológica), del ambiente; posteriormente, se analiza la información recabada y, con base en ella, da lugar el proceso de termorregulación. Después, continúa la etapa toma de decisiones (de tipo psicológico) acerca de la sensación térmica percibida y, por último, en caso de ser una condición de falta de confort térmico, se genera un requerimiento que deberá atenderse por medio de acciones de termorregulación o modificaciones del ambiente térmico (consumo de bebidas frías o calientes, la postura, el vestuario, cambios de condición en el espacio, etc.). Como se observa en el siguiente diagrama (figura 7), la sensación térmica representa la fase final del proceso de análisis del ambiente térmico.

La sensación térmica varía en función de una serie de parámetros diversos que podrían clasificarse según lo que se muestra en la figura 8. La variación de cada parámetro afecta la forma en que se percibe el ambiente térmico, por lo que la posibilidad de tener una sensación térmica de confort depende de ellos. Además, existe una interrelación entre cada tipo de parámetro y su influencia en otros del mismo u otro tipo que, en su conjunto, afectan la sensación térmica percibida.

CONFORT TÉRMICO

Para entender el concepto confort térmico es necesario analizar diversas variables, directas e indirectas, que interactúan para dar como resultado una percepción psicofisiológica integral de las condiciones ambientales circundantes (García-Chávez, Ambriz & Paredes, 2005a). Al respecto, Gómez-Azpeitia et al. (2006) mencionan que en la percepción térmica del entorno contribuyen cuatro factores externos (la temperatura del aire, la temperatura radiante del entorno, la velocidad del aire y la cantidad de vapor de agua en la atmósfera) y dos internos (actividad metabólica y nivel de arropamiento).

Por un lado, la temperatura del aire y la temperatura radiante del entorno pueden ser fácilmente identificadas por las personas; por otro, la velocidad del aire suele ser asociada con cuestiones de preferencia, sin embargo, la cantidad de vapor de agua en la atmósfera (humedad relativa) pasa desapercibida la mayor parte de las veces. Por ejemplo, en veranos cálidos y húmedos, las personas solo manifiestan que sienten demasiado calor, que preferirían una temperatura menor o que desearían más ventilación; no obstante, pocas son las ocasiones que interpretan su incomodidad como un exceso de humedad. En ese sentido, no basta simplemente con determinar la temperatura de neutralidad como pauta para el diseño de climatización pasiva, sino que es necesario considerar también la influencia que el vapor de agua presente en la atmósfera ejerce en la percepción de las personas.

Humphreys y Nicol (1998) mencionan que los estudios de confort térmico se llevan a cabo a partir de dos enfoques: a) el adaptativo y b) el predictivo. Con base en lo anterior, en el siguiente esquema (figura 9) se pueden apreciar las diferencias básicas entre los enfoques de estudios del confort térmico humano.

Enfoque adaptativo

El modelo conceptual del enfoque adaptativo del confort térmico, conocido también como cualitativo, no parte de considerar el intercambio de calor entre el cuerpo y el entorno exclusivamente, sino de observar que existe una serie de acciones que el ser humano puede realizar para alcanzar el confort térmico (Nicol & Humphreys, 2002), tanto internamente, mediante procesos fisiológicos y psicológicos, como externamente, con adecuaciones a su ambiente circundante inmediato.

De acuerdo con Brager y de Dear (2003), el enfoque adaptativo implica sistemas complejos en los que interactúan variables físicas y biológicas, en cierta medida, cuantificables (clima, metabolismo, aislamiento térmico), así como psicológicas cualificables (adaptación, tolerancia, experiencia y expectativa), pero difícilmente cuantificables; además, sus resultados varían de localidad a localidad, de un estrato sociocultural a otro e inclusive de individuo a individuo.

Este enfoque establece que los individuos no son receptores pasivos de estímulos sensoriales, sino que son participantes activos en la búsqueda del equilibrio dinámico que existe entre el cuerpo humano y el ambiente que lo rodea. Durante este proceso de equilibrio, todas las variables que afectan al confort térmico son manipuladas por procesos involuntarios de carácter fisiológico, controladas por el sistema nervioso autónomo o por respuestas voluntarias conductuales controladas por el sistema nervioso central (Humphreys & Nicol, 1998).

De esta manera, el confort térmico es concebido no solo como el resultado objetivo de un balance energético entre el cuerpo humano y su entorno, sino como un estado mental en el que son involucradas distintas variables subjetivas. Con ello, la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ANSI/ASHRAE 55, 2010) y la norma ISO 7730 (2005) definen al confort térmico como “aquella condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico” (la cual es determinada con base en evaluaciones subjetivas); por su parte, Givoni (1998) lo expresa como “la ausencia de irritación o malestar térmico” (la cual es definida por las condiciones climáticas consideradas aceptables y cómodas al interior de los edificios, lo que implica la ausencia de cualquier sensación térmica: calor o frío). Estas son definiciones que pueden ser compartidas por la mayoría de las personas, pero no son traducibles fácilmente a parámetros físicos cuantificables.

La consecuencia de este enfoque es que, con base en el tiempo y los recursos, las personas pueden encontrar formas de adaptarse a cualquier temperatura para evitar aproximarse a condiciones de hipertermia o hipotermia. La falta de confort se produce cuando las temperaturas: a) cambian demasiado rápido para la capacidad de adaptación, b) están fuera de los límites aceptables, o c) son imprevistas o están fuera del control individual.

Según Humphreys y Nicol (1998), el comportamiento humano es un aspecto determinante en la búsqueda y la adquisición del confort térmico. La suposición fundamental de este enfoque afirma que si se produce un cambio en el ambiente que provoca incomodidad, las personas reaccionan de manera instintiva con el fin de restaurar las condiciones de comodidad.

Nicol y Humphreys (1973) fueron los primeros en sugerir que estas acciones fueron resultado de una regeneración iterativa entre la sensación de los sujetos y su comportamiento, debido a que estos se adaptaron a las condiciones climáticas y otras variables del medio en que se efectuó su estudio de campo. De ahí se derivó el nombre de adaptación con el que se conoce a los modelos e índices que se sustentan en este enfoque cualitativo.

La temperatura de confort es resultado de la interacción entre los sujetos y su ambiente térmico. Las opciones de las cuales hacen uso los sujetos para reaccionar reflejan su situación fisiológica, psicológica subjetiva y psicológica volitiva. En ese sentido, será menos probable que sufran incomodidad aquellos con más oportunidades de adaptarse al ambiente o de adaptarlo a sus requerimientos. De acuerdo con Humphreys (1981), las acciones que pueden realizarse para alcanzar ese estado mental de confort pueden agruparse de la siguiente manera:

•Modificar la generación interna de calor. Esto se puede lograr, inconscientemente, con la acumulación de tensión muscular o tiritando en una situación extrema y, conscientemente, mediante movimientos rápidos (que aumentan la producción de calor metabólico) para contrarrestar el frío o dormir (que disminuye la producción de energía) para reducir el calor.

•Modificar la tasa de pérdida de calor. Se logra, inconscientemente, a través de la vasoconstricción o la sudoración y, conscientemente, por acciones como cambiar de ropa, abrazarse a otro cuerpo que genere calor o tomar una bebida caliente o fría.

•Modificar el ambiente térmico. Encender una hoguera, abrir una ventana, encender el equipo de aire acondicionado, activar un ventilador o, en un plazo más amplio, aislar térmicamente la envolvente del edificio.

•Cambiar de ambiente térmico. Desplazarse a un ambiente diferente dentro de un mismo espacio aproximándose al fuego, por ejemplo, o bien, entre espacios de un mismo edificio con temperaturas diferentes.

La preferencia térmica, la satisfacción y la sensación térmica percibidas dependen de la expectativa térmica; sin embargo, tanto la sensación térmica como la falta de confort, son dos sensaciones de tipo discriminatorio, mientras tanto, el efecto térmico presenta una influencia de tipo decisivo para la satisfacción de tipo cognoscitivo.

Modelos de adaptación

El análisis descriptivo de los modelos de adaptación de confort térmico se presenta, de forma tabulada y sistemática, en el cuadro 2, y se estructuró a partir de los siguientes parámetros de análisis: modelo (nombre), autor, año (de desarrollo), lugar, sujetos de estudio, clima (del sitio con base en el cual fue elaborado), factores analizados (internos y externos) y espacio de evaluación. El orden de los modelos es cronológico.

En términos generales, el modelo que representa la base teórica del enfoque adaptativo, según Auliciems y Szokolay (1997), es el de la Temperatura neutral (Tn) desarrollada por Bedford en 1936; sin embargo, el modelo de la Temperatura neutral de Humphreys (Tn-Humphreys), desarrollado entre 1975-1976 y basado en los trabajos de Bedford (1936), es el que representa el nacimiento del enfoque adaptativo (Humphreys, 1976).

Estudios correlacionales

Un estudio de tipo correlacional, según Bojórquez (2010), implica procesos de investigación múltiples e inductivos que abordan, de forma simultánea o superpuesta, los diferentes factores que componen el fenómeno estudiado, lo que permite vislumbrar una forma de ver la realidad. En este sentido, el enfoque adaptativo sugiere un método de investigación de tipo correlacional.

El proceso de recopilación de información depende del caso de estudio, las variables a analizar, los instrumentos a utilizar, los diseños del cuestionario a aplicar y de la muestra blanco a evaluar, el procedimiento de aplicación en campo y el análisis de datos (figura 10).

El caso de estudio se refiere a la población blanco con la que se desarrollará la investigación; puede ser elegida con base en la edad, el sexo, el nivel de actividad, el clima (del lugar donde habitan) o el tipo de espacio donde se desarrollan.

Las variables por analizar durante la investigación están definidas, por un lado, en función de las características del sujeto de estudio (sexo, tipo de vestimenta y tasa metabólica, etc.) y, por otro, con base en las características físicas del ambiente térmico con las que cuenta el espacio de evaluación (temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento y temperatura de globo negro, entre otras).

Los instrumentos de medición dependen, en principio, del tipo de variables a medir o registrar; se debe tener en cuenta la precisión de los sensores, las condiciones límites de operación (para que se ajusten a las del ambiente térmico de estudio) y los intervalos de registro de la información.

El diseño del cuestionario debe corresponder con el objetivo de estudio, asimismo, debe basarse en la hipótesis de trabajo de la investigación. Los actuales cuestionarios se basan en la norma ISO 10551 (1995), en la que se establecen preguntas relacionadas con las sensaciones térmicas a partir de una escala subjetiva de percepción térmica, aceptación personal y preferencia térmica.

En cuanto al diseño de la muestra, es importante que esta represente a la totalidad de la población estudiada; por ello, se debe considerar el tipo de muestreo y el tamaño de la muestra. En la mayoría de los estudios relativos al confort térmico, los tipos de muestreo han sido de tipo no aleatorio, debido a la dificultad de tener acceso a sujetos voluntarios para la aplicación de las encuestas.

La aplicación en campo representa la etapa en que se recopila la información de las variables seleccionadas con base en el equipo e instrumentos de trabajo, así como el cuestionario diseñado y el método de muestreo elegido.

En el análisis de datos para establecer los modelos de regresión por correlación, el método a utilizar depende del tipo de método estadístico a desarrollar: regresión simple (una sola variable) o regresión múltiple (dos o más variables).

Independientemente del método de análisis de datos que se utilice, el coeficiente de determinación (r^2) se toma como un valor de referencia para determinar la validez de los modelos de regresión obtenidos, lo anterior debido a que es la cantidad de variación en y que está explicada por la ecuación. Se calcula como:

Es importante mencionar que los valores de referencia de r^2 tienen variación en cuanto a sus rangos de aceptación según el fenómeno analizado. En el caso de los estudios de confort térmico, los valores próximos a la unidad son considerados de mayor validez.

Enfoque predictivo

El modelo conceptual del enfoque predictivo del confort térmico (también conocido como cuantitativo) establece que la explicación operativa del confort se reduce a un estado de equilibrio (balance) entre las cargas térmicas del cuerpo humano y su ambiente inmediato, a partir del proceso químico del metabolismo y el proceso fisiológico de termorregulación como respuesta a los elementos externos del clima (Critchfield, 1974).

De acuerdo con la figura 9, el nivel de análisis del enfoque predictivo se lleva a cabo con base en el conjunto de reacciones fisiológicas que el cuerpo humano exhibe como respuesta a las condiciones físicas del ambiente térmico. Aquí no hay adaptación, la respuesta (voluntaria o involuntaria) por parte de los sujetos solo es fisiológica a partir de los mecanismos de termorregulación humana, principalmente.

Las bases teóricas del enfoque predictivo consideran que la realidad y el confort térmico que experimentan los sujetos en determinadas situaciones son un ente objetivo y singular que mantiene sus características, independientemente de lo que haga el investigador, quien permanece al margen del fenómeno estudiado (Gómez-Azpeitia et al., 2007a). El propósito metodológico que implica este enfoque busca encontrar las relaciones de causa y efecto entre las variables involucradas con el objeto de estudio, por eso se considera determinista y tiende a ser fenomenológico. Es exitoso en el estudio de sistemas simples con pocos componentes y procura demostrar principios universalmente aceptados (Groat & Wang, 2002).

La producción de calor metabólico y el trabajo mecánico desarrollado generan calor interno; ambos dependen de la actividad que se realiza e influyen en los mecanismos de termorregulación. Los intercambios de calor por radiación, por convección natural, por convección respiratoria y por conducción pueden aumentar o disminuir la sensación térmica fisiológica de calor a frío. Por otro lado, las pérdidas por evaporación respiratoria, por difusión del vapor o por sudor, así como el efecto aislante de la ropa, afectan las decisiones del sistema de termorregulación. Los elementos del clima son importantes en el proceso de la sensación térmica fisiológica, ya que de estos dependen las temperaturas periférica y central.

Cuando el balance térmico genera un valor cero –es decir, cuando el cuerpo humano no gana ni cede calor–, según este enfoque, significa que las personas experimentan objetivamente una sensación térmica de confort. En cambio, cuando el resultado es diferente a cero, el enfoque plantea que el sujeto experimenta una sensación objetiva de incomodidad.

El enfoque considera a todos los seres humanos iguales (desde el punto de vista biológico, físico y químico), por lo tanto sugiere que los mecanismos de sensación de confort de todos los individuos son iguales, por ende, sus parámetros de igual manera, independientemente de las condiciones del ambiente térmico en que se desenvuelven. Este enfoque ha sido llamado de aproximación racional y propone índices de aplicación universal que han sido ampliamente utilizados por los ingenieros especializados en la climatización artificial.

La base de esta teoría son los trabajos de Houghten y Yagloglou (1923), quienes idearon un primer acercamiento al confort térmico que denominaron escala de temperatura efectiva (Effective Temperature, ET), definida como la temperatura de un ambiente a 50% de humedad relativa en el que una persona experimenta el mismo intercambio de calor con un ambiente a la temperatura y a la humedad relativa de estudio. La ET estima el valor equivalente a la temperatura que las personas realmente sienten por efecto de la humedad en la atmósfera, aunque no sea la misma que registran los instrumentos (Auliciems & Szokolay, 1997).

La ET óptima se encuentra en los 18.9 °C y puede oscilar entre los 17.2 °C y los 21.7 °C, tanto para las mujeres como para los hombres, en reposo y vestidos normalmente (Auliciems & Szokolay, 1997).

Este índice está apoyado por un número considerable de datos de experimentos realizados con voluntarios en una cámara de condiciones climáticas controladas, donde se logró determinar que la temperatura de la piel es un indicador de la sensación de confort térmico para sujetos en ambientes fríos. En cambio, la humedad de la piel lo es para sujetos en ambientes cálidos donde el sudor es un fenómeno más observable que los cambios de temperatura epidérmica (Auliciems, 1981).

Con métodos de desarrollo semejantes, Bedford (1950) afirmaba que la temperatura ideal en interiores con poco movimiento del aire (inferiores a 0.25 m/s), para Inglaterra, era de 18.0 °C. Brooks, por su parte, declaraba que esa temperatura oscilaba entre los 14.0 °C y los 21.1 °C, mientras que Markham lo hacía entre los 15.6 °C y los 24.4 °C. El estándar alemán, por su parte, se situaba en 20.8 °C, el de Estados Unidos entre los 20.56 °C y los 26.7 °C y el de los trópicos entre los 23.3 °C y los 26.7 °C (citados en Olgyay, 1963).

El estándar que ha advertido mayor influencia en los modelos realizados con base en el enfoque predictivo es el propuesto por Fanger (1970). Su hipótesis consiste en que el valor de la temperatura de confort térmico puede definirse en términos del estado físico de las personas y no en términos de las condiciones del ambiente térmico (Gómez-Azpeitia, Bojórquez & Ruiz, 2007).

En consecuencia, ese valor puede derivarse de una ecuación de balance térmico humano para una persona dada, a un nivel de actividad específico, donde la condición es que su temperatura media de la piel y su secreción de sudor conserven valores dentro de los límites reducidos. Fanger registró las temperaturas de la piel y las pérdidas de calor por evaporación, experimentadas por varios sujetos en pruebas en una cámara climática, y después las trató mediante análisis de regresión estadística como funciones de la tasa metabólica. Estas regresiones estadísticas se insertaron en una ecuación general de balance térmico humano que se conoce como la Ecuación de Confort de Fanger.

Para lo anterior, se retomó la experiencia de Bedford (1936), quien había hecho una investigación de campo en la que se establecía una escala de siete puntos sobre la que los sujetos elegían el que más se ajustaba a su sensación del ambiente térmico. A tales respuestas Fanger las llamó votos (ver el cuadro 26) y consideró al confort térmico como el conjunto de condiciones en las cuales las personas eligen las tres categorías centrales de la escala y no solo la neutral, es decir, que pueden estar entre lo ligeramente fresco y lo ligeramente caluroso, con lo que trata de absorber así los posibles desajustes entre la realidad objetiva y la opinión subjetiva de las personas (Fanger, 1972).

La ecuación de Fanger, que convierte la carga térmica acumulada en el cuerpo a un valor posible de voto, configuró uno de los índices más usados para la determinación de confort térmico, denominado Predicción del Voto Promedio (Predicted Mean Vote, PMV).

Fanger comparó la PMV con los resultados de estudios similares desarrollados en Dinamarca y Estados Unidos, y derivó otro índice más, el Porcentaje Previsto de Personas Insatisfechas (Predicted Percentage Dissatisfied, PPD) que complementa el resultado: cuando la PMV se aleja del valor neutral, el PPD se incrementa. Este método, basado en la física de transferencia de calor, reconoce el componente subjetivo de la apreciación personal y hace una adaptación empírica para evaluar la posible sensación percibida al establecer una tensión térmica de acuerdo con la transferencia de calor en estado estacionario entre el cuerpo y el ambiente, pero asigna un voto de confort a esa cantidad de tensión.

Modelos de predicción

El análisis de los modelos de predicción se estableció en función de los criterios siguientes:

•Que haya sido la base para el desarrollo de una o más normas de confort térmico.

•Que tenga aceptación en uso dentro de la comunidad de investigación.

•Que su autor principal haya sido alguno de los líderes en investigación del área.

•Que no fuera una adaptación de un modelo anterior sin aportación relevante.

El análisis descriptivo de los modelos de predicción de confort térmico fue desarrollado bajo la misma estructura que para los modelos de adaptación y se presenta, de forma tabulada y sistemática, en el Cuadro 3. Por sus características, los modelos analizados pueden clasificarse en alguno de los siguientes grupos:

•Diagrama bioclimático. Uso como herramienta de diseño.

•Modelo biofísico. Describe la parte fisiológica de la interacción del individuo - ambiente térmico, se basa en el balance energético.

•Índice de temperatura percibida. Para estimar un aproximado de la temperatura percibida por el habitante.

•Índice de sensación térmica. Para estimar la sensación térmica percibida

•Índice de impacto del ambiente térmico. Para estimar el impacto del ambiente térmico sobre la salud del habitante.

Los modelos se presentan en orden cronológico según su año de desarrollo, con la intención de identificar la influencia y la evolución de cada uno de los estudios revisados. Las abreviaturas utilizadas se conformaron con base en su nombre en inglés o en las propuestas por los autores de los modelos.

Es importante mencionar que en algunos modelos no se detalla el total de parámetros debido a que algunos de ellos solo son de tipo teórico y no fueron involucradas personas en su desarrollo, por lo que la información no se encontraba disponible en todos los casos. Cuando se presentaron estas condiciones, simplemente se agregó la frase Información no disponible.

Bioclima y confort térmico

De acuerdo con Höppe (2002), el bioclima está definido en función del efecto que las condiciones meteorológicas de un ambiente térmico ejercen sobre los seres humanos. Con ello, Bojórquez (2010) menciona que el diseño adecuado de espacios no implica únicamente que los usuarios estén en confort para desarrollar sus actividades de manera adecuada, sino también que cuentan con las condiciones necesarias que les permiten desarrollarse integralmente.

Los estudios de diseño bioclimático realizados por Olgyay (1963), Watson y Labs (1983) y Givoni (1998) afirman que es necesario conocer las condiciones de las variables climáticas del sitio en el cual se construirán las edificaciones, con la finalidad de controlarlas en función de los requerimientos de confort térmico del usuario.

De acuerdo con Bojórquez (2010), las variables del espacio construido que influyen en el ambiente térmico de interiores se clasifican en:

•Condiciones meteorológicas: variación controlada por equipos de climatización o parcialmente por la envolvente arquitectónica.

•Actividades: definidas por la función misma del espacio, con poca variación.

•Horarios de uso: preestablecidos.

•Materiales de construcción: materiales típicos por región para propiciar un control ambiental interno por medio de la envolvente. En ocasiones se utilizan algunos de climas diferentes de donde se construye.

•Mobiliario: materiales y modelos ya preestablecidos, de uso común acorde con la actividad. Pocas veces se considera el efecto por carga térmica acumulada en ellos conforme al uso que se tendrá por actividad.

•Estrategias de adecuación: prevalecen las estrategias de tipo activas, aún con uso de las pasivas. Las adecuaciones pueden darse en los materiales de la envolvente, la orientación, el sombreado, los colores, las texturas, la masa térmica (inercia: retardo y amortiguamiento), ventilación natural y, en la mayoría de los casos, sistemas de enfriamiento activos (abanicos, enfriadores evaporativos y aire acondicionado, entre otros).

Para que un lugar sea habitable (confortable con las exigencias del usuario para el desarrollo de una actividad determinada), según algunos autores (Bojórquez, 2010; García-Chávez, 1996), no basta que sea bello, sino que requiere satisfacer las necesidades de confort ambiental integral: térmico, hígrico, acústico, lumínico-visual, olfativo, calidad del aire y seguridad.

García-Chávez, Ambriz & Paredes (2005a) refieren que el confort térmico es una condición esencial para lograr la satisfacción de los ocupantes en una edificación y realizar con eficiencia sus actividades. En promedio, se estima que 90% del tiempo las personas se desarrollan dentro de un espacio construido, donde no siempre las condiciones de temperatura y humedad son las adecuadas. Esto es particularmente cierto en una gran variedad de edificios contemporáneos que, debido a sus condiciones inadecuadas de diseño respecto a su entorno circundante, presentan condiciones fuera de confort, por lo que, para acceder a los niveles neutrales de tales condiciones, normalmente se debe recurrir a sistemas de acondicionamiento de aire o calefacción, cuya repercusión energética y medioambiental puede ser onerosa.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL RENDIMIENTO ESCOLAR

La mayoría de las personas alguna vez ha experimentado incomodidad en el espacio donde se desempeñan debido a los niveles extremos de temperatura, sea alta o baja. Sin embargo, no se puede asegurar que esas condiciones afecten adversamente el rendimiento de los sujetos (Holahan, 2012). De acuerdo con ciertos estudios (Fanger, 1972; Griffiths, 1975; McCormick, 1976; McNal et al., 1967; Rohles, 1971, por mencionar algunos), las variaciones de temperatura dentro de los niveles que se pueden encontrar en ámbitos interiores no originan directamente la disminución en el rendimiento; no obstante, es posible que la incomodidad producida por esas condiciones reduzca de forma indirecta la calidad del trabajo (desempeño). Debido a esto, desde Fanger (1972) se ha de estudiado la forma en cómo influyen las variaciones de temperatura de un espacio en el rendimiento de las personas en ambientes escolares y laborales.

Según Holahan (2012), los investigadores dedicados al estudio del confort térmico se han interesado por determinar el rango térmico dentro del cual las personas manifiestan confort, así como por identificar los niveles en los cuales la temperatura comienza a tornarse incómoda. Los resultados de Rohles (1971) muestran que la gente expresó comodidad térmica a los 26.0 °C; sin embargo, dentro del rango de 20.0 °C a 30.0 °C, los sujetos manifestaron sentirse ligeramente calurosos o ligeramente fríos.

Sin embargo, como ya se mencionó, es necesario considerar otros factores cuando se trata de definir el confort térmico. Aunque hay variaciones en el rango de temperatura que las personas consideran confortable, las diferencias de grupo, a las que comúnmente se atribuyen dichas variaciones –como son las relacionadas con el sexo y la edad–, no han podido comprobarse empíricamente (Griffiths, 1975). Los estudios realizados bajo condiciones de ambiente controlado demuestran que las mujeres y los hombres tienen una preferencia similar en cuanto a confort térmico (Fanger, 1972; McNal et al., 1967) y que los rangos de confort no difieren entre jóvenes y ancianos (Fanger, 1972).

Existen otras variables físicas, además de la temperatura, que afectan el confort térmico, como la humedad, la velocidad del viento, el nivel de actividad física y la cantidad de ropa que se porta (McCormick, 1976). Es probable que las temperaturas incómodas y una prolongada exposición a ellas influyan indirectamente en el rendimiento del sujeto al producir fatiga, aburrimiento e irritabilidad (Holahan, 2012).

Calor y rendimiento. Aunque la mayoría de las investigaciones acerca de los efectos del calor en el rendimiento han sido efectuadas en condiciones controladas de laboratorio, sus resultados son complejos. Diversos estudios indican que el calor afecta negativamente el rendimiento, otros muestran que no hay efectos en el rendimiento en condiciones de calor y otros más revelan que el calor puede incluso mejorar el rendimiento (Griffiths, 1975).

Los estudios realizados por Mackworth (1961), Leithead y Lind (1964) y Wyndham (1969) mostraron que las altas temperaturas causan efectos nocivos en el desempeño de una gran variedad de tareas; en este sentido, algunos autores (Azer, McNall & Leung, 1972; Colquhoun & Goldman, 1972; Teichner & Wehrkamp, 1954) mencionan que el calor influye negativamente en el desempeño del trabajo físico, de tareas psicomotoras y de vigilancia, así como en el desarrollo del trabajo industrial (Tichauer, 1962) y el trabajo escolar (Lofstedt, Ryd & Wyon, 1969).

Sin embargo, contrario a lo anterior, los estudios de Wilkinson et al. (1964) mostraron que el rendimiento puede verse mejorado a niveles bajos de calor o, según Poulton y Kerslake (1965), parcialmente durante el periodo inicial de la exposición al calor. En este sentido, los estudios de Griffiths y Boyce (1971) revelaron que, aunque el calor influye negativamente el desempeño de tareas complejas, no impide la realización de tareas simples.

De esta manera, según Pepler (1963), aunque el calor sí afecta negativamente el rendimiento en una gran variedad de tareas, en ciertas circunstancias esos efectos se ven influidos por otros factores, como la complejidad de la tarea, el nivel de calor y la duración de la exposición a altas temperaturas. Es importante mencionar que los niveles de temperatura que han mostrado constantemente una reducción en el rendimiento, por lo general, son más altos que los que enfrentan las personas en el ambiente construido y, por ende, se ubican por encima del rango de confort térmico en el que la gente considera comodidad (Wyon, 1974).

Frío y rendimiento. De acuerdo con Holahan (2012), los trabajos dedicados a investigar los efectos del frío en el rendimiento han sido menos desarrollados que los estudios referentes a los efectos del calor; de igual manera, la mayor parte de esas investigaciones (Fox, 1967; Lockhart & Kiess, 1971; Poulton, 1970; Teichner & Wehrkamp, 1954, por mencionar algunas) ha sido realizada en ambientes controlados de laboratorio, donde se ha demostrado que el rendimiento del individuo en varias tareas psicomotoras se ve afectado negativamente por el frío.

La merma en el rendimiento de tareas manuales imputables al frío se deben principalmente a la temperatura de las manos (Fox, 1967). Se ha observado que los sujetos desempeñan bien las tareas manuales tanto en condiciones de frío como en temperaturas cómodas cuando se utilizan lámparas de rayos infrarrojos para calentar las manos (Lockhart & Kiess, 1971).

NORMATIVIDAD

En seguida se presenta un análisis general de las normas consultadas y aplicadas en esta investigación. Si bien durante el desarrollo de este trabajo fueron consultadas aquellas relacionadas con la instrumentación, la estimación de la tasa metabólica y el aislamiento térmico por ropa, entre otras, sugeridas para los estudios de confort térmico, aquí solo se presentan las referentes a la percepción del ambiente térmico y sus condiciones para la ocupación humana (confort térmico).

ISO 10551 (1995). Evaluación del efecto del ambiente térmico a partir del uso de escalas de juicio subjetivo

El estándar ISO 10551 (1995) Assessment of the influence of the thermal environment using subjective judgment scales fue desarrollado por la International Standardization Organization (ISO). Esta norma se caracteriza del resto de estándares (relacionados con el confort térmico) por tomar como base un enfoque adaptativo a partir del cual se plantea la aplicación de cuestionarios con preguntas relacionadas con la sensación térmica percibida de los individuos expuestos a distintos ambientes térmicos; las posibilidades de respuesta propuestas en ella son de tipo cerrado.

Esta norma propone un conjunto de especificaciones para evaluar el confort térmico de las personas que se encuentren bajo algún grado de estrés térmico. El método parte con un enfoque psicológico, el cual permite obtener las respuestas de la sensación térmica de las personas que están expuestas a condiciones que se desean examinar. La norma es aplicable a ambientes térmicos moderados, es decir, que no sean condiciones extremas (Ruiz, 2011).

Según Bojórquez (2010), la subjetividad de la información recabada mediante escalas de juicio ha hecho que se dude de la veracidad de la aportación y, en algunos casos, que haya quien prefiera trabajar con datos objetivos de tipo fisiológico o psicológico.

Aun cuando la ISO 10551 establece que su aplicación es solo para personas sanas, no considera la variabilidad de metabolismo por edad, complexión física y peso. El método de evaluación consiste en cinco tipos de juicio con diferentes escalas; tres de ellos se refieren a la sensación térmica personal y dos a las condiciones del ambiente térmico (cuadro 4).

Como complemento a esta norma se utilizan instrumentos de medición de las temperaturas de bulbo seco y globo negro, la humedad relativa, la velocidad del viento y la radiación solar. A partir de los datos registrados se hacen correlaciones con las respuestas de juicio subjetivo y es posible establecer valores de confort térmico.

ANSI/ASHRAE 55 (2013). Condiciones del ambiente térmico para ocupación humana

Esta norma internacional fue publicada por el American National Standars Institute (ANSI) y la American Society of Heating, Refrigerating, Air conditioning Engineers (ASHRAE), su versión actual es la ANSI/ASHRAE 55 (2013) Thermal environmental conditions for human occupancy. Con este documento es posible conocer las condiciones de ambiente térmico en las cuales una fracción determinada de los ocupantes se encontraría en un ambiente térmicamente aceptable.

El propósito de esta norma es especificar las combinaciones de los factores del ambiente térmico interior (variables físicas del ambiente térmico) y los factores personales (metabolismo y nivel de arropamiento) que producirán las condiciones térmicas aceptables para la mayoría de los ocupantes dentro del espacio.

Su aplicación es en el diseño y evaluación tanto de edificios con aire acondicionado como ventilados naturalmente. Se incluyen cálculos con el método de los índices PMV-PPD y el concepto de adaptación. Es la primera norma que considera los dos enfoques de estudio del confort térmico, aunque cada uno para un caso específico.

La evaluación incluye desde la sensación térmica hasta la interacción con el ambiente térmico en función de la temperatura, la radiación térmica, la humedad, la velocidad del aire, el nivel metabólico y el nivel de arropamiento. La inclusión en el análisis de los dos últimos factores mencionados es una de las aportaciones que se ha observado en esta versión de la norma, ya que anteriormente los factores personales no eran considerados para llevar a cabo la evaluación de la sensación térmica por este método. Se pretende que todos los factores mencionados sean aplicados, de forma conjunta, en la evaluación del confort térmico en ambientes interiores.

Esta norma especifica las condiciones aceptables del ambiente térmico para adultos sanos en presiones atmosféricas equivalentes a altitudes de hasta 3 000 m, en espacios interiores diseñados para ocupación humana por periodos no menores a 15 minutos. Es importante mencionar que esta norma no aborda factores diferentes a los del ambiente térmico, tal como la calidad del aire, los factores acústicos o los factores relacionados con la iluminación, así como los referentes a los contaminantes físicos, químicos o biológicos del espacio, los cuales podrían afectar tanto el confort como la salud de los ocupantes.

La norma continúa con el método gráfico, sin embargo, se deben considerar las limitantes que conlleva el utilizarlo y, especialmente, se debe analizar la posibilidad de empleo, ya que con el análisis analítico integrado en la última versión se observa un fuerte potencial de cálculo.

ISO 7730 (2005). Determinación analítica e interpretación del confort térmico mediante el cálculo de los índices PMV - PPD y criterios locales de confort térmico

El estándar ISO 7730 (2005) Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria fue desarrollado por la ISO. Esta norma utiliza como base de análisis los modelos de predicción PMV-PPD a partir de la modificación propuesta por Pierce y Fanger. La norma incluye el efecto de enfriamiento causado por el movimiento del aire (draught), además de la radiación asimétrica y la temperatura operativa en los espacios de estudio.

El PMV se basa en que la sensación térmica de un ser humano está relacionada con el balance térmico de su cuerpo como un todo. Este equilibrio se ve influido por la actividad física, el tipo de ropa utilizado y las variables físicas del ambiente térmico: temperatura del aire, temperatura media radiante, velocidad del aire y humedad del aire (ISO 7730, 2005). Este índice considera una escala de sensación térmica de siete valores (ver cuadro 26), clasificación que se basa en Bedford (1936).

El PPD es definido por Fanger en términos del PMV y se añade información acerca de la interacción entre las personas y su entorno respecto a la ya existente en el PMV. La distribución del PPD se basa en observaciones de los experimentos en cámaras climáticas y no en medidas de campo (Mondelo et al., 2001).

De acuerdo con el cuadro 3, los sujetos de estudio a partir de los cuales se desarrollaron los índices PMV-PPD fueron militares israelitas; sin embargo, los evaluados para desarrollar los modelos utilizados en la ISO 7730 fueron empleados de oficina y habitantes de vivienda, lo que representa una diferencia significativa en la adaptación térmica, la experiencia y la expectativa de cada caso.

Se ha observado que lo anterior conlleva ciertas limitaciones a la norma, ya que no considera niveles de actividad de moderada a intensa (como la de un gimnasio, un boliche o un centro nocturno, por ejemplo), lo que repercute en que el proceso de lectura del ambiente térmico para establecer la sensación térmica percibida sea de 30 minutos, aunque algunos autores (Blażejczyk y Krawczyk, 1991; McArdle, Katch & Katch, 1990) establecen que este periodo varía en función de la actividad.

El nivel de arropamiento considerado es el típico de oficinas con clima templado (uniforme o ropa formal ligera); sin embargo, el PMV puede ser calculado para diferentes combinaciones de tasa metabólica, aislamiento por ropa, temperatura del aire, temperatura media radiante, velocidad del viento y humedad del aire, aun cuando los coeficientes de la ecuación no se modifiquen (ISO 7730, 2005). Adicional a ello, el estándar no considera el efecto conductivo y convectivo de la ropa en periodos críticos (cálido o frío), donde el nivel de actividad metabólica puede mantenerse similar todo el año, pero las condiciones del ambiente térmico presentan variaciones significativas.

Otro aspecto que asume esta norma es que el espacio de evaluación siempre estará equipado con sistemas de climatización electromecánica, lo que deja fuera de estudio aquellos espacios con ventilación natural e influye en la expectativa y la experiencia térmica del usuario al predeterminarla sin consideraciones reales de la misma.

Una limitación importante de esta norma son las condiciones higrotérmicas de aplicación que especifica (no se hace referencia del método para la obtención de estos rangos):

•En verano:

a)Temperatura de bulbo seco de 23.0 °C (± 3.0 K) a 24.5 °C (± 1.0 °C)

b)Humedad relativa de 60 %

•En invierno:

a)Temperatura de bulbo seco de 19.0 °C (± 4.0 K) a 22.0 °C (± 1.0 °C)

b)Humedad relativa de 40.0 %

Las velocidades del viento son consideradas inferiores a 0.1 m/s debido a los rangos utilizados en espacios interiores. Con el fin de realizar modificaciones a las limitantes ya mencionadas, se han realizado estudios (Givoni, 1998) con algoritmos por cambios en la evolución del comportamiento termofisiológico, por tipo de alimentación, procesos de aclimatación, tipo de vestimenta y material con el que se fabrica.

NOM-015-STPS-2001. Condiciones térmicas elevadas o abatidas - Condiciones de seguridad e higiene

Esta norma oficial mexicana (NOM) de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social fue publicada en junio de 2002 en el Diario Oficial de la Federación (DOF). La norma aplica en todos los centros de trabajo del territorio nacional donde exista exposición de los trabajadores a condiciones térmicas (provocadas por fuentes) que generen una temperatura corporal de los trabajadores inferior a 36.0 °C o superior a 38.0 °C.

El objetivo de esta es establecer las condiciones de seguridad e higiene, los niveles y los tiempos máximos permisibles de exposición a condiciones térmicas extremas que, por sus características (tipo de actividades, nivel, tiempo y frecuencia de exposición), sean capaces de alterar la salud de los trabajadores. Para ello, detalla los métodos de aplicación y las especificaciones de los instrumentos de medición que se requieren para llevar a cabo la evaluación del ambiente térmico.

La NOM-015-STPS-2001 tiene su base en el índice de temperatura de globo bulbo húmedo (WBGT) para evaluar las condiciones térmicas elevadas y en el índice de viento frío (Wind Chill) para evaluar las condiciones térmicas abatidas (bajas).

De acuerdo con esta norma, las condiciones térmicas del ambiente al que se expongan los trabajadores determinan su tiempo de permanencia. Para ello, los límites máximos permisibles de exposición a condiciones térmicas elevadas (según el régimen de trabajo realizado), así como el porcentaje del tiempo de exposición (y de no exposición), se establecen en el cuadro 5.

En tanto, en el cuadro 6 se relacionan las temperaturas del índice de viento frío, tiempo de exposición máxima diaria y el tiempo de no exposición.

En términos generales, según esta norma, cuando la lectura del índice WBGT o del índice de viento frío indique que la exposición de los trabajadores excede los límites establecidos en los cuadros 5 y 6, respectivamente o, en su defecto, la temperatura axilar del trabajador supere los 38.0 °C o esté por abajo de 36.0 °C se deben aplicar medidas de control para prevenir daños a su salud. En tanto se establecen dichas medidas de control, se deben adoptar acciones preventivas inmediatas que garanticen la supresión de este tipo de exposiciones.

ESTADO DEL ARTE

Se entiende por estado del arte al conjunto de publicaciones e investigaciones que se han hecho respecto a un tema específico (Bojórquez, 2010). En el presente apartado se presenta el análisis individual e histórico de los trabajos más destacados referentes al confort térmico en interiores. Para ello, el análisis del estado del arte se estructuró en tres secciones: tipologías, autores líderes en el tema y casos análogos; tal como se presenta en la figura 11.

TIPOLOGÍAS

Durante el proceso de revisión, análisis y desarrollo del estado del arte fue posible identificar, según el autor analizado, diferentes tipologías acerca de:

•Las definiciones empleadas para referirse al término de confort térmico.

•Los métodos de investigación a partir de los cuales se ha abordado el estudio de este fenómeno.

•Los tipos de estudio en los que se clasifican los resultados obtenidos en cada investigación.

•Los tipos de datos recabados durante los estudios de campo (según la normatividad y las características técnicas y de operación de los instrumentos de medición empleados).

•Los tipos de modelos construidos a partir de los resultados obtenidos con el desarrollo de la investigación.

AUTORES LÍDERES

Existen diferentes autores que han marcado un liderazgo dentro de las investigaciones acerca de confort térmico, por ello, la clasificación aquí presentada es general y se estructura con base en los trabajos de investigación desarrollados bajo los enfoques de estudio (adaptativo y predictivo) y la aplicación del confort térmico en la arquitectura.

En trabajos desarrollados bajo un enfoque adaptativo

Con investigaciones desarrolladas en Malasia y Singapur, los estudios de Webb, publicados en 1959, forman parte del enfoque adaptativo. Sus aportaciones refieren al Índice de Confort Ecuatorial (ECI) desarrollado en climas en la franja ecuatorial. Estos trabajos se basan en un análisis de observaciones, encuestas y mediciones de temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del aire (Auliciems & Szokolay, 1997).

Los trabajos de McIntyre se relacionan con el desarrollo y el análisis de escalas de confort, variables climatológicas y sensaciones subjetivas, el efecto de aislamiento de la ropa y las variables del ambiente construido involucradas en el confort térmico. De esta manera, sus estudios conformaron parte de las bases teóricas que sustentan al enfoque de adaptación.

Humphreys, en 1975, dio inicio formalmente a los estudios con este enfoque al realizar trabajos de campo donde encontró una relación estadística significativa de las temperaturas neutrales en las que se reportó un mínimo de estrés. Sus trabajos se basaron en la aplicación de escalas subjetivas y la consideración de las temperaturas media del aire o de globo que experimentaron los sujetos de estudio (en interior o exterior) durante un periodo aproximado de un mes. En un análisis posterior (Humphreys, 1976), se sustituyó la temperatura interior por la media exterior y se obtuvieron resultados similares en edificios sin sistemas de acondicionamiento de aire. Uno de los trabajos más recientes de Humphreys es un estudio acerca de la variación de las sensaciones térmicas, específicamente la escala de ASHRAE (Humphreys & Hancock, 2007).

Auliciems se ha destacado por sus estudios respecto al ambiente y el confort térmicos, el clima y su influencia en la morbilidad y mortalidad, así como investigaciones donde hizo correlaciones similares a las de Humphreys –en edificios ventilados naturalmente y con aire acondicionado–. Uno de sus mejores trabajos es su revisión de 1981, donde marcó la tendencia hacia un modelo psicofisiológico de la percepción térmica (Auliciems, 1981), otro de ellos es un trabajo conjunto con de Dear y otros acerca de bioclimatología humana (Auliciems & de Dear, 1998).

Griffiths destaca con algunos trabajos desarrollados bajo el enfoque adaptativo en los que tuvo resultados similares a los de Humphreys, además de otras investigaciones especializadas acerca de la radiación solar y su efecto en el confort térmico, así como las implicaciones de este último en el ahorro potencial de energía en los edificios (Griffiths, 1975; 1990).

Los estudios de Nicol, quien muestra cierta influencia de Humphreys, abordan el análisis del ambiente térmico y su efecto en los ocupantes, la autorregulación humana, el tiempo de exposición, la sustentabilidad, la normatividad y la variación climática (Nicol & Humphreys, 2002). Su participación más destacada fue en el trabajo liderado por de Dear y Brager para el proyecto RP-884 de ASHRAE (de Dear, Brager & Cooper 1997).

De Dear ha desarrollado varios trabajos sobre el enfoque de adaptación, preferencias térmicas, confort y ventilación natural, modelos para exteriores, entre otros. Un trabajo destacado es su revisión de 1998, en colaboración con Brager, de confort térmico en ambiente construido (Brager & de Dear, 1998). Por otro lado, lo que definió su posición de líder, a nivel internacional, fue la dirección del proyecto RP-884 de ASHRAE (de Dear, Brager & Cooper 1997), cuyos resultados dieron origen a los cambios realizados a la norma ANSI/ASHRAE 55 (versión 2004).

Brager ha realizado investigaciones acerca de los métodos para el desarrollo de modelos de adaptación, preferencias térmicas, ventilación natural y confort. En su revisión de 1998 (Brager & de Dear, 1998), presentó un modelo conceptual de adaptación, ajustes al ambiente térmico, efecto fisiológico de la aclimatación, expectativa y experiencia; estudios con cámaras climáticas y cómo se demuestra la adaptación en ellos, trabajos de campo, tipos de estudios (clases I, II y III), modelos de predicción, efectos por ventilación natural y aire acondicionado, controles de temperatura de climatización en los edificios y finalmente las normas de confort térmico. También destacan varios de los proyectos individuales en los que, como responsable, participó en el proyecto RP-884 de ASHRAE (de Dear, Brager & Cooper 1997).

En trabajos desarrollados bajo un enfoque predictivo

Houghten y Yagloglou son considerados los precursores del enfoque predictivo, ya que en 1920 trabajaron para establecer la llamada zona de confort térmico basada en el modelo de temperatura efectiva. Esta investigación se desarrolló en los laboratorios de la American Society of Heating and Ventilating Engineers (ASHVE) en Estados Unidos (Houghten & Yagloglou, 1923). En 1947, Yagloglou estableció que el modelo propuesto de temperatura efectiva sobreestimaba el efecto de la humedad relativa, especialmente con bajas temperaturas; mientras que en 1957, en equipo con Minard, propusieron el índice de Temperatura de Globo de Bulbo Húmedo (WGBT) (Auliciems & Szokolay, 1997).

En Inglaterra, los trabajos de Vernon y Wagner (1932), así como los de Bedford (1936), marcaron la pauta en el desarrollo de estudios sobre higiene industrial –como parte de la revolución industrial–; con estos trabajos se dio inicio a los llamados modelos empíricos. Los estudios de tipo analítico se iniciaron con Winslow, Herrington y Gagge (1937), quienes propusieron un índice de confort térmico llamado Temperatura Operativa (OT). Entre 1932 y 1933, Dufton desarrolló un índice llamado temperatura equivalente (EqT).

Entre estos autores destaca Bedford, quien se considera el precursor del enfoque de adaptación debido a su escala de sensaciones térmicas que aún se utiliza. También desarrolló el índice de calor equivalente e hizo algunas modificaciones al modelo EqT de Dufton. Las aportaciones de Bedford al estudio del confort térmico han sido de tal magnitud que después de 80 años aún prevalecen.

En Francia, Missérnard desarrolló el índice de temperatura resultante (RT) y realizó estudios sobre el efecto del ambiente térmico en los usuarios mediante el uso de encuestas y de espacios de prueba. Mientras que Lee desarrolló el índice de tensión térmica (TSI) basado en observaciones y análisis de los mecanismos de transferencia de animales domésticos y personas, como parte de este estudio propuso un nomograma basado en la carta psicrométrica.

Fanger destacó entre los setenta y ochenta del siglo XX con su ecuación de confort (FCE, por sus siglas en inglés) y sus índices PMV-PPD. Estos modelos sobresalen por ser producto de un análisis meticuloso y detallado de la relación del cuerpo humano y el ambiente térmico, por eso, en ellos se basa la norma ISO 7730 (Auliciems & Szokolay, 1997). Lo anterior le da a Fanger el título de uno de los autores más citados en todos los trabajos referentes al confort térmico.

Gagge y Nishi realizaron varios estudios en colaboración, en algunos casos, con Gonzáles y, en otros, con Stolwijk. Parte de sus aportaciones fueron el modelo de nueva temperatura efectiva (ET*) y la temperatura efectiva estándar (SET), donde incluyen una escala de votos y efecto fisiológico (Gagge, Stolwijk & Saltin, 1971). Una aportación individual de Gagge es el índice de sensación térmica (DISC).

CASOS ANÁLOGOS

De acuerdo con Humphreys, Nicol & Raja (2007), a partir de las aportaciones de Bedford (1936), con 2 500 observaciones y la base de datos del autor a quien se hace la referencia, con 200 000 observaciones, se conformaron unas metabases de datos que permitieron realizar el metanálisis de información sobre confort térmico. Sin embargo, debido a los cambios en el estilo de vida, ropa, alimentación, costumbres y otros factores que afectan el nivel de aclimatación humana a lo largo del tiempo, ese análisis fue dividido en dos periodos, ambos limitados por el año de 1975, después de los trabajos realizados por Humphreys.

Con lo anterior, los trabajos acerca de confort térmico a partir del enfoque adaptativo han permitido la conformación de ciertas bases de datos que, por tamaño de muestra o aportación de conocimiento, se consideran las más importantes (cuadro 7) (Bojórquez, 2010).

Bedford, Humpreys y Auliciems

Las investigaciones de Bedford (1936) se desarrollaron en espacios interiores de edificios de uso industrial ligero en Inglaterra, con clima frío. Las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura radiante de la envolvente arquitectónica, la velocidad del aire, la humedad relativa, la tasa metabólica y el nivel de arropamiento (Humphreys, Nicol & Raja, 2007). Por las características del equipo de medición utilizado, los datos recabados con los estudios podrían estimarse como clase II, según la clasificación de Brager y de Dear (1998).

Las evaluaciones consistían en describir, con base en la escala de Bedford (siete niveles), la sensación térmica percibida de los sujetos. La base de datos generada con esta investigación se constituyó con 2 500 observaciones. La selección de los sujetos de estudio fue de tipo no aleatoria. El modelo que se generó con el análisis de datos fue el de las temperaturas neutrales.

Por otro lado, los trabajos que permitieron la consolidación del enfoque adaptativo fueron los realizados por Humphreys en 1975, que consistieron en la recopilación de datos en África, América, Asia, Australia y Europa, con climas cálidos seco, cálido húmedo, templado, mediterráneo y frío, respectivamente. Los edificios que se analizaron fueron viviendas, oficinas, industrias y dedicados a la educación, entre otros; asimismo, las variables que se estudiaron, en la mayoría de los trabajos, fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la tasa metabólica y el nivel de arropamiento. Por las características del equipo de medición utilizado, se considera que los datos recabados corresponden a clase I y clase II, según la clasificación de Brager y de Dear (1998).

El tamaño de la muestra (en conjunto) de este estudio es el mayor generado en la historia de las investigaciones sobre confort térmico, corresponde a 200 000 observaciones recopiladas en 36 investigaciones. Los sujetos de estudio fueron seleccionados de forma no aleatoria. Con la primera publicación de sus resultados realizada en 1975, Humphreys presentó su primer modelo de confort térmico; sin embargo, en 1976, con análisis posteriores, generó otro modelo; cada uno, con condiciones específicas, se presentan a continuación (Auliciems y Szokolay, 1997):

Modelo de 1975 (edificios de cualquier tipo con o sin aire acondicionado):

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tg = Temperatura de globo negro.

Modelo de 1976 (relación estadística entre el clima exterior y las temperaturas neutrales de interiores):

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tm = Temperatura promedio mensual.

Respecto a lo anterior, Humphreys, de igual manera, encontró la misma relación entre el clima exterior y el interior para el caso de edificaciones con clima controlado (aire acondicionado, ventilación), aunque en forma moderada con una correlación significativa en la temperatura promedio mensual, y logró un mejor ajuste a través de una curva presentada en la siguiente ecuación (Auliciems, 1998):

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tm = Temperatura promedio mensual.

Por su parte, Auliciems (1981) hizo una revisión de 52 estudios de confort térmico por el método de correlación. Las bases de datos fueron recabadas en Melbourne, Sydney, Adelaide, Brisbane, Perth, Armidale, Darwin, Weipa, Pt Moresby, Honiara, Singapore, Nueva Delhi, Calcuta, Bagdad, Río de Janeiro, Toronto, Nueva York, Mineápolis, Portland, Suecia, Zurcí, Londres y Gastón (de Dear et al., 1997). Los climas que se estudiaron fueron sabana tropical (trópico cálido húmedo), costa marina, cálido húmedo, mediterráneo, ecuatorial húmedo, frío extremo con humedad media, subtropical húmedo, continental subártico, desértico, semidesértico y húmedo de latitud media.

En los trabajos consultados se analizaron edificios de oficina, uso residencial e industrias, ventilados naturalmente y con aire acondicionado. Las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento. Por las características del equipo de medición utilizado, la base de datos conformada se considera de clase I, clase II y clase III, según la clasificación de Brager y de Dear (1998). El cuestionario se basó, en algunos casos, en la ISO 10551 y, en otros, en ANSI/ASHRAE 55. No se obtuvo el dato de la muestra total evaluada, pero el método de selección fue de tipo no aleatorio.

Según Auliciems y Szokolay (1997), después de combinar la información entre edificaciones con climatización controlada y aquellas que no poseían esta característica, Auliciems retornó al estudio de neutralidades (Tn) con base en la temperatura promedio mensual (Tm). El resultado obtenido por Auliciems fue la siguiente ecuación lineal:

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tm = Temperatura media.

Adicionalmente, Auliciems llegó a la siguiente ecuación al incorporar una expresión para el calor imperante en interiores:

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Ti = Temperatura interior.

Tm = Temperatura media.

Nicol y otros

En 1999 Nicol dirigió el desarrollo de la base de datos de Pakistán (Paktrans) realizada en las ciudades de Islamabad, Karachi, Multan, Saidu Sherif y Peshawar. Con clima desértico y semidesértico, los edificios estudiados fueron vivienda y oficinas, la mayoría de ellos con ventilación natural. Las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo, la humedad relativa, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento. Con base en las características del equipo utilizado, los datos recabados son de clase III (Humphreys, Nicol & Raja, 2007).

El cuestionario se basó en la ISO 10551 y se caracterizó por ser un estudio de tipo longitudinal –donde los sujetos contestaban 100 observaciones aprox. por semana–; sin embargo, de forma simultánea se le aplicó a la misma muestra un estudio de tipo transversal (evaluación mensual). El tamaño de la muestra fue de 7 000 observaciones y la selección de sujetos fue de tipo no aleatoria. Este trabajo fue incluido en la base de datos de ASHRAE RP-884. Según Nicol et al. (1999), el modelo desarrollado fue:

Dónde:

Td = Temperatura de diseño.

Tep = Temperatura exterior promedio en un periodo amplio (10 años).

Por su parte, en 1998 Oseland realizó para la ASHRAE un estudio de tipo transversal (similar al Paktrans) sobre confort térmico conocido como Aberdeen-Oxford (ABNOX). El trabajo se llevó a cabo en Aberdeen (norte de Inglaterra) y Oxford (sur de Inglaterra), ambas regiones con clima marítimo templado. Los edificios estudiados fueron oficinas, algunas con aire acondicionado y otras con ventilación natural. Las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento. Por las características del equipo utilizado, los datos recabados son clase I, según la clasificación de Brager y de Dear (1998). El cuestionario se basó en la escala de confort térmico de ASHRAE y se aplicaron 20 000 observaciones aprox. de sujetos voluntarios.

Entre junio de 1998 y octubre de 1999, McCartney y Nicol desarrollaron el proyecto de inteligencia controlada y confort térmico (Smart Controls and Thermal Comfort, SCATS), sus resultados se publicaron en 2001. Los trabajos se desarrollaron en Francia, Grecia, Portugal, Suecia e Inglaterra con climas marítimo templado, continental, montaña, mediterráneo, atlántico y polar ártico. Los edificios fueron 26 con uso de oficina; asimismo, las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento. Por el tipo de equipo se considera una base de datos clase I; el cuestionario se basó en la escala de ASHRAE y se aplicaron 4 500 observaciones de sujetos voluntarios.

ASHRAE RP - 884

Bajo la dirección de de Dear y la colaboración de Brager, Cooper, Nicol y Roaf, entre otros, en 1997 se llevó a cabo el proyecto ASHRAE RP-884, el más grande de su tipo desarrollado a nivel mundial. Los proyectos que conformaron esta investigación se presentan en el cuadro 8 (de Dear, Brager & Cooper, 1997).

Los sitios de trabajo fueron ocho países y 31 ciudades de Europa. En algunos casos, las encuestas fueron solo en invierno o solo en verano, mientras que, en otros, se llevaron a cabo en ambos periodos. Los tipos de clima considerados fueron sabana tropical (trópico cálido húmedo), costa marina, cálido húmedo, mediterráneo, ecuatorial húmedo, frío extremo con humedad media, subtropical húmedo, continental subártico, desértico, semidesértico y húmedo de latitud media. Como se aprecia en el cuadro 8, las evaluaciones se realizaron en edificios, en su mayoría, de oficina; no obstante, también se realizaron en edificios de tipo residencial, educacional, auditorios e industria. De ellos, 38 eran ventilados naturalmente, 119 por medio de aire acondicionado y tres contaban con sistema mixto. En algunos casos, el cuestionario se basó en la ISO 10551 o ANSI/ASHRAE 55. La muestra total no aleatoria fue de aproximadamente 21 000 encuestas aplicadas, aunque, en algunos casos, los sujetos entrevistados se repitieron.

Con lo anterior y a partir de la versión 2004 de la ANSI/ASHRAE 55, se incluye un modelo de adaptación en la norma, lo que generó la primera norma mixta de enfoques de confort térmico. Los modelos generados fueron determinados en función del tipo de sistema de enfriamiento (ventilación natural o aire acondicionado) en los edificios, criterio que también aplicó para la nueva temperatura efectiva (ET*) (de Dear, Brager & Cooper, 1997):

Modelo para edificios con ventilación natural (± 2,5 K)

Modelo para edificios con aire acondicionado (± 1,2 K)

México y Venezuela

Gómez-Azpeitia (2007a) lideró un proyecto referente al confort térmico en vivienda financiado por la Comisión Nacional de Vivienda (Conavi) en diferentes ciudades de México (Colima, Culiacán, Hermosillo, La Paz, Mérida, Mexicali y Veracruz). Los climas analizados fueron cálido húmedo, cálido subhúmedo y cálido seco. Los edificios donde se llevó a cabo la aplicación de encuestas fueron viviendas de bajo costo (clasificadas por la Conavi como de tipo económico), algunas de ellas con aire acondicionado y otras ventiladas naturalmente. Los periodos de estudio en cada ciudad se presentan en el cuadro 9. Las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento. Por las características del equipo de medición utilizado, la base de datos generada es clase I.

El cuestionario se basó en la ISO 10551 (1995) y contó con la asesoría de González-Cruz y Givoni. El tamaño total de la muestra fue de aproximadamente 1 800 observaciones y el método de selección para la aplicación del cuestionario fue de tipo aleatorio para el edificio (vivienda), pero de tipo no aleatorio para los sujetos. El procesamiento, la correlación y el análisis de datos se llevaron a cabo por el método estadístico de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”. Se desarrolló un modelo por ciudad y se estimaron las temperaturas neutras y los límites de confort térmico correspondientes por periodo de estudio (cuadro 10).

Por su parte, bajo la dirección de Gómez-Azpeitia, Ruiz (2007) desarrolló un estudio de confort térmico por correlación de septiembre de 2006 a mayo de 2007, como parte del proyecto de FRABA-2005. La investigación se llevó a cabo en las ciudades de Colima y Villa de Álvarez, ambas ubicadas en el estado de Colima, México; el clima es cálido subhúmedo. Los periodos de estudio fueron septiembre, noviembre, febrero, abril y mayo; los dos primeros en 2006 y los tres restantes en 2007. Con base en lo anterior, el número de encuestas con las que se llevó a cabo cada estudio, así como las temperaturas neutra y media de cada periodo de evaluación, se presentan en el cuadro 11.

Los edificios donde se aplicó la encuesta fueron viviendas naturalmente ventiladas; las variables analizadas fueron la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la velocidad del viento, la humedad relativa, la actividad metabólica, el nivel de arropamiento, el sexo y la edad. Con base en las características del equipo de medición utilizado, la base de datos generada se podría considerar clase I, según la clasificación de Brager y de Dear (1998).

El cuestionario se basó en la ISO 10551 (1995) y contó con la asesoría de González-Cruz y Givoni. La muestra total analizada correspondió a 608 observaciones y el método de selección para la aplicación del cuestionario fue de tipo aleatorio para el edificio pero de tipo no aleatorio para los sujetos. Con lo anterior, se desarrolló el siguiente modelo:

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tm = Temperatura media.

Otro trabajo que es importante destacar, debido a la aproximación de desarrollo con la que resultó su investigación (no así en cuanto a objetivos de estudio) y, específicamente, debido a que también abordó de forma conceptual la aplicación metodológica de los dos enfoques de estudio sobre confort térmico, es el de Mayorga (2005). El objetivo principal de su trabajo fue comprobar si el confort térmico del ser humano es un fenómeno de carácter holístico; para ello, estableció un método de investigación orientado a la obtención de evidencias que permitieran corroborar dicho planteamiento y cuyo resultado se reflejara en modelos matemáticos que predijeran y analizaran el confort térmico.

El método de investigación comprendió dos estudios: el primero de tipo expost-facto (en aulas de edificios escolares) y el segundo de tipo experimental (pruebas realizadas en cámara climática). En el primero de los casos, la muestra evaluada se constituyó de 503 sujetos voluntarios, mientras que en el segundo fue de 137. La selección para la aplicación de los cuestionarios fue de tipo no aleatorio tanto para los edificios (aulas de edificios escolares y cámara climática) como para los sujetos (población mexicana, homogéneos en grado de escolaridad, estado de salud y rango de edad).

El estudio expost-facto se consideró de tipo correlacional/explicativo, la hipótesis fue causal multivariada debido a que contaba con diversas variables independientes y dos dependientes; el diseño de investigación fue de tipo transeccional correlacional.

Para el caso del estudio experimental, este fue de tipo explicativo, la hipótesis, al igual que en el caso anterior, fue de tipo causal multivariada y el diseño de investigación fue un diseño específico (experimental).

Las 44 variables estudiadas se clasificaron en seis grupos:

•Ambiente natural (clima): temperatura del aire, temperatura radiante, humedad relativa, velocidad del viento, presión atmosférica, meteoritos y calidad del aire.

•Ambiente construido (edificio): local de estudio (dimensiones, orientación, materiales de construcción, formas volumétricas, aberturas, color y confort térmico).

•Ambiente social (sociedad): grupo étnico, social y económico; participación en grupos deportivos, sociales, políticos, etc.

•Factores sociales: vestimenta, ingesta (alimentos y bebidas), lugar de nacimiento, características constructivas del lugar donde vive, tiempo de permanencia en el espacio (horas al día), tiempo de vivir en ese lugar (años).

•Factores biológicos: color de piel, estado de salud, descompensación física-adaptación física, temperatura corporal, presión arterial, pulso (número de latidos del corazón por minuto), edad, ciclos temporales, metabolismo basal y muscular, índice de masa corporal, índice de superficie corporal y sexo.

•Factores psicológicos: placer, activación control, psicofísica (contacto visual con el exterior, ruidos, olores, tacto), significatividad espacial, estado de ánimo, sensación térmica (opinion4) y preferencia térmica (csiente2).

De esta manera, para el análisis de cada una de las dos variables dependientes (opinion4 y csiente2) consideradas, se incluyeron las 44 variables independientes ya mencionadas; así, cuando se analiza la variable dependiente opinion4 (sensación térmica), se considera como variable independiente dentro del análisis a la otra variable dependiente csiente2 (preferencia térmica) y viceversa. Esto, debido a que en la concepción térmica del ser humano, definida por la sensación térmica (dimensión cognoscitiva) y la preferencia térmica (dimensión afectiva), al tratar de analizar como dependiente una de las dos variables, la otra actúa simultáneamente, sin forma de aislarla (Mayorga, 2005).

Una vez obtenida la información a partir de los instrumentos de investigación diseñados de acuerdo con el tipo de estudio y de investigación respectiva, se procedió a darle un tratamiento a partir de la técnica matemática-estadística de regresión lineal múltiple con la cual se obtuvieron cuatro modelos matemáticos que predicen y analizan el confort térmico del ser humano: dos, resultado del estudio experimental y, dos más, del estudio expost-facto (cuadro 12).

Por último, uno de los trabajos que destacan en América Latina es el desarrollado por Bravo y González-Cruz, de la Universidad del Zulia en Venezuela. Estos estudios se realizaron de abril de 1998 a febrero de 2001 (González & Bravo, 2003a). La investigación recopila cinco estudios de campo realizados en Maracaibo, su clima es cálido húmedo. De ellos, tres se realizaron en edificios con aire acondicionado (uno en un edificio de oficinas y los otros dos en un edificio de uso educativo) y dos en vivienda con ventilación natural.

Las variables que fueron consideradas en este trabajo fueron las características constructivas del edificio, el tipo de ropa y las actividades desarrolladas por los sujetos de estudio. Como parte de la percepción del confort térmico se utilizaron las preguntas que propone la ISO 10551 (1995), donde se considera la percepción térmica, la aceptación personal y la preferencia térmica. Como parte del estudio se midieron de forma simultánea la temperatura del aire, la temperatura de globo negro, la humedad relativa y la velocidad del aire. Las características térmicas de la ropa y la actividad metabólica fueron estimadas para cada sujeto. Por el procedimiento aplicado, los datos generados son de clase I, según la clasificación de Brager y de Dear (1998).

La muestra total del estudio fue de 191 sujetos, de los cuales 136 fueron evaluados en edificios con aire acondicionado y 55 en edificios con ventilación natural. El método de selección de los encuestados fue de tipo no aleatorio por disponibilidad de los mismos. El modelo generado con base en edificios con aire acondicionado y ventilación natural mediante regresión fue:

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tg = Temperatura de globo negro.

Desarrollos recientes y tendencias

Un desarrollo reciente e importante en lo que respecta a la estimación de la amplitud de los rangos de confort térmico es el método de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” (MIST) desarrollado por Gómez-Azpeitia et al. (2007b) con base en la propuesta de Nicol (1993). La diferencia fundamental del MIST respecto al método estadístico convencional es que antes de obtener la línea de regresión que caracteriza a la muestra estudiada, se determinan grupos por categoría de sensación térmica percibida para calcular el valor promedio y la desviación estándar de cada uno. Con ello, la regresión lineal no se hace con todos los pares de datos que conforman la muestra de estudio, sino solo con los valores medios (promedio); los límites de los rangos de confort se establecen mediante la regresión lineal de los puntos obtenidos con la adición y la sustracción de una o dos veces la desviación estándar de cada categoría de sensación térmica involucrada en el análisis.

El desarrollo del proyecto RP-884 de ASHRAE es otro de los proyectos destacados, ya que tuvo como consecuencia las modificaciones a la norma ANSI/ASHRAE 55 (2004), donde se presenta el uso de modelos de confort térmico con el enfoque de adaptación en edificios naturalmente ventilados como aporte en la reducción del consumo energético.

Los trabajos de Fiala, Lomas & Stoher (1999) y Tanabe et al. (2002) se podrían considerar también investigaciones importantes recientes, no por su aplicación, sino por la confiabilidad con la que se obtienen los resultados, ya que estos son producto de simulaciones por computadora en las que se analiza la termorregulación humana, los modelos de radiación y los flujos energéticos del cuerpo humano y su ambiente térmico. Según Nicol (2004), después del desarrollo de los modelos fisiológicos de simulación, el problema radica en llevar a cabo una vinculación adecuada a la modelación térmica de los edificios. Al respecto, Olesen y de Carli (2002) han explorado las implicaciones de predecir el confort térmico en interiores con el uso del PMV y mediciones en edificios, así como el uso de vestimenta en los mismos.

Por otro lado, Boerstra, Kurvers & van der Linden (2002) han utilizado el enfoque de adaptación para establecer un límite superior de temperatura máxima y predecir la posibilidad de perder las condiciones de confort térmico. Estos estudios han demostrado la necesidad de generar información acerca de la interacción entre el usuario y el edificio para realizar los ajustes necesarios en los programas de simulación térmica.

En cuanto a las tendencias, según Nicol (2004), el futuro de las investigaciones del confort térmico podría estar definido por estudios acerca de la adaptación del sujeto en su ambiente térmico modelado con programas de cómputo que, a su vez, permitan la vinculación con el modelado térmico del edificio. Para ello, es necesaria la formación de grupos de trabajo que incluyan fisiólogos, psicólogos, arquitectos, biometeorólogos, meteorólogos, ergonomistas e ingenieros en simulación térmica.

Por su parte, Humphreys y Nicol (2002) mencionan que el futuro de las normas sobre confort térmico se encuentra en normas híbridas con enfoques de predicción y adaptación, como el caso de la actual ANSI/ASHRAE 55. Sin embargo, esto no supone la desaparición del enfoque de predicción, ya que la norma a utilizar dependerá de las condicionantes de estudio.

Una realidad actual son las modificaciones a la norma ISO 7730, pero una tendencia serán los ajustes con algoritmos por cambios en la evolución del comportamiento termofisiológico por tipo de alimentación, procesos de aclimatación, tipo de vestimenta y material con que se fabrica esta e, incluso, por experiencia y expectativa térmica, como lo hace la propuesta de Givoni (1998).

Otra tendencia en lo referente a investigaciones en confort térmico es la marcada por el estudio para el desarrollo del Índice Universal de Confort Térmico (UTCI: Universal Thermal Comfort Index), ya que considera parámetros meteorológicos y termofisiológicos, en los cuales se basa un modelo dinámico multinodal que calculará por separado las condiciones de cuerpo, cabeza y extremidades (brazos y piernas) para establecer la sensación térmica percibida. Con ello, se espera el desarrollo de nuevas normas de confort térmico basadas en este modelo.

Las reacciones en los sujetos (generadas en un espacio) debido a un estímulo de percepción térmica han sido poco atendidas. Por ello, se ha marcado una línea de trabajo donde se analizan a detalle la relación usuario-edificio y se trata de preestablecer comportamientos (como cambios de postura, ropa, abrir una ventana, bajar el termostato de control, etc.) por medio de algoritmos estocásticos que podrían integrarse en los modelos y normas de confort térmico. Otra aplicación de este tipo de algoritmos sería el simular las variaciones en el ambiente térmico debido a la interacción de usuarios con usuarios y usuarios con edificio, y que, a su vez, se consideraran en la simulación térmica de edificaciones (Nicol, 2004).

De acuerdo con Mayorga (2005), una de las tendencias en los estudios sobre confort térmico radica en investigar si la sensación térmica de confort del ser humano es un fenómeno de carácter holístico, para ello, plantea la construcción de modelos matemáticos que incluyan las variables del ambiente natural (clima), el ambiente construido (características del edificio) y el ambiente social (sociedad), así como los factores de carácter bilógico, psicológico y social a partir de los cuales se encuentra la sensación térmica percibida de los sujetos.

Otra tendencia en estos estudios es la observada en el trabajo de Roriz (2003), donde se plantea una hipótesis que supone el ajuste horario en las sensaciones térmicas basado en la experiencia, la expectativa y las condiciones de actividad y de vestimenta. El estudio menciona cómo cambian de un horario a otro las actividades, en algunos casos el vestuario (como en la noche y el día), además de las actividades fisiológicas. Lo anterior evidencia el desarrollo de modelos de confort térmico locales, con algoritmos de ajuste horario. Al respecto, Gómez-Azpeitia, Magallón & Alcántara (2008) desarrollaron un logaritmo de ajuste horario de la temperatura de confort térmico para la ciudad de Colima. El estudio se desarrolló de forma longitudinal durante 35 días consecutivos de noviembre a diciembre de 2007 (periodo de transición invernal local). Se contó con 13 voluntarios, la encuesta fue desarrollada con base en la ISO 10551 (1995) y se registraron datos de temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento. Los tipos de datos fueron clase II y se recabó un total de 605 observaciones.

Según Nicol (2004), para un adecuado desarrollo de las investigaciones futuras sobre confort térmico es necesario lo siguiente:

1.Definir un modelo térmico dinámico y multinodal que pueda simular, lo más real posible, la respuesta termofisiológica del cuerpo humano y su ambiente térmico.

2.Extender el modelo fisiológico para predecir la respuesta psicofísica en términos de voto de sensación térmica y niveles de aceptación térmica.

3.Determinar a detalle la dependencia del aislamiento de la ropa y la relación metabólica en la sensación de confort térmico en evaluaciones en campo.

4.Analizar la relación sujeto-espacio y sus interacciones involucradas en la sensación térmica.

5.Desarrollar caracterizaciones de datos climáticos para simulación térmica de edificios, pero en términos estocásticos (no deterministas).

6.Desarrollar simuladores térmicos de edificios que sean capaces de procesar información establecida conforme a algoritmos estocásticos de ajuste de confort térmico.

7.Aplicar los resultados de simulación fisiológica sobre el cuerpo humano y el confort térmico para dar apoyo a los puntos 1, 2 y 3, además de contar con un análisis de sensibilidad y estimar la falta de confort térmico en edificios.

8.Determinar la distribución de la variación de ambientes térmicos en el edificio con base en la interacción ocupante-espacio.

9.Incorporar como herramienta de diseño óptimo los resultados del punto anterior, mediante estrategias de ahorro de energía.

[2] 1met = 58.15 W/m^2. Si 1W = 1 J/s, entonces 58.15 W/m^2 = 58.15 J/sm^2. Por lo tanto, para 1h (3 600 s), se tiene (58.15 J/sm^2) (3 600 s) = 209 340 J/m^2h. Si 1 cal = 4.18 J, entonces 209 340 J/m^2h = 50 081.34 cal/m^2h = 50.08 kcal/m^2h.

[3] Si 1.8 m^2 de piel en promedio por sujeto, entonces (50.08 kcal/m^2h) (1.8 m^2) = 90.15 kcal/h.

[4] Una dendrita es una prolongación de la neurona que transporta impulsos nerviosos hacia el cuerpo celular (Tortora & Grabowski, 2002).

CAPÍTULO 3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Hernández, Fernández & Baptista (2006) mencionan que es posible clasificar el diseño de la investigación en dos tipologías, de acuerdo con las características y los alcances que se planteen para llevar a cabo antes, durante y después de la investigación o los estudios:

•Experimental. Investigación en la que se construye intencionalmente una situación de control a la que son expuestos varios sujetos. Esta situación consiste en aplicar un tratamiento, una condición o un estímulo bajo determinadas características, con el fin de analizar sus efectos en los individuos. La razón de un experimento es reproducir una realidad de forma controlada.

•No experimental. También conocida como expost-facto, se refiere a la investigación en la que no es posible manipular alguna variable, simplemente se interpretan los fenómenos tal y como se presentan en su contexto natural y real. En un estudio no experimental no se construye situación alguna, los hechos ocurren por sí mismos y no pueden ser manipulados, simplemente observados y analizados.

De acuerdo con Kerlinger (1979), “los dos tipos de investigación son relevantes y necesarios, tienen un valor propio y ambos deben llevarse a cabo”. La investigación experimental se divide en experimentos puros o verdaderos, cuasiexperimentos y preexperimentos (Campbell & Stanley, 1966); en tanto, la no experimental, en transeccional o transversal y longitudinal. En la figura 12 se describe cada concepto.

Los objetivos, las hipótesis, las preguntas de investigación y los enfoques de estudio (adaptativo y predictivo) abordados en esta investigación fueron los elementos que permitieron definir el diseño apropiado a aplicar en cada caso: experimento puro y transversal correlacional.

CASO DE ESTUDIO

El confort térmico en interiores es el tema en el que se centran los objetivos y los alcances de esta investigación. Las condiciones ambientales son objeto de afectación del cuerpo humano en todo momento y en cualquier espacio; en particular, las variables físicas que determinan una sensación de comodidad o incomodidad térmica en las personas, según ANSI/ASHRAE 55 (2010), son la temperatura del aire (temperatura de bulbo seco), la humedad relativa, la velocidad del viento y la temperatura radiante; no obstante, la actividad metabólica y el nivel de arropamiento también son factores que afectan ese estado de conformidad.

En México, el estudio sobre confort térmico en interiores con mayor presencia fue desarrollado en 2007 en las ciudades de La Paz (Baja California Sur), Mexicali (Baja California), Hermosillo (Sonora), Culiacán (Sinaloa), Colima (Colima), Veracruz (Veracruz) y Mérida (Yucatán), específicamente en climas cálidos (secos, subhúmedos y húmedos) y en edificios de viviendas de bajo costo (Gómez-Azpeitia et al., 2009). Adicionalmente, diferentes investigadores han llevado a cabo, de forma aislada, estudios semejantes que atienden una problemática específica; por ejemplo, Sandoval, Pineda y Bandala (2004) realizaron un estudio de confort térmico en las aulas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Colima, en espacios naturalmente ventilados y en clima cálido subhúmedo; Hernández y Gómez (2007) efectuaron un estudio referente al confort térmico en las aulas de tres secundarias ubicadas en la ciudad de Colima (clima cálido subhúmedo) bajo condiciones naturalmente ventiladas y, por último, García-Chávez, Ambriz y Paredes (2003a, 2003b, 2005a, 2005b) y García-Chávez et al. (2007) han desarrollado distintos estudios de confort térmico experimental para interiores con base en condiciones de ambiente controlado, específicamente con sujetos jóvenes y adultos residentes en la Ciudad de México (clima templado).

Asimismo, algunos trabajos académicos de posgrado han centrado sus objetivos y alcances en este tema; por ejemplo, Ruiz (2007, 2011), en sus tesis de maestría y doctorado, aborda el tema de confort térmico, en la primera para viviendas ventiladas naturalmente en la ciudad de Colima (clima cálido subhúmedo), y en la segunda para viviendas naturalmente ventiladas en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas (clima cálido subhúmedo), donde propone un modelo matemático de confort térmico horario; Martínez (2011) estima, como parte de su tesis de maestría, el confort térmico en edificios de oficinas climatizadas artificialmente en la ciudad de Colima (clima cálido subhúmedo) y, por último, Hernández (2005), en su tesis de maestría, pretende encontrar la relación entre los factores físicos del ambiente y el aprovechamiento escolar de estudiantes de secundaria en la ciudad de Colima (clima cálido subhúmedo).

Por otro lado, el estudio de confort térmico a nivel posgrado, posiblemente el más destacado en esta línea de investigación por el área de estudio a la que se refiere, es el de Bojórquez (2010), en el cual se estima el confort térmico para exteriores a partir del efecto que cada una de las variables físicas analizadas ejerce en la percepción térmica de los sujetos. Esta investigación se desarrolló en un centro recreativo localizado en la ciudad de Mexicali (clima cálido seco).

Dichos estudios han demostrado que, con base en la capacidad de adaptación de los sujetos, los estándares internacionales subestiman los umbrales de confort térmico propuesto para diferentes áreas geográficas alrededor del mundo.

Como se aprecia, los estudios de confort térmico en interiores, a nivel local, se han desarrollado con muestras poblacionales residentes en climas cálidos y templados exclusivamente; además de que en la literatura consultada para tal fin no fue posible encontrar registro alguno del desarrollo de investigaciones que atendieran la sensación térmica humana en climas semi-fríos.[5]

Así, entre otros, uno de los aportes que ofrece esta investigación es el de realizar un estudio de confort térmico en bioclima semi-frío. Para ello, se seleccionó a la ciudad de Pachuca, Hidalgo, como caso de estudio para llevar a cabo la investigación, ya que, de acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), Pachuca es una de las concentraciones urbanas, en el centro del país, con temperaturas más bajas durante el periodo frío del año (INEGI, 2009a) y vientos dominantes con velocidades extremas de hasta 60 km/h –de ahí el sobrenombre de Pachuca como la Bella Airosa– que afecta la percepción térmica de los sujetos, efecto denominado Draft[6] (ANSI/ASHRAE 55, 2010). El Ayuntamiento de Pachuca (2012) ha registrado heladas de 40 días a 70 días al año durante diciembre y enero, y neblinas y tormentas eléctricas de junio a octubre.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

La ciudad de Pachuca se ubica al sureste del municipio de Pachuca de Soto, en la región centro-sur del estado de Hidalgo; su emplazamiento nacional hace referencia a la zona centro del país (figura 13). Se localiza a 96 km al norte de la Ciudad de México, sus coordenadas geográficas son 20° 07’ 21” latitud N, 98° 44’ 09” longitud W y 2 400 msnm de altitud (INEGI, 2009a). Es la ciudad con mayor población municipal en el estado de Hidalgo (INEGI, 2010).

Los límites geográficos extremos del municipio de Pachuca de Soto (división político-administrativa) y de la ciudad de Pachuca (área urbana), corresponden con las siguientes coordenadas geográficas (figura 14):

➢ Municipio de Pachuca de Soto:

• Latitud norte 20° 01’ y 20° 11’

• Longitud oeste 98° 41’ y 98° 52’

➢ Ciudad de Pachuca:

• Latitud norte 20° 02,2’ y 20° 08,5’

• Longitud oeste 98° 42,7’ y 98° 48,2’

Con base en el sistema de clasificación climática de Köppen (García, 2004), el clima de Pachuca es de tipo estepario frío, seco, con poca oscilación, tipo Ganges y con presencia de canícula en verano (BS1k’w(i’)gw”). No obstante, de acuerdo con Fuentes (2004), la agrupación bioclimática de este sitio es semi-frío seco.

SELECCIÓN DEL CASO DE ESTUDIO Y DE LA POBLACIÓN BLANCO

De acuerdo con el INEGI (2010), el municipio de Pachuca de Soto cuenta con una población total de 267 862 habitantes, donde 52.5% son mujeres y 47.5% hombres; no obstante, 95.8% de ellos reside en la ciudad de Pachuca (equivalente a 256 584 personas). De acuerdo con la pirámide de edades (figura 15), el grueso de la población es joven, los estratos más densos se ubican en el intervalo de 15 años a 24 años, es decir, 20% de la población municipal.

Con el fin de obtener resultados consistentes que atendieran al segmento poblacional representativo del municipio de Pachuca de Soto, el diseño de la muestra blanco se acotó en los jóvenes que contaran, a la fecha del estudio, con una edad de entre los 15 y 24 años y con residencia en la ciudad de Pachuca de por lo menos un año.

Lo anterior obedeció simplemente a la cantidad de personas que componen los estratos demográficos más densos en la pirámide de edades, así como a la factibilidad que representa localizar y estudiar a una masa poblacional con esas características; sin que ello implique, por supuesto, resultados poco confiables para el total de la población de la ciudad seleccionada, ya que, de acuerdo con Fanger (1972), las diferencias de percepción térmica por motivo de nacionalidad, sexo, edad y hora del día, no figuran como significativas para la estimación de la temperatura de confort humano.

Los puntos de reunión donde convergen, con mayor frecuencia, las ideas, los objetivos, las actividades, los gustos, el comportamiento y la idiosincrasia colectiva de este estrato poblacional son los centros de estudios de educación media superior y de educación superior; sin embargo, según el Ayuntamiento de Pachuca (2012), en el primero de los casos, la edad promedio de los estudiantes oscila entre los 15 y 18 años, lo que implicaba cierto sesgo en el estudio si se pretendía dirigirlo exclusivamente a esta masa poblacional reducida, por lo que se determinó que este se desarrollara en un centro de estudios de educación superior, donde la edad promedio de los estudiantes se ubica entre los 18 y 24 años.

Pachuca, por ser la capital del estado de Hidalgo, está equipada con 32 escuelas de formación superior, entre instituciones públicas y privadas (Ayuntamiento de Pachuca, 2012). De acuerdo con Avilés (2012), la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH) y el Instituto Tecnológico de Pachuca (ITP) son los dos centros de estudios, de carácter público, con mayor demanda en la zona (a la fecha, no solo de Pachuca, sino de Hidalgo).

Con base en lo anterior, el ITP fue la institución seleccionada para realizar los estudios de confort térmico, de acuerdo con los recursos humanos, técnicos y económicos disponibles para la investigación. La población blanco de estudio comprendió una muestra poblacional de la matrícula estudiantil inscrita hasta abril de 2013.

El ITP se localiza en la carretera México-Pachuca, km 87.5, en la colonia Venta Prieta, Pachuca, Hidalgo; sus coordenadas geográficas son 20° 04’ 59” latitud N, 98° 46’ 28” longitud W y 2 361 msnm (figura 16).

De acuerdo con el plano de conjunto –proporcionado por el Departamento de Ciencias de la Tierra de este instituto–, las instalaciones del ITP se componen de 39 edificios (figura 17): 10 construidos en dos niveles y 29 en un nivel. De ellos, 12 son destinados a aulas (algunos cuentan con laboratorios aislados), 14 a espacios complementarios de aprendizaje (salas de conferencias, biblioteca, laboratorios, talleres), seis a administración y docencia (dirección, subdirecciones, jefaturas de departamento, cubículos para profesores, sala de maestros, etc.), cuatro a espacios de recreación (gimnasio, cancha de duela, cafetería y talleres culturales) y tres a servicios complementarios y mantenimiento. El cuadro 13 concentra la nomenclatura del total de edificios a partir del uso y cantidad de niveles en los que se han edificado, que forman parte del instituto.

Con base en testimonios de directivos y docentes, así como en la observación realizada durante el levantamiento fotográfico de las instalaciones, fue posible concluir que las aulas son los espacios donde los estudiantes pasan, por lo menos, 85% de su estancia en el instituto, razón por la cual el proyecto de investigación fue acotado para realizarse exclusivamente en esos espacios. Los edificios de aulas están construidos con orientación este-oeste a partir de dos tipologías distintas (figura 18):

•Los edificios antiguos muestran una tipología arquitectónica típica a los diseños que construía lo que antes se denominaba CAPFCE:[7] son naturalmente ventilados; su sistema constructivo se basa en estructura de acero, muros transversales de concreto armado, muros longitudinales de tabique de barro rojo recocido y losa de concreto armado (entrepiso y cubierta); su distribución arquitectónica está configurada a partir de un pasillo longitudinal cubierto que funge como circulación exterior entre las aulas que se disponen lateralmente a él, y las escaleras se ubican transversalmente en el centro del edificio.

•Los edificios actuales son naturalmente ventilados, su sistema constructivo se basa en estructura, muros transversales y losas de concreto armado, los muros longitudinales son de bloque vidriado; su distribución arquitectónica está provista por un pasillo central interior dispuesto longitudinalmente que funge como circulación entre las aulas laterales (a ambos lados) que comunica, al centro se ubican transversalmente las escaleras y el vestíbulo de uso común, los cristales en ventanas son ahumados.

A partir de la distribución del mobiliario fue posible identificar tres tipos de aula (figuras 19 y 20):

•Aula tipo 1: butacas de acero con respaldo y asiento, en algunos casos de madera y en otros de acero; paletas de madera. La capacidad aproximada es de 42 alumnos sentados.

•Aula tipo 2: sillas de acero con respaldo y asiento de plástico, mesas de acero con área de trabajo en madera (plano horizontal). La capacidad aproximada es de 36 alumnos sentados.

•Aula tipo 3: se refiere específicamente a los talleres de dibujo. Los bancos son de acero con asiento en madera, los restiradores son de acero con plano de trabajo en madera. La capacidad aproximada es de 24 alumnos sentados.

ENFOQUES DE ESTUDIO APLICADOS

Uno de los objetivos y aportes originales de esta investigación es el de confrontar los resultados parciales recabados con la aplicación metodológica de cada uno de los enfoques de estudio del confort térmico (adaptativo y predictivo) e identificar el grado de correspondencia o divergencia entre cada par de valores, con el fin de aplicar un ajuste entre ambos resultados y obtener un valor único de neutralidad y de rangos de confort por variable física (temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, humedad relativa y velocidad del viento) y periodo estudiado. Esta es la razón determinante que permitió llevar a cabo la etapa evaluativa de la investigación (correlacional/experimental), paralelamente, a partir de la aplicación metodológica de ambos enfoques de estudio.

Para ello, el cuadro 14 concentra, de manera resumida, los parámetros comparativos que permitieron esclarecer las bases características de cada enfoque de estudio. En este cuadro se muestran las características que definieron a cada uno de ellos durante la etapa experimental de la investigación, según las necesidades del trabajo desarrollado.

De acuerdo con lo anterior, los estudios de confort térmico desarrollados a partir del enfoque adaptativo se llevaron a cabo en las instalaciones físicas del ITP en la ciudad de Pachuca bajo condiciones reales de ambiente térmico, mientras que los estudios desarrollados con base en el enfoque predictivo se realizaron en las instalaciones del laboratorio de ambiente controlado, en la Ciudad de México, bajo condiciones higrotérmicas controladas (manipuladas).

PERIODOS DE EVALUACIÓN

Con base en las condiciones climáticas mensuales y anuales que dan lugar en la ciudad de Pachuca y, en específico, en las condiciones higrotérmicas extremas manifestadas a lo largo de un año típico, se concluyó realizar los estudios de confort térmico en interiores durante cuatro periodos específicos: mayo, septiembre, enero y marzo; los dos primeros realizados en 2013 y los últimos en 2014.

De acuerdo con el “Análisis climático”, enero representa el periodo frío de la ciudad al mostrar la temperatura media más baja de un año típico en 11.6 °C y, mayo, el periodo cálido con la temperatura media más alta en 16.7 °C (ver la figura 59); asimismo, en marzo dan lugar las condiciones secas de la ciudad, al presentar la humedad relativa media más baja de un año típico en 46.4% y, en septiembre, las condiciones húmedas al presentar el valor más alto en esta variable climática en 78.2% (ver la figura 61). En este contexto, la investigación fue desarrollada –a partir del enfoque adaptativo– durante los cuatro periodos higrotérmicos representativos en un año típico para la ciudad de Pachuca: enero (periodo frío), marzo (periodo seco), mayo (periodo cálido) y septiembre (periodo húmedo); en el caso específico de marzo y septiembre, además de representar los periodos hígricos extremos, también representan los periodos de transición térmica entre el periodo frío-cálido y el periodo cálido-frío, respectivamente, lo que implica condiciones térmicas templadas en esos periodos.

Mientras tanto, los estudios de confort térmico desarrollados bajo condiciones controladas de laboratorio –con base en el enfoque predictivo– se llevaron a cabo únicamente en los periodos con temperaturas mensuales extremas: enero y mayo. Lo anterior, con el fin de atender otro de los objetivos de la presente investigación: buscar el grado de afectación en que distintos factores concebidos en sitio (aclimatación periódica y adaptación psicológica: expectativas) influyen en la sensación térmica de los sujetos evaluados en condiciones de ambiente controlado –ya que, si bien los sujetos son aislados temporalmente para la evaluación, ellos proceden de un medio físico real donde las condiciones varían continuamente y se les induce a adaptarse psicofisiológicamente al ambiente térmico al que son expuestos–; no obstante, la metodología de cada prueba experimental permitió controlar, monitorear y percibir la totalidad de las condiciones higrotérmicas dadas a lo largo de un año en sitio. Adicionalmente, el tema de la logística y de la coordinación académica para el traslado de la submuestra poblacional a la Ciudad de México fueron aspectos que también influyeron en la planeación metodológica para el desarrollo de las evaluaciones experimentales.

VARIABLES, INSTRUMENTOS Y EQUIPO DE MEDICIÓN

Aquí se detalla el procedimiento que se llevó a cabo para la selección de las variables físicas, instrumentos y equipo de medición utilizados en los estudios de esta investigación.

VARIABLES FÍSICAS DEL AMBIENTE TÉRMICO

Las variables físicas del ambiente térmico de las cuales se registró lectura durante la aplicación de las encuestas fueron determinadas con base en los siguientes criterios: características bioclimáticas semi-frías –en 78.5% del año– de la ciudad de Pachuca, efecto que ejercen en la percepción térmica de los individuos, análisis de ciertos casos de estudio relacionados con la estimación del confort térmico para bioclimas específicos (Bojórquez, 2010; Bravo & González, 2003a; García-Chávez, Ambriz & Paredes, 2005a, entre otros) y revisión de cierta normatividad internacional (ISO 7730, 2005; ANSI/ASHRAE 55, 2010).

Por estas razones, y para establecer una relación entre la sensación térmica de las personas y los niveles higrotérmicos que se presentaron al interior de los espacios de evaluación en cada caso, se determinó medir y registrar la lectura de las siguientes variables físicas:

•En el interior de los espacios: temperatura de bulbo seco (TBS), humedad relativa (HR), temperatura de bulbo húmedo (TBH), temperatura de globo negro (TGN), velocidad del viento (VV) y dirección del viento (DV).

•En el exterior de los espacios: temperatura de bulbo seco y humedad relativa.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Los aspectos que permitieron definir las características de la instrumentación de medición a utilizar fueron:

1.Variables ambientales. Por cuestiones de disponibilidad, de precio y de adquisición, no fue posible contar con los equipos que se investigó y cotizó en su momento (QUESTemp 36, Davis Vantage Pro 2 Plus). De esta manera, se decidió utilizar instrumentos individuales que, en la medida de lo posible, con un solo dispositivo cubrieran el registro de las variables antes mencionadas.

2.Intervalo de medición. En Pachuca se han presentado registros de temperaturas máxima y mínima de 29.8 °C y - 4.2 °C, respectivamente; la primera, el 8 de mayo de 2003 y, la segunda, el 7 de enero de 2006 (cuadro 23); asimismo, los promedios mensuales máximo y mínimo de humedad relativa han alcanzado niveles de hasta 95.5% y 21.1% durante septiembre y marzo, respectivamente. Con esto, fue indispensable considerar instrumentación que superara los niveles antes mencionados; para ello, se procuró que su operación estuviera en un intervalo de temperatura de 0.0 °C a 50.0 °C y uno de humedad relativa de 0.0% a 100.0%.

3.Precisión en la lectura. De considerar que 1.0 °C es suficiente para influir en la percepción térmica de los individuos y que la influencia de la humedad relativa en la percepción de esta es de amplia consideración, se determinó que la precisión en que los instrumentos deben tomar las lecturas no debe ser superior a ± 1.0 °C para las temperaturas y ± 3.0% para la humedad relativa. Asimismo, es de atenderse que en el caso de la TGN y la VV, la precisión no debe superar los ± 2.0 °C y ± 0.1 m/s (a una velocidad mínima de 1.0 m/s), respectivamente, según lo especificado en la normativa ISO 7226 (1998) referente a los niveles de precisión permitidos para cada variable registrada.

4.Intervalo de operación. Con promedios anuales de 14.4 °C de temperatura media y 62.6% de humedad relativa media, fue relevante considerar las condiciones higrotérmicas bajo las cuales los fabricantes sugieren la operación de los instrumentos para su correcto desempeño. Con esto, fue necesario demandar, en la medida de lo posible, que la operación de los instrumentos se mantuviera estable en un intervalo térmico de 0.0 °C a 50.0 °C e hígrico de 0.0% a 80.0%.

5.Presentación digital de lecturas. Con el objeto de evitar errores –de visualización, principalmente– durante el registro de las lecturas, se determinó que todos los instrumentos de medición debían contar con una pantalla que presentara digitalmente la lectura de cada variable.

6.Capacidad en el guardado de registros. Con el propósito de evitar errores (humanos) en la toma de lecturas durante la aplicación de las encuestas, se estableció que una de las características con las cuales debían cumplir los instrumentos de medición debía ser el guardado automático de lecturas a partir de una frecuencia y un periodo determinados por el encuestador. Entiéndase frecuencia como a cada tanto tiempo deben guardarse las lecturas y periodo por cuánto tiempo deben guardarse las mismas antes de apagar el instrumento.

7.Disponibilidad y accesibilidad. La necesidad de contar con los instrumentos de medición meses antes del desarrollo de los estudios –con el objeto de someterlos a calibración previa al uso formal de los mismos– motivó a realizar anticipadamente la gestión correspondiente ante la Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco (UAM-A) para solicitar el préstamo de algunos y, a la investigación y cotización de otros comerciales –que complementaran a los primeros–, con el fin de contar a tiempo con los instrumentos necesarios para su uso formal. La accesibilidad se definió a partir del precio y tiempos de entrega de cada uno de los instrumentos adquiridos.

8.Complejidad en la operación. Debido a que el recurso humano que integró al equipo de encuestadores pertenece a estudiantes de servicio social de la carrera de Arquitectura del ITP, una de las características que debían cumplir los instrumentos de medición se centró en la facilidad de su operación, donde al personal no se le demandara formación técnica o capacitación específica para la operación de cada uno, por lo que estos deberían ser de uso sencillo.

La calibración de los instrumentos, tanto los adquiridos de forma individual para esta investigación como los facilitados por la UAM-A, se llevó a cabo en dos etapas: la primera, a partir de la comparación de las lecturas entre éstos y el QUESTemp 36, y la segunda, con base en la comparación de las lecturas entre los instrumentos y los sensores del Laboratorio de Ambiente Controlado.

Con lo anterior, fue posible disponer, en tiempo y forma, de la siguiente instrumentación (Figura 21):

Para toma de lecturas en interiores:

•Cuatro medidores de estrés térmico (dos mca. Reed, mod. SD-2010, y dos mca. Extech, mod. HT30) para registrar la TBS, la TGN y la HR.

•Cuatro instrumentos Pocket Air Flow Tracker (mca. Kestrel, mod. 4 200) para registrar la HR y la VV.

•Un multifuncional (mca. Delta OHM, mod. DO 9847K) con sensor SICRAM (mod. AP471 S1) para medir y registrar la TBS y la vv.

Para toma de lecturas en exteriores:

•Un registrador de datos (DataLogger mca. Lascar, mod. EL-USB-2-LCD) para medir y registrar la TBS y la HR.

Con base en las características técnicas de los instrumentos (especificadas por los fabricantes) y en el procedimiento con el que se desarrollaron los estudios, según Brager y de Dear (1998), la base de datos generada por los estudios de sitio es clase II; no obstante, esta categoría podría ser reconsiderada a clase I si se toma en cuenta que durante las calibraciones se logró observar que el rango de precisión de las temperaturas de los medidores de estrés térmico (dos mca. Reed, mod. SD-2010; y, dos mca. Extech, mod. HT30) era de ± 0,5 °C (tal como lo sugiere la ISO 7226, 1998), pese a que de acuerdo con el fabricante este dato se ubicaba en ± 0,8 °C (para los mca. Reed, mod. SD-2010) y ± 1,0 °C (para los mca. Extech, mod. HT30). En cuanto al resto de instrumentación y variables registradas, así como al procedimiento para el desarrollo de los estudios en sitio, fueron cuidadosamente administrados por lo sugerido en la normativa correspondiente a estudios de confort térmico (ANSI/ASHRAE 55, 2010; ISO 7726, 1998; ISO 10551, 1995; ISO 8996, 2004).

EQUIPO DE MEDICIÓN

Para los efectos de esta investigación, se entiende como equipo de medición al Laboratorio de Ambiente Controlado (ver más adelante, en este mismo capítulo, el inciso que tiene el mismo nombre) utilizado para llevar a cabo las pruebas experimentales bajo condiciones controladas. De acuerdo con Brager y de Dear (1998), la base de datos generada por los estudios de laboratorio podría considerarse clase I, ya que las características técnicas de los sensores con los que cuenta el laboratorio de ambiente controlado, así como el procedimiento con el que se desarrollaron las pruebas experimentales, cumplen con lo mencionado en la ISO 7730 (2005), la ISO 7226 (1998) y la ANSI/ASHRAE 55 (2010).

DISEÑO DE LA MUESTRA POBLACIONAL

El diseño de la muestra es un componente primordial del método correlacional en virtud de que los resultados obtenidos deben ser una representación consistente de la masa poblacional estudiada (Bojórquez, 2010). Para ello, resulta importante considerar el tipo de muestreo y el tamaño de la muestra; para esta investigación, el tipo de muestreo (selección) fue no aleatorio, debido a la dificultad que representó acceder a sujetos voluntarios para la aplicación de las encuestas.

CARACTERÍSTICAS DE LA POBLACIÓN

La población blanco seleccionada fue la matrícula estudiantil inscrita en el ITP hasta abril de 2013 (un mes previo a realizar el primer estudio de confort térmico en sitio y en laboratorio). Para entonces, la población estudiantil oficial correspondía a 3 821 estudiantes; sin embargo, se acordó, en conjunto con la jefatura en turno del Departamento de Ciencias de la Tierra del ITP –al que se le llamará, en adelante, departamento de apoyo técnico, por las facilidades y los apoyos otorgados para el desarrollo de esta investigación–, considerar únicamente al matriculado de aquellas carreras en las que los alumnos sumaran un total igual o superior a 100 estudiantes (matrícula consolidada ≥ 3% de la total), por lo que la población final considerada fue de 3 675 alumnos (1 283 mujeres y 2 392 hombres).

Con el objeto de adquirir un conocimiento específico de las características demográficas de la matrícula estudiantil, la cantidad concluida fue estratificada por grupo de edad, de género y de carrera (cuadro 15). Como es posible apreciar, el grueso de la población estudiantil se encuentra en el intervalo de edad de 17 a 25 años; no obstante, 3.7% de ellos (137 alumnos) cuenta con una edad igual o superior a los 26 años.

Una característica importante que se observó es la uniformidad en el código de vestuario entre los estudiantes (sin importar edad, sexo o carrera); en verano, el patrón típico de vestir es sudadera ligera, playera o blusa, pantalones de mezclilla y zapatos ligeros; mientras que en invierno es sudadera gruesa o chamarra, playera o blusa, pantalones de mezclilla, zapatos gruesos y, ocasionalmente, gorra o bufanda (equivalente a 0.7 clo y 1.0 clo, respectivamente, con base en ISO 7730, 2005; ANSI/ASHRAE 55, 2010; Innova, 2002).

Si bien la actividad principal que desarrollan los estudiantes en el ITP es estudiar (pensar, razonar, escribir, conversar), hay quienes alternativamente practican alguna actividad deportiva (futbol o básquetbol, principalmente) en horarios intermitentes entre clase y clase. Según la ISO 8996 (2004), el consumo energético promedio equivale a 70 W/m^2 (actividad sedentaria: escuela, laboratorio) y a 130 W/m^2 (caminar a 5 km/h), respectivamente.

Con base en testimonios de docentes y administrativos, cerca de 50% de los estudiantes son originarios del interior de la República (foráneos) y se alojan temporalmente en Pachuca durante su formación académica; mientras tanto, el otro 50% son originarios de la ciudad o de alguna comunidad o poblado cercano a ella (distancia no mayor a 25 km). Lo anterior indica que, si bien los estudiantes foráneos no son originarios de Pachuca, al menos son residentes temporales, lo que implica que son influidos por las mismas condiciones climáticas que se presentan a lo largo del año.

La clase social predominante entre los estudiantes es media y media baja, lo que implicó la posibilidad de no contar con equipo de acondicionamiento térmico (calefacción) en sus espacios de residencia y de estudio que les permita controlar a voluntad el ambiente térmico a lo largo del año.

TAMAÑO DE LA MUESTRA

Para el diseño de la muestra poblacional se utilizó el programa Sample Size Calculator®, desarrollado por Creative Research Systems® y publicado en línea[8] (figura 22). Este programa requiere solo el valor de tres variables para el cálculo del muestreo:

•Intervalo de confianza. O margen de error, es el intervalo equidistante en el que se estima que estará cierto dato desconocido con una determinada probabilidad de acierto. Por ejemplo, si se aplica un intervalo de confianza de 4% a una muestra poblacional y 47% de esta elige una respuesta determinada, es posible tener la certeza de que si se utiliza la misma pregunta para la totalidad de la población, entre 43% (47.0% - 4.0%) y 51% (47.0% + 4.0%) de esta elegirá esa respuesta.

•Nivel de confianza. Posibilidades de acertar en la estimación, es decir, advierte acerca del nivel de seguridad que se puede tener de los resultados obtenidos. El nivel de confianza de 95% significa que se puede estar 95% seguro de los resultados obtenidos en la estimación.

•Población. Cantidad total de personas de las que se compone la comunidad blanco.

Para esta investigación se diseñaron dos muestras poblacionales: a) estudios de confort térmico con el enfoque adaptativo (estudios en sitio de tipo transversal) y b) estudios a partir del enfoque predictivo (estudios en laboratorio de tipo experimental). Ambas muestras poblacionales fueron diseñadas con un nivel de confianza de 95% y con un intervalo de confianza de 5%.

Con base en los 3 675 estudiantes considerados como población total del ITP, el tamaño de la muestra para los estudios en sitio resultó en 348 educandos. Sin embargo, con el fin de atender la inequidad de población por carreras, el tamaño de la muestra se estratificó proporcionalmente de acuerdo con el porcentaje que cada carrera representaba respecto al total de alumnos del instituto (cuadro 16).

Como se aprecia en el cuadro 17, la muestra diseñada quedó rebasada por la muestra estudiada en todos los periodos, excepto en mayo, debido al fin de semestre.

Respecto al diseño de la muestra para los estudios de confort térmico a partir del enfoque predictivo (pruebas experimentales de laboratorio), fue necesario adaptar el valor de la muestra por personas a una muestra por opiniones; es decir, para los estudios en sitio resultó una muestra de 348 estudiantes, lo que equivale a 348 opiniones (votos de confort) en cada periodo –ya que el diseño del cuestionario y de la encuesta se planificaron con el fin de, entre otra información, obtener la sensación, la preferencia y el registro térmicos de los sujetos muestreados en un tiempo y un espacio dados–, por lo que, con base en ello, y al asumir que los estudios de laboratorio recababan ocho votos de confort por persona en cada prueba experimental, la muestra para estos estudios se diseñó en función de 348 opiniones recabadas por periodo.

Lo anterior, de acuerdo con lo que mencionan Hernández, Fernández y Baptista (2006) respecto a la equivalencia que un grupo de sujetos evaluados representa por cada grado de ajuste en las variables independientes de un experimento (ver más adelante el inciso “Diseño de la submuestra blanco para estudios de laboratorio”) y, en virtud de que la logística y la coordinación académica para el traslado de los estudiantes (de la ciudad de Pachuca a la Ciudad de México) comenzaron a tornarse difíciles, ya que se vislumbraba inviable técnica, académica, económica y operacionalmente el traslado de 348 estudiantes (equivalente a 29 viajes) por periodo, por lo que se debió recurrir a este ajuste de diseño.

De esta manera, la muestra para los estudios de laboratorio fue de tipo no aleatorio y estuvo en función de la muestra diseñada para los estudios de sitio, por lo que con base en la información recabada en estos últimos se extrajo una submuestra poblacional para llevar a cabo los estudios de laboratorio (ver “Población considerada”). De acuerdo con el diseño, esta submuestra debió corresponder a 44 estudiantes por periodo (igual a 352 votos de confort); no obstante, con el fin de ajustarse a la capacidad de alojamiento del laboratorio (de 12 a 14 personas), la submuestra final debió componerse de 48 estudiantes (equivalente a cuatro pruebas de laboratorio). En el cuadro 17 se aprecia que la submuestra poblacional diseñada quedó rebasada por la analizada.

Los estudios de confort térmico, tanto en sitio como en laboratorio, se desarrollaron paralelamente, por lo que la programación de las visitas al laboratorio de ambiente controlado, ubicado en la Ciudad de México, se integró conjuntamente en el plan de trabajo elaborado para cada uno de los periodos correspondientes (mayo y enero).

DISEÑO DEL CUESTIONARIO

El diseño del cuestionario debe corresponder con los objetivos de la investigación y debe estar basado en las hipótesis de estudio. En este apartado se describe el proceso de diseño que conllevó a la concepción de los cuestionarios utilizados para la investigación: uno para los estudios de sitio y otro para los estudios de laboratorio.

CONSIDERACIONES GENERALES

Las principales referencias consultadas para conocer las consideraciones necesarias a atender durante el diseño y la elaboración del cuestionario fueron Hernández, Fernández & Baptista (2006), Fernández (2007) y Namakforoosh (1996). En términos generales, los puntos a considerar en el proceso de diseño son:

•Información requerida. Es el conjunto de características importantes que se desea conocer del encuestado y que corresponden con los objetivos de la investigación.

•Tipo de preguntas y obtención de la información. Se refiere al tipo de preguntas a plantear (basadas en hechos/de opinión) según la información que se desea recabar.

•Contenido de cada pregunta. Conjunto de características que deberá reunir el contenido de cada pregunta (sencilla, inteligible, elaborada, persuasiva) para ser contestada.

•Formas de respuesta de cada pregunta. Tipo de respuesta a ofrecer en cada pregunta (abierta/cerrada) según su contenido y su objetivo.

•Palabras que debe de utilizar cada pregunta. Se refiere a la sencillez y simplicidad de vocabulario que debe ser empleado en cada cuestionamiento para ser respondido adecuadamente. Las palabras mal utilizadas pueden ser determinantes para la respuesta.

•Secuencia de las preguntas. Orden convincente en el que deberán plantearse las preguntas cuyo objetivo sea lograr un desenvolvimiento natural del tema.

•Evaluar y probar el cuestionario. Se refiere a someter a prueba (frente a un segmento de la población estudiada) la comprensión, la interpretación, la claridad, la secuencia y la extensión de cada pregunta y respuesta tanto individual como conjuntamente.

Un punto importante en esta investigación es que tanto en los estudios de confort térmico desde el enfoque adaptativo, como en los estudios a partir del enfoque predictivo, los cuestionarios fueron respondidos por los participantes; es decir, en virtud de que la aplicación de cuestionarios fue de forma grupal, la función de los encuestadores se centró básicamente en la coordinación y el desarrollo adecuado del proceso de evaluación; no obstante, los encuestados fueron quienes continuamente elegían y escribían la respuesta de cada reactivo. Por ende, en adición a los siete puntos descritos anteriormente, se consideró un formato amable, accesible y comprensible al usuario, por lo que el diseño del cuestionario se acotó a solo dos cuartillas (una hoja impresa por ambos lados), se concibió con una estructura visual clara, se imprimió a color y se le integró el emblema o el escudo de cada una de las instituciones académicas involucradas (UAM-A e ITP), lo que generó mayor importancia, seguridad y participación de los estudiantes encuestados.

Asimismo, la extensión de las preguntas y las respuestas fueron diseñadas con el fin de que el tiempo máximo de aplicación del cuestionario no excediera un intervalo de 15 a 18 minutos de iniciada la encuesta, aun frente a la presencia de dudas o de observaciones por parte de los encuestados.

REFERENCIAS CONSULTADAS

El diseño del cuestionario requirió la consulta de referencias especializadas tanto en normatividad internacional y local como en casos análogos que refirieran al estudio de confort térmico en interiores.

Normatividad internacional

Para la elaboración de las preguntas y las respuestas del cuestionario aplicado en sitio se consideró lo previsto en la ISO 10551 (1995) respecto a la percepción del ambiente térmico de acuerdo con las escalas de juicio subjetivo; lo sugerido por ANSI/ASHRAE 55 (2010) referente a la percepción térmica de los sujetos y las características de este y del espacio donde se evalúa; lo citado en la norma ISO 8996 (2004) con relación al consumo energético según la actividad desarrollada, y lo mencionado en la NOM-015-STPS-2001 (STPS, 2001) respecto a la estrategia de evaluación de las condiciones térmicas en los espacios laborales.

En cuanto a las referencias normativas consultadas para el diseño y la elaboración del cuestionario aplicado en los estudios de laboratorio, la ISO 7730 (2005) es la referencia principal consultada, en ella se trata lo relacionado a un método de predicción para el confort térmico basado en los trabajos de Fanger (1972). Asimismo, algunos aspectos citados en la ISO 8996 (2004) y la ANSI/ASHRAE 55 (2010) fueron considerados para este caso.

Cuestionarios análogos especializados

Para el diseño de los cuestionarios aplicados en esta investigación, se consultaron tres formatos desarrollados en estudios para interiores con el enfoque adaptativo y uno a partir del predictivo. Los criterios analizados en cada instrumento fueron objetivo del cuestionario, estructura y diseño visual, contenido de las preguntas, formulación de las respuestas, diseño conforme a normatividad y extensión del cuestionario.

a) Confort térmico y ahorro de energía en la vivienda económica en México, regiones de clima cálido seco y húmedo (Gómez-Azpeitia et al., 2007a).

El cuestionario de este proyecto de investigación fue el resultado del análisis, la colaboración y las sugerencias de los grupos de trabajo de siete universidades públicas de México (Baja California Sur, Baja California, Sonora, Sinaloa, Colima, Veracruz y Yucatán), por lo cual se considera un instrumento que integra la diversidad sociocultural de cada estado analizado. El objetivo principal que se buscó con la aplicación de los cuestionarios fue conocer la sensación y la preferencia térmica de los usuarios de vivienda económica localizada en climas cálido seco, cálido subhúmedo y cálido húmedo en las regiones noroeste y sureste de México, exclusivamente.

Su estructura estuvo definida por seis secciones que marcaron una clara clasificación entre la información contenida:

I. Datos generales.

II. Datos temporales.

III. Información de la vivienda.

IV. Información del habitante.

V. Percepción del ambiente interior.

VI. Datos de variables climáticas.

Las secciones I, II y VI se establecieron como preguntas de tipo abierto, mientras que las III, IV y V se aplicaron como preguntas cerradas; en el caso particular de las respuestas contenidas en las secciones IV y V, se manejaron escalas de respuestas, las cuales, según el contenido de cada pregunta, variaron conforme al conocimiento y opinión del participante.

La extensión total del cuestionario se acotó en una única página para evitar extravíos de información, como es el caso de los cuestionarios definidos en dos o más cuartillas. El formato observó una codificación consistente por tipo de apartado, lo que redujo errores en la captura de la información. La secuencia de la disposición tanto de las secciones como de las preguntas pregonó de lo general a lo particular.

b) The physical environment and occupant thermal perceptions in office buildings: An evaluation of sampled data from five European countries (Stoops, 2001).

El cuestionario formó parte de los estudios de campo que se desarrollaron durante 16 meses con usuarios de 26 edificios de oficina ubicados en Francia, Grecia, Portugal, Suecia y Reino Unido. La información obtenida es el resultado del empleo de métodos gráficos basados en la regresión lineal de un conjunto de datos dispersos, lo que implicó que el planteamiento de las preguntas fuera de tipo cerrado. El cuestionario se consideró como universal, ya que atiende las diferencias socioculturales y expectativas individuales de cada país. Su diseño fue determinado por 11 secciones, cada una con temática específica de las condiciones que ofrecía el ambiente físico de las oficinas:

I. Temperatura.

II. Movimiento del aire.

III. Humedad.

IV. Iluminación.

V. Ruido.

VI. Calidad del aire.

VII. Evaluación general del confort en la oficina.

VIII. Nivel de actividad.

IX. Tipo de vestimenta.

X. Uso de controles.

XI. Productividad conforme a las condiciones del entorno.

Básicamente, las primeras siete secciones fueron dedicadas a la evaluación de las condiciones ambientales internas del conjunto de edificios consultados. Esta evaluación estuvo en función de la sensación y la preferencia que los sujetos evaluados decidían de cada variable. Por su parte, las secciones VIII, IX y X se diseñaron con el fin de evaluar el nivel de adaptabilidad que los sujetos desarrollaron con respecto a las condiciones físicas que les ofrecía el ambiente inmediato. Por último, el apartado XI evalúa la presencia de posibles efectos en la productividad de los sujetos a partir de la calidad del ambiente en el que se desenvuelven.

Todas las preguntas se manejaron con escalas de respuesta para permitir una mayor facilidad de los datos durante su procesamiento. El formato se desarrolló en tres páginas, lo que pudo sugerir una confusión en la secuencia de los apartados o, en su defecto, la posible pérdida de información por el extravío de alguna de sus partes.

c) An approach to investigate and remedy thermal-comfort problems in buildings (Budaiwi, 2007).

El instrumento fue estructurado en dos secciones y 19 reactivos:

I. Información general

II. Confort térmico

La primera sección concentró información relacionada con la descripción del espacio en que se evaluaba al sujeto (ubicación: género de edificio, nivel y espacio arquitectónico; periodo de uso; constitución arquitectónica: cerrado/abierto; salidas de aire; sistemas de acondicionamiento térmico y presencia de cargas térmicas por el uso de equipos electrónicos). En la segunda sección se abordaron temas como la aceptación y la percepción térmica del espacio durante horas laborales, el enfriamiento involuntario de alguna parte del cuerpo por el efecto de corrientes de aire (Draft), las temporadas del año y los horarios del día en los que se percibía condiciones térmicas fuera de confort (calor o frío), el nivel de arropamiento habitualmente utilizado en interiores, el nivel de actividad laboral, la presencia de aperturas en la envolvente del espacio, el empleo de equipos mecánicos de enfriamiento y la integración de comentarios adicionales por parte de los sujetos evaluados acerca de la percepción térmica del ambiente en su lugar de trabajo.

Todas las preguntas fueron de tipo cerrado, excepto por las relacionadas con la ubicación del espacio, los periodos de uso y los comentarios adicionales; las respuestas se manejaron, en algunos casos, con base en escalas de percepción y, en otros, a partir de opción múltiple, lo que sugirió facilidad de procesamiento en los datos recabados por encuesta. El cuestionario se dispuso en una única cuartilla, lo que implicó total conocimiento y control de la información contenida en cada reactivo, así como la nula posibilidad de pérdida de información.

d) Zona de confort higrotérmico para adultos jóvenes de la Ciudad de México (González, 2012).

Este proyecto de investigación se desarrolló a lo largo de 2012 en la Ciudad de México, su objetivo fue estimar la zona de confort higrotérmica para los alumnos de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura (ESIA) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) a partir de pruebas experimentales en las que se controlaron las condiciones de temperatura de 15 °C a 41 °C y de humedad relativa de 90% a 20%. La variación de las condiciones consistió en iniciar las pruebas en 15 °C e incrementar 1 °C cada 3 minutos durante 1 h 20 minutos; paralelamente la humedad relativa se controló de 90% a 20% a la conclusión de cada sesión. Los experimentos se desarrollaron en el laboratorio de ambiente controlado de la UAM-Iztapalapa.

El cuestionario que se aplicó en las pruebas se estructuró en seis secciones y 23 reactivos:

I. Datos de control.

II. Datos generales.

III. Situación de la prueba.

IV. Opinión cognitiva del ambiente higrotérmico.

V. Opinión afectiva del ambiente higrotérmico.

VI. Opinión emocional del ambiente higrotérmico.

Básicamente las tres primeras secciones refirieron a los datos de temporalidad de la prueba y a las características físicas, fisiológicas, educativas y de residencia de los sujetos evaluados. Mientras tanto, las últimas tres secciones se dirigieron a la opinión cognitiva, afectiva y emocional de los sujetos respecto a las condiciones higrotérmicas que percibían en el ambiente.

El formato del cuestionario se diseñó en cuatro páginas, lo que pudo sugerir pérdidas de información; la secuencia de las preguntas y la estructura de cada apartado no fueron claras; todas las preguntas se plantearon de tipo cerrado y en las respuestas de las últimas tres secciones se manejaron escalas de percepción higrotérmica.

CONCEPCIÓN DE LOS CUESTIONARIOS

Debido a que la investigación se desarrolló paralelamente a partir de los dos enfoques de estudio del confort térmico: adaptativo y predictivo, fue necesario diseñar un cuestionario para cada caso considerando las referencias normativas y análogas consultadas. Simultáneamente se contó con la asesoría continua, en 2013, de los doctores en Arquitectura: Bojórquez[9] y Fuentes[10], investigadores expertos en el tema.

Cuestionario para estudios de sitio

La estructura del cuestionario quedó comprendida por siete secciones, cada una con información específica que permitiera conseguir los datos objetivo (figura 23):

La sección A hizo referencia a los datos de control necesarios para identificar, ordenar, capturar (digitar) y archivar el total de encuestas por grupo de evaluación; la sección B, a las características principales de los sujetos evaluados (características físicas, origen, actividad metabólica, nivel de arropamiento, etc.); la sección C, a las características del espacio de evaluación o aula de clases (ubicación, orientación, sistema constructivo, control de equipos de acondicionamiento, disposición de mobiliario, etc.); la sección D, a la sensación del ambiente interior por parte de los sujetos evaluados, específicamente, a la sensación térmica, hígrica y eólica, así como a la aceptación personal del espacio; la sección E, en correspondencia con la sección anterior, solicita la preferencia térmica, hígrica y eólica del ambiente interior del espacio de evaluación; la sección F, a la medición y registro de las variables físicas (interiores y exteriores) requeridas para el estudio (temperaturas de bulbo seco exterior e interior, de bulbo húmedo y de globo negro, humedades relativas exterior e interior y velocidad del viento), y la sección G, a un espacio libre para anotar cualquier aspecto relevante no considerado como parte de alguna de las preguntas planteadas en el cuestionario (precipitación pluvial, manejo de controles: apertura o cierre de puerta y ventanas, etc.).

Cada sección estuvo definida por una letra mayúscula y, con el fin de identificar el grupo de información de la que era objeto, enmarcó, por medio de una columna gris ubicada del lado izquierdo, el total de preguntas que la comprendían. En contraste, cada reactivo se especificó a partir de un número arábigo (ubicado en el extremo izquierdo del reactivo) que tenía continuidad entre las preguntas sucesivas sin importar que estas fueran parte de otra sección. Lo anterior permitió un control y una identificación precisos para localizar cada pregunta o cada grupo de información de forma clara, así como para favorecer los procesos de aplicación de encuestas y de captura de datos.

Las posibilidades de respuesta planteadas en las preguntas de las secciones D y E, específicamente, fueron de carácter subjetivo, por lo que se basaron en las escalas de sensación térmica sugeridas por la ISO 10551 (1995) (cuadro 18).

Para efecto de una comprensión y una interpretación homogénea entre las distintas variables evaluadas, en esta escala se empleó como base de confort el valor 4; no obstante, los niveles del 1 al 3 refieren a condiciones inferiores fuera de confort, mientras que los del 5 al 7 hacen referencia a condiciones superiores fuera de confort.

Cuestionario para estudios de laboratorio

El diseño del cuestionario para los estudios de confort térmico en laboratorio presentó cierta similitud (en formato, estructura y contenido) con el cuestionario elaborado para los estudios en sitio. Esto implicó que parte de las características consideradas en la concepción del cuestionario de estudios en sitio fueran retomadas para el diseño del formato utilizado en los estudios de laboratorio. El objetivo de lo anterior respondió a no olvidar que los estudios de ambos enfoques formaron parte de una misma investigación integral de confort térmico y que el diseño similar de los cuestionarios reforzaba la unidad de la que formaba parte cada uno de ellos, sin que ello significara, por supuesto, la igualdad íntegra entre ambos formatos.

Con el propósito de evitar redundancias en la redacción del documento, cada uno de los cuestionarios se ha citado de forma corta, tal como se describe a continuación, para hacer referencia a lo que se indica, ya que, en adelante, se mencionan continuamente:

•Cuestionario (o formato) de sitio. Cuestionario diseñado para los estudios de confort térmico a partir de la aplicación metodológica del enfoque adaptativo, es decir, los estudios (encuestas-evaluaciones) aplicados en sitio.

•Cuestionario (o formato) de laboratorio. Cuestionario diseñado para los estudios de confort térmico a partir de la aplicación metodológica del enfoque predictivo, en otras palabras, los estudios (experimentos-evaluaciones) desarrollados a partir de condiciones controladas de laboratorio.

Una vez aclarado lo anterior, es posible continuar con la explicación referida al diseño del cuestionario de laboratorio: la estructura del formato quedó definida por cinco secciones –cada una dirigida a la obtención de datos específicos– y un apartado con dinámicas de entretenimiento (figura 24):

La sección A hizo referencia a los datos de control necesarios para identificar, ordenar, capturar (digitar) y archivar el total de evaluaciones por grupo experimental; la sección B, a las características principales de los sujetos evaluados (características físicas, origen, actividad metabólica, nivel de arropamiento, etc.); la sección C, a la sensación del ambiente interior del laboratorio (específicamente, a la sensación térmica e hígrica), por parte de los sujetos evaluados, durante los ocho momentos de evaluación (ver “Variación controlada de las condiciones higrotérmicas”); la sección D, en correspondencia con la sección anterior, solicita la preferencia térmica e hígrica del ambiente interior del espacio de evaluación durante los ocho momentos ya mencionados; la sección E, por un lado, al estado anímico de los sujetos en cada uno de los ocho momentos de evaluación respecto a las condiciones higrotérmicas a las que se exponían, y, por otro, a la ubicación precisa de ellos respecto al laboratorio durante la prueba experimental y, por último, la sección de dinámicas de entretenimiento hizo referencia a un conjunto diverso de juegos mentales (sudoku, crucigrama, sopa de letras) que permitió a los sujetos desarrollar una actividad similar a la del salón de clase (70.0 W/m^2, según la ISO 8996, 2004) en tanto se desarrollaba la evaluación.

Las secciones C y D se plantearon con base en la escala de sensación térmica descrita en la ISO 7730 (2004) y en la ANSI/ASHRAE 55 (2010) (cuadro 19).

En tanto la escala de sensación térmica referida en la ISO 7730 (2005) y en ANSI/ASHRAE 55 (2010) se basa en los niveles de - 3 (muy frío) a + 3 (muy caliente), las escalas utilizadas en estos estudios se ponderaron del nivel 1 (muy frío) al 7 (muy caliente), con el fin de conservar el formato utilizado en el cuestionario de sitio.

EVALUACIÓN Y AJUSTES

Esta etapa consistió en poner a prueba el diseño preliminar de cada cuestionario elaborado para los estudios de confort térmico en sitio y en laboratorio. Para ello, previo a iniciar formalmente con el primer periodo de evaluaciones a partir de la aplicación de ambos enfoques de estudio (mayo de 2014), se desarrollaron algunas pruebas piloto en las que fue posible determinar el nivel de comprensión (contenido reactivo/respuesta) y el tiempo de solución de cada cuestionario aplicado en campo, ya fuera en sitio o en laboratorio. Los grupos elegidos para estas pruebas preliminares fueron seleccionados determinísticamente y no debían cubrir alguna característica específica.

CAPTURA DE DATOS

En este apartado se dan a conocer algunas características de formato de las que fue objeto el diseño del cuestionario en ambos enfoques de estudio (adaptativo y predictivo) y, en específico, el planteamiento de las preguntas/respuestas, con el objetivo de facilitar tanto el tiempo de respuesta como el de captura de datos.

Sistema de escritura de respuestas

De acuerdo con Fernández (2007), el diseño de los cuestionarios elaborados para los estudios de confort aquí descritos podría corresponder con un formato de tipo mixto, ya que las preguntas planteadas en cada uno hicieron referencia tanto a interrogantes de tipo abierto como a planteamientos de tipo cerrado. Las preguntas de tipo cerrado conformaron cerca de 90% de los cuestionarios y ofrecieron posibilidades de respuesta de opción múltiple (en algunos casos, las preguntas fueron dicotómicas o tricotómicas) y de tipo excluyente, lo que permitió asociar la variedad de respuestas en grupos de información que permitieran procesar eficientemente los datos recabados en cada reactivo, sección, cuestionario, grupo, periodo y enfoque de estudio planteados. Para ello, fue necesario adoptar un sistema de respuestas que, además de garantizar lo ya mencionado, permitiera aludir a las siguientes características:

•Eficiencia en la captura electrónica de las respuestas.

•Sucesión en la ubicación de las respuestas escritas en los cuestionarios.

•Rapidez de captura a partir de una codificación numérica de respuestas.

•Conocimientos técnicos específicos no necesarios para la interpretación y la captura de respuestas.

•Facilidad de captura en múltiples programas de cómputo.

•Mermar la presencia de errores por escritura, captura o visualización.

El sistema de escritura de respuesta seleccionado fue el de espacios corencuestados,[11] por lo que cada reactivo de tipo cerrado contó con un rectángulo ubicado del lado izquierdo, el cual alojaría el número de la opción seleccionada por el sujeto como respuesta correcta al planteamiento de la pregunta (figura 25).

PROCESO DE CAPTURA DE RESPUESTAS

Con base en las ventajas conseguidas con el sistema de escritura de respuestas en los cuestionarios, fue posible facilitar la captura de datos eficientemente, ya que, otro punto importante que contribuyó a la reducción de tiempos y de errores fue la codificación de cada posibilidad de respuesta a partir de números arábigos. Este tipo de codificación facilitó técnicamente la captura de datos en computadora, pues en el teclado los números están agrupados progresivamente en una misma zona (franja o cuadrante); caso contrario hubiera sido si la codificación de posibles respuestas se hubiera llevado a cabo a partir de letras (o cualquier otro carácter/símbolo), ya que las teclas, en este caso, no mantienen un orden sucesivo (independientemente del tipo o del idioma del teclado), lo que implica tiempo adicional en la captura e identificación de posibles errores.

De esta manera, durante el proceso de captura de datos, simplemente se consultaba la columna izquierda generada por el total de respuestas proporcionadas por el encuestado (figura 26) y se capturaba de forma corrida, de tal manera que el tiempo promedio estimado en la captura de datos de un cuestionario de sitio (43 respuestas) fue de 3 minutos y el estimado para un cuestionario de laboratorio (58 respuestas) fue de 4 minutos, pese a que, en ambos casos, las preguntas de tipo abierto se capturaron tal como el encuestado las respondió.

Debido al alto rendimiento y a la diversidad de herramientas disponibles para la captura, el procesamiento y la graficación de datos que ofrece una hoja de cálculo convencional, el programa informático que se utilizó fue Microsoft Excel®. Con ello, se desarrolló un formato (tipo matriz) en el cual se presentan los datos por filas (por encuesta) y por columnas (por variable analizada) (figura 27).

METODOLOGÍA PARA ESTUDIOS DE CONFORT TÉRMICO EN SITIO

La metodología es el proceso encargado de asistir de un orden lógico al desarrollo de un método o conjunto de métodos; es el proceder del investigador con base en las técnicas normativas (valoración), descriptivas o comparativas (análisis) que emplea (Restrepo, 2003).

Entre los términos metodología y método existe una diferencia marcada. Mendieta-Alatorre (1973) define al método como “el camino o medio para llegar a un fin, el modo de hacer algo ordenadamente, el modo de obrar y de proceder para alcanzar un objetivo determinado”, es decir, el procedimiento que sirve como instrumentación para lograr los objetivos planteados en la investigación; en tanto, la metodología es el estudio analítico y crítico de ese procedimiento, es la encargada de darle una lógica (descripción, explicación y justificación) y un orden al método.

La definición y la diferencia aclaratorias de cada concepto resultan de utilidad, ya que en este apartado se describe el procedimiento instrumental que permitió iniciar, desarrollar y concluir la investigación en sitio a partir de los principios metodológicos del enfoque adaptativo. De acuerdo con Hernández, Fernández & Baptista (2006), el diseño de estos estudios sería de tipo expost-facto transversal correlacional (ver figura 12), debido a que se aplicaron encuestas de evaluación, en condiciones reales de hábitat y en una única ocasión por periodo de estudio a sujetos residentes de la ciudad de Pachuca seleccionados determinísticamente, durante los cuatro periodos higrotérmicos de un año típico, con el fin de conocer la sensación térmica de los sujetos respecto a la magnitud de las variables físicas que formaban parte del ambiente en ese momento.

CONSIDERACIONES GENERALES

La investigación no experimental es aquella en la que no se puede manipular intencionalmente las variables independientes, solo es posible observar, medir, analizar e interpretar los fenómenos tal y como se presentan en su contexto natural. Kerlinger (1979) señala que “la investigación no experimental es cualquier investigación en la que resulta imposible manipular variables o asignar aleatoriamente a los sujetos o a las condiciones”. Los sujetos evaluados son observados en su ambiente natural, en su realidad, no se les expone a estímulos controlados; es decir, en un estudio no experimental no se reproduce ninguna situación, sino que se interpretan situaciones ya existentes (no provocadas intencionalmente por el investigador), en las que las variables independientes y sus efectos ya han sucedido.

En el diseño transversal de la investigación no experimental se describen las variables que intervienen en un mismo estudio y se analiza su incidencia (grado de afectación) e interrelación (relaciones entre sí) sobre los sujetos en un momento único, es decir, su dimensión temporal se acota en puntos específicos individuales en el tiempo; en lo absoluto, tiene continuidad su proceso de medición, observación y análisis. En este sentido, su clasificación correlacional tiene como propósito identificar y medir (el grado de) la relación entre dos o más variables en un contexto en particular.

Si dos variables están correlacionadas y se identifica la forma en cómo se relacionan, se cuenta con las bases necesarias para estimar el valor aproximado que tendría un grupo de personas en una variable a partir del valor que podrían tener en la otra variable. La correlación sirve para definir tendencias (lo que ocurriría en la mayoría de los casos o lo que se esperaría en general), por lo que difícilmente correspondería con el comportamiento específico de casos individuales.

Diferentes estudios de campo (Brager & de Dear, 1998; Humphreys, 1995a; Gómez-Azpeitia et al., 2009, González & Bravo, 2001, entre otros) han demostrado, con base en la medición de la sensación térmica de sujetos residentes de diversos países, que las respuestas previstas de acuerdo con la aplicación del modelo de Fanger (1972) y los índices sugeridos en las normas ANSI/ASHRAE 55 (2010) e ISO 7730 (2005), no describen adecuadamente las condiciones de confort térmico de las personas; así, se aprecia una subestimación de la capacidad de adaptación. Las temperaturas de confort obtenidas no solo difieren de las propuestas de los estándares racionales, sino que además varían entre localidades geográficas, ambientes climáticos y estratos socioeconómicos y culturales.

Humphreys (1981) observó que en edificios artificialmente climatizados la temperatura de confort se determina con mayor frecuencia por los factores sociales y económicos que por las variaciones del clima; por el contrario, para el caso de edificios con ventilación natural se determina generalmente con la temperatura promedio exterior.

De manera particular, en la aplicación del enfoque adaptativo de esta investigación, las variables independientes (no manipulables) fueron TBS, TGN, HR, VV, nivel de resistencia térmica por arropamiento y nivel de actividad metabólica de los sujetos; en tanto, las variables dependientes fueron la percepción térmica, la percepción hígrica, la percepción eólica y la aceptación personal del ambiente.

POBLACIÓN CONSIDERADA

En los subcapítulos “Selección del caso de estudio y de la población blanco” y “Características de la población” ya se ha explicado el método de asignación y selección de la población blanco para los estudios de confort térmico; asimismo, en el subcapítulo “Tamaño de la muestra” se detalló el diseño de la muestra poblacional para cada periodo de estudio, así como la forma no aleatoria en que fueron elegidos los grupos a encuestar. Por lo tanto, en este apartado sólo se mencionan los criterios de selección considerados para la asignación de grupos, los cuales, de manera simplificada, se describen a continuación:

1.Los grupos a encuestar debían ser de pregrado (licenciatura o ingeniería), con el fin de estar dentro del rango de edades estudiado.

2.Los grupos a encuestar debían cubrir con el total de alumnos calculados por carrera y por periodo de estudio (ver cuadro 16) para cubrir con las 348 observaciones programadas.

3.Los grupos a encuestar debían estar en clase rutinaria durante los horarios determinados para llevar a cabo los estudios de sitio (ver “Horario de aplicación y duración de las encuestas”). En la mañana, debían pertenecer a la clase impartida de 7 a 9 horas y, en la tarde, a la clase de 15 a 17 horas, con el fin de realizar los estudios en los momentos teóricos en los que se presentan las condiciones higrotérmicas extremas de un día típico.

4.La estancia de los estudiantes en clase debía ser de por lo menos 30 minutos previos a la aplicación de la encuesta.

5.Los estudiantes de cada grupo a encuestar debían formar parte del tercer semestre o alguno posterior para garantizar la estancia de al menos un año en la ciudad de Pachuca y, por ende, que hubieran tenido la oportunidad de experimentar las condiciones climáticas de todo un año en el sitio de estudio.

6.Los estudiantes debían encontrarse dentro de un salón tipo –en correspondencia con los croquis ofrecidos en el cuestionario–, ya que estos son los espacios donde los estudiantes pasan por lo menos 85% de su tiempo en el ITP.

El diseño de la muestra fue de 348 observaciones por periodo; sin embargo, el tamaño de la muestra estudiada correspondió a 425 estudiantes para enero, 397 para marzo, 325 para mayo y 409 para septiembre, lo que resultó en un total de 1 556 observaciones recabadas con los estudios de sitio (cuadro 20).

Si bien en estos estudios de tipo transversal correlacional no se controlaron los agentes externos, sí se pudo, indirectamente, lograr una uniformidad con la magnitud de los factores internos (nivel de arropamiento y actividad metabólica), tiempo de residencia o visita, espacio donde se les evaluaba (salones ventilados naturalmente), disposición de los asientos y horario de evaluación.

En el ITP, donde la formación que se ofrece es tecnóloga (ocho de las 10 carreras son ingenierías), se observó uniformidad en el nivel y el código de vestimenta según el periodo climático (estación). Aunque la vestimenta está influida por aspectos socioculturales y religiosos, Humphreys (1978) menciona que los tres factores más importantes que afectan la elección de la vestimenta son la actividad, la temperatura (variable en función de la estación) y la moda prevaleciente.

PERIODOS DE ESTUDIO

Los periodos de estudio en los que se llevó a cabo la aplicación de encuestas en sitio fueron seleccionados con base en las condiciones higrotérmicas extremas de un año típico en la ciudad de Pachuca, tal como se detalla en el apartado “Periodos de evaluación”.

De acuerdo con la figura 28, las temperaturas extremas de un año se dan durante enero (frío) y mayo (cálido). Según la figura 29, los periodos que dan lugar a las humedades relativas extremas de un año son marzo (seco) y septiembre (húmedo), los cuales corresponden con los meses centrales de transición entre el periodo frío y el caliente, y viceversa. Con base en lo anterior, se decidió llevar a cabo los estudios de sitio durante los siguientes periodos, los dos primeros en 2014 y los dos últimos en 2013:

•Enero (periodo frío);

•Marzo (periodo seco y de transición entre el periodo frío y el cálido);

•Mayo (periodo cálido)

•Septiembre (periodo húmedo y de transición entre el periodo cálido y el frío).

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

En los estudios de confort térmico en sitio se tomó medición y registro de las variables físicas que sugieren un efecto significativo en la percepción térmica de los sujetos (TBS, TGN, HR y VV). Estas lecturas fueron medidas y registradas de forma simultánea a la respuesta de las secciones D. Percepción del ambiente interior del espacio y E. Preferencias del ambiente interior del salón de clase del cuestionario de sitio. Para ello, se utilizaron los instrumentos de medición descritos en el subcapítulo “Instrumentos de medición”; sin embargo, la selección de éstos se llevó a cabo con base en los siguientes criterios técnicos, normativos y financieros:

1.Tipo de variables a medir y registrar. Alude a que los instrumentos, de manera individual o en conjunto, cuenten con los sensores necesarios para monitorear y registrar durante el levantamiento de encuestas las variables físicas requeridas en los cuestionario (TBS, TGN, HR y VV) para su estudio y su análisis correlacional respecto a la sensación térmica percibida por los sujetos.

2.Recomendaciones técnicas previstas en la normativa ISO 7726 (1998). Se refiere a considerar los rangos permisibles de operación y de precisión, por variable registrada, con los que deben contar los instrumentos de medición para ofrecer lecturas confiables y poder generar una base de datos clase I, II o III, según Brager y de Dear (1998), así como a las especificaciones técnicas de ubicación, operación y fabricación durante los estudios en sitio.

3.Características técnicas de operación. Se debe tener en cuenta la precisión de los sensores, el rango de operación para que se ajusten a las condiciones del ambiente térmico de estudio y los intervalos de registro de la información. De esta última consideración dependerá la capacidad de memoria y consumo de energía o duración de la batería del instrumento.

4.Disponibilidad en stock y tiempo de entrega. Considerar si al momento de realizar la cotización al fabricante (o distribuidor), los instrumentos de medición se encuentran disponibles en bodega, de lo contrario, estimar que el tiempo de entrega no supere el tiempo previsto para iniciar los estudios en sitio.

5.Facilidad de operación y de traslado. Se refirió a que los instrumentos de medición no requirieran un nivel técnico de especialización específico para su operación adecuada; así como a que sus características físicas (volumétricas), permitieran su fácil traslado.

6.Precio. Este aspecto, más que un criterio, fue una limitante para seleccionar los instrumentos de medición, ya que esta investigación no fue enmarcada en algún programa de financiamiento que permitiera su plena realización (recursos humanos, técnicos y logísticos, transporte, etc.), por lo que fue necesario adaptarse al limitado presupuesto disponible para la adquisición de los instrumentos.

7.Periodo de estabilización de lectura. Todo instrumento de medición requiere de un periodo mínimo de tiempo para estabilizar sus lecturas respecto a las condiciones del ambiente. En este caso, lo que se atendió fue que ese periodo de estabilización fuera lo más breve posible una vez instalados los instrumentos en el punto a medir, ya que la duración máxima de las encuestas osciló entre los 15 min y 18 min.

Asimismo, es importante mencionar que se realizó una calibración[12] de los instrumentos en cuanto a los sensores de temperatura de bulbo seco y humedad relativa contenidos en la cámara fría y de confort del laboratorio de ambiente controlado –donde los sensores de temperatura (mca. Precon, mod. ST-R3S-C) cuentan con una precisión de ± 0.2 °C y una resolución de 0.01 °C y los sensores de humedad relativa (mca. General Eastern, mod. MRH-3) con una precisión de ± 2.0% y una resolución de 0.1%–, con el fin de contar con un referente más preciso (especificaciones superiores de medición, monitoreo y registro) en la toma de lecturas durante las mediciones en sitio (figura 30).

Disposición de los instrumentos de medición

En la norma ISO 7726 (1998) se presentan las especificaciones que deberán atender los instrumentos de medición que evalúen el ambiente térmico. Entre otros aspectos, se sugiere que la altura de los sensores para medir las variables físicas en ambientes térmicos heterogéneos deberá ser:

•En evaluaciones con personas sentadas, a 0.1 m (nivel del tobillo), 0.6 m (nivel del abdomen) y 1.1 m (nivel de la cabeza).

•En evaluaciones con personas de pie, a 0.1 m (nivel del tobillo), 1.1 m (nivel del abdomen) y 1.7 m (nivel de la cabeza).

En este sentido, la ANSI/ASHRAE 55 (2010) sugiere que la altura de los sensores de la temperatura del aire y la velocidad del viento deberá ser, sobre el nivel de piso:

•En evaluaciones con ocupantes con actividad sedentaria, a 0.1 m, 0.6 m y 1.1 m.

•En evaluaciones con ocupantes que desarrollan actividades de pie, a 0.1 m, 1.1 m y 1.7 m.

En este contexto, la medición de la humedad se deberá hacer en cualquier nivel dentro del espacio ocupado, solo si se requiere un punto de medición; de lo contrario, esta deberá medirse a las siguientes alturas, sobre el nivel de piso, según el criterio correspondiente:

•En evaluaciones con ocupantes sentados, a 0.6 m.

•En evaluaciones con ocupantes de pie, a 1.1 m.

En cuanto a la localización (en planta) de los instrumentos, esta normativa indica que:

•Las mediciones deberán tomarse en los lugares donde se conoce o se espera que los ocupantes pasen el tiempo.

•Si la distribución de los ocupantes no puede ser estimada o conocida, entonces los puntos de medición deberán ser como sigue:

a)En el centro del espacio.

b)A 1.0 m de separación del centro de cada muro macizo del espacio de evaluación. En el caso de muros con ventanas (que den al exterior), el punto de medición deberá ser a 1.0 m de separación del centro de la ventana más grande.

En cualquiera de los casos, las medidas se tomarán en los lugares donde se estima u observa que se producen las condiciones térmicas más elevadas.

De acuerdo con lo establecido en la “Descripción de las variables del ambiente térmico” de la normativa ANSI/ASHRAE 55 (2010, p. 12), la temperatura del aire es el promedio numérico de las temperaturas a nivel del tobillo, cintura y cabeza alrededor del ocupante (0.1 m, 0.6 m y 1.1 m, respectivamente, para personas sentadas, y 0.1 m, 1.1 m y 1.7 m, respectivamente, para personas de pie); en consecuencia, la temperatura local del aire se refiere al valor individual de esta en alguno de los niveles mencionados (tobillo, cintura o cabeza). No obstante lo anterior, en estos estudios solo fue posible monitorear la lectura de la altura de la cabeza (hipotálamo) por facilidad y por recursos disponibles (cantidad de instrumentos).

De esta manera, si bien en los estudios de sitio era posible determinar (o, en todo caso, estimar) la posición de los sujetos a encuestar (evaluar), se tornaba técnica y logísticamente imposible ubicar en cada una de estas posiciones un set de instrumentos con los sensores necesarios para medir y registrar las variables físicas analizadas en estos estudios (TBS, TGN, HR y VV), por ello se determinó, en atención a la segunda alternativa sugerida por ANSI/ASHRAE 55 (2010), ubicar en el centro del espacio un set de instrumentos a una altura de 1.1 m del nivel de piso; sin embargo, para aprovechar la existencia de los cuatros sets con los que se disponía, se ubicaron dos más, como referente, sobre el mismo eje longitudinal a 1.0 m de separación de los muros con ventanas y a una altura de 1.1 m, y uno último frente a la puerta (vano con mayor altura en el salón de clase), separado a 1.0 m hacia adentro y ubicado a una altura de 1.1 m (figura 31).

La disposición anterior se hizo con el objeto de atender lo sugerido por las normas ISO 7726 (1998) y ANSI/ASHRAE 55 (2010) en todos los sentidos; no obstante, la justificación de dichas posiciones es la siguiente:

•Set de instrumentos central (set número 3). De estos instrumentos se tomarían las lecturas de las variables físicas requeridas en el cuestionario (TBS, TGN, HR y VV).

•Sets de instrumentos laterales, frente a muros con ventanas (sets número 2 y 4). Se colocaron sobre el mismo eje longitudinal que el set anterior, solo que frente a los muros con ventanas a una separación de 1.0 m, con el fin de registrar las condiciones generadas respecto a la presencia de alguna velocidad del viento cuando las ventanas estuvieran abiertas durante la aplicación de encuestas.

•Set de instrumentos en la puerta (set número 1). En atención a que el vano con mayor altura en el salón de clase es la puerta y que, además, es el dispositivo de control térmico (además de las ventanas) que con mayor repetición es utilizado por los sujetos, se decidió colocar un último set de instrumentación a 1.0 m de separación de la puerta y 1.0 m de separación del muro macizo convergente.

•Set de instrumentos al exterior (set número 5). Con el fin de contar con un referente higrotérmico exterior y la posibilidad de, en algún momento, correlacionar la sensación térmica percibida por los sujetos al interior del espacio respecto a las magnitudes de TBS y HR dadas al exterior del espacio de medición, se decidió ubicar un set de instrumentación al exterior del salón de clases y a la sombra.

CAPACITACIÓN DE ENCUESTADORES

Para obtener un eficaz y eficiente levantamiento de encuestas a lo largo de los estudios en sitio, fue indispensable capacitar al personal de apoyo respecto a todas las actividades que desarrollarían en la aplicación de encuestas. Esta capacitación se llevó a cabo una semana antes de iniciar formalmente cada periodo de estudio y consistió en detallar cada actividad de apoyo en los estudios de sitio. Asimismo, durante esta capacitación se desarrolló una prueba piloto con el fin de vislumbrar los tiempos requeridos en la respuesta del cuestionario, la lectura del peso y la talla, el traslado de instrumentación y accesorios complementarios entre salones de clase, la espera para el acceso al aula, la aplicación de la encuesta en su totalidad, así como el arme/desarme de sets de medición, entre otros.

Las actividades de apoyo en las cuales se desempeñaron los estudiantes de servicio social durante el levantamiento de encuestas fueron las siguientes:

Armado de sets de instrumentación

Durante el levantamiento de encuestas fue posible contar con cuatro sets de instrumentación para tomar medida y registro de las variables físicas al interior del espacio de evaluación, así como uno más para la lectura y el registro de estas al exterior del espacio, de acuerdo con los “Instrumentos de medición”, por lo que esta etapa consistió en conformar cada uno de ellos a partir del armado del trípode y la fijación de los instrumentos de medición (figura 32).

Para el manejo y operación de los instrumentos de medición, se instruyó a los encuestadores (servicio social) conforme al manual de usuario de cada fabricante. La carga de baterías y personalización de ajustes quedó a cargo exclusivo del coordinador de la encuesta.

Traslado de instrumentos de medición

Para evitar accidentes o pérdidas físicas durante el traslado de los instrumentos entre los salones de clase, se le indicó al personal de apoyo la forma como debían desplazar los sets de instrumentación (figura 33).

Distribución de instrumentos de medición

Esta actividad consistió en emplazar los sets de medición al interior y al exterior de los salones de evaluación tal como fue descrito en el subcapítulo anterior (ver “Disposición de los instrumentos de medición”), con principal atención en la altura (1,1 m) y la posición de los instrumentos (separación de 1,0 m con relación al muro) respecto al espacio en el que se aplicaba el cuestionario (Figura 34).

Entrega de cuestionarios

Esta etapa consistió en entregar los cuestionarios a los sujetos de estudio. Para ello, justo después de que el profesor permitía el acceso, un encuestador entregaba el total de cuestionarios a los sujetos que se encontraban al frente de cada fila para que tomaran uno y pasaran el resto hacia atrás (figura 35).

Coordinación de la encuesta

Esta actividad corresponde con el eje rector de la aplicación de encuestas, pues de ella depende en gran medida que los resultados recabados con los cuestionarios, además de entregarse en tiempo y forma, contaran con un nivel de certidumbre consistente. Para ello, pese a que la figura de coordinador de la encuesta fue adquirida en cada periodo de estudio por el autor de esta investigación, se capacitó a los estudiantes de servicio social para que tuvieran las herramientas necesarias para llevar a cabo, por sí mismos, la aplicación de encuestas grupales. De esta manera, los puntos relevantes en los que se centró la capacitación respecto a esta actividad fueron:

1.Expresión frente al grupo. Las características principales que deberían atenderse en este rubro fueron seguridad y confianza ante la expresión y dirección de grupo durante la aplicación de las encuestas. Otros puntos relevantes son la amabilidad y el ambiente amistoso que podría generarse en el espacio de evaluación (salón de clase), ya que según Hernández, Fernández & Baptista (2006), según el trato que se proporcione al sujeto, será el grado de atención, colaboración y compromiso que ofrecerá para la encuesta.

2.Presentación. Esta actividad hizo alusión a ofrecer, frente al grupo, una breve explicación de los objetivos, los alcances, los periodos de estudio y la metodología planteados en la investigación; a mencionar los lazos de colaboración establecidos entre la UAM-A y el ITP para llevar a cabo este proyecto y a presentar, de manera general, al equipo de encuestadores que se encargaría de aplicar la evaluación en ese momento. Esta actividad fue de suma importancia porque de ella dependía el grado de confianza de los sujetos de estudio para colaborar, disponer de su tiempo y depositar la honestidad necesaria en cada una de las respuestas elegidas en los reactivos del cuestionario.

3.Sincronización de respuestas. Se refiere a leer cada reactivo y cada posible respuesta en voz alta, dirigiéndose a los sujetos de estudio para llevar de manera coordinada y uniforme la respuesta del cuestionario y evitar que los sujetos se atrasaran o adelantaran, de modo heterogéneo, en la contestación de los reactivos. Esto permitió que la respuesta grupal de los cuestionarios se iniciara, realizara y concluyera paralelamente.

4.Aclaración de dudas. Hace referencia a responder a todas las dudas surgidas de la investigación: periodos de aplicación, contenido del cuestionario, planteamiento de preguntas/respuestas, significado de cada variable, forma de llenado de algunos reactivos, información que debía llevar el croquis del salón, beneficios de la investigación para el ITP, etc. Para ello, fue necesario que el coordinador de la encuesta contara con conocimientos específicos de la investigación, por lo que fue necesario explicar a los encuestadores, a detalle, cada uno de los puntos citados anteriormente, entre otros.

5.Agradecimiento por colaborar. Consistió en mostrar la gratitud de los encuestadores hacia cada uno de los integrantes del grupo encuestado por el tiempo y honestidad que depositaron en los cuestionarios. Esto serviría para que una misma persona, que fuera evaluada en más de una ocasión (de los cuatro periodos de estudio), accediera con cierta facilidad en responder nuevamente la encuesta.

Levantamiento fotográfico de la aplicación de encuestas

Con el fin de preservar evidencia gráfica de cada uno de los grupos encuestados, se realizó un levantamiento fotográfico durante cada evaluación. Esta actividad consistió en realizar ocho tomas justo en el momento en que se aplicaban las encuestas: una por cada esquina y otra al centro de cada muro, como se aprecia en la figura 36.

Registro de variables físicas

Dadas las características de guardado de datos con las que contaban los instrumentos de medición utilizados en los estudios de sitio, se decidió registrar, de manera manual, las lecturas obtenidas durante el levantamiento de encuestas. Para ello, se utilizó un formato diseñado conforme al color de los instrumentos y las variables, con el fin de facilitar esta actividad al encuestador y evitar errores de identificación y escritura (Cuadro 21).

Lectura de talla y de peso

Los reactivos 9. Estatura y 10. Peso del cuestionario solicitaban a los sujetos proporcionar los datos de talla y peso personales. Si los conocían, se les solicitaba que simplemente lo anotaran, de lo contrario, contaban con la posibilidad de pasar al frente del salón para que, con apoyo de la Báscula analógica y de la Regla de aluminio, se les proporcionaran (figura 37).

Levantamiento de cuestionarios

Esta etapa consistió en recoger, en orden y de forma individual, los cuestionarios concluidos al final de la encuesta. Para ello, el criterio que se consideró fue que un encuestador debía dirigirse con la persona ubicada en la fila y el asiento más cercanos a la puerta del salón y comenzar con el levantamiento de cuestionarios de adelante hacia atrás por cada fila (figura 38), con el fin de mantener un patrón consistente que permitiera el correcto foliado de los documentos.

Asimismo, durante el levantamiento se hizo una revisión rápida de respuestas para identificar someramente si se había respondido el total de reactivos, de lo contrario, se solicitaba al sujeto evaluado anotar las respuestas faltantes.

Recolección de instrumentos de medición

Al concluir la encuesta se debía proceder a reunir los sets de medición que se encontraban distribuidos tal como se muestra en la Figura 34 (pág. 164). Para ello, los encuestadores debían introducirse por las filas hasta llegar a ellos y con mucho cuidado levantarlos a un nivel superior al de la cabeza de los encuestados y desplazarlos hasta el frente del salón, con el fin de evitar algún accidente durante esta actividad.

Acomodo de cuestionarios (para foliar y capturar)

Las indicaciones proporcionadas a los encuestadores fueron: Ubicar, en la parte superior del legajo, el cuestionario número uno, correspondiente con el de la persona próxima a la puerta; el orden de los cuestionarios debía corresponder con la técnica utilizada para su levantamiento; la foliación y la captura de datos correría a cargo del coordinador de la encuesta (investigador) (Figura 39).

LEVANTAMIENTO DE ENCUESTA

Este procedimiento se estructuró en tres secciones: actividades preliminares a la encuesta, actividades durante la encuesta y actividades posteriores a la encuesta.

Actividades preliminares a la encuesta.

1)Se citaba a los encuestadores con 30 minutos de anticipación al horario designado para la aplicación de la encuesta, con el fin de armar los sets de medición e indicar las actividades de apoyo que cada uno de ellos realizaría durante la evaluación aplicada.

2) Los encuestadores se dirigían al salón que alojaba al grupo a evaluar, conforme a lo descrito en el “Traslado de instrumentos de medición”, y esperaban a un costado para estabilizar el registro de variables ambientales en los instrumentos de medición hasta que llegara el horario acordado para ingresar al salón de clase y aplicar la encuesta (figura 40).

Actividades durante la encuesta.

1)Se llamaba a la puerta al profesor en turno y se le solicitaba amablemente el acceso a su salón de clase para llevar a cabo la evaluación.

2)Una vez autorizado el ingreso, un encuestador distribuía los sets de medición al interior del espacio de evaluación, mientras que otro se encargaba de entregar los cuestionarios. En tanto, el coordinador de la encuesta ofrecía una breve introducción respecto a la investigación.

3)Una vez confirmada la posesión de un cuestionario por estudiante, el coordinador de la encuesta daba lectura en voz alta a cada reactivo y a una posibilidad de respuesta, en seguida iniciaba la encuesta. Durante este proceso, hubo variables en las que se les debía aclarar o ejemplificar el significado de cada una de ellas (su posición respecto a la ciudad de Pachuca, la intensidad de su actividad, el nivel de arropamiento y las escalas subjetivas de sensación y preferencias, etc.) y otras que solo fueron de observación (por ejemplo, características del edificio y las del salón de clase). En tanto, un encuestador tomaba fotografías para integrar la evidencia gráfica que permitiera plasmar las características del ambiente térmico en las que se llevó a cabo la evaluación. Asimismo, el otro encuestador se encargaba de registrar simultáneamente las lecturas dadas por cada instrumento de medición (TBS, TGN, HR y VV), como se indicó anteriormente en “Registro de variables físicas”.

4)Una vez concluida parcialmente la respuesta del cuestionario, se les indicaba a los sujetos de estudio que, aquellos que no habían contestado los reactivos 9. Estatura y 10. Peso del cuestionario por no saberse el dato, pasaran al frente para que los encuestadores les tomaran lectura de talla y peso, tal como se describió en “Lectura de talla y de peso”; en tanto, el coordinador de la encuesta aclaraba al resto de los estudiantes las dudas que surgían a partir de la aplicación del cuestionario.

5)Para finalizar, después de terminar la actividad anterior, el coordinador de la encuesta agradecía al grupo por colaborar con la investigación y por haber dedicado tiempo, honestidad y confianza en la respuesta de los cuestionarios; mientras tanto, un encuestador levantaba los cuestionarios, de forma individual, acudiendo personalmente al asiento de cada estudiante, tal como se señaló en “Levantamiento de cuestionarios” y el otro se encargaba de reunir los sets de medición para trasladarlos al espacio donde se desarmarían, tal como se indicó en “Recolección de instrumentos de medición”.

Actividades posteriores a la encuesta.

1.Al finalizar la encuesta en el grupo, se trasladaban los sets de medición y los accesorios complementarios al espacio de desarme, conforme a lo sugerido en “Traslado de instrumentos de medición”.

2.Los encuestadores, en conjunto y bajo supervisión del coordinador de la encuesta, procedían a llevar a cabo el desarme y guardado de los sets de medición y los accesorios complementarios a la aplicación de encuestas.

3.De igual manera, los encuestadores, en conjunto y con la supervisión del coordinador de la encuesta, daban orden a la secuencia de los cuestionarios a partir de las bases señaladas en “Acomodo de cuestionarios (para foliar y capturar)”.

4.Por último, el coordinador de la encuesta foliaba cada uno de los cuestionarios recabados y procedía a la captura de datos conforme a lo descrito en “Captura de datos”. Es importante mencionar que durante este proceso se evitó incluir las respuestas de los sujetos en condiciones biológicas atípicas (enfermedades leves o crónicas, embarazo, periodo de lactancia).

HORARIO DE APLICACIÓN Y DURACIÓN DE LAS ENCUESTAS

Los horarios que dan lugar a las condiciones higrotérmicas extremas de un día típico son las 6 horas y las 15 horas, horario solar, a partir de los cuales es posible estimar los datos horarios de temperatura y humedad relativa con base en el método gráfico sinusoidal (Fuentes, 2004, p. 190). Teóricamente, alrededor de las 6 horas se presentan la temperatura baja y la humedad relativa alta del día, mientras que alrededor de las 15 horas dan lugar las condiciones de temperatura alta y humedad relativa baja. No obstante, por circunstancias administrativas, docentes, escolares y técnicas (horarios de clase, apertura de salones, tolerancia de profesores y alumnos, tiempo de aclimatación previa en el aula, armado de instrumentos de medición, etc.), estos horarios se ajustaron a los más próximos en los que se impartían las clases (figura 42):

•De 7 a 9 horas, horario local (primera clase de la mañana). De 6 horas 25 minutos a 8 horas 25 minutos, horario solar en invierno, y de 5 horas 25 minutos a 7 horas 25 minutos, horario solar en verano.

•De 15 a 17 horas, horario local (primera clase de la tarde). De 14 horas 25 minutos a 16 horas 25 minutos, horario solar en invierno, y de 13 horas 25 minutos a 15 horas 25 minutos, horario solar en verano.

METODOLOGÍA PARA ESTUDIOS DE CONFORT TÉRMICO EN LABORATORIO

En este apartado se describe el procedimiento que permitió desarrollar la investigación en laboratorio a partir de los principios metodológicos del enfoque predictivo en los estudios de confort térmico. Con base en las características y el proceso metodológico de las pruebas de laboratorio, fue posible determinar que, de acuerdo con Hernández, Fernández y Baptista (2006), el diseño de estos estudios sería de tipo experimental puro (ver figura 12). Estos estudios de laboratorio se realizaron en las instalaciones del Laboratorio de Ambiente Controlado (LAC) de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa durante los periodos térmicos extremos de la ciudad de Pachuca: enero (frío) y mayo (cálido).

CONSIDERACIONES GENERALES

De acuerdo con Hernández, Fernández y Baptista (2006), la acepción particular del término experimento se refiere al

estudio de investigación en el que se manipulan deliberadamente una o más variables independientes (supuestas causas) para analizar las consecuencias de esa manipulación sobre una o más variables dependientes (supuestos efectos), dentro de una situación de control para el investigador.

De acuerdo con esta definición, las características de un experimento podrían equipararse con las de –lo que ellos llaman– un experimento verdadero o puro. Las características de un experimento puro son:

•Manipulación intencional de una o más variables independientes[13] (causa) para provocar uno o más efectos (variables dependientes).[14] Según Christensen (1980), la variable independiente resulta de interés para el investigador porque es la que, se presume, será una de las causas que producen el efecto. Para obtener evidencia de esta relación causal, se debe manipular la variable independiente y analizar su efecto sobre la dependiente.

•Medición válida y confiable del efecto que la variable independiente ejerce sobre la variable dependiente.

•Validez interna de la situación experimental a partir de la identificación y la interpretación precisas de la forma en cómo se da la relación entre las variables independientes y las dependientes de interés, es decir, ejercer un control y un tratamiento absolutos de las variables ajenas (no relacionadas con los objetivos perseguidos con el experimento) en aras de identificar el grado de afectación puro de las variables independientes sobre las dependientes del experimento.

•Validez externa de los resultados experimentales, la cual se relaciona con qué tan generalizables o aplicables son los resultados de un experimento a situaciones no experimentales y a otros sujetos o poblaciones. Por lo general, responde a la pregunta ¿a qué sujetos, poblaciones, contextos, variables y situaciones pueden aplicarse los resultados del experimento?

Los estudios de tipo experimental son explicativos y de tipo correlacional, debido a las relaciones y los efectos causales entre variables independientes y dependientes. La validez interna de un experimento tiene que ver con la calidad y el control que se tenga de este: los grupos experimentales solo deben diferir entre sí por su exposición ante la variable independiente y el análisis debe ser el adecuado de acuerdo con el tipo de datos que se manejen. La validez interna de los experimentos se logra a partir de la precisión con la que se controlan, no basta con tener dos o más grupos experimentales de comparación, sino que estos deben ser similares en todo, excepto en la manipulación de la variable independiente.

Una de las formas para lograr ese control es por la equivalencia de grupos (selección de los sujetos para conformar grupos equivalentes), esto implica que todo permanece constante, excepto las variables independientes de las que se analizará su efecto sobre las dependientes. Este tipo de control permite, entonces, atribuir las diferencias resultantes entre los grupos (experimental[15] o de control)[16] al efecto de la variable independiente y no a otros factores (fuentes de invalidación interna);[17] es decir, lo que se busca; con ello, se establece la certeza de que las afectaciones manifestadas en las variables dependientes son, exclusivamente, por la influencia de las variables independientes.

Sin embargo, es importante mencionar que de no realizarse correctamente la selección de grupos por equivalencia, es posible que esta represente una fuente de invalidación interna del experimento (todo lo contrario al objetivo de origen), ya que, de llevar a cabo una elección tendenciosa de los sujetos, los grupos experimentales dejarían de ser equivalentes; por ejemplo, si la selección se basa en el nivel intelectual de los sujetos y se eligen a los inteligentes para la conformación de un grupo y a los no inteligentes para la de otro durante una prueba de conocimientos, ambos grupos no resultarían equiparables.

En algunos experimentos es posible apreciar dos o más variables independientes que afectan ponderadamente a una o más variables dependientes. En este caso, de identificar el grado de influencia de las primeras sobre las segundas, las variables independientes menos influyentes (menor efecto) podrían controlarse permanentemente (bajo un valor continuo) y calificarse como constantes del experimento, lo que en realidad se conoce como equivalencia por emparejamiento.[18]

Esto permite valorar y analizar, exclusivamente, el efecto que las variables independientes restantes (con mayor influencia) ejercen sobre las variables dependientes, dejando despreciable el efecto que las variables independientes sin manipulación (constantes) pudieran ejercer. Lo anterior podría ejemplificarse si se toma como referente las variables de los estudios experimentales de esta investigación, con la edad, el sexo, el tiempo de estancia de los sujetos en la ciudad de Pachuca, el último alimento ingerido (tiempo y calorías), estado anímico y de salud, tiempo y medios de traslado antes y después de la evaluación, el nivel de arropamiento, etc., variables independientes, ajenas a los objetivos concretos de las pruebas experimentales, que fueron controladas a partir de un valor determinado (para cada caso) e inducidas a convertirse en constantes, dejando solo a las variables físicas manipuladas en el laboratorio (temperatura de bulbo seco y humedad relativa) como variables independientes.

Para efecto de los análisis descriptivo y correlacional, correspondientes a los estudios de laboratorio considerados en esta investigación, las variables independientes (estímulos experimentales manipulados intencionalmente para ejercer influencia en los sujetos) manipuladas en el laboratorio de ambiente controlado fueron la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa; en tanto, las variables dependientes (efectos medidos en los sujetos por causa del tratamiento experimental) fueron la sensación y la preferencia higrotérmicas del ambiente, así como el nivel anímico de cada sujeto.

DISEÑO DE LA SUBMUESTRA BLANCO PARA ESTUDIOS DE LABORATORIO

La submuestra poblacional analizada en las pruebas de laboratorio se diseñó con base en la muestra poblacional diseñada para llevar a cabo los estudios de sitio. Lo anterior responde a diferentes argumentos teóricos y diversas circunstancias suscitadas durante el estudio de cada periodo, por ejemplo:

•De acuerdo con Hernández, Fernández y Baptista (2006), en un experimento, la manipulación de una variable independiente puede ser objeto de dos o más variaciones (alteraciones/cambios). El nivel mínimo de manipulación es dos: presencia-ausencia de la variable independiente en el experimento; lo que implica al menos dos grupos de sujetos en evaluación: un grupo (experimental) expuesto a la presencia de la variable independiente (estímulo experimental) y un grupo (de control) expuesto a la ausencia de ese estímulo. Con ello, es posible determinar que cada nivel o grado de manipulación de la variable independiente representa un grupo de sujetos en el experimento.

Entonces, si se considera que las condiciones higrotérmicas en los estudios de laboratorio de esta investigación fueron manipuladas (variadas) durante ocho momentos específicos a lo largo de cada prueba experimental –momentos en los que se recababa el voto de confort del grupo experimental–, se puede considerar que en cada uno de esos momentos se evaluó a un grupo de sujetos específico, por lo que es posible asimilar que durante cada prueba experimental se evaluaron a ocho grupos de sujetos, el equivalente a 96 observaciones, de considerar que la capacidad promedio de alojamiento del LAC es de 12 personas por experimento.

Lo anterior justifica el hecho de haber diseñado la submuestra blanco para los estudios de laboratorio a partir del número de votos de confort requeridos y no de acuerdo con la cantidad de personas estimadas para tal fin, ya que las condiciones higrotérmicas (variables independientes) y los intervalos de tiempo para respuesta de cada prueba experimental variaron en ocho momentos (niveles) a lo largo de la evaluación, lo que, en términos teóricos, representaría a ocho grupos evaluados por prueba experimental.

•Las facilidades de traslado prevalecientes en cada periodo de evaluación, así como los procesos de organización, administración y coordinación por parte del ITP y de la UAM-A –instancias que financiaron los recursos económicos para el transporte de la submuestra poblacional– fueron limitados.

De esta manera, se logró desarrollar el primer periodo de evaluaciones en laboratorio (mayo de 2013) con una submuestra poblacional de 46 personas (22 mujeres y 24 hombres), equivalentes a 368 observaciones, y una de 75 personas (27 mujeres y 48 hombres), equivalente a 600 observaciones, para el segundo periodo de estudio (enero de 2014). En ambos periodos, en los que se llevaron a cabo los estudios de laboratorio, la submuestra poblacional diseñada quedó rebasada por la submuestra poblacional analizada (cuadro 22). Lo anterior responde a una cantidad final de 10 pruebas experimentales de laboratorio.

POBLACIÓN CONSIDERADA

Con el objeto de garantizar de manera permanente los dos elementos que caracterizan el control y la realización de un experimento puro: validez interna y equivalencia de grupos (Hernández, Fernández & Baptista, 2006), fue necesario identificar y ejercer control absoluto en las variables ajenas a las bases teóricas del enfoque predictivo que ocasionaran un efecto secundario en cada una de las pruebas experimentales y que, además, pusieran en riesgo la medición confiable de las variables dependientes (sensación térmica) a partir del efecto de las independientes (TBS y HR). Para ello, se identificaron y controlaron las siguientes variables a partir de la selección cuidadosa de los sujetos que conformarían cada grupo experimental: lugar de origen, sexo, edad y condiciones biológicas irregulares (enfermedades leves o crónicas, embarazo, periodo de lactancia), entre otras. Asimismo, según esta selección, se realizó la equivalencia de grupos experimentales con los que se trabajaría en las pruebas de laboratorio; esto es, los sujetos fueron designados a partir de distintos criterios valorativos que permitieron estratificar en grupos homogéneos de 12 a 14 personas la población blanco estudiada en sitio.

Debido a la naturaleza del enfoque predictivo, donde la etapa de experimentación es el eje rector que lo concibe, y con base en parte de la metodología de Fanger (1972) para llevar a cabo sus evaluaciones/experimentos, durante las evaluaciones en el LAC la homogeneidad de las personas de cada grupo se controló para lograr la validez interna de cada experimento (equivalencia de grupos por emparejamiento), no así para estimar el confort térmico de una muestra poblacional reducida. Además, el mantener el control de ciertas variables durante la prueba (nivel de arropamiento, intensidad de actividad, nivel energético/ingesta previa de alimentos y equidad de género), garantizó que la respuesta de los sujetos respecto a la magnitud de las variables independientes (TBS y HR) fuera únicamente fisiológica y no adaptativa (conductual), al impedírseles quitar cierta cantidad de ropa, cambiarse de lugar, disminuir sus actividades, abrir ventanas o puertas, tomar algún tipo de bebida, etc.; aunque en alguna ocasión hubo quien habló de tomar cerveza en cuanto saliera de la prueba, lo que pudo implicar una forma de adaptación psicológica (expectativa).

A partir de la información recabada en las encuestas durante los primeros días de aplicación en sitio, se seleccionaban algunos estudiantes (seis mujeres y seis hombres,[19] por lo general) quienes, además de cubrir ciertas características de homogeneidad residencial, biológica, de sexo y de edad, cubrieran con el total de votos requeridos por prueba experimental.

Con el fin de garantizar la validez externa de los estudios de laboratorio y evitar un posible sesgo de resultados, las condiciones experimentales en su totalidad fueron replicadas en cada prueba de laboratorio y el procesamiento de datos se llevó a cabo íntegramente por periodos de estudio (y no por prueba experimental), lo que permitió que los resultados finales fueran aplicables al total de la población blanco; es decir, la selección se realizó entre sujetos (emparejamiento), no entre grupos experimentales.

Los criterios valorativos a partir de los cuales se llevó a cabo la selección de los sujetos que conformaron los grupos experimentales analizados en las pruebas de laboratorio fueron de tipo histórico (tiempo de vivir en la ciudad), biológico (estado de salud, embarazo, periodo de lactancia o menstrual) y físico (edad y sexo, principalmente, aunque eventualmente también se consideraron las características corporales).

PERIODOS DE EVALUACIÓN

A partir del análisis climático realizado para la ciudad de Ensenada (ver “Análisis climático”) y, en específico, de acuerdo con las temperaturas promedio mensuales que dan lugar en la ciudad en mención (ver “Temperatura”), fue posible identificar que los periodos donde se presentan las temperaturas extremas en un año típico son mayo (periodo cálido) y enero (periodo frío). En este contexto, y a partir de las condiciones diferidas de aclimatación de las que son objeto las personas, se decidió realizar las evaluaciones experimentales en el LAC durante esos periodos –que, a su vez, coinciden con los periodos designados para la aplicación de encuestas en sitio–.

Con ello, la programación para las pruebas experimentales, bajo condiciones controladas de laboratorio, quedó definida de la siguiente manera:

•Mayo (de 2013): periodo en el que dan lugar las temperaturas máximas promedio, media y mínima promedio más altas del año (23.8 °C, 16.7 °C y 10.5 °C, respectivamente). Las evaluaciones en el LAC se llevaron a cabo los días 9, 16, 23 y 30 del mes en mención.

•Enero (de 2014): periodo en el que se presentan las temperaturas máximas promedio, media y mínima promedio más bajas del año (equivalente a 19.3 °C, 11.6 °C y 5.0 °C, respectivamente). Las evaluaciones en laboratorio se practicaron a partir del 30 de enero en virtud de que las semanas anteriores a esta fecha correspondieron al periodo intersemestral del ITP, por ende, solo la actividad administrativa fue la que continuó en labores académicas. Las cinco pruebas experimentales restantes se desarrollaron los días 6, 11, 13, 18 y 20 de febrero, respectivamente, con el objeto de evitar extender el periodo de evaluaciones en laboratorio más allá de la primera quincena de febrero.

Cabe mencionar que, con el fin de que la programación, el desarrollo y la conclusión de cada una de las evaluaciones experimentales se llevara a cabo en tiempo y forma, las planeaciones administrativa, logística y operativa se realizaron de acuerdo con los días hábiles laborales de cada una de las instituciones educativas en las que se apoyó esta investigación (UAM-A, UAM-I e ITP).

TRASLADO – ITINERARIO DE LOS GRUPOS EXPERIMENTALES

Las instalaciones del LAC se ubican en la Ciudad de México, en la UAM Unidad Iztapalapa, lo que sugirió una distancia de traslado aproximada de 112 km, equivalente a un intervalo de dos horas de recorrido.

El traslado de las personas es un aspecto relevante que tiene inferencia en la percepción térmica de los individuos, por ende, es un punto importante al que se debe prestar atención, ya que por la duración del viaje, las condiciones del vehículo en el que se efectúa el traslado (tipo de asientos, sistemas de climatización, color del vehículo, tipo de ventanas y cristales, etc.), las actividades que se desarrollan durante el recorrido, la hora en que inicia y concluye el viaje y las rutas que se empleen para llegar al destino, pueden ejercer un efecto significativo en la percepción térmica del grupo experimental. No obstante, en consideración a las limitantes a las que se encontró sometida esta investigación solo se atendieron o monitorearon algunos de estos aspectos.

La duración del viaje, en promedio, osciló alrededor de las dos horas de ida y dos horas de regreso. El traslado del grupo experimental se realizó en un tipo de camioneta, con el fin de mantener, en la medida de lo posible, las mismas condiciones en cada viaje (figura 43):

1.Camioneta del ITP: express color blanco, asientos de tela (capacidad para 14 personas más el operador), cristales entintados y sistema de aire acondicionado.

2.Camioneta de la UAM-A: express color rojo, asientos de tela (capacidad para 14 personas más el operador), cristales entintados y sistema de aire acondicionado.

Durante cada traslado de ida se intentó mantener condiciones higrotérmicas similares a las que prevalecían cuando se inició el recorrido en Pachuca –a partir de ventilación natural con solo abrir las ventanas y, en algunos casos, con el uso controlado del aire acondicionado del vehículo–. Lo anterior, en virtud de que tan solo con la cantidad de personas y el poco volumen interior con el que contaba el vehículo la temperatura ascendía gradualmente y provocaba en algunos casos que la actividad metabólica de ciertos estudiantes se acelerara, lo que motivaba la presencia ligera de sudor antes de comenzar las pruebas de laboratorio. Adicionalmente, solo para efectos informativos, se registraron las lecturas de la TBS y la HR dadas a lo largo del viaje del ITP a la UAM-I.

Asimismo, durante el traslado del ITP a la UAM-I se mantuvo despiertos y participativos a todos los estudiantes a partir de pláticas grupales que concentraran temas en común (política, economía, estudios universitarios, empleos, etc.), con excepción de temas que tuvieran relación con la visita o evaluación en el LAC, pues de acuerdo con experiencias de estudios experimentales de confort térmico preliminares a esta investigación, resulta tendencioso hacer del conocimiento de los sujetos los aspectos fundamentales en los que consiste la evaluación experimental en la cual participarían (previo o durante su ejecución).

De acuerdo con Hernández, Fernández & Baptista (2006), es conveniente elaborar una ruta crítica de lo que van a hacer los sujetos de estudio desde que llegan al lugar del experimento hasta que se retiran de él; por ello, los horarios (de traslado-visita-traslado) que se manejaron, en promedio, durante cada visita a la UAM-I, se organizaron de la siguiente manera:

•9 h 00-11 h 00: Traslado del ITP a la UAM-I.

•11 h 00-12 h 00: Aclimatación en sitio y breve desayuno.

•12 h 00-13 h 15: Prueba experimental en el LAC.

•13 h 15-14 h 00: Visita guiada por las instalaciones de la UAM-I.

•14 h 00-16 h 00: Traslado de la UAM-I al ITP.

LABORATORIO DE AMBIENTE CONTROLADO

La ubicación, las especificaciones técnicas, la distribución arquitectónica, las características específicas de cada espacio y equipo fijo de monitoreo, medición y registro, así como las consideraciones previas de uso del LAC, equipo utilizado para el desarrollo de las pruebas experimentales en condiciones controladas de laboratorio, se describen en el anexo de este libro. Dichas pruebas son las que representan el enfoque predictivo de los estudios de confort térmico en esta investigación.

VARIACIÓN CONTROLADA DE LAS CONDICIONES HIGROTÉRMICAS

De acuerdo con Hernández, Fernández & Baptista (2006), manipular las variables independientes de un experimento en diversos momentos (niveles o grados de variación), a partir de distintos tratamientos (o estímulos) experimentales, tiene la ventaja de no solo determinar si la presencia de la variable independiente tiene un efecto sobre la variable dependiente, sino de observar si distintos niveles de la variable independiente tienen diferentes efectos sobre la dependiente; es decir, si la magnitud del efecto depende de la intensidad del estímulo.

De esta manera, el esquema que se siguió con la variación y la estabilización periódicas de las condiciones higrotérmicas a lo largo de cada prueba experimental se dividió en ocho momentos, como se muestra en la figura 44, atendiendo los niveles de TBS, HR y la temporalidad en cada uno de ellos.

Las condiciones higrotérmicas extremas programadas para cada prueba experimental (15.0 °C de TBS/95.0% de HR y 36.0 °C de TBS/35.0% de HR; mínima y máxima, respectivamente) fueron resultado del análisis climático desarrollado para la ciudad de Pachuca y corresponden con los promedios higrotérmicos para un año típico.

La “Temperatura” con la que se iniciaban las pruebas era de 15.0 °C, valor cercano a la temperatura media anual en la ciudad de Pachuca; en tanto, la temperatura con la que se concluían las pruebas era de 36.0 °C, dato cercano a la temperatura máxima extrema presentada en Pachuca. En cuanto a la HR, las pruebas iniciaban con 95.0%, dato equivalente a la HR máxima presentada en un año; mientras que concluían con una HR de 35.0%, valor cercano a la HR mínima promedio anual.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

La metodología que a continuación se presenta dio lugar al desarrollo de las pruebas experimentales de confort térmico realizadas bajo condiciones controladas de laboratorio en la cámara fría y de confort del LAC. La metodología se estructura en cuatro etapas: preparación del dispositivo experimental (ubicación de los thermistores y humidificadores), ubicación de los participantes (distribución puntual de los asientos), responsables del experimento y desarrollo del experimento.

Preparación de la cámara de ambiente controlado

Con el objetivo de contar con las condiciones higrotérmicas programadas para el inicio de cada evaluación (TBS= 15.0 °C y HR= 95.0%), la cámara fría y de confort del LAC se personalizó con un día de antelación a la ejecución de cada una. Para ello, con apoyo de personal que labora a diario en las instalaciones de la UAM-I se activaba el funcionamiento del mini Split y los humidificadores contenidos en la cámara fría y de confort desde un día antes, con el fin de que al iniciar la prueba experimental se contaran con las condiciones higrotérmicas requeridas (figura 45), según como se indicó en “Variación controlada de las condiciones higrotérmicas”.

Ubicación de los Thermistores

La figura 46 muestra gráficamente la ubicación que se designó para cada uno de los sensores de temperatura (thermistores). Cada uno de estos estuvo a 15 centímetros de cada asiento con el objetivo de conocer, con mayor precisión, la variación térmica a la que cada evaluado se expuso a lo largo de la prueba experimental.

Los thermistores fueron distribuidos con base en ANSI/ASHRAE 55 (2010), relacionado con que la ubicación de los sensores de temperatura debería ser conforme a la ubicación del lugar donde los ocupantes del espacio desarrollan sus actividades la mayor parte del tiempo. Por ende, estos se ubicaron al cruce de líneas imaginarias que generaron una cuadrícula sobre la superficie de la cámara fría y de confort, estas líneas se trazaron conforme a la ubicación puntual en la que se ubicó cada uno de los asientos según la distribución programada para ellos (ver “Ubicación de los participantes”).

Por otro lado, y de igual forma, en atención a lo que la normatividad internacional sugiere con respecto al tema (ISO 7726, 1998; ANSI/ASHRAE 55, 2010), los sensores de temperatura se instalaron a una altura de 1.10 m con relación a la ubicación designada en plata. Para lo anterior, y con el objeto de tener mayor referencia de lo mencionado, la figura 47 muestra la posición y altura precisa a la que se fijaron los thermistores con relación a cada asiento. Con ello, la longitud del cable de los thermistores, a partir del nivel al que están sujetos en el falso plafón, fue de 1.18 m en todos los casos.

Ubicación de los Humidificadores

En virtud de que no se encontró literatura relacionada con la ubicación precisa de los humidificadores, estos se localizaron con el criterio de que durante su operación humidificaran uniformemente el espacio a tratar. Con lo anterior, se decidió ubicarlos conforme a lo mostrado en la figura 48.

Cabe mencionar que las esquinas de la cámara fría y de confort son consideradas la ubicación ideal para fijar los humidificadores, según algunos experimentos desarrollados con antelación (García-Chávez, Ambriz & Paredes, 2003a; 2003b; 2005b, entre otras no publicadas), ya que desde estos puntos, la humidificación se realiza uniformemente a todo espacio interior de la cámara fría y de confort. Asimismo, con base en la ubicación de los asientos y en el desarrollo de la prueba experimental (periodicidad en la variación de los parámetros controlados: TBS y HR), durante los primeros 15 minutos los humidificadores deben continuar encendidos en virtud de que durante este periodo se desea que, en la medida de lo posible, el ambiente se encuentre a una HR de 95.0% y una TBS de 15.0 °C (ver “Variación controlada de las condiciones higrotérmicas”).

Ubicación de los Instrumentos Portátiles de Medición

Con el fin de identificar un referente entre los sensores de medición del LAC y los instrumentos de medición empleados en sitio, en cada prueba experimental se ingresó un set de medición para comparar las lecturas de ambos registros. Para lo anterior, se determinó ubicar, de forma simétrica y en tanto duraba cada prueba experimental, uno de los sets instrumentales de acuerdo con lo señalado en ANSI/ASHRAE 55 (2010), respecto a ubicar los instrumentos de medición a una h= 1.10 m en el centro del espacio en el que se evalúa a los sujetos (figuras 49 y 50).

De esta manera, la ubicación ideal que sugiere la normatividad es al centro del espacio; sin embargo, por las condiciones en las cuales se designó el acomodo de los asientos para cada prueba, se ubicaron lo más cerca posible al punto sugerido –sin que ello interfiriera en las circulaciones o el desarrollo planeado de cada evaluación–.

Ubicación de los participantes

Con el objeto de simular las condiciones del aula en sitio, la distribución de asientos que se utilizó durante las pruebas experimentales en la cámara fría es la mostrada en la figura 51. En esta imagen se puede apreciar que, al igual que lo sucedido en la distribución puntual de los thermistores (ver “Ubicación de los Thermistores”), se genera una retícula a partir del trazo de líneas imaginarias donde, a partir del punto en que estas cruzan, se origina la ubicación puntual de cada asiento.

El asiento del coordinador de la prueba experimental (persona encargada de coordinar, supervisar, gestionar los apoyos correspondientes, planificar y programar todo lo necesario para llevar a cabo satisfactoriamente cada prueba experimental; en este caso, este título reincidió en el autor de esta investigación) se ubicó al frente del espacio –tal como se ubica el asiento del profesor en las aulas–, a un costado de la ventana que comunica a la cámara fría y de confort con el cuarto de control, con el fin de mantener comunicación y control constantes con los sujetos evaluados y con el personal de apoyo ubicado en el cuarto de control.

Responsables de la prueba experimental

Con el fin de mantener una coordinación eficiente antes, durante y después de cada prueba experimental en el LAC, fue necesario designar a dos responsables de la prueba:

1.Responsable 1. Sus funciones se desarrollaron al interior del cuarto de control y consistieron en operar el dispositivo según los requerimientos programados para cada prueba experimental (control, manipulación, monitoreo, medición y registro total de las variaciones higrotérmicas al interior de la cámara fría y de confort), y en dar aviso al responsable 2 del momento preciso en que se debían recabar las opiniones (votos de confort) de los sujetos evaluados.

2.Responsable 2. Cargo atendido por el coordinador de la prueba experimental; se ubicó al interior de la cámara fría, en conjunto con el grupo experimental. Su función consistió en coordinar y dirigir la emisión de opiniones durante los ocho momentos programados a lo largo de cada prueba experimental, y en la supervisión del desarrollo de la prueba al interior de la cámara fría y de confort.

Desarrollo de la prueba experimental

El procedimiento detallado que se realizó en cada evaluación fue la siguiente:

•Actividades preliminares a la prueba experimental:

1.Con apoyo de la información recabada en los cuestionarios aplicados en sitio, se realizaba una selección no aleatoria de los sujetos que conformarían cada grupo experimental para llevar a cabo las pruebas en el LAC. Para ello, los criterios valorativos de selección fueron determinados, principalmente, con base en las variables que Fanger (1972) considera como poco significativas en la percepción térmica humana: lugar de origen, sexo y edad, entre otras.

2.Se citaba a cada grupo experimental en la fecha y horario programados para trasladarlos de las instalaciones del itp (Departamento de Ciencias de la Tierra) a las de la UAM-I (Laboratorio de Ambiente Controlado).

3.En tanto, el encargado del LAC introducía los instrumentos utilizados en sitio a la cámara fría y de confort del LAC (como referente de medición y registro). Es importante mencionar que, para este momento, el responsable 1 ya habría puesto en operación, con 24 horas de anticipación, el equipo de acondicionamiento en la cámara fría y de confort del LAC que permitiría lograr las condiciones higrotérmicas requeridas (TBS= 15.0 °C y HR= 95.0%) para iniciar la prueba experimental programada.

4.A la llegada del grupo experimental a las instalaciones de la UAM-I, alrededor de las 11 horas, el coordinador de la prueba experimental lo recibía y lo conducía a un área sombreada con el fin de dar el tiempo necesario (60 minutos) para su aclimatación a las condiciones exteriores de la Ciudad de México y ofrecerles un breve desayuno para que, al momento de ingresar a la prueba, contaran con similares condiciones metabólicas (figura 52).

Mientras los sujetos de estudio degustaban su desayuno, el coordinador ofrecía una introducción teórica de los sistemas fotovoltaico y fototérmico que visitarían después de la prueba experimental y les proporcionaba información genérica acerca del funcionamiento, alcances y proyectos de investigación que se desarrollaban en el LAC, con el propósito de despertarles, desde ese momento, su instinto de curiosidad y que participaran constantemente durante la visita, sin dejarles totalmente claro que ellos formarían parte de una prueba experimental de confort térmico en el LAC.

Lo anterior, debido a que, de acuerdo con experiencias de evaluaciones realizadas con anterioridad (García-Chávez, Ambriz & Paredes, 2003a; 2003b; 2005b), detallarles las actividades y las condiciones higrotérmicas que se ofrecerían en la prueba en la que estarían involucrados, provocaría que las respuestas de los sujetos fueran tendenciosas y no razonadas respecto a las condiciones higrotérmicas ofrecidas en cada uno de los momentos de evaluación, puesto que se formarían (imaginarían) un escenario experimental previo y sus respuestas posiblemente las darían de manera mecanizada; es decir, el hecho de anticiparles, por ejemplo, que la prueba iniciaría con 15.0 °C de TBS y 95.0% de HR, provocaría que su respuesta (voto de confort) fuera la percepción de un ambiente frío y húmedo (desde antes de ingresar a la cámara fría y de confort para dar inicio a la prueba experimental), cuando tal vez, sin haberles anticipado algún tipo de información al respecto y estando en la prueba, su percepción sería distinta.

Además, de acuerdo con Hernández, Fernández y Baptista (2006), los sujetos pueden entrar al experimento con ciertas actitudes, expectativas y prejuicios que alterarían su comportamiento durante el estudio; por ejemplo, no colaborar y ser críticos negativamente, hasta el punto de llegar a ser hostiles. Ello debe tenerse en cuenta antes y durante la investigación. Debe analizarse qué sujetos pueden arruinar el experimento y eliminarse o, en su defecto, en todos los grupos debe haber personas con actitudes positivas y negativas, puesto que si quienes tienen actitudes negativas van a un único grupo experimental, la validez interna de la prueba estará en problemas. Es importante recordar que las personas que participan en un experimento, de una u otra manera, tienen motivos para esa participación y su papel será activo en muchas ocasiones.

5.Después de 45 minutos de iniciar el periodo de aclimatación, alrededor de las 11 horas 45 minutos, el coordinador dirigía a los sujetos de estudio a los sanitarios, ya que al ingresar a la cámara fría y de confort no habría posibilidad de salir antes de los 75 minutos transcurridos. Además de que variar la cantidad de sujetos por grupo experimental pondría en riesgo parte de la validez interna del experimento, ya que, según Hernández, Fernández & Baptista (2006), los grupos deben ser equivalentes inicialmente y durante todo el desarrollo del experimento, excepto por lo que respecta a la manipulación de la variable independiente, por lo que, una vez iniciada la prueba experimental, ya no era posible salir de la cámara por motivos diferentes a los forzosos.

6.Por último, el coordinador reunía a todos los sujetos de estudio y los dirigía al LAC, donde se les entregaba el cuestionario y un lápiz para responderlo. En ese momento, el coordinador les hacía mención a los sujetos de que, con el propósito de apreciar por ellos mismos el funcionamiento del LAC, formarían parte de una evaluación en la que, a partir de las condiciones que el ambiente ofrecería, ellos expresarían su sensación y preferencia a partir de una escala subjetiva contenida en el cuestionario. Para ello, se les solicitaba dejar en el cuarto de control sus celulares o cualquier otro dispositivo electrónico que pudiera distraerlos durante la prueba experimental; los alimentos y cualquier tipo de líquido que se pudiera ingerir, y principalmente, que dejaran toda prenda adicional al siguiente patrón de vestimenta: camisa, playera o blusa; pantalones de mezclilla, ropa interior y zapatos (aproximadamente 0.7 clo de arropamiento según ANSI/ASHRAE 55 (2010), ISO 7730 (2005) e Innova (2002). Con lo anterior se logró que las respuestas en los cuestionarios durante cada momento de evaluación fueran resultado puro del equilibrio térmico que el sistema termorregulatorio de cada individuo buscaba respecto al ambiente higrotérmico que lo circundaba.

7.Una vez preparado el grupo experimental, se les indicaba cómo sentarse al interior de la cámara fría y de confort del LAC.

•Actividades durante la prueba experimental.

1.Llegado el momento acordado para iniciar la prueba experimental (alrededor de las 12 horas, horario local), el responsable 1 se encargaba de abrir la puerta de la cámara fría para que ingresaran los sujetos de estudio en un intervalo no superior a los 15 segundos –para evitar que se perdieran, por infiltración, las condiciones higrotérmicas que se habían logrado hasta el momento–. Al final, ingresaba el coordinador de la prueba experimental para continuar con la coordinación y la supervisión del correcto desempeño del experimento.

2.Ya en el interior de la cámara fría y de confort, el coordinador verificaba que los sujetos sentaran tal como se les había indicado (hombre-mujer-hombre…), de lo contrario, inmediatamente se corregía la distribución sin modificar, en lo absoluto, el acomodo inicial de las sillas, con el fin de iniciar con la prueba experimental programada.

3.A partir de este momento se iniciaba la prueba y se les solicitaba a los sujetos contestar la columna del momento 1 de los reactivos comprendidos entre la pregunta 18 y la 22 del cuestionario de laboratorio; para ello, el coordinador daba lectura en voz alta a cada reactivo y su posible respuesta, dirigiéndose de manera personal a los sujetos de estudio, y explicando a lo que hacía referencia cada uno de los conceptos y variables planteados en el cuestionario, evitando, en todo momento, influir en la decisión de respuesta que cada uno de los participantes eligiera.

4.Posteriormente, se procedía a responder las preguntas de las secciones A. Datos de control y B. Información del participante del cuestionario de laboratorio, así como el reactivo 23. Entre otros aspectos, se solicitaba anotar talla y peso; para ello, cada uno de los sujetos pasó al frente para que el coordinador les tomara lectura de estos datos (figura 54).

5.Concluido el punto anterior, llegaba el momento para recabar el segundo voto de confort; para ello, el responsable 1 comunicaba oportunamente al responsable 2 sobre dicho evento y este, a su vez, solicitaba a los sujetos contestar la columna del momento 2 de los reactivos comprendidos entre la pregunta 18 y la 22 del cuestionario de laboratorio.

6.El resto del cuestionario fue respondido conforme llegaban los momentos indicados en la figura 44, en los cuales se prestó principal atención a las condiciones higrotérmicas y de temporalidad (de exposición) dadas en cada evento programado (figura 54).

En tanto, el responsable 1 mantenía conversación permanente con los sujetos de estudio y les incitaba a resolver los juegos mentales de la sección Dinámicas de Entretenimiento del cuestionario, con el fin de evitar que se desesperaran (claustrofobia), durmieran, levantaran de su asiento o mecanizaran sus respuestas. A los primeros tres sujetos en responder correctamente se les regalaba un libro de arquitectura o de construcción como estímulo a su participación (figura 55). Con lo anterior, se intentó simular una actividad similar a la que desarrollan en los salones de clase, equivalente a 70.0 W/m^2 (actividad sedentaria: escuela, laboratorio), según la ISO 8996 (2004).

Esto, en virtud de que Hernández, Fernández & Baptista (2006) mencionan que los sujetos que participan en el experimento no deben conocer las hipótesis ni las condiciones experimentales e, incluso, frecuentemente se les debe distraer de los verdaderos propósitos del experimento, aunque, al finalizar este se les debe dar una explicación completa de las razones por las cuales se llevó a cabo.

7. Al minuto 75 de la prueba experimental, el coordinador reunía los cuestionarios y el responsable 1 abría la puerta con el fin de equilibrar las condiciones higrotérmicas entre el interior y el exterior del espacio experimental, y evitar un posible golpe de calor o algún otro tipo de malestar provocado por las diferencias térmicas generadas con el experimento. Para ello, se les pedía a los sujetos permanecer en su lugar por un intervalo de 15 minutos más para inducir nuevamente su aclimatación respecto a las condiciones exteriores (reales). Paralelamente, se les comentaba en qué había consistido la evaluación y el nivel de condiciones higrotérmicas de las que habían sido partícipes.

8.Por último, el coordinador solicitaba al responsable 1 la base de datos (en Microsoft Excel®) generada en esa prueba experimental, en la cual se detallaba el monitoreo de TBS y HR a las que estuvo expuesto cada sujeto de estudio.

•Actividades posteriores a la prueba experimental.

1.Con el fin de evitar que los estudiantes del ITP percibieran que habían sido objetos de estudio en la prueba experimental, se les ofreció un recorrido por las instalaciones de la UAM-I y por los sistemas fotovoltaico y fototérmico con los que cuenta la universidad. Esta visita guiada iniciaba después de la evaluación en el LAC y tenía una duración aproximada de una hora (figura 56).

2.Posteriormente, el coordinador dirigía al grupo experimental al vehículo de traslado con el fin de regresarlos a las instalaciones del ITP en la ciudad de Pachuca (figura 57).

3.Por último, el coordinador de la prueba experimental procedía al desarme y guardado de los instrumentos de medición empleados en sitio y utilizados como referente en las mediciones del LAC y, en coordinación con el responsable 1, verificaban que los equipos de aclimatación y de adquisición de datos quedaran a pagados antes de cerrar este espacio experimental y dar por concluida la prueba del día.

Algunos puntos importantes a destacar en el proceso de cada prueba experimental, son:

•Los sujetos que conformaron los grupos experimentales en cada evaluación en laboratorio no fueron repetidos, ya que el exponer a una misma muestra blanco a condiciones experimentales iguales por más de una ocasión puede generar una fuente de invalidación interna a la prueba experimental. Hernández, Fernández & Baptista (2006) afirman que la administración de una primera prueba es una fuente de invalidación interna, ya que puede sensibilizar a los participantes del experimento y, cuando respondan a la segunda, sus respuestas podrían estar afectadas por esa sensibilización, por lo que no sería posible reconocer el efecto real del estímulo experimental (o variable independiente) y el de dicha sensibilización.

•Con base en Hernández, Fernánez & Baptista (2006), los instrumentos de medición tienen que ser iguales y aplicados de la misma manera, por lo que los cuestionarios y los instrumentos (sensores) de medición física fueron los mismos utilizados en todas las pruebas experimentales.

•Adicional al control de ciertas variables internas, a partir de la equivalencia de grupos por emparejamiento (selección de los sujetos por tiempo de residencia, condiciones biológicas irregulares, sexo y edad), para mantener la validez interna del experimento se controlaron algunas otras variables que permitieron darle mayor consistencia a los resultados obtenidos: nivel de energía equivalente en cada sujeto (desayuno), nivel de actividad en cada experimento (sedentaria), nivel de arropamiento similar entre los sujetos de estudio (0.7 clo), condiciones higrotérmicas controladas, tiempos de exposición, etc.

DURACIÓN DE LA PRUEBA EXPERIMENTAL

La metodología experimental se diseñó de tal forma que cada evaluación comprendiera las siguientes duración y actividades generales en cada experimento:

1.Una hora (de 11 a 12 horas, por lo general). Aclimatación previa a la evaluación experimental conforme a las condiciones higrotérmicas exteriores de la Ciudad de México e ingesta de un breve desayuno ofrecido al grupo experimental. Lo anterior de acuerdo con ANSI/ASHRAE 55 (2010, p. 4):

“Las personas que entran a un espacio (…) no pueden encontrar inmediatamente las condiciones de confort si han experimentado diferentes condiciones ambientales justo antes (…). El efecto de la exposición o la actividad previa puede afectar la percepción de confort durante aproximadamente una hora”

2.Una hora 15 minutos (de 12 a 13 h 15, por lo general). Desarrollo de la prueba de confort térmico experimental durante ocho momentos diferidos y con base en el estímulo higrotérmico que los sujetos de estudio obtenían.

3.Quince minutos (de 13 h 15 a 13 h 30, por lo general). Aclimatación posterior a la conclusión de la prueba experimental en el LAC.

4.Una hora (de 13 h 30 a 14 h 30, por lo general). Visita guiada por los sistemas fotovoltaico y fototérmico de la UMA-I.

Con base en lo anterior, si se consideran los periodos de aclimatación, la prueba tuvo una duración de 150 minutos; sin embargo, si se considera exclusivamente el periodo de evaluación al interior de la cámara fría y de confort, la prueba tuvo una duración de 75 minutos.

De acuerdo con Hernández, Fernández & Baptista (2006), la maduración de los sujetos en un experimento es una fuente de invalidación interna y se concibe como los procesos internos de los participantes que operan como consecuencia del tiempo de exposición (cansancio, hambre, aburrición, etc.), lo que puede afectar en los resultados del experimento. Por ello, la prueba experimental se diseñó para que en solo 75 minutos se llevara a cabo la totalidad de las variaciones higrotérmicas necesarias requeridas por la experimentación.

LIMITACIONES DE LOS ESTUDIOS EN SITIO Y EN LABORATORIO

Los estudios de confort térmico desarrollados en sitio (enfoque adaptativo) y en laboratorio (enfoque predictivo), como parte de esta investigación, enfrentaron ciertos obstáculos durante su realización; los cuales, en cierta forma, limitaron su desarrollo pleno.

•Limitaciones en los estudios de sitio

1.La programación de actividades no siempre coincidió con la disponibilidad de grupos (por carrera) en el turno y los horarios programados, por lo que, en ocasiones, los grupos se tuvieron que posponer o anticipar a la fecha de evaluación programada.

2.Pese que al inicio de cada periodo se programaba y se calendarizaba el apoyo, por parejas (hombre-mujer, por lo general), que los estudiantes de servicio social prestarían a los estudios de sitio, se presentaron momentos en los que, coincidentemente, los 12 estudiantes designados como apoyo se encontraban indispuestos para llevar a cabo las actividades correspondientes.

3.No siempre fue posible disponer del total de días hábiles que comprende la semana, ya que durante los lunes y los viernes merma la actividad académica.

•Limitaciones en los estudios de laboratorio

1.Los estudios de confort en sitio (enfoque adaptativo) y en laboratorio (enfoque predictivo) se desarrollaron paralelamente durante los periodos térmicos extremos de un año típico en la ciudad de Pachuca (mayo y enero), por lo que el periodo vacacional de verano igualmente influyó en el desarrollo pleno de las pruebas experimentales llevadas a cabo en mayo, y el regreso a clases de enero (después de las vacaciones intersemestrales de invierno) también influyó en la realización de las evaluaciones experimentales desarrolladas en el periodo frío (enero).

2.Pese a que se realizó la equivalencia de grupos experimentales por emparejamiento para cada periodo de estudio, no fue posible, del todo, cubrir con el total de criterios de selección considerados, ya que en ocasiones simplemente bastaba con aplicar el primer criterio de selección: Tiempo de vivir en la ciudad de estudio, para conformar el grupo experimental.

3.Si bien es cierto que el LAC estuvo disponible durante los periodos en que fue solicitado inicialmente (mayo y enero), no fue posible extender dichos periodos más allá de las fechas programadas ni considerar algún periodo adicional de evaluaciones experimentales, ya que son diversas las investigaciones que acoge el laboratorio y es necesario planificar y respetar los periodos de ocupación que cada una solicita. De esta manera, adicional a esta investigación, el LAC albergaba otros proyectos que requerían de su operación inmediatamente antes y después de los periodos en los que se llevaron a cabo los experimentos de laboratorio de esta investigación.

[5] Con base en García (2004), los climas fríos comprenden una temperatura media de entre 0.0 °C y 6.5 °C en el mes cálido y las temperaturas medias anuales varían entre - 2.0 °C y 5.0 °C; por ende, en México, estos climas se encuentran únicamente en lugares elevados de la zona tropical.

[6] Draft se refiere al enfriamiento involuntario (no deseado) de una parte del cuerpo provocado por el efecto que generan las corrientes de aire con el roce de la superficie de la piel (ANSI/ASHRAE 55, 2010).

[7] Comité Administrador del Programa Federal de Construcción de Escuelas (CAPFCE), ahora denominado Instituto Nacional de Infraestructura Física Educativa (INIFE).

[8] http://www.surveysystem.com/sscalc.htm

[9] Profesor investigador de tiempo completo de la Facultad de Arquitectura y Diseño de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC); autor de la investigación doctoral Confort térmico en exteriores: Actividades en espacios recreativos en clima cálido seco extremo (Bojórquez, 2010).

[10] Profesor investigador de tiempo completo del Departamento de Medio Ambiente (División de Ciencias y Artes para el Diseño) de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco (UAM-A).

[11] Un espacio corencuestado es el área individual de cada pregunta en un cuestionario habilitada para alojar la respuesta que el entrevistado juzga como correcta (Fernández, 2007).

[12] De acuerdo con la Environmental Protection Agency (EPA, 2008), la calibración se define como “la comparación de un estándar de medición, o de un equipo, con un estándar o equipo de mayor exactitud para detectar y cuantificar imprecisiones y reportarlas o eliminarlas mediante un ajuste”; en este sentido, la calibración establece la relación del valor medido por un equipo con un valor convencionalmente real, dando validez y trazabilidad a la medición. En términos coloquiales, la calibración se podría definir como el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar).

[13] Para que una variable pueda ser calificada como independiente en un experimento, es necesario que cumpla con dos requisitos invariablemente: a) manipulación de la variable (variación: dar distintos valores a la variable durante el experimento) y b) control absoluto sobre la manipulación de la variable (Hernández, Fernández & Baptista, 2006).

[14] En un experimento, la variable dependiente no se manipula, se mide para analizar el efecto que la variable independiente ejerce sobre ella (Hernández, Fernández & Baptista, 2006).

[15] Grupo experimental. Conjunto de sujetos que son expuestos intencionalmente a un tratamiento o estímulo experimental (manipulación de una o más variables independientes) para identificar, analizar e interpretar las consecuencias generadas por esa manipulación en los sujetos (Hernández, Fernández & Baptista, 2006).

[16] Grupo de control. Conjunto de individuos a los que, durante el proceso experimental, se les ausenta de algún tipo de tratamiento o estímulo de manipulación deliberada, es decir, no son objeto de control alguno en lo que respecta a las variables independientes. Esto no significa que, por el hecho de no aplicarles algún tipo de estímulo experimental, no forman parte del experimento; en realidad, en ellos recae el papel que permite identificar si la manipulación de la variable independiente genera algún tipo de efecto sobre los sujetos del grupo experimental (Hernández, Fernández & Baptista, 2006).

[17] Fuentes de invalidación interna. Factores ajenos a los objetivos de un experimento que pueden influir, negativamente, en la medición de las variables dependientes; esto es, por su acción, pueden crear confusión en la interpretación del efecto verdadero generado por la manipulación de las variables independientes (tratamiento o estímulo experimental); atentan contra la validez interna de un experimento (Christensen, 1980).

[18] De acuerdo con Hernández, Fernández y Baptista (2006), el emparejamiento, o técnica de apareo, es un método que permite igualar (o hacer equivalentes) a dos o más grupos experimentales a partir de la identificación y el control específicos de alguna de las variables independientes que, se piensa, puede influir de manera decisiva en el efecto de las variables dependientes. Este control se puede lograr a partir de la puntuación constante de la variable específica, es decir, manteniendo en el mismo valor esa variable a lo largo de la prueba experimental.

[19] De acuerdo con el criterio adoptado en trabajos realizados para el diseño de algunos modelos de predicción de confort térmico: Índice de viento frío WCI-Wind Chill de Simple y Passel en 1965 (Auliciems & Szokolay, 1997; Heidorn, 2001) y Nuevo índice de viento frío NWCI-New Wind Chill desarrollado en la Indiana University en 2001 (Heidorn, 2001); donde se desarrollaron pruebas experimentales con seis mujeres y seis hombres en cámaras climáticas con el fin de observar el efecto de enfriamiento convectivo en el rostro de los sujetos. Ambas referencias son mencionadas y recuperadas de Bojórquez (2010).

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS CLIMÁTICO-BIOCLIMÁTICO DE PACHUCA, HIDALGO

ANÁLISIS CLIMÁTICO

Los datos para el presente análisis climático se obtuvieron, principalmente, de la Estación Meteorológica Automática (EMA) HI01-Pachuca,[20] durante un periodo de registro de 13 años comprendido de 2000 a 2012 (cuadro 23). La estación meteorológica se ubica al este de la ciudad de Pachuca, Hidalgo (figura 58) –coordenadas geográficas: latitud 20° 05’ 49” N, longitud 98° 42’ 51” W, altitud 2 423 msnm– y es dependiente del Servicio Meteorológico Nacional (SMN-Conagua).

De acuerdo con el sistema de clasificación climática de Köppen (García, 2004), el clima de la ciudad de Pachuca es BS1k’w(i’)gw” (seco, con poca oscilación, tipo Ganges y con presencia de canícula en verano). Esta clasificación se interpreta de la siguiente manera:

•BS1 define al clima como seco (el menos árido de los BS) con un cociente Precipitación/Temperatura (P/T) mayor a 22.9 que, para la ciudad de Pachuca, se calcula en 24.12 según los datos anuales de temperatura y precipitación total.

•k’ hace referencia a un régimen térmico templado, con verano fresco y largo. La temperatura media anual (14.3 °C) se ubica entre 12.0 °C y 18.0 °C; la media del mes frío (11.6 °C en enero) entre - 3.0 °C y 18.0 °C, y la media del mes cálido (16.7 °C en mayo) por debajo de 18.0 °C.

•w indica que el régimen de lluvias es de verano a partir de por lo menos 10 tantos la precipitación del mes seco en el mes húmedo de la mitad caliente del año (abril a septiembre). Asimismo, este término refiere al porcentaje de lluvia invernal con respecto al total anual, el cual, para este clima, debe encontrarse entre 5.0% y 10.2% (para la ciudad de Pachuca se calcula en 9.1%).

•(i’) refiere a la poca oscilación térmica presentada durante el año. La diferencia de temperaturas medias entre el mes cálido (mayo con 16.7 °C) y el mes frío (enero con 11.6 °C) resulta en 5.1 K,[21] valor comprendido entre los 5.0 K y 7.0 K considerados para esta clasificación.

•g indica una marcha de temperatura tipo Ganges al presentar la temperatura mensual con mayor valor en mayo, antes del solsticio de verano (21 de junio).

•w” hace referencia a la presencia de canícula[22] en los meses con régimen de lluvias de verano. En la ciudad de Pachuca se presenta un margen de precipitaciones ascendente y descendente regular durante los meses de verano; sin embargo, en julio se manifiesta una merma ligera con relación a las cantidades de lluvia de junio y agosto.

De acuerdo con Fuentes (2004), es conveniente determinar, paralelamente con la clasificación climática de Köppen (García, 2004), la agrupación bioclimática del sitio en estudio, el cual pretende clasificar las localidades de acuerdo con sus requerimientos arquitectónicos y bioclimáticos para complementarse mutuamente con la primera clasificación climática mencionada desde una perspectiva de diseño arquitectónico (Fuentes & Figueroa, 1990).

Para lo anterior, resulta necesario relacionar la temperatura media del mes cálido con la precipitación pluvial total anual. La primera determinará las condiciones de confort, alto calentamiento o bajo calentamiento para el periodo cálido del año, mientras que la segunda determinará los requerimientos de humidificación o deshumidificación.

El cuadro 24 muestra esquemáticamente la relación y los límites entre ambas variables climáticas encargadas de definir cada uno de los bioclimas locales según las condiciones ambientales del sitio en que se ubiquen.

Con base en lo anterior, la agrupación bioclimática local de la ciudad de Pachuca corresponde al bioclima semi-frío seco, ya que la temperatura media del mes cálido (mayo) es 16.7 °C y la precipitación pluvial anual se muestra en 345.2 mm, lo que representa un régimen de lluvias bajo.

ANÁLISIS PARAMÉTRICO

El análisis paramétrico consiste en analizar cada una de las variables climáticas presentadas en el lugar de estudio: temperaturas de bulbo seco y húmedo, humedad relativa, precipitación pluvial, presión atmosférica, radiación solar y viento, entre otros (Fuentes, 2004), con el fin de observar su comportamiento mensual y anual –durante un periodo definido–, así como sus características principales para su aplicación, control y operación en el diseño de edificaciones arquitectónicas. Para ello, el análisis climático-bioclimático de esta investigación se llevó a cabo con la aplicación informática Bioclimatic Analysis Tool (BAT) [23] –desarrollada por Rincón y Fuentes (2014)–, debido a las características técnicas, de operación, manipulación (edición), procesamiento de datos, trazado de gráficos, modelado de resultados y facilidad de interpretación que esta ofrece para tal fin.

Para definir la Temperatura Neutra (Tn) de la ciudad de Pachuca, como primer acercamiento al tema de estudio se empleó la ecuación lineal de Auliciems y Szokolay (1997) como referente de neutralidad y de rangos de confort térmico utilizados con mayor frecuencia y aceptabilidad en los estudios de confort térmico alrededor del mundo. La ecuación, que considera como única variable independiente a la temperatura media exterior, es la siguiente:

Dónde:

Tn = Temperatura neutra.

Tmed = Temperatura media del periodo en estudio (mensual / anual).

Debido las características semi-frías del sitio en estudio y lo señalado por Gómez-Azpeitia et al. (2007b) –referente a que la Tn no es una situación puntual y estricta bajo la cual las personas exclusivamente pueden experimentar confort térmico, sino que es la base para una posible amplitud (llamada zona o rango de confort) donde los individuos pueden estar en condiciones cercanas a dicha temperatura sin que adviertan malestar–, se determinó emplear el modelo de Auliciems y Szokolay (1997) para definir la Zona de Confort (ZC). Este modelo plantea aplicar una amplitud térmica de ± 2.0 K a ± 2.5 K sobre la Tn para periodos anuales, pues entre mayor sea el tiempo de adaptación, el rango de confort es más amplio, ya que en ese periodo pueden presentarse temperaturas extremas y, por ende, entre más reducido sea el periodo de adaptación, la oscilación de temperaturas será más estable, debido a que los extremos quedarían fuera de ese lapso. De esta manera, los Límites Superior e Inferior de la Zona de Confort (ZCs y ZCi, respectivamente) para la ciudad de Pachuca quedan definidos de la siguiente manera:

•ZCs= Tn + 2.5K

•ZCi= Tn - 2.5K

TEMPERATURA

La temperatura óptima de confort anual –Temperatura Neutra (Tn) o de Termopreferendum– es de 22.0 °C, con un rango aceptable (Zona de Confort) entre los 19.5 °C y 24.5 °C. La temperatura media (Tmed) anual es de 14.3 °C; la media del mes cálido es de 16.7 °C en mayo y la media del mes frío es de 11.6 °C en enero.

De acuerdo con la figura 59, las Temperaturas Máximas (Tmax) a lo largo del año –generalmente alrededor de las 15 horas, horario solar (Fuentes, 2004) – se ubican dentro de la ZC, mientras que las Tmed y las Mínimas (Tmin) de todo el año –generalmente alrededor de las 6 horas, horario solar (Fuentes, 2004) – se encuentran por debajo de la ZC. Asimismo, las Temperaturas Máximas Extremas (Tmax ext) y Mínimas Extremas (Tmin ext) –presentadas eventualmente a lo largo del periodo analizado– se encuentran fuera de la ZC al ubicarse por encima del ZCs y por debajo del ZCi, respectivamente.

Se puede observar que únicamente las tardes a lo largo del año son las que ofrecen condiciones óptimas de confort, mientras que las noches, madrugadas y mañanas –de todo el año, de igual manera– son frías, con posibilidad de alcanzar temperaturas extremas cercanas a los 0.0 °C y, en algunos casos, temperaturas bajo 0.0 °C, principalmente en invierno.

La oscilación de temperatura anual promedio es baja, corresponde a 5.1 K; mientras que la oscilación diaria promedio anual es extrema, corresponde a 12.5 K.

Al observar los datos horarios de temperatura (figura 60) se puede apreciar que en ningún momento se presentan condiciones de Sobrecalentamiento (SC) a lo largo del año –aunque las temperaturas extremas (históricas) demuestran que en casos aislados se han registrado temperaturas cercanas a los 30.0 °C–; no obstante, solo 21.5% del tiempo se encuentra en condiciones de confort (CF) térmico y 78.5% del año presenta condiciones de bajo calentamiento (BC).

Con lo anterior, resulta evidente que durante todo el año existen requerimientos de calentamiento cuyo objetivo es alcanzar condiciones de confort térmico en los horarios más críticos; no obstante, el periodo de mayor atención se centra de julio a enero, cuando las condiciones de baja temperatura prevalecen en gran parte del día y es posible alcanzar temperaturas cercanas a los 5.0 °C durante las madrugadas. En este periodo las condiciones de confort térmico –que dan lugar en el transcurso de la tarde de las 14 a las 17 horas– no se extienden por encima de las cuatro horas al día; inclusive, estas condiciones merman a tan solo tres horas diarias durante el periodo de septiembre a noviembre. Asimismo, de febrero a junio, el horario en que se presentan condiciones ideales de confort térmico se extiende hasta ocho horas diarias (en promedio) en el trascurso de las tardes; sin embargo, durante las noches, madrugadas y mañanas se presentan requerimientos variados de calentamiento.

HUMEDAD RELATIVA

De acuerdo con investigaciones recientes (Marcó et al., 2003; Sosa & Siem, 2004), el ser humano es poco sensible a los cambios de Humedad Relativa dentro del margen de 30.0% a 70.0%, y si estos al realizarse se percibieran, se manifestarían como cambio de temperatura aunque esta permanezca constante.[24] Con lo anterior, y por las condiciones climáticas que se presentan en la ciudad de Pachuca, el rango de confort hígrico que se determinó aplicar para el presente análisis climático oscila entre 30.0% y 70.0%.

Con base en los datos climáticos de la estación meteorológica, señalada al inicio de este análisis, la Humedad Relativa Media (HRmed) anual para la ciudad de Pachuca se pondera en 62.6% con una oscilación anual promedio de 31.8%. En el mes seco (marzo) se presenta una HRmed igual a 46.4%, mientras que en el mes húmedo (septiembre) una igual a 78.2%.

La figura 61 muestra el comportamiento mensual de la HR a lo largo del año. En la gráfica se aprecia que durante el periodo de junio a noviembre la Humedad Relativa Mínima (HRmin) –presente generalmente a las 15 horas, horario solar (Fuentes, 2004)–, así como la HRmed de finales de octubre a mediados de junio, se encuentran dentro del rango de confort hígrico mencionado en párrafos anteriores. No obstante, la HRmed de mediados de junio a finales de octubre, así como la Humedad Relativa Máxima (HRmax) de prácticamente todo el año –generalmente a las 6 horas, horario solar (Fuentes, 2004)–, se encuentran por encima de la ZCs, con diferencias de hasta 8.2% (en septiembre) en el primero de los casos y variaciones que van de 0.4% (en marzo) a 25.5% (en septiembre) en el segundo de ellos. Asimismo, la HRmin de los meses comprendidos entre diciembre y mayo se presenta por debajo de ZCi, con diferencias que oscilan entre 1.1% (en enero) a 8.9% (en marzo).

Cabe mencionar que el comportamiento mensual de la HR (máxima, media y mínima) durante verano (julio a septiembre) se mantiene prácticamente uniforme por la presencia del periodo lluvioso (ver “Precipitación pluvial y Evaporación”), lo cual ocasiona que, si bien las temperaturas no descienden, estas mantienen un margen de oscilación inferior al mostrado en el resto del año (figura 59).

Por su parte, el análisis horario de la HR (Figura 62) arroja requerimientos de humidificación en un 9,0 % del año, específicamente durante las tardes de invierno y primavera (diciembre a mayo). En contraste, el 35,8 % del tiempo indica requerimientos de deshumidificación, específicamente durante la totalidad de las madrugadas y mañanas de verano y otoño, así como durante un corto horario de éstas durante invierno y primavera. Con lo anterior, el 55,2 % restante del año presenta condiciones ideales de HR al conseguir niveles variados que oscilan entre el 30,0 % y 70,0 %, específicamente durante las mañanas, las noches y un corto horario de las madrugadas de invierno y primavera, así como un corto horario de las mañanas, la totalidad de las tardes y gran parte de las noches de verano y otoño.

PRECIPITACIÓN PLUVIAL Y EVAPORACIÓN

De acuerdo con el Servicio Meteorológico Nacional (SMN),[25] la precipitación pluvial se define como el conjunto de partículas de agua líquidas o sólidas que caen desde la atmósfera hacia la superficie terrestre. Con base en Fuentes (2004, p. 169):

la precipitación total anual sirve para definir si una localidad es seca, de precipitación moderada o húmeda […]; en términos generales, el rango definido para una precipitación moderada está comprendido entre los 650 mm y 1 000 mm. Por debajo de esta cifra la localidad será seca y por arriba será húmeda.[26]

Con lo anterior, el clima de la ciudad de Pachuca es de precipitación baja, al presentar una anual de 345.2 mm. Sin embargo, de acuerdo con la intensidad de las precipitaciones,[27] se pueden apreciar tres periodos de lluvia a lo largo del año (figura 63):

1.Precipitación baja (escasa): durante el periodo de octubre a mayo condensan precipitaciones inferiores a los 40.0 mm, que van de los 1.6 mm (en diciembre) a los 29.2 mm (en mayo).

2.Precipitación media (moderada): comprende el periodo de junio a septiembre con precipitaciones entre los 40.0 mm y 150.0 mm, que van desde 50.1 mm (en septiembre) hasta los 59.7 mm (en agosto).

3.Precipitación alta (intensa): debido a que la precipitación anual de la ciudad es baja y a que el mes lluvioso es agosto, con 59.7 mm totales, no se considera periodo de precipitación alta, ya que en ningún mes es superior a 150.0 mm.

Si se relaciona la evaporación y la precipitación en un mismo escenario (figura 63), se aprecia que de octubre a mayo (periodo con lluvias escasas) la tendencia de la evaporación es proporcional a la precipitación; sin embargo, de junio a septiembre (periodo con precipitación moderada) dicha relación es inversamente proporcional, es decir, a mayor precipitación menor evaporación.

RADIACIÓN SOLAR

De acuerdo con la figura 64, la Radiación Solar Total (RSg) máxima promedio en la ciudad de Pachuca es alta durante todo el año, al presentar registros superiores a los 700.0 W/m^2 (que, para una hora de tiempo es igual a 2.5 MJ/m^2h).[28] Mayo y agosto destacan con una RSg máxima promedio de 1 077.0 W/m^2 (3.9 MJ/m^2h) y 1 083.3 W/m^2 (3.9 MJ/m^2h), respectivamente; en contraste, los meses en que da lugar la menor RSg máxima promedio en el transcurso del año son diciembre y enero con 790.8 W/m^2 (2.9 MJ/m^2h) y 819.6 W/m^2 (3.0 MJ/m^2h), respectivamente.

De igual manera, la Radiación Solar Directa (RSb) máxima es alta durante todo el año al mantener niveles de radiación por encima de los 500.0 W/m^2 (1.8 MJ/m^2h). Mayo destaca nuevamente con la RSb máxima promedio más alta, esta corresponde a 773.6 W/m^2 (2.8 MJ/m^2h); en contraste, diciembre y enero se caracterizan por mostrar los valores más bajos de la RSb máxima promedio con 583.5 W/m^2 (2.1 MJ/m^2h) y 628.0 W/m^2 (2.3 MJ/m^2h), respectivamente. Por su parte, la Radiación Solar Difusa (RSd) se presenta con niveles estables –durante todo el año– que oscilan entre los 191.7 W/m^2 (0.7 MJ/m^2h) en enero y los 390.8 W/m2 (1.4 MJ/m^2h) en agosto.

Como es de suponer, la radiación solar desciende durante el periodo de noviembre a enero debido a la declinación solar generada entre la posición del Sol y la ubicación geográfica de la ciudad en estudio. La latitud de la ciudad de Pachuca es de 20° 05’ 49” (inferior a 23° 27’), por lo que el Sol –a medio día solar– pasa por el cenit en las siguientes fechas:

•El 20 de mayo, continuando su trayectoria por el norte.

•El 23 de julio, regresando su declinación hacía el sur.

Lo anterior indica que durante el periodo comprendido entre estas dos fechas (equivalente a 64 días al año) el Sol realiza su recorrido por el norte.

NUBOSIDAD

La nubosidad en la ciudad de Pachuca está representada mayoritariamente por los días medio nublados a lo largo del año (figura 65). Durante invierno (enero a marzo), los días con cielo despejado alcanzan hasta 40.0% del total del tiempo trimestral; sin embargo, los días con cielo medio nublado predominan con valores porcentuales superiores a 40.0%, mientras que los días con cielo cerrado (o nublado) corresponden a cerca de 20.0% del tiempo restante. Durante el periodo de abril a octubre los días con cielo despejado comienzan a descender mientras que, proporcionalmente, los días con cielo nublado comienzan a ascender; no obstante, el porcentaje proporcional de días con cielo medio nublado permanece regular y uniforme a lo largo de este periodo.

La presencia de días con cielo despejado durante noviembre y diciembre representa la transición entre el periodo húmedo y el periodo seco del año, por lo que los días con cielo nublado disminuyen proporcionalmente en estos meses.

VIENTO

El cuadro 25 muestra la frecuencia y la velocidad mensual, anual y por dirección (de origen) del viento a lo largo del año en la ciudad de Pachuca. En la figura 66 la rosa anual de vientos predominantes muestra que 28.3% de las frecuencias totales provienen del noreste (NE) y 18.9 % del norte (n), lo que indica que durante un largo periodo al año (47.2% del tiempo) los vientos dominantes provienen del rango N-NE.

No obstante, también es considerable la procedencia de estos del sur (S) y del sureste (SE) con una frecuencia promedio anual de 11.1% y 8.6%, respectivamente; los cuales, en conjunto, refieren a 19.7% del tiempo anual.

De igual manera, pero con una frecuencia igual o inferior a 7.0%, el recurso eólico da lugar por el este (E), el suroeste (SW), el oeste (W) y por el noroeste (NW) que, en conjunto, se presentan 24.9% del tiempo anual. Las restantes 8.1% de frecuencias se manifiestan en calmas a lo largo del año.

Se debe destacar que el origen de los vientos reinantes –con una velocidad promedio anual de 4.7 m/s– resulta en el NE, orientación de donde, coincidentemente, provienen los vientos dominantes anuales (los de mayor frecuencia: 28.3%).

Con la rosa de los vientos octogonal (figura 67) se puede apreciar la frecuencia mensual del viento por orientación. En este caso, se puede observar que durante todo el año el viento proviene con mayor frecuencia del NE con asiduidades constantes que van de 22.5% (en febrero) a 35.6% (en agosto) y velocidades variadas de entre 3.9 m/s (en diciembre) y 5.5 m/s (en julio y agosto).

Sin embargo, a partir de un criterio descendente, los vientos dominantes y reinantes provenientes del N también son considerables a lo largo del año, pues, en conjunto (acumulación mensual), representan 18.9% de las frecuencias anuales. La constancia mensual de los vientos provenientes del N oscila entre 13.7 % (en enero y febrero) y 26.3% (en octubre), con velocidades promedio de entre 3.2 m/s (de diciembre a febrero) y 4.0 m/s (en mayo).

Es posible definir que en el rango N-NE se presenta la mayor cantidad de frecuencias al año. Durante los meses de invierno y primavera (periodo de diciembre a mayo) la presencia del viento da lugar hasta 20.9% de frecuencias por el N y 27.6 % por el NE; asimismo, durante los meses de verano y otoño (periodo de junio a noviembre) se intensifica por el N con frecuencias hasta de 26.3 % y por el NE con frecuencias de hasta 35.6% (cuadro 25).

De acuerdo con Evans (2007), las velocidades de viento superiores a 1.0 m/s se consideran indeseables para interiores, mientras que las inferiores a este valor pueden generar condiciones de confort –con extremos probables que podrían atenderse a partir de un posible rango de amplitud–. La velocidad media del viento (promedio anual) para la ciudad de Pachuca es de 2.7 m/s; no obstante, según la orientación que se analice específicamente, esta cifra oscila entre 1.9 m/s y 4.7 m/s; de esta manera, de acuerdo con la figura 68, en el:

•N: la velocidad promedio del viento es de 3.5 m/s, 2.5 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•NE: la velocidad promedio del viento es de 4.7 m/s, 3.7 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•E: la velocidad promedio del viento es de 1.9 m/s, 0.9 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•SE: la velocidad promedio del viento es de 1.9 m/s, 0.9 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•S: la velocidad promedio del viento es de 2.3 m/s, 1.3 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•SW: la velocidad promedio del viento es de 2.6 m/s, 1.6 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•W: la velocidad promedio del viento es de 2.7 m/s, 1.7 m/s por encima de la aceptable para interiores.

•NW: la velocidad promedio del viento es de 2.3 m/s, 1.3 m/s por encima de la aceptable para interiores.

Evidentemente, la velocidad del viento –por cualquiera de las orientaciones donde se origine– rebasa la velocidad aceptada para interiores; por ello, de considerar a la ventilación una alternativa como estrategia de diseño bioclimático, esta deberá controlarse a partir de dispositivos o elementos que ofrezcan su desaceleración a por lo menos 1.0 m/s, con el propósito de conseguir condiciones aceptables de confort en interiores. Así, se puede concluir que, en promedio, el NE es la cuna del origen tanto de los vientos dominantes como de los reinantes, de acuerdo con el cuadro 25.

La figura 69 relaciona las velocidades mensuales media y máxima del viento con relación a la recomendada por Evans (2007) para interiores. De esta manera, es posible determinar que la actividad eólica a lo largo del año presenta velocidades medias por encima de 1.0 m/s –con valores que oscilan entre 2.5 m/s (en octubre) y 3.0 m/s (en marzo y abril)–, mismo caso para los vientos reinantes que dan lugar a velocidades que multiplican a la recomendada para interiores –con valores que oscilan entre 3.9 m/s (en diciembre) y 5.5 m/s (en julio y agosto)–. Lo anterior indica que la entrada del viento a los espacios arquitectónicos debe controlarse durante todo el año.

DÍAS GRADO

Los Días Grado (DG) se pueden definir como los requerimientos de calentamiento o enfriamiento –acumulados en un cierto periodo– necesarios para lograr condiciones apropiadas de confort térmico. El cálculo de los DG se puede hacer con respecto a una ZC general (18.0 °C – 26.0 °C), o bien, con base en la ZC anual (19.5 °C-24.5 °C) o mensual del sitio en estudio (Fuentes, 2004). En este estudio se ha trabajado con la ZC mensual local.

Como se aprecia en la gráfica siguiente (figura 70), a lo largo de todo el año se presentan requerimientos de calentamiento, con especial atención durante los meses comprendidos entre octubre y marzo, donde las exigencias mensuales superan los 325.0 DG. Sin embargo, la gráfica también demuestra que los requerimientos de enfriamiento son nulos para cada mes, lo anterior responde al predominio de las bajas temperaturas a lo largo del año en la ciudad de análisis.

De manera similar con el comportamiento mensual de las temperaturas, la mitad caliente del año (abril a septiembre) demanda menores requerimientos de calentamiento, estos oscilan entre los 260.1 DG y 320.4 DG; asimismo, la mitad fría (octubre a marzo) demanda requerimientos entre los 328.9 DG y 426.6 DG.

Enero es el periodo en que mayor necesidad de calentamiento se percibe (423.4 DG) en virtud de que en este es donde se presentan las temperaturas máxima promedio, media y mínima promedio más bajas del año (19.3 °C, 11.6 °C y 5.0 °C, respectivamente); en contraste, septiembre es el periodo en el que los requerimientos de calentamiento merman (260.1 DG), coincidiendo con el momento donde se presenta la temperatura mínima promedio más alta del año (11.1 °C).

CONFORT TÉRMICO A PARTIR DE ALGUNOS MODELOS DEL ENFOQUE DE PREDICCIÓN

Con el objeto de mostrar algunas de las diferencias que presenta la aplicación de los modelos del enfoque predictivo (teoría que establece la estandarización de los parámetros de confort en cualquier parte del mundo), en este apartado se analizan los modelos del PMV-PPD y del Wind Chill-Humidex.

PMV-PPD

El Voto Medio Previsto (PMV) es la representación cuantitativa de la sensación térmica de un grupo de individuos –sanos, sometidos a un mismo clima– expuestos a ciertas condiciones ambientales (Fanger, 1972). Establece una tensión térmica basada en la transferencia de calor –en estado estacionario– entre el cuerpo y el ambiente, representada a partir de un voto de confort en una escala de siete valores: de - 3 (igual a frío) a + 3 (igual a sofocante) (cuadro 26). Fanger (1972) consideró al confort térmico como el conjunto de condiciones bajo las cuales las personas eligen las tres categorías centrales de la escala y no solo la neutral –entre ligeramente fresco y ligeramente caliente–, aunque la norma ISO 7730 (2005), basada en este modelo, establece que el ambiente es confortable cuando hay menos de 10% de personas insatisfechas, esto corresponde a un entorno de + 0.5 a - 0.5 de PMV.

Con este índice se logró determinar que la temperatura de la piel es un indicador de la sensación de confort térmico para sujetos en ambientes fríos, mientras que la humedad de la piel lo es para sujetos en ambientes cálidos –donde el sudor es un fenómeno mejor apreciable que los cambios de temperatura epidérmica– (Auliciems, 1981).

El Porcentaje Previsto de Personas Insatisfechas (PPD) es la cantidad prevista de personas inconformes con las condiciones térmicas presentes en el ambiente de acuerdo con el PMV (cuando el PMV se aleja del valor neutral, el PPD se incrementa).

Para el caso particular de la ciudad de Pachuca, la temperatura óptima de confort anual es de 22.0 °C, con un rango aceptable entre 19.5 °C y 24.5 °C, según la ecuación y rangos de confort de Auliciems y Szokolay (1997), mientras que la HR confortable, según Marcó et al. (2003) y Sosa y Siem (2004) se ubica entre 30.0% y 70.0%.

De acuerdo con el PMV y las tres categorías centrales de la escala que Fanger (1972) propone para establecer las condiciones adecuadas de confort térmico, las tardes (temperatura máxima) del periodo comprendido entre febrero y octubre son confortables con un PPD máximo de 24.9%; no obstante, las tardes de noviembre a enero y las mañanas (temperatura media) de febrero a noviembre presentan condiciones de Fresco (con valores mensuales entre - 1.01 y - 2.0, y con un PPD máximo de 34.0% para las tardes y uno de 83.0% para las mañanas). También las mañanas de enero y diciembre, así como las noches-madrugadas (temperaturas mínimas) de todo el año, presentan condiciones de frío en el ambiente térmico (con valores mensuales inferiores a - 2.01 y un PPD máximo de 100.0%) (cuadro 27).

Cabe señalar que para la obtención de estos índices (PMV-PPD) se trabajó con los siguientes criterios:

•Temperaturas mensuales de bulbo seco: máxima, media y mínima.

•Humedades relativas mensuales: máxima, media y mínima.

•Actividad según la ISO 8996 (2004): 1.2 met en la mañana y la tarde (actividad sedentaria) y 0.8 met en la noche-madrugada.

•Arropamiento según la ANSI/ASHARAE 55 (2010) e Innova (2002): 1.0 clo en la mañana (abrigado), 0.7 clo en la tarde (normal) y 1.2 clo en la noche-madrugada (muy abrigado).

•Velocidad del viento: según Evans (2007), la velocidad del viento recomendada para interiores es de 1.0 m/s; no obstante, para el caso de Pachuca (semi-frío seco) no es recomendable tal valor, ya que el viento a esta velocidad solo generaría que la percepción térmica de los sujetos fuera inferior a las condiciones, de por sí, ya frías. Por ello, solo para efectos de renovación de aire, se tomó el criterio de manejar una velocidad del viento equivalente a 0.1 m/s durante las mañanas y las tardes y de 0.0 m/s durante las noches.

Ahora bien, si se relaciona en una misma gráfica el PMV contra el PPD (figura 71), se puede observar que en la totalidad de las mañanas y las noches-madrugadas del año se presentan condiciones térmicas fuera de la ZC sugerida por Fanger (1972), mostrando votos de insatisfacción en aumento conforme el PMV se aleja del valor neutral; sin embargo, durante las tardes del periodo de febrero a octubre se observan condiciones ideales de confort térmico con porcentajes de insatisfacción inferiores a 24.9% y un PMV que oscila entre - 1.0 y 0.0. Cabe destacar que, de acuerdo con esta gráfica y los criterios que la conciben, las tardes de abril y de mayo muestran condiciones óptimas de confort térmico al lograr un PMV de 0.0 y un PPD de 5.0%, según las características de estimación mencionadas en el párrafo anterior.

Con lo anterior, la gráfica evidencia las condiciones semi-frías que se presentan en las noches, las madrugadas y las mañanas a lo largo del año en la ciudad de Pachuca, solo en las tardes es el horario en el que se encuentran condiciones ideales de confort térmico.

NUEVO WIND CHILL - HUMIDEX

El Índice de Viento Frío (Nuevo Wind Chill) es un índice de temperatura percibida para espacios exteriores en periodo invernal de clima frío. Fue desarrollado en una cámara climática en función del efecto de enfriamiento convectivo sobre el rostro de 12 adultos (seis hombres y seis mujeres). El nivel de actividad fue moderado con ropa abrigadora. Las variables incluidas en el modelo son temperatura de bulbo seco y velocidad del viento (Auliciems & Szokolay, 1997).

Humidex es un índice de sensación térmica –para actividad pasiva, moderada e intensa; con arropamiento ligero– para espacios exteriores con climas fríos y durante verano. Las variables incluidas en el modelo son temperatura de bulbo seco y humedad relativa.

El Nuevo Wind Chill para la ciudad de Pachuca muestra que la sensación térmica entre octubre y abril puede percibirse hasta en - 3.2 °C respecto a la temperatura real, mientras que de mayo a septiembre esta se percibe tal cual se manifiesta la temperatura en condiciones reales (ninguna diferencia de apreciación entre lo percibido y lo real en este periodo); sin embargo, el Humidex muestra que durante todo el año la sensación térmica se percibirá sin variación alguna a como realmente se presenta la temperatura de bulbo seco (cuadro 28).

[20] En virtud de que la EMA HI01-Pachuca no cuenta con el registro de todas las variables climáticas aquí analizadas, fue necesario recuperar algunos datos climáticos normalizados del Observatorio Sinóptico de Pachuca, ubicado 5.6 km al NE del ITP (figura 65).

[21] De acuerdo con Fuentes (2011, p. 81), los intervalos en las escalas de Celsius y Kelvin son iguales, por lo que, por convención, los datos puntuales en la escala de temperatura se definen en grados Celsius (°C), mientras que la diferencia entre dos temperaturas (intervalos térmicos) se define en Kelvin (K).

[22] Se llama canícula, sequía de medio verano o sequía intraestival a una pequeña temporada menos húmeda que se presenta en la mitad caliente y lluviosa del año; se manifiesta como una merma en las cantidades de lluvia de los meses veraniegos (García, 2004).

[23] Para mayor referencia de la BAT, se puede consultar https://www.academia.edu/8742067

[24] Según Marcó et al. (2003), cuanto más seco está el aire, más fría se percibe la temperatura. El metabolismo aprovecha la evaporación del sudor para refrigerar la piel. Si la humedad relativa es de 100%, el aire está saturado de agua e impide la evaporación. Cuanto menor sea la humedad relativa, más fácilmente se evaporará el sudor de la piel, por lo que aparecerá una sensación de frescura.

[25] Glosario de Términos del Servicio Meteorológico Nacional, Comisión Nacional del Agua, México [on-line]. Disponible en smn.cna.gob.mx/glosario/glosario.html

[26] Generalmente, un sitio que presenta lluvias anuales inferiores a los 400.0 mm se considera con clima desértico (Fuentes, 2004).

[27] Se considera lluvia fuerte cuando se sobrepasan los 150.0 mm de precipitación total mensual y poca lluvia cuando no se alcanzan los 40.0 mm (Fuentes, 2004).

[28] Si 1.0 W = 1.0 J/s, entonces 1.0 W/m^2 = 1.0 J/sm^2. Por lo tanto, para 1 hora (3 600 s), se tiene (1.0 J/sm^2) (3 600 s) = 3 600 J/m^2h = 3.6 KJ/m^2h = 0.0036 MJ/m^2h. Por lo tanto, 1.0 W/m^2 en una hora de tiempo es igual a 0.0036 MJ/m^2h (nótese que las unidades están dadas a partir del promedio resultante de una hora de medición, por lo que de acuerdo con el periodo muestra registrado, deberá adecuarse la equivalencia).

CAPÍTULO 5. PROCESAMIENTO DE DATOS

Con el fin de atender los objetivos y los alcances planteados en esta investigación (ver “Objetivos” y “Alcances” en el capítulo 1), el análisis de datos se centró únicamente en la correlación existente, por periodo de estudio, entre la sensación térmica (ST) percibida por los sujetos y las variables físicas registradas simultáneamente al interior del espacio de evaluación (de acuerdo con ANSI/ASHRAE 55, 2010): TGN, TBS, HR y VV para el caso de los estudios de sitio, y TBS y HR para el caso de los estudios de laboratorio.

Con lo anterior, el análisis desarrollado en este capítulo no hizo diferencia de edad, de sexo, de nivel de arropamiento o de nivel de actividad en los sujetos analizados (no así, las características propias de cada periodo de análisis y enfoque de estudio fueron determinantes), con el fin de estimar modelos genéricos de fácil aplicación para la toma de decisiones en el diseño arquitectónico. Esto porque durante los estudios de sitio se observó que el patrón de vestimenta entre los sujetos (sin importar la carrera) era homogéneo, según el periodo de estudio (0.7 clo en verano y 1.0 clo en invierno, de acuerdo con la ponderación de resistencia térmica sugerida por ANSI/ASHARAE 55, 2010 e Innova, 2002), y que las actividades desarrolladas en las instalaciones del ITP básicamente eran el estudio (escribir, platicar, dibujar, estar sentado y relajado, actividades de salón de clases, etc.; equivalentes a 70.0 W/m^2, según la ISO 8996, 2004, p. 16; la ANSI/ASHRAE 55, 2010, p. 18, y la ISO 7730, 2005, p. 17), la recreación y la convivencia (actividades sedentarias o ligeras de oficinas, escuelas o laboratorios, equivalentes a 70.0 W/m^2, según ISO 8996, 2004, p. 18), es decir, la actividad metabólica predominante en ese instituto era de 70.0 W/m^2, de acuerdo con las referencias señaladas. En tanto, en los estudios de laboratorio, los aspectos de nivel de arropamiento y nivel de actividad fueron controlados como parte de la validación interna del experimento a 0.7 clo de arropamiento (vestimenta en verano y de actividades diurnas en invierno) y 70.0 W/m^2 de actividad sedentaria (1.0 met), con el fin de atender las bases en las que se consolida el enfoque predictivo.

Asimismo, los datos recabados durante las evaluaciones fueron procesados individualmente a partir de cuatro métodos de correlación: tres estadísticos (univariables) y uno contenido en la ANSI/ASHRAE 55 (2010, pp. 11-12); no obstante, fue posible identificar que con el análisis univariable de datos llevado a cabo con el método de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”, propuesto por Gómez-Azpeitia et al. (2007b), se obtenían resultados con mayor consistencia respecto a la sensación térmica, el comportamiento personal y las condiciones climáticas de las que eran objeto los sujetos al momento de la evaluación.

Para ello, fue necesario preparar las bases de datos anticipadamente, con el fin de omitir los datos atípicos que podrían afectar negativamente los resultados buscados y de brindar un tratamiento a los votos de confort –dados bajo una magnitud única de variable física– que coincidieran en una misma categoría de sensación térmica a lo largo de todo el periodo de estudio. Al final, se compararon los resultados obtenidos individualmente a partir de la base de datos generada por cada enfoque de estudio y se aplicó un ajuste (media ponderada) para obtener un dato único en el valor de neutralidad y rangos de confort, por periodo y variable física de estudio, a partir de todos los datos recabados en la investigación.

PREPARACIÓN DE LA BASE DE DATOS

Antes de comenzar a trabajar una base de datos es recomendable realizar un proceso previo de planificación y organización de los datos recabados en los estudios. En primer lugar, es importante conocer y tener claridad en la finalidad y los alcances del proyecto de investigación, ya que estos aspectos serán determinantes para estructurar adecuadamente la base de datos. Posteriormente se deberá definir la posición de las variables y de los registros según se facilite la manipulación y la digitalización de los datos recabados; para ello, se debe determinar si las columnas corresponderán a las variables y las filas a los registros, o viceversa, con el fin de construir una estructura idónea que, al cruce de una columna con una fila, genere los campos (casillas) pertinentes que permitirán recibir los datos obtenidos (CCPE, 2011).

Como ya se describió en “Proceso de captura de respuestas”), la base de datos fue conformada por una matriz –elaborada en Microsoft Excel®– donde la organización de los datos se estructuró por filas (cada fila representa los datos recabados en una encuesta) y por columnas (cada columna representa los datos de una variable analizada en los cuestionarios); es decir, en las filas se concentraron los datos de cada registro (cuestionario), y en las columnas, los datos de cada variable analizada, tal como se muestra en la figura 27. Para ello, fue necesario denominar cada columna con el nombre correspondiente a cada variable analizada y se evitó dejar columnas vacías; asimismo, cada fila fue nombrada por el número consecutivo y el folio que correspondió a cada registro recabado en las evaluaciones del periodo de análisis.

El procedimiento empleado en la preparación de la base de datos –utilizada para la obtención de los resultados de esta investigación– fue un diseño propio y se planteó a partir de métodos o modelos estadísticos ya establecidos y utilizados continuamente en diferentes campos del conocimiento. Sin duda alguna, existen numerosos procedimientos y métodos para preparar bases de datos previo al tratamiento, el procesamiento y la obtención de resultados –según el proyecto de investigación en desarrollo–; sin embargo, el procedimiento desarrollado en este apartado fue el que se adaptó con mayor flexibilidad a la línea de investigación, los objetivos y los alcances aquí perseguidos.

Según Bisbé (2011), los datos irregulares de una base de datos pueden ser tratados de tres formas: a) sustitución (reemplazo por valor específico o promedio), b) omisión (conservar los datos pero no utilizarlos para el procesamiento), y c) eliminación (borrar el valor de los datos con el fin de que los registros sean nulificados). Cada uno de estos tratamientos deberá ser utilizado cautelosamente de acuerdo con la finalidad del análisis de datos.

En términos generales, el procedimiento que dio lugar a la preparación de la base de datos utilizada en este análisis consistió en la omisión de ciertos valores que podrían afectar significativamente los resultados esperados. Para ello, los siguientes pasos fueron los que conformaron este procedimiento:

1.Omisión de datos atípicos (conjunto de datos inconsistentes con la homogeneidad de los datos grupales).

2.Omisión de categorías de sensación térmica no representativas (inferiores a 5.0% del total de observaciones recabadas).

3.Omisión de categorías de sensación térmica con mismo valor en variable física (o misma magnitud, que evitara estimar la desviación estándar).

La preparación de la base de datos es una etapa preliminar de suma importancia a la manipulación de los datos recabados y al modelado de los resultados esperados, ya que si se omite este procedimiento, se arriesga la consistencia de los resultados obtenidos por el posible manejo y la falta de tratamiento de datos erróneos (sesgo) (CCPE, 2011).

El propósito de este procedimiento es la revisión, la validación y la verificación de la consistencia de la información obtenida en campo, con el fin de lograr datos válidos que permitan realizar un análisis preciso de la realidad de una población determinada. La limpieza de datos no es un proceso aislado, comienza desde el trabajo de campo y continúa durante todo el proceso de recolección, captura y preparación de los archivos finales para el análisis. Por ello, las consideraciones generales a atender durante este procedimiento se describen en el cuadro 29.

Sin embargo, pese a ejecutar una serie de controles de datos y dar por declarada una base de datos final, aún es posible encontrar errores que reproduzcan resultados inconsistentes. Bajo este supuesto, lo importante es identificar y corregir estos errores y documentar los ajustes que se hayan hecho, con el fin de obtener una base de datos consistente válida para el análisis y un archivo histórico de los datos.

La limpieza de datos se puede realizar mediante la especificación de una lógica de programación que ayude a establecer los parámetros aceptables para cada variable, además de permitir la validación entre variables. El programa informático que se utilice en esta etapa es definido por la persona que trabajará en este proceso.[29]

OMISIÓN DE DATOS ATÍPICOS

Los datos atípicos, también conocidos como outliers, son observaciones que se desvían tanto de otras observaciones, que despierta la sospecha de que se generaron por un mecanismo diferente (Hawkins-Douglas, 1980), son aquellos valores extremos de alguna variable que difieren del comportamiento del resto de la muestra (Rodríguez et al., 2011); es decir, un valor atípico es una observación numéricamente distante del resto de los datos, aunque, es posible que este valor sea un indicativo de que el dato pertenece a una población diferente a la de la muestra establecida, de cualquier manera, se le consideraría atípico por que no forma parte de la regularidad u homogeneidad del valor de la mayoría de los datos de la muestra.

López (2011) plantea que los datos atípicos son aquellas observaciones que se encuentran alejadas del resto de las observaciones en una variable (atípico univariable) o en la distribución conjunta de dos o más variables (atípico multivariable). Los valores atípicos resultan de combinaciones de valores inusuales. Las consecuencias de una sola observación atípica pueden ser graves pues pueden distorsionar las medias y desviaciones típicas de las variables y destruir o construir relaciones entre ellas.

Existen diversos métodos y procedimientos para dar tratamiento a los datos atípicos de una base de datos; no obstante, en esta etapa se empleó un método estadístico exploratorio propuesto en esta investigación con base en la revisión documental realizada para este fin: Jerarquía Ponderada.

Este método centra su atención en el significado propio que el fenómeno analizado en estos estudios (confort térmico) le otorga a cada una de las posibles respuestas (categorías subjetivas de ST) utilizadas para llevar a cabo el análisis correlacional, así como en la frecuencia con la que éstas se repiten en una misma evaluación —con igual o similar magnitud de variable física: TGN, TBS, HR y VV— y la proporción grupal que cada valor representa respecto al total de observaciones recabadas en esa evaluación.

Con lo anterior, este método básicamente se basó en la medida estadística de la proporción, también conocida como frecuencia relativa, la cual, según Ruiz (2004), es una medida de resumen que consiste en el número de veces que se presenta un valor o característica respecto al total de la muestra de la variable en estudio; una proporción informa del tamaño que tiene una parte de la muestra con relación a la totalidad de ella misma. Esta medida estadística cuenta con la ventaja de aplicarse en variables cualitativas. El dato con mayor proporción se conoce como moda. Su fórmula general es:

Donde:

xi = número de observaciones de interés (número de veces que se repite un mismo valor en la muestra)

n = Tamaño de la muestra (número total de observaciones)

Pi = Proporción ponderada que representa el valor respecto al total de observaciones

En este sentido, para que la proporción, como medida estadística, se pudiera aplicar como método de identificación de datos atípicos, fue necesario realizar algunos ajustes y aclarar ciertos términos de aplicación. Para ello, es importante mencionar que:

•Los valores únicos de los que se conformó el universo de datos de cada muestra evaluada fueron del 1 al 7, ya que cada uno de ellos representó una categoría subjetiva de ST en el cuestionario correspondiente (ver los cuadros 18 y 19).

•Consecuencia del punto anterior, el criterio que se adaptó para determinar qué datos debían ser considerados atípicos fue que el resultado obtenido con la fórmula de proporción –aplicada a cada una de las observaciones que conformaban la muestra– debía ser inferior a 1/7 (o, lo que es lo mismo, a 0.1429). Lo anterior se determinó al suponer un caso hipotético en el que, en el mejor de los casos, la muestra evaluada eligiera proporcionalmente cada una de las posibles respuestas (de la 1 a la 7), es decir, una evaluación en la que 1/7 del total de los sujetos eligieran la respuesta 1; otro 1/7, la respuesta 2; otro 1/7, la respuesta 3, y así sucesivamente, hasta concluir con el total de las siete posibilidades de respuesta. Esto permite vislumbrar que, en condiciones hipotéticamente homogéneas, el total de sujetos que podría elegir cualquiera de las siete alternativas de respuesta sería 1/7 del total de la población; lo que, en términos prácticos, podría traducirse como que el segmento mínimo de la muestra, que podría elegir cualquiera de las siete posibilidades de respuesta –de ST contenidas en los cuestionarios correspondientes–, en condiciones reales de evaluación, sería 1/7 de los sujetos que conforman la muestra.

•La identificación de datos atípicos (primer paso de la preparación de la base datos) se llevó a cabo por grupo (de sitio y de laboratorio), ya que cada uno de ellos contaba con una misma (o similar) magnitud de variable física, lo que permitió utilizarla como ventaja para identificar de forma rápida, eficiente y precisa las observaciones atípicas respecto a las del resto del grupo.

Con lo anterior y para permear una mejor comprensión del planteamiento y los criterios aplicados con este método de identificación, se cita un ejemplo en el que se detallan las respuestas obtenidas en una evaluación de sitio, con 21 observaciones y una gama de respuestas de ST comprendidas entre las categorías 1 y 5 (cuadro 30). En este sentido, la columna Muestra contiene las categorías de ST elegidas por los sujetos durante la evaluación y la frecuencia con la que cada una de ellas fue elegida; la columna Proporción aloja la proporción que cada una de las categorías de ST representa respecto al total de observaciones recabadas en esa evaluación –a partir de la aplicación de la fórmula para calcular la proporción, descrita con anterioridad–, y la columna ¿Es atípico? define si cada valor contenido en la primer columna es o no atípico respecto a la distribución total de datos que la contiene; esto a partir de verificar si la proporción (Pi) de la categoría de ST a la que pertenece es inferior a 1/7 respecto al total de observaciones obtenidas en esa evaluación.

Como se puede observar, con este método se obtuvo una consistencia más estricta de lo que podría considerarse un valor atípico, es decir, con este método se determinó que las observaciones que eligieron la categoría 5 (una observación), la categoría 2 (dos observaciones) y la categoría 1 (dos observaciones) como respuesta, fueron clasificadas como atípicas respecto al total de observaciones comprendidas por la muestra, lo que permitió realizar el procesamiento y análisis de datos solo con las observaciones que eligieron la categoría 4 (ocho observaciones) y la categoría 3 (ocho observaciones) como respuesta en la evaluación, según las condiciones de temperatura, humedad relativa y velocidad del viento a las que se expusieron los sujetos de estudio.

Una vez identificados los datos atípicos, este mismo método permitió omitirlos (y no eliminarlos o sustituirlos) de la base de datos antes de procesarlos –con el fin de conservarlos como registro; no así para incluirlos en el procesamiento–, a partir de la personalización de ciertas ecuaciones en Microsoft Excel®, programa base en el que se capturaron (digitaron), limpiaron (filtraron, proporcionó tratamiento), procesaron, graficaron y analizaron los datos recabados en los estudios de confort térmico practicados en sitio y en laboratorio.

OMISIÓN DE CATEGORÍAS DE SENSACIÓN TÉRMICA NO REPRESENTATIVAS

El segundo paso que caracterizó a la etapa “Preparación de la base de datos” fue la omisión de categorías de ST no representativas, es decir, la no consideración de aquellos registros de una misma categoría de ST que, en conjunto, no representaban por lo menos 5.0% respecto al total de observaciones recabadas en un mismo periodo de evaluación. Lo anterior indica que, a diferencia de la omisión de datos atípicos que se llevó a cabo por grupo de evaluación, la omisión de categorías de ST no representativas se aplicó por periodo de estudio.

El umbral de 5.0% como límite determinante para identificar las categorías de ST no representativas derivó, en cierta forma, del parámetro utilizado como intervalo de confianza (margen de error) durante el diseño de la muestra poblacional (ver en el capítulo 3 el inciso “Tamaño de la muestra”), es decir, este porcentaje de población pudo considerarse como el intervalo de amortiguamiento que permitió definir el nivel de confianza (certeza) con el que se presumiría que las respuestas dadas por la muestra evaluada estarían íntegramente en función de la magnitud registrada de las variables analizadas. Con ello fue posible asumir que la omisión de esas categorías de ST no figuraba como representativa en el total de la muestra considerada para el desarrollo del procesamiento de datos.

No obstante, es importante dejar en claro que, en el caso particular de esta investigación, donde la correlación de datos se llevó a cabo –como mero referente– a partir de diferentes métodos estadísticos (ver más adelante “Correlación de datos”), este filtro de limpieza de datos no siempre representó un beneficio en los resultados esperados pues, en tanto que con la aplicación del método de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” este filtro, por lo general, permitía incrementar el coeficiente de determinación (r^2), con el ejercicio de los métodos Regresión lineal simple y Regresión lineal simple a partir de medias por categoría de Sensación Térmica, por lo general, el coeficiente de determinación mermaba y, por ende, la correlación entre los pares de datos analizados figuraba más débil. Por lo anterior, en su momento se tornó incierta la decisión de aplicar o no este filtro durante la preparación de la base de datos para su procesamiento y modelado de resultados.

De esta manera, anticipando que el método estadístico definitivo que se utilizó para el procesamiento de datos en esta investigación fue el de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”, este filtro se aplicó solo en aquellos casos (análisis de datos por variable física analizada, periodo de evaluación o enfoque de estudio) en el que el coeficiente de determinación representaba mayor consistencia a partir de un valor próximo a la unidad.

OMISIÓN DE CATEGORÍAS DE ST CON MISMO VALOR EN VARIABLE FÍSICA

Como ya se ha anticipado, el procesamiento de datos y modelado de resultados de esta investigación se llevó a cabo a partir del método estadístico de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”, el cual, en términos generales, después de estimar el valor neutral de la variable física analizada (TBS, TGN, HR o VV) respecto a la ST percibida por la muestra blanco, se apoya de la desviación estándar (DS) para estimar los rangos de confort.

De acuerdo con Ruiz (2004), la desviación estándar, también conocida como desviación típica, es la medida del grado de dispersión de un conjunto de datos[30] (variables cuantitativas, cantidades racionales o variables de intervalo) respecto a su valor promedio –medida en las mismas unidades que la variable analizada–; en otras palabras, es la variación esperada respecto a la media aritmética. Se define como la raíz cuadrada de la varianza de la variable y puede ser influida significativamente por los valores atípicos. Ahora bien, para que un conjunto de datos sea considerado como tal, se requieren de dos o más valores que conformen la base de datos a analizar, por lo que para poder calcular la DS es necesario contar con un conjunto de datos de, por lo menos, dos valores.

Con ello, durante el análisis de datos de esta investigación se observó que, en casos aislados, parte de las respuestas de ST dadas por un único grupo a lo largo de todo el periodo de evaluación en sitio (cualquiera que este fuera), eran referidas a una categoría extrema (por lo general: 1, 2, 6 o 7) que no volvía a figurar más como parte de las respuestas de algún otro grupo en todo ese periodo de análisis, lo que implicaba que esa categoría de st solo contara, como dato par, con un único valor registrado de variable física para su análisis; en otras palabras, durante la conformación de la base de datos fue posible identificar que ciertas categorías extremas de ST –elegidas aisladamente como respuesta a la percepción térmica de los sujetos durante la evaluación– contaban con un solo valor de variable física en todo el periodo de estudio.

De acuerdo con el procedimiento señalado por el método estadístico utilizado para el procesamiento de datos (ver “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”), el escenario anterior implicaba la posibilidad de obtener, sin problema alguno, el valor neutral de la variable física analizada respecto a la ST percibida por la muestra estudiada –ya que este es resultado de la regresión lineal derivada del promedio (media aritmética) de las diferentes magnitudes registradas por variable física respecto a cada categoría de ST implicada en ese periodo de estudio–, no así, implicaba la posibilidad de estimar los rangos de confort (reducido y extenso) ya que, al contar con un único valor de variable física en una de las categorías de ST involucradas en el análisis de datos de ese periodo, no era posible calcular la DS de dicha variable en esa categoría –con el propósito de sustraerla o adicionarla al resultado de la media aritmética (una vez para obtener las regresiones lineales del rango de confort reducido y dos veces para obtener las del rango de confort extenso)–, por lo que, Microsoft Excel® (programa en el que se llevó a cabo el procesamiento y el análisis de datos) interpretaba que los valores correspondientes a - 2 DS, - 1 DS, media, + 1 DS y + 2 DS (respecto a la media aritmética) de la variable física en esa categoría de ST eran idénticos, lo que originaba que, si bien la regresión lineal derivada de las medias fuera consistente, las regresiones lineales de - 2 DS y + 2 DS (límites del rango de confort extenso) y - 1 DS y + 1 DS (límites del rango de confort reducido) fueran afectadas significativamente por los valores idénticos de esa categoría de ST, lo que se reflejaba en la merma del coeficiente de determinación para estos últimos casos.

Lo anterior demandó que estos casos aislados fueran, de igual forma, omitidos en la base de datos –previamente al procesamiento y análisis de datos por periodo–, con el fin de evitar inconsistencias o posibles errores de interpretación durante el modelado de resultados: valor neutro y rangos de confort de la variable física analizada respecto a la ST percibida por la muestra en estudio.

Es importante mencionar que durante el procesamiento de datos fue posible identificar que este filtro ofreció viabilidad de aplicación únicamente en el método estadístico de correlación univariable de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” –al permitir mayor consistencia en el modelado de resultados e incrementar el valor de los coeficientes de determinación en cada una de las regresiones lineales trazadas durante el procesamiento y análisis de datos (- 2 DS, - 1 DS, media, + 1 DS y + 2 DS)–, ya que se observó que en los casos de los métodos estadísticos de Regresión lineal simple y de Regresión lineal simple a partir de medias por categoría de Sensación Térmica, por lo general, la aplicación de este filtro afectaba negativamente al valor de los coeficientes de determinación y, por ende, ofrecía menor consistencia en los resultados obtenidos.

CORRELACIÓN DE DATOS

Para llevar a cabo la correlación y el análisis de datos se examinaron tres métodos estadísticos de correlación univariable –utilizados con mayor frecuencia en los estudios de confort térmico– y uno contenido en la normativa ANSI/ASHRAE 55 (2010, pp. 11-12):

•Correlación lineal simple.

•Correlación lineal simple a partir de medias por categoría de sensación térmica.

•Medias por intervalo de sensación térmica.

•Método de la ANSI/ASHRAE 55 (método opcional para determinar las condiciones térmicas aceptables en espacios acondicionados naturalmente).

Después de realizar el análisis de datos con cada uno de estos métodos, se identificó que el que ofrecía mayor consistencia en resultados, así como en el valor del coeficiente de determinación (y, por ende, en el del coeficiente de correlación), era el de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” ya que, además de ofrecer el valor de neutralidad de la variable física analizada respecto a la ST percibida por los sujetos estudiados, era posible obtener los rangos de confort (extenso y reducido) que, no necesariamente, eran concebidos equidistantes al valor de neutralidad (Bojórquez, 2010).

En tanto, los métodos estadísticos de Regresión lineal simple y Regresión lineal simple a partir de medias por categoría de Sensación Térmica, si bien ofrecen el valor de neutralidad de la variable analizada y ciertos rangos de confort, estos últimos quedan a criterio del analista y, por lo general, se modelan equidistantes al valor de neutralidad, ya que resultan del valor originado (en el eje de las abscisas) por la intersección de la regresión lineal y los niveles de ST 4.5 (para el límite superior del rango de confort) y 3.5 (para el límite inferior del rango de confort), según los trabajos de González y Bravo (2003b), o por la intersección de la regresión lineal y los niveles de ST 5.0 y 3.0 (para los límites superior e inferior del rango de confort, respectivamente), de acuerdo con Fanger (1972).[31]

Por otro lado, los posibles resultados ofrecidos con el Método de ANSI/ASHRAE 55 se acotan a las zonas de confort térmico trazadas en el diagrama, el cual, de igual manera, considera rangos de confort equidistantes al valor térmico neutral. Con este método solo es posible estimar el valor neutral y los rangos de confort exclusivamente de la temperatura operativa para espacios ventilados de manera natural, a partir de la intersección de la temperatura operativa interior y la temperatura promedio mensual del exterior. Este modelo, entre otras acotaciones, cuenta con la limitante de que sus resultados son producto de evaluaciones en las que la actividad desarrollada por los sujetos en estudio solo es sedentaria, no obstante, los sujetos pueden hacer libre uso de la adaptación a partir del ajuste de su nivel de arropamiento que les permita solventar las diferencias térmicas en ambientes interiores y exteriores.

Además, fue posible identificar que con el método de “Medias por Intervalos de Sensación Térmica” los resultados obtenidos eran consistentes independientemente de la sensación (térmica, hígrica o eólica) y la variable física (TBS, TGN, HR y VV) con que se correlacionaran, cuando con los otros métodos únicamente era posible obtener resultados aceptables en cuanto a lo térmico –es decir, la correlación de la ST (específicamente) respecto a las variables físicas analizadas–. Otra de las ventajas representativas del método estadístico seleccionado es que los límites de confort, además de no ser equidistantes al valor de neutralidad, se ajustan periódicamente con base en la aclimatación que los individuos van adoptando a lo largo del año.

MEDIAS POR INTERVALOS DE SENSACIÓN TÉRMICA

El método estadístico de correlación de Medias por Intervalos de Sensación Térmica (MIST), planteado por Gómez-Azpeitia et al. (2007b), fue desarrollado con base en la propuesta de Nicol (1993) para climas asimétricos,[32] la cual, en términos generales, consiste en utilizar la estadística descriptiva en la estimación de un valor neutral de temperatura (considerado de confort). Así, con el MIST se pretende estimar, por un lado, el valor neutral de la variable física analizada a partir de la ST percibida por los sujetos de estudio –apoyado en la regresión lineal simple derivada de las medias aritméticas, obtenidas de las diferentes magnitudes de variable física registradas en cada categoría de ST por periodo de estudio– y, por otro, los rangos de confort –con base en las regresiones lineales derivadas de la suma y la sustracción, a la media aritmética, de una y dos veces la desviación estándar (DS) de los datos analizados por categoría de ST– que, por lo general, resultan no equidistantes (asimétricos) al valor de neutralidad de la variable física analizada. En la figura 72 se puede apreciar un diagrama general del análisis de datos con el método estadístico de correlación univariable en mención y su adaptación en esta investigación.

Como ya se mencionó, este método de correlación se seleccionó para llevar a cabo el análisis de datos en esta investigación, por lo que a continuación se describirá a detalle cuál es el procedimiento que adopta para lograr el valor neutral y los rangos de confort a partir de la ST percibida por los sujetos de estudio. De acuerdo con el diagrama anterior (figura 72), el procedimiento de correlación estadística que se siguió para el análisis de los datos recabados en los estudios (sitio y laboratorio) de esta investigación fue el siguiente:

1.Generación de una base de datos por periodo a partir de la captura o la digitación de los datos recabados en los cuestionarios en cada una de las evaluaciones llevadas a cabo, tanto en sitio como en laboratorio. Para ello, se siguió cautelosamente lo descrito en “Proceso de captura de respuestas” en lo relativo a la posición de cada variable (columna) respecto a la de cada observación recabada (fila). No obstante, como se mencionó al inicio de este capítulo, con el fin de atender los objetivos y los alcances planteados en esta investigación, solo fueron procesados los datos de ST percibida respecto a la magnitud de TBS, TGN, HR y VV registrada simultáneamente durante la evaluación, por lo que a cada una de las observaciones recabadas (voto de confort y variables físicas registradas) se le denominó Respuesta de Sensación Térmica Percibida (RSTP).

2.Agrupación de las RSTP a partir de la categoría de ST registrada en el formato del cuestionario. Lo anterior debía realizarse por periodo de estudio, de tal forma que, al cabo de este, se obtuviera al menos un total de 120 observaciones[33] consistentes, aunque lo recomendado era un muestreo mayor para contar con las RSTP suficientes después de llevar a cabo la limpieza de datos. Cada una de la RSTP fue agrupada o estratificada con base en las categorías de ST definidas en los cuadros 18 y 19 adaptadas y utilizadas en los formatos de cuestionarios aplicados en las evaluaciones.

3.Preparación de la base de datos a partir de los tres filtros especificados en “Preparación de la base de datos”: a) tratamiento de datos atípicos, b) omisión de categorías de ST inferiores a 5.0% de representatividad y c) omisión de categorías de ST con mismo valor en variable física; este último solo cuando se desarrollan estudios de confort térmico de forma grupal y el registro simultáneo de la variable física es única para todo el grupo evaluado. Este procedimiento se realizó con el fin de limpiar la base de datos de cualquier dato atípico o conjunto de datos irregulares que pudieran afectar significativamente, de forma negativa, tanto el procesamiento de datos como el modelado de los resultados esperados para el valor de neutralidad y los rangos de confort.

4.Cálculo de la media aritmética y de la DS por categoría de ST, tal como a continuación se describe:

a) Se calculó la media aritmética (llamada promedio en Microsoft Excel®), por estrato, de los datos pares a cada categoría de ST, es decir, de las diversas magnitudes de variable física (TBS, TGN, HR y VV) previstas en cada categoría de ST involucrada en el análisis de datos del periodo en estudio. Con esto fue posible obtener los datos medios de la variable física analizada que, apareados con la categoría de ST correspondiente, permitirían generar los puntos de dispersión necesarios para lograr la regresión lineal buscada (y sus respectivos parámetros: pendiente de la recta y ordenada en el origen) que ayudaría a estimar el valor de neutralidad de la variable física analizada.

b) Se calculó la DS de forma individual por categoría de ST a partir de los datos pares (magnitudes de variable física) previstos en cada grupo estratificado.

c) Se adicionó y sustrajo una y dos veces, respectivamente, la DS de la media aritmética obtenidas por categoría de ST. Lo anterior permitió calcular los datos pares (de variable física) para obtener los puntos de dispersión requeridos en el trazado de las regresiones lineales necesarias para estimar los valores límite (inferior y superior) de los rangos de confort buscados (reducido y extenso).

5.Con base en los datos pares calculados en el paso anterior respecto a cada categoría de ST, se procedió a trazar las siguientes regresiones lineales simples:

a) Regresión lineal simple (RLS) a partir de los datos resultantes al adicionar dos veces la DS a la media aritmética (RLS + 2 DS) para obtener el valor del límite superior del rango de confort extenso.

b) Regresión lineal simple a partir de los datos resultantes al adicionar una vez la DS a la media aritmética (RLS + 1 DS) para obtener el valor del límite superior del rango de confort reducido.

c) Regresión lineal simple a partir de medias aritméticas (RLS media) para obtener el valor de neutralidad de la variable física analizada.

d) Regresión lineal simple a partir de los datos resultantes al sustraer una vez la DS a la media aritmética (RLS - 1 DS) para obtener el valor del límite inferior del rango de confort reducido.

e) Regresión lineal simple a partir de los datos resultantes al sustraer dos veces la DS a la media aritmética (RLS - 2 DS) para obtener el valor del límite inferior del rango de confort extenso.

6.Estimación de los valores correspondientes a la neutralidad y a los límites de los rangos de confort (reducido y extenso) de la variable física analizada, a partir de la abscisa resultante (valor de X) por el cruce de la regresión lineal respectiva y la ordenada 4 (categoría de ST equivalente a confort térmico: ni calor ni frío) en el diagrama de dispersión. La obtención de cada uno de estos valores se llevó a cabo de la siguiente manera:

a) El valor de neutralidad se logró de la abscisa resultante por el cruce de la RLS media –derivada de los puntos obtenidos entre las medias de variable física y las categorías de ST implicadas en ese análisis– con el nivel 4 de ST.

b) Los rangos de confort se establecieron mediante la adición y sustracción de una y dos veces la DS de la muestra, tal como a continuación se describe:

•Rango de confort extenso.

1) El límite inferior del rango de confort extenso se obtuvo de la abscisa resultante por el cruce de la RLS - 2 DS –derivada de los puntos resultantes entre los valores generados por la sustracción de dos DS a las medias de variable física analizada y las categorías de ST implicadas en el análisis– con el nivel 4 de ST.

2) El límite superior del rango de confort extenso se obtuvo de la abscisa resultante por el cruce de la RLS + 2 DS –derivada de los puntos resultantes entre los valores generados por la adición de dos DS a las medias de variable física analizada y las categorías de ST implicadas en el análisis– con el nivel 4 de ST.

•Rango de confort reducido.

1) El límite inferior del rango de confort reducido se obtuvo de la abscisa resultante por el cruce de la RLS - 1 DS –derivada de los puntos resultantes entre los valores generados por la sustracción de una DS a las medias de variable física analizada y las categorías de ST implicadas en el análisis– con el nivel 4 de ST.

2) El límite superior del rango de confort reducido se obtuvo de la abscisa resultante por el cruce de la RLS + 1 DS –derivada de los puntos resultantes entre los valores generados por la adición de una DS a las medias de variable física analizada y las categorías de ST implicadas en el análisis– con el nivel 4 de ST .

Con lo anterior, es posible interpretar que el rango de confort extenso es el resultado del cruce de las regresiones lineales ± 2 DS con el nivel 4 de ST en el diagrama de dispersión; en tanto, el rango de confort reducido queda comprendido por el cruce de las regresiones lineales ± 1 DS con el nivel 4 de ST.

7.Obtención de los coeficientes de determinación (r^2) y las ecuaciones lineales (y = a + b x) resultantes por cada regresión lineal simple trazadas. De acuerdo con Bojórquez (2010), con el fin de validar el modelo, es posible considerar como determinante el valor de la r^2 de la RLS media, según la clasificación siguiente:

•Si la r^2 ≥ 0.9 la correlación es muy alta, por lo que hay certeza en la concentración de respuestas, la muestra no es dispersa.

•Si 0.7 ≤ r^2 < 0.9 se puede decir que la correlación es alta, la muestra es poco dispersa.

•Si 0.5 ≤ r^2 < 0.7 la correlación es media, la muestra tiene una concentración moderada.

•Si la r^2 < 0.5 la correlación es baja, con alto grado de dispersión en la muestra, por lo que no hay claridad en la percepción de la ST de la muestra. En caso de que un valor de b (pendiente de la recta) presente una correlación baja, se considerará más apropiado el próximo inmediato con un valor de r^2 de al menos una correlación media (0.5 ≤ r^2 < 0.7).

8.Análisis fenomenológico (o circunstancial) de cada valor resultante obtenido con el apoyo de las gráficas y las matrices generadas a partir de las bases de este método de correlación. Adicionalmente, se realizó un análisis de cada una de las líneas de regresión simple con el fin de visualizar la adaptación subjetiva de la muestra estudiada.

Este procedimiento se realizó por variable física analizada (TBS, TGN, HR y VV), por periodo de evaluación (frío, seco, caluroso y húmedo; enero, marzo, mayo y septiembre, respectivamente) y por enfoque de estudio (adaptativo y predictivo) atendidos en esta investigación.

El desarrollo del método de MIST se cimenta en las bases que consolidan al enfoque de adaptación, mismo que implica la interacción de variables físicas y biológicas (clima, metabolismo, aislamiento térmico) a la vez que psicológicas (adaptación, experiencia, expectativa, tolerancia, deseo). Por ello, según Brager y de Dear (2003), la sensación de confort varía de individuo a individuo, de localidad a localidad, e incluso de un estrato sociocultural a otro. En este sentido, la variabilidad regional y estacional de la magnitud del rango de confort es más congruente con el enfoque adaptativo que la hipótesis convencional de aplicar una amplitud fija a una temperatura neutra, aunque esta sea variable. De acuerdo con el enfoque de adaptación, ambos parámetros debían ser variables (Bojórquez, 2010).

La diferencia principal del método de MIST respecto al método convencional de Regresión lineal simple es que antes de obtener la línea de regresión que caracteriza a la muestra estudiada, las observaciones que coinciden en categoría de ST se agrupan por estratos con el fin de calcular la media aritmética y la desviación estándar de sus datos pares, los cuales corresponden con las magnitudes de variable física registradas simultáneamente al voto de confort durante las evaluaciones. Así, la regresión lineal no se hace a partir de todos los pares de datos de la muestra, sino solo con los valores medios (y la adición y sustracción de una y dos veces la DS a esta) de cada categoría de ST involucrada en el análisis.

El objetivo de este procedimiento es determinar el valor medio de la variable física analizada (TBS, TGN, HR y VV) de todas las respuestas comprendidas en cada categoría de ST; de esta manera, se calcula el valor promedio de las diversas magnitudes de variable física registradas (durante el periodo de estudio) cuando los sujetos manifestaron sentirse en confort, así como de quienes expresaron sentir calor o frío en cada una de las categorías previamente establecidas. En el caso de distribuciones asimétricas –es decir, donde la media se carga significativamente a uno de los extremos del grupo de datos y no refleja el punto medio de la muestra–, se recomienda utilizar la mediana y, por lo tanto, la DS a la mediana (Bojórquez, 2010).

La desviación estándar se emplea como una medida de la dispersión de las respuestas y, por ello, sirve para determinar los estratos en que se pueden ordenar estas. Según Reynaga (2011), se estima que, para datos normalmente distribuidos, el rango de ± 1 DS incluye a 68.26% de las respuestas dadas por los sujetos de estudio, el rango de ± 2 DS incluye a 95.45% de ellas, y el rango de ± 3 DS incluye a 99.74% (figura 73). Para datos no distribuidos normalmente este porcentaje puede variar, por lo que se recomienda obtener el mayor número de respuestas en los estudios de campo para lograr una distribución normal.

De esa manera se obtuvieron gráficas por variable física analizada, por periodo de evaluación y por enfoque de estudio. La intersección de cada una de las líneas de regresión con la ordenada cuatro determinaron el valor de neutralidad y de los rangos de confort según el método MIST. Para llevar a cabo el procedimiento anteriormente descrito, se desarrolló una hoja de cálculo en Microsoft Excel®.

Las ventajas observadas con la aplicación de este método estadístico de correlación, que paralelamente permitieron determinar que este sería el método a emplear para el desarrollo del análisis de datos recabados en los estudios considerados en esta investigación, fueron:

•Ofrece mayor consistencia en resultados y mayor valor en el coeficiente de determinación (y, por ende, en el coeficiente de correlación).

•Además de estimar el valor de neutralidad (respecto a la ST percibida por los sujetos en estudio), es posible conocer los valores límite de dos rangos de confort:

a) Reducido: considera a 68.26% de las RSTP obtenidas en los estudios.

b) Extenso: involucra a 95.45 % de los sujetos evaluados.

•Por lo general, la estimación de ambos rangos de confort (reducido y extenso) resulta no equidistante al valor de neutralidad. Se observó que este aspecto adquiere importancia cuando el total de las categorías de ST, percibidas en un periodo de estudio, no figuran como simétricas a ambos lados de la número cuatro –después de la preparación de la base de datos–.[34] Por ejemplo, cuando las categorías de ST resultantes de un periodo de estudios son 3, 4, 5 y 6, se observa que el total de ellas son cuatro, una ubicada por debajo del nivel de ST 4 y dos por encima de este, lo cual implica que los rangos de confort, en este caso, no serían equidistante al valor de neutralidad; caso contrario sería si las categorías de ST resultantes de ese mismo periodo de estudio fueran 2, 3, 4, 5 y 6, donde dos de ellas se ubican por debajo del nivel de ST 4 y dos por encima de este, lo que implicaría rangos de confort equidistantes al valor de neutralidad.

•De acuerdo con Bojórquez (2010), el valor de la r^2 de la RLS media es el factor determinante que permite validar la consistencia de los resultados y del método propiamente. De esta manera, si se observa que la RLS media es producto de los valores medios obtenidos con los datos pares de las categorías de ST involucradas en el análisis, el valor de la r2 de esta siempre se aproximará a la unidad y será superior a las r^2 de las RLS - 2 DS, - 1 DS, + 1 DS y + 2 DS.

•Respecto al método de MIST, se observó específicamente en esta investigación que es posible una interpretación fenomenológica más precisa con este; por ejemplo, cuando la r2 es mayor en los límites inferiores de los rangos de confort (es decir, las r^2 de la RLS - 1 DS y de la RLS - 2 DS) se puede interpretar que hay mayor adaptación por parte de los sujetos a bajas temperaturas (inferiores a la Tn) que a las superiores, lo que justificaría los requerimientos de calentamiento en el periodo estudiado. Adicionalmente, esto se puede comprobar gráficamente (a partir de una interpretación fenomenológica) al examinar, en un caso como estos, la concentración de parte de la nube de puntos en las categorías de ST que tienden a lo caluroso (de la 5 a la 7) y la dispersión del resto de ella en las categorías de ST que tienden a lo frío (de la 1 a la 3); esto indica que, en términos fenomenológicos, a mayor concentración menor rango de adaptación, y a mayor dispersión mayor rango de adaptación.

No obstante, al igual que el resto de los métodos analizados, fue posible identificar que este método estadístico también cuenta con ciertas desventajas respecto a la forma de correlación de datos y modelado de resultados. En términos generales, se apreciaron las siguientes desventajas:

•Las RLS (media, + 2D, + 1 DS, - 1 DS, - 2 DS) son producto de una muestra reducida (máximo siete pares de datos, el equivalente a las siete categorías de ST), lo que implica, según Martínez (2005), un error en la interpretación de la r^2 resultante, en virtud de que el coeficiente de determinación lineal y el número de datos suelen variar de forma inversa, de tal manera que basta con considerar un número pequeño de observaciones para que r^2 alcance un valor próximo a la unidad, sin que ello evidencie necesariamente la existencia de una marcada relación lineal entre las dos variables; por lo que, en términos estadísticos, se recomienda que las RLS sean producto de una muestra significativa.[35]

•El valor de la r^2 resulta elevado en cada una de las RLS (media, + 2D, + 1 DS, - 1 DS, - 2 DS) porque estas son producto de valores medios y la sustracción y adición de DS, respectivamente, lo que implica que el valor de la r^2 no sería el mismo si las RLS fueran producto del total de pares de datos considerados en la nube de puntos.

•El modelo de regresión lineal simple no siempre aplica adecuadamente en los puntos obtenidos para el trazo de las RLS ± 1 DS o ± 2 DS en los diagramas de dispersión, ya que en ocasiones se puede observar una clara tendencia curva –cóncava a los puntos que originan la RLS media– (y no recta) entre los puntos graficados, lo cual indica que posiblemente debería trazarse algún otro tipo de línea de tendencia que permita una regresión más adecuada a la dispersión de los puntos (en cada caso).

•Cuando en una categoría de ST los valores pares –correspondientes a las diferentes magnitudes de variable física analizada (o variable independiente)– son próximos entre sí o se ubican en un mismo punto (por lo general, en las categorías de ST extremas), las líneas de regresión suelen distorsionarse –respecto al resto de valores pares de cada categoría de st involucrada en esa regresión– y alterar significativamente los resultados esperados.

MÉTODOS ESTADÍSTICOS PARA AJUSTAR LOS RESULTADOS DE DISTINTAS BASES DE DATOS

Con base en los objetivos específicos (ver en el capítulo 1 de este libro) fue necesario explorar diferentes modelos estadísticos que permitieran, por un lado, empatar las bases de datos obtenidas con los enfoques metodológicos con los que se desarrollaron los estudios de confort térmico y, por otro, obtener un ajuste de resultados consistente con la jerarquía de la muestra analizada, en cada caso, por cada uno de los enfoques de estudio. Para ello, se analizaron a detalle los procedimientos estadísticos y los alcances de dos métodos en específico: metaanálisis y media ponderada.

Con lo anterior, y dado el nivel de conocimiento y de especialización estadístico requerido para utilizar el metaanálisis para los fines ya descritos, se decidió desarrollar el ajuste a partir del método de media ponderada, dado su grado de facilidad de procesamiento e interpretación de datos.

MEDIA PONDERADA

De acuerdo con Paz (2007), la media ponderada es una medida de tendencia central utilizada comúnmente cuando cada observación o dato de la muestra posee una importancia relativa (o peso) respecto a los demás datos. Al respecto, Alegre y Cladera (2002) mencionan que esta medida de tendencia central se emplea cuando se pretende conocer la media aritmética de una serie estadística en la que no todos los datos tienen la misma importancia relativa, por lo que es necesario asumir este factor como determinante al momento del cálculo.[36] Para obtener la media ponderada es necesario multiplicar cada observación por el peso que le corresponde[37] dentro de la muestra analizada, posteriormente cada producto es sumado –lo que se conoce como suma ponderada– y el total se divide entre la suma de los pesos (Paz, 2007). Es decir, si se tienen k valores distintos de la variable xi y a cada uno de ellos se le proporciona un peso wi, la media ponderada se define como (Alegre & Cladera, 2002):

Dónde:

X = media ponderada.

xi = observaciones totales de la distribución.

wi = peso o ponderación de los valores que conforman la serie estadística.

De esta manera, para llevar a cabo el ajuste correspondiente entre los resultados por el enfoque adaptativo y los obtenidos con el enfoque predictivo, se tomó como factor determinante de ponderación el tamaño de la muestra efectiva (total de observaciones por periodo después de llevar a cabo el procedimiento de limpieza de datos, de acuerdo con los filtros descritos en “Preparación de la base de datos” con la cual se llevó a cabo, de forma individual, el procesamiento de datos y el modelado de resultados en cada caso (por enfoque de estudio); es decir, para realizar el ajuste correspondiente al valor de neutralidad y los rangos de confort de cada una de las variables físicas analizadas desde ambos enfoques de estudio (TBS y HR, únicamente), en cada uno de los periodos de evaluación, se calculó la media ponderada para cada par de resultados equivalentes de acuerdo con la jerarquía ponderada adoptada por cada caso según el tamaño de la muestra con la que se llevó a cabo el análisis de datos de forma individual.[38]

A continuación, se detalla paso por paso el procedimiento anterior, con el fin de precisar la manera en la que se determinó el ajuste de resultados pares en un valor único:

1.Identificar los resultados pares obtenidos de forma individual por cada enfoque de estudio para una variable física y periodo de evaluación determinados. Uno de estos resultados correspondía a los estudios de sitio y el otro a los estudios realizados bajo condiciones controladas de laboratorio.

2.Determinar el tamaño de la muestra con la que se estimó cada uno de los dos resultados pares (anteriormente identificados) a los que se aplicaría el ajuste correspondiente.

3.Multiplicar, para cada caso, el resultado (obtenido por enfoque de estudio) por el tamaño de la muestra con la que fue estimado.

4.Sumar los productos generados anteriormente (suma ponderada, según Paz, 2007).

5.Dividir el total entre la sumatoria de las muestras consideradas por ambos enfoques de estudio. Con ello se obtiene el ajuste de resultados pares a partir de la media ponderada.

6.Repetir este procedimiento para cada valor de neutralidad y cada valor límite (superior e inferior) que permitieron estimar los rangos de confort (reducido y extenso) de cada variable física analizada.

El procedimiento descrito anteriormente se realizó para cada periodo en el que se llevaron a cabo los estudios de confort tanto en sitio como en laboratorio, solo para las variables físicas en las que se registró simultáneamente el valor de la variable durante la evaluación, es decir, para la TBS y la HR (ya que en las pruebas experimentales de laboratorio las variables independientes que era posible manipular, monitorear y registrar eran únicamente las ya mencionadas).

En el cuadro 31 es posible apreciar gráficamente un ejemplo del procedimiento que se llevó a cabo para calcular el ajuste correspondiente a los valores de neutralidad y los rangos de confort para septiembre (periodo húmedo) en la correlación de la TBS respecto a la ST percibida durante las evaluaciones de sitio y de laboratorio.

En este ejemplo se puede observar que la Tn resultante a partir de los estudios de sitio fue de 22.2 °C (con una muestra de 381 opiniones), en tanto que la Tn obtenida con los estudios de laboratorio (LAC) fue de 21.9 °C (con una muestra de 182 observaciones), por lo que al realizar el cálculo de la media ponderada, ambos resultados se ajustan (ponderadamente) a un valor de 22.1 °C, esto significa que el valor final se inclina mayormente por el resultado individual obtenido con los estudios de sitio.

Adicionalmente, es posible observar con el cuadro anterior que el ajuste para este periodo (septiembre), y esta variable física (TBS) en específico, resulta, en todos sus valores (neutralidad, límites superior e inferior de los rangos de confort extenso y reducido), con mayor vocación (tendencia) al resultado individual de los estudios en sitio que al resultado de los estudios de laboratorio. Asimismo, el intervalo (rango) de confort extenso resultante se ajusta proporcionalmente a esta media ponderada al pasar de 4.7 K (con los estudios de sitio) y 3.6 K (con los estudios de laboratorio) a 4.3 K.

[29] Una opción es usar SPSS, un paquete que, además de hacer el análisis, permite crear una lógica de consistencia de información. Si bien la identificación y la corrección de errores puede ser clara a través del lenguaje de comandos de SPSS, los principios son los mismos que si se utilizara los cuadros de diálogo, no obstante, la sintaxis permite guardar la evidencia de los errores encontrados y las soluciones o ajustes que se hicieron; esto para mantener una referencia y una documentación de todo el proceso de limpieza de datos (CCPE, 2011).

[30] Un conjunto de datos, también conocido como dataset, es una colección de datos normalmente tabulada que corresponde con el contenido de una matriz estadística (base de datos), donde cada columna representa una variable y cada fila un registro del conjunto de datos en cuestión (Sánchez, 2007).

[31] Fanger consideró al confort térmico como el conjunto de condiciones bajo las que las personas eligen las tres categorías centrales de la escala y no solo la neutral, es decir, que pueden estar entre lo ligeramente fresco (- 1.0 en su escala de ST) y lo ligeramente caluroso (+ 1.0 en su escala de ST), con lo que trata de absorber así los posibles desajustes entre la realidad objetiva y la opinión subjetiva de las personas (Fanger, 1972).

[32] De acuerdo con este autor, los climas asimétricos hacen referencia a aquellos en donde los límites de confort térmico no son equidistantes a la temperatura óptima de confort; es decir, son aquellos climas en donde los rangos de confort térmico son asimétricos (desproporcionales) entre sí a partir de la temperatura neutra.

33Nota al pie 33 De acuerdo con la experiencia adquirida en diversas investigaciones de campo a nivel local (Bojórquez, 2010; Gómez-Azpeitia et al., 2009; Ruiz, 2011), en donde se utilizó el método de MIST como modelo de correlación para llevar a cabo el análisis de datos recabados en los estudios de confort térmico, se determinó que el método requiere, por lo menos, de 120 observaciones (en total, y no por categoría de ST) para que sus resultados puedan ofrecer valores consistentes y puedan ser considerados como válidos (información obtenida con base en conversaciones privadas con el doctor Bojórquez).

[34] Cuando las categorías finales de ST, obtenidas en un periodo de estudio, resultan con una distribución uniforme a ambos ex tremos del nivel cuatro –es decir, del nivel dos al nivel seis en la escala de ST, por ejemplo–, los valores de los rangos de confort (reducido y extenso) resultan equidistantes al valor de neutralidad; no obstante, cuando no hay una distribución uniforme de estas respecto al nivel cuatro, los rangos de confort no resultan equidistantes.

[35] La consideración únicamente de la r^2 para medir el grado de ajuste cuando se trabaja con muestras pequeñas conduce a errores graves al aceptar la dependencia lineal entre las variables X y Y, cuando posiblemente podrían mantener una relación diferente (Martínez, 2005).

[36] El proceso de valorar la importancia de los datos se llama ponderación y consiste en asignar a cada valor de la muestra un coeficiente de importancia o de peso (Alegre & Cladera, 2002). Cada observación es ponderada por un peso determinado que puede hacer alusión, por ejemplo, al número de observaciones que representa frente a la muestra que la contiene o cualquier otro criterio aleatorio (Paz, 2007).

[37] En ocasiones, la ponderación tiene que ver con el peso en la población de las distintas observaciones (Alegre & Cladera, 2002), es decir, la cantidad de veces con la que el valor de una misma observación se repite dentro de la muestra analizada. En este sentido, la media aritmética es equivalente a la media ponderada, ya que el peso designado a cada valor corresponde con la cantidad de veces en que este se repite en la muestra estadística.

[38] Para ello, se tomó el total de observaciones recabadas y filtradas de cada periodo de evaluación por enfoque de estudio y, con base en el tamaño de la muestra que cada uno representaba, se llevó a cabo este procedimiento que permitió ajustar los resultados obtenidos de forma individual por cada enfoque de estudio en un valor único –estimado entre el rango resultante por los dos valores individuales–.

CAPÍTULO 6. RESULTADOS

Durante el análisis y el procesamiento de datos no hubo distinción de sexo, edad, actividad metabólica o nivel de arropamiento, con la intención de estimar valores universales aplicables a toda la población blanco y generar un parámetro de confort térmico que permita auxiliar la toma de decisiones en el diseño arquitectónico; para ello, la actividad metabólica de los sujetos se consideró sedentaria –equivalente a 70.0 W/m^2 (1.0 met), según ISO 8996 (2004)– y el nivel de arropamiento normal –0.7 clo en verano y 1.0 clo en invierno, según ANSI/ASHRAE 55 (2010), ISO 7730 (2005) e Innova (2002)–.

La selección de las variables físicas para el análisis de datos se realizó con base en lo mencionado en ANSI/ASHRAE 55 (2010, p. 4): la temperatura del aire, la temperatura media radiante, la velocidad del aire y la humedad –variables que, en esta investigación, se identificaron como temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro, velocidad del viento y humedad relativa, respectivamente–. Asimismo, es importante mencionar que el factor que permitió confirmar la elección de las variables físicas fue el coeficiente de determinación (r^2) entre la ST y cada una de las variables físicas registradas; para ello, se estimó la r^2 con base en el total de observaciones, por enfoque de estudio, y se desarrolló una matriz de relaciones en Microsoft Excel® que permitió obtener el grado de cada correlación (cuadro 32).

Aun cuando se tomó registro del nivel metabólico y el grado de arropamiento en los estudios de ambos enfoques (adaptativo y predictivo), estas variables no fueron consideradas durante el análisis y la correlación de datos, ya que su grado de relación respecto a la ST percibida resultó en valores cercanos a cero –lo que se conoce como correlación nula–; no obstante, la velocidad del viento, aunque también refirió a una r^2 cercana a cero, fue considerada en la correlación debido a su importancia en la sensación térmica de las personas según las investigaciones de Bedford (1936), Humphreys (1976), Auliciems (1981), Nicol (1993) y Nikolopoulou (2004), entre otros.

El efecto de la adaptación psicológica en los sujetos fue considerado como elemento intrínseco a las respuestas de ST elegidas durante la evaluación, sin llegar a desarrollar un análisis específico de este aspecto, dado que las posibilidades de respuesta fueron producto de las escalas de sensación subjetiva sugeridas por la norma ISO 10551 (1995).

El total de población evaluada, por periodo y por enfoque de estudio, se detalla en el cuadro 33. Se encuestó a 62 grupos de estudiantes en las instalaciones del ITP y se evaluó a 10 grupos experimentales en el laboratorio de ambiente controlado.

No obstante, el total de observaciones consideradas en el procesamiento de datos, derivada de la aplicación de los tres filtros descritos en la “Preparación de la base de datos”, se presenta en el cuadro 34.

Adicionalmente, se llevó a cabo una clasificación de acuerdo con el nivel de actividad desarrollado previamente a la aplicación de la evaluación (cuadro 35), donde se observó que la actividad predominante en los estudios realizados con ambos enfoques fue moderada. Es decir, para los estudios de sitio, en promedio, las observaciones en actividad pasiva representaron 15.7%; en actividad moderada, 78.7%, y en actividad intensa, 5.6%; en tanto que para los estudios de laboratorio las observaciones en actividad pasiva representaron 10.5%; en actividad moderada, 89.5 % y en actividad intensa, 0.0%; razón por la cual no fue considerado un análisis comparativo a partir del nivel de actividad por periodo de evaluación y enfoque de estudio.

Con lo anterior fue posible estimar, de forma individual y a partir de la aplicación del MIST, el valor neutral y los rangos de confort de cada variable física analizada (TBS, TGN, HR y VV) por periodo de evaluación (enero-frío, marzo-transición y seco, mayo-cálido, y septiembre-transición y húmedo) y enfoque de estudio (adaptativo y predictivo), con el fin de comparar los resultados de la TBS y la HR entre ambos enfoques y aplicar un ajuste a partir de un método estadístico (media ponderada).

Los resultados se interpretaron conjuntamente desde un enfoque estadístico y otro fenomenológico, con el fin de entender la adaptación psicológica, la aclimatación y el comportamiento de las personas simultáneamente.

Nota: Con el fin de optimizar la extensión de este documento y dejar clara la forma en que se llevó a cabo el procesamiento y la interpretación de datos con el MIST, en los apartados siguientes solo se documenta el proceso abordado con el periodo frío –aunque fue el mismo que se aplicó para cada periodo de estudio–, con cada una de las variables físicas registradas y por enfoque de estudio. No obstante, el cierre de cada apartado referido concentra el total de resultados obtenidos con cada periodo de estudio, cada variable física registrada y cada enfoque de estudio abordado. En la introducción de este documento se presenta la liga para consultar el trabajo completo, de ser el caso.

RESULTADOS A PARTIR DE LA APLICACIÓN DEL ENFOQUE ADAPTATIVO

En este apartado se concentran los resultados obtenidos con la aplicación del estudio transversal correlacional (enfoque adaptativo) en las instalaciones del ITP. Este análisis es producto de las condiciones del ambiente térmico que dieron lugar al interior del espacio de evaluación (aula de clases) durante la aplicación de encuestas en cada uno de los periodos de estudio: enero (periodo frío), marzo (periodo de transición térmica entre el periodo frío y el periodo cálido; asimismo, representa el periodo seco del año), mayo (periodo cálido) y septiembre (periodo de transición térmica entre el periodo cálido y el periodo frío; adicionalmente, representa el periodo seco del año).

Las variables físicas medidas y registradas simultáneamente a la aplicación de las encuestas fueron TBS, TGN, HR y VV, por lo que en adelante se presenta la estimación resultante del valor neutral y los rangos de confort (reducido y extenso) para cada variable física analizada por periodo de estudio. El análisis de datos y modelado de resultados se llevó a cabo con base en el empleo del método de MIST.

Los resultados son producto del efecto que ejerce cada variable física sobre la ST de los sujetos y representan las magnitudes a partir de las cuales la mayor parte de los evaluados (68.26 % con el rango de confort reducido y 95.45 % con el rango extenso) se sentiría en condiciones de confort térmico, rangos validados con base en el valor de la r^2 de cada RLS.

ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE GLOBO NEGRO A PARTIR DE LA ST

Aquí se presentan los resultados obtenidos de la correlación de la ST percibida y la TGN registrada simultáneamente durante las evaluaciones realizadas con base en el enfoque adaptativo. Adicionalmente, se describen las condiciones térmicas particulares a partir de las cuales fueron aplicadas las encuestas en cada uno de los periodos de estudio y, por último, se desarrolla un análisis estadístico-fenomenológico de los valores resultantes para cada caso (valor de neutralidad y rangos de confort).

Periodo frío (a)

El levantamiento de encuestas para este periodo de estudio se llevó a cabo del 27 de enero al 17 de febrero de 2014 –en virtud de que el regreso a clases en el ITP, después de las vacaciones de invierno, fue el 20 de enero–, durante los horarios de clase próximos a los momentos en que dan lugar las condiciones higrotérmicas extremas en un día típico (6 y 15 horas, horario solar), es decir, de 7 a 9 horas (horario local de la primera clase de la mañana) y de 15 a 17 horas (horario local de la primera clase de la tarde). De acuerdo con el “Análisis climático”, para este periodo la temperatura máxima promedio es de 19.3 °C, la media de 11.6 °C y la mínima promedio de 5.0 °C en exteriores.

El total de observaciones recabadas fue de 425, sin embargo, de esa muestra, solo 404 fueron procesadas (140 mujeres y 264 hombres). De ese total procesado, 88 correspondieron a actividad pasiva, 293 a actividad moderada y 23 a actividad intensa (21.8%, 72.5% y 5.7%, respectivamente); no obstante, como ya se ha señalado, el análisis de datos se llevó a cabo de forma íntegra, sin distinción por nivel de actividad. En la muestra evaluada fueron consideradas todas las carreras descritas en el cuadro 15 para estimar un referente general para el total de población estudiantil atendida por el ITP.

La diferencia entre la muestra recabada y la muestra procesada correspondió a 21 observaciones, las cuales fueron omitidas por considerarse observaciones atípicas (irregulares a las del resto del grupo del que formaban parte). Pese a que la sexta categoría de ST (calor) solo estaba conformada por 12 observaciones (menos de 5.0% respecto al total de la muestra del periodo de estudio), se decidió no omitirla, ya que se observó que este filtro, además de no favorecer la consistencia de los resultados, reducía el coeficiente de determinación de las RLS - 1 DS y - 2 DS (límites inferiores de los rangos de confort reducido y extenso, respectivamente). Además, esta acción significaba restar al diagrama de dispersión (nube de puntos) de cada RLS un par de datos (punto de dispersión que determinaba el valor y la consistencia de la r^2 en cada caso). Por lo anterior, en el análisis de datos de este periodo, las observaciones que se omitieron durante la correlación de la TGN y la ST únicamente fueron las atípicas.

Las magnitudes de TGN registradas al interior de las aulas de clase durante las evaluaciones de este periodo oscilaron entre 14.6 °C (mínima) y 26.9 °C (máxima); en este sentido, las RSTP elegidas por los sujetos de estudio se concentraron entre la segunda y la sexta categoría de ST (frío a calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en las categorías de ST extremas (mucho frío y mucho calor). Con base en lo anterior, es posible vislumbrar, en términos generales, el contexto del ambiente térmico en el que se realizaron las evaluaciones y la posible adaptación psicofisiológica de los sujetos (conducta, expectativas y aclimatación).

Como se puede apreciar en la figura 74, la distribución de las RSTP fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados para este periodo de estudio, fue posible establecer dos categorías de ST (tendientes a lo caluroso) por encima de la de confort y dos categorías de ST (tendientes a lo frío) por debajo de esta, lo que implicó que los rangos de confort resultantes (reducido y extenso) fueran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado. Lo anterior ya que el análisis de datos se desarrolló con el procesamiento de las RSTP obtenidas con los tres niveles de actividad simultáneamente (recabadas en todo el periodo de evaluación), donde las características de adaptación y el uso de controles difirieron entre uno y otro, lo que implicó que las RSTP no tendieran particularmente por alguna sensación térmica de frío o de calor en específico.

Cabe mencionar que las sensaciones térmicas en las que se concentró el mayor número de observaciones fueron la tercera (algo de frío) y la cuarta (ni calor ni frío) –con 123 y 172 RSTP, respectivamente–; coincidentemente, en cada una de ellas se generó un intervalo térmico de mayor amplitud (respecto al de las demás sensaciones térmicas expresadas en este periodo) con el cual se demostró, a partir de la distribución dispersa de las RSTP, una capacidad de adaptación superior frente a las condiciones que les permitieron a los sujetos percibir estas sensaciones térmicas. Lo anterior, en este caso, implicó que en esas categorías se reflejara un grado mayor de adaptación psicofisiológica por parte de los sujetos y, por ende, que el valor de las DS fuera superior respecto a las demás.

En otras palabras, si se asume que la validez de un estudio estadístico está determinado, entre otros elementos, por el tamaño de la muestra analizada, se puede asumir que a mayor cantidad de valores mayor consistencia, y representatividad, de los resultados.

Con lo anterior, al suponer un caso hipotético, en el cual se analizara exclusivamente la sensación térmica que concentró la mayor cantidad de observaciones en este periodo (ni calor ni frío con 172 RSTP, en este caso), se podría determinar que el intervalo de TGN en el cual los sujetos evaluados encuentran condiciones de confort térmico está comprendido de 15.7 °C a 28.2 °C (12.5 K), según lo descrito en la figura 74 –y lo mismo sería si se llevara a cabo este ejercicio con el resto de sensaciones térmicas percibidas en este periodo–; no obstante, este análisis aislado forma parte de un estudio de mayor escala (que implica un número de observaciones más representativo y, por ende, diferentes niveles de sensación térmica percibida), por lo que el rango de confort térmico, determinado anteriormente, debería ajustarse con base en las RLS originadas respecto al resto de RSTP que conforman el análisis de datos –es decir, a partir de las RLS que deriven de los puntos originados por las sensaciones térmicas involucradas en el análisis–.

Asimismo, para los efectos de esta investigación y desde el punto de vista fenomenológico, la amplitud individual de la DS en cada categoría de ST (medida de la dispersión de los puntos) corresponde con el grado de adaptación psicofisiológica del segmento muestral analizado en esa misma categoría; es decir, a mayor amplitud de la DS (o mayor dispersión de puntos) mayor adaptación a las condiciones térmicas del ambiente, y a menor amplitud de la DS (o mayor concentración de puntos) menor adaptación de la muestra respecto a las condiciones del ambiente térmico. Lo anterior fue resultado del análisis y la observación analítica y gráfica realizada con cada correlación (variable física - st) a partir del método de MIST, pese a que, desde el punto de vista estadístico, sería lo contrario a lo ya expuesto, es decir, a mayor concentración de puntos mayor consistencia (validación) de resultados, y a mayor dispersión de ellos mayor incertidumbre de resultados.

De esta manera, lo anteriormente expuesto permite entrever que la cantidad de observaciones no está ligada, necesariamente, al grado de adaptación psicofisiológica de la muestra evaluada en cada periodo de estudio; no así, la amplitud de la DS permite conocer el grado de adaptación que la muestra estudiada ha adoptado bajo las condiciones de cada caso.

Con esto, en la figura 74 es posible apreciar que la RLS media –producto de la correlación de los pares de datos medios de cada categoría de ST involucrada en el análisis– resulta con un coeficiente de determinación de 0.9745, lo que equivale a una correlación de variables muy alta. Las RLS de los límites (inferiores y superiores) de los rangos de confort (reducido y extenso) –es decir, las RLS de - 2 DS, - 1 DS, + 1 DS Y + 2 DS– reflejan una marcada convergencia respecto a la RLS media conforme la sensación térmica tiende a lo caluroso, esto indica un grado mayor de adaptación frente a condiciones de temperaturas bajas (inferiores al rango de confort) que frente a temperaturas altas (superiores al rango de confort); es decir, el intervalo a partir del cual se marcan los límites (superior e inferior), por ejemplo, del rango extenso, es mayor a temperaturas inferiores a la Tn que a temperaturas superiores a esta –por ejemplo, los umbrales del rango extenso en la sensación térmica de frío se estiman en 10.9 °C y 21.1 °C, equivalente a una amplitud de 10.2 K; en tanto, los umbrales en la sensación térmica de calor se ubican en 25.2 °C y 30.3 °C, lo que da lugar a una amplitud de 5.1 K–, lo cual indica que el intervalo térmico de adaptación a temperaturas bajas es más amplio que el intervalo térmico de adaptación a temperaturas altas.

Una de las circunstancias causales que permitió conservar las temperaturas al interior de los espacios de evaluación (aulas de clase), particularmente en este periodo de estudio, fue que, en promedio, los grupos encuestados estuvieron conformados por 27 estudiantes, lo que permitió obtener ganancias térmicas internas –a partir de la producción interna de calor de cada sujeto– y conservarlas a partir del uso de controles –específicamente, con la operación (cierre) de puertas y ventanas–.

Adicionalmente, un factor determinante, que permitió fortalecer la interpretación fenomenológica ya expuesta para este periodo de estudio, fue que el coeficiente de determinación de las RLS - 2 DS y - 1 DS (límites inferiores de los rangos de confort o temperaturas mínimas de los rangos de confort) fue de mayor valor (próximo a la unidad) que al de las RLS + 1 DS y + 2 DS (límites superiores de los rangos de confort o temperaturas máximas de los rangos de confort). Con ello, al lograrse un valor superior en las r^2 de los límites inferiores de los rangos de confort que en los límites superiores de estos, se puede interpretar un grado mayor de correlación y consistencia de datos a bajas temperaturas (límites inferiores) que a altas (límites superiores) del segmento de muestra analizada, según la consideración de ± 1 DS (68.26%) o ± 2 DS (95.45%).

La ecuación lineal y el coeficiente de determinación que aparecen en el área de trazado de la gráfica en la figura 74 corresponden con los parámetros de la RLS media; no obstante, los del resto de RLS trazadas en el diagrama de dispersión (- 2 DS, - 1 DS, + 1 DS y + 2 DS) se muestran en la parte inferior del cuadro de esa misma figura.

De las 404 RSTP (u observaciones) procesadas en este periodo, 32 quedaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS); de estas, 21 correspondieron con la sensación térmica ni frío ni calor y 11 con la sensación térmica algo de frío (escalas de ST que registraron mayor cantidad de observaciones en este periodo). En el caso de la sensación térmica ni frío ni calor, se puede observar un desbordamiento de las RSTP a ambos extremos, 12 después del límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS) y nueve después del límite superior (RLS + 2 DS); mientras tanto, las 11 RSTP de la sensación térmica algo de frío quedaron fuera del rango extenso a partir del límite superior de este (RLS + 2 DS). Lo anterior se debió a la consideración de los tres niveles de actividad –con diferentes características de adaptación térmica y psicológica de los sujetos– durante el procesamiento y el análisis de datos para este periodo de estudio.

La estimación del valor de neutralidad de la TGN respecto a la ST percibida por los sujetos en el periodo frío para el total de observaciones (incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 21.9 °C; en tanto, el rango de confort reducido figuró equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 19.9 °C a 23.8 °C (intervalo de 3.8 K), y el rango de confort extenso, al igual que el reducido, se dispuso equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 18.0 °C a 25.7 °C (intervalo de 7.7 K); como se puede apreciar, ambos rangos de confort resultaron proporcionales entre sí. Es importante señalar que los coeficientes de determinación de los límites del rango de confort reducido son superiores a los obtenidos con los límites del rango de confort extenso, lo que indica que 68.26% de los sujetos podrían referir una mayor aceptabilidad de las condiciones térmicas estimadas que 95.45% de ellos.

Por último, con fines puramente informativos, en el cuadro 36 se muestran los intervalos térmicos –resultantes con el método de MIST– a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva; por ejemplo, para 68.26% de los sujetos las condiciones de frío se presentan en un intervalo de 14.0 °C a 17.0 °C (rango reducido), mientras que para 95.45% de ellos estas condiciones se presentan de 10.9 °C a 14.4 °C (rango extenso) –caso similar si se aplica el mismo ejercicio con cada una de las categorías de ST–.

ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE BULBO SECO A PARTIR DE LA ST

A continuación se presentan los resultados obtenidos con la correlación de la ST percibida y la TBS registrada simultáneamente durante las evaluaciones llevadas a cabo con la aplicación metodológica del enfoque adaptativo en las instalaciones del ITP. Se describen las condiciones térmicas (TBS) particulares a partir de las cuales fueron aplicadas las encuestas en cada uno de los periodos de estudio y, por último, se desarrolla un análisis estadístico-fenomenológico de los valores resultantes para cada caso (valor de neutralidad y rangos de confort).

Asimismo, se realiza una comparación del valor de neutralidad estimado para la TBS con estos estudios (enfoque adaptativo) y el obtenido con la ecuación de Auliciems y Szokolay (1997) a partir de la “temperatura media exterior” (ver la ecuación 14). No obstante, la comparación de los rangos de confort no fue conveniente llevarla a cabo, ya que estos autores proponen un rango de ± 2.0 K a ± 2.5 K uniforme y equidistante al valor de neutralidad para todo el año, cuando con el método de MIST es posible, además de estimar dos rangos, obtenerlo de forma no equidistante (asimétrico) a la Tn.

Periodo frío (d)

Las especificaciones y las características referentes al periodo de evaluación (fechas en las que se realizó el levantamiento de las encuestas), los horarios de aplicación, las condiciones térmicas en exteriores del periodo en estudio, al total de observaciones procesadas respecto a las recabadas (y su clasificación conforme al nivel de actividad desarrollada previamente por los sujetos al momento de la evaluación), al total de carreras consideradas durante el periodo de evaluación, las causas por las cuales se omitió la diferencia de observaciones entre la muestra recabada y la muestra procesada, la distribución de las RSTP respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío) y la cantidad de RSTP considerada por cada categoría de ST involucrada en el análisis, respecto a las de este periodo de estudio, corresponden exactamente con las que se describen en “Periodo frío (a)” obtenerlo de forma no equidistante (asimétrico) por lo que no es necesario detallarlas nuevamente.

Las magnitudes de TBS registradas al interior de las aulas de clase durante las evaluaciones de este periodo oscilaron entre 13.3 °C (mínima) y 27.3 °C (máxima), lo que permite vislumbrar el contexto del ambiente térmico en el que se realizaron las evaluaciones y la posible adaptación psicofisiológica de los sujetos (conducta, expectativas y aclimatación). Las RSTP elegidas por los sujetos de estudio con base en esas características se concentraron entre la segunda y la sexta categoría de ST (frío a calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en las categorías de ST extremas (mucho frío y mucho calor).

Como se puede apreciar en la figura 75, la distribución de las RSTP fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados para este periodo de estudio, fue posible establecer dos categorías de ST (tendientes a lo caluroso) por encima de la de confort y dos categorías de ST (tendientes a lo frío) por debajo de esta, lo cual implicó que los rangos de confort resultantes fueran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado y proporcionales entre sí a razón de dos a uno (rango de confort extenso y rango de confort reducido, respectivamente).

Las sensaciones térmicas en las que se concentró el mayor número de observaciones fueron la tercera (algo de frío) y la cuarta (ni calor ni frío), con 123 y 172 RSTP, respectivamente. Esto implicó que en esas categorías se reflejara un grado mayor de adaptación psicofisiológica por parte de los sujetos, al mostrar mayor amplitud en sus DS respecto a las de las demás. Es decir, con base en la distribución (dispersa) de las RSTP que conforman las escalas de ST algo de frío y ni calor ni frío, se puede deducir mayor capacidad de adaptación térmica (fisiológica) y psicológica por parte de los sujetos estudiados al establecerse un rango térmico de mayor amplitud en cada una de ellas respecto al del resto de las categorías involucradas en este análisis. Asimismo, es posible apreciar que conforme las RSTP se aproximan hacia los extremos de la escala de sensación térmica (frío y calor, en este caso), la capacidad de adaptación se ve afectada y disminuye significativamente; este fenómeno se visualiza de una forma más pronunciada al extremo de las categorías de calor (de algo de calor a calor).

La RLS media resulta con un coeficiente de determinación de 0.9763, lo que equivale a una correlación de variables muy alta. Las RLS de - 2 DS, - 1 DS y + 1 DS reflejan una marcada convergencia respecto a la RLS media conforme la sensación térmica tiende a lo caluroso, lo que indica un grado mayor de adaptación frente a condiciones de temperaturas bajas (inferiores al rango de confort); caso contrario con la RLS + 2 DS que refleja paralelismo con la RLS media bajo esas condiciones, lo que podría interpretarse como que 13.59% de los sujetos cuenta con la misma capacidad de adaptación frente a temperaturas altas (superiores al rango de confort) que a temperaturas bajas (inferiores al rango de confort) en este periodo de estudio.

Asimismo, con la estimación de los valores del cuadro 37 es posible identificar el grado de adaptación psicofisiológica de los sujetos. En este caso, el intervalo generado entre el límite inferior del rango de confort extenso y el umbral extremo de la sensación térmica mucho frío es de 13.1 K, mientras que el originado por el límite superior y el umbral extremo de la sensación térmica mucho calor corresponde a 9.1 K, una diferencia de 4.0 K entre uno y otro, esto implica que los sujetos refieren a una adaptación superior frente a temperaturas bajas (inferiores al rango de confort) que frente a temperaturas altas (superiores al rango de confort); misma situación se presentaría si se desarrolla este ejercicio con el resto de sensaciones térmicas o, inclusive, con el rango reducido (RLS ± 1 DS). Por lo anterior, es que las r^2 de las RLS - 2 DS y - 1 DS (0.8565 y 0.9324, respectivamente) resultaron con un valor superior al de las r^2 de las RLS + 1 DS y + 2 DS (0.9252 y 0.7292, respectivamente).

De las 404 RSTP procesadas en este periodo para la estimación de los valores de la TBS, 41 se expresaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS); de estas, 30 correspondieron con la sensación térmica ni frío ni calor y 11 con la sensación térmica algo de frío (categorías de ST que registraron mayor cantidad de RSTP en este periodo).

En el caso de la sensación térmica ni frío ni calor se puede observar un desbordamiento de las RSTP a ambos extremos, 12 después del límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS) y 18 después del límite superior (RLS + 2 DS); mientras tanto, las 11 RSTP de la sensación térmica algo de frío quedaron fuera del rango extenso a partir del límite superior de este (RLS + 2 DS). Lo anterior se debe a que las condiciones bajo las cuales se evaluaron los sujetos difirieron de las del resto del periodo de evaluación en cuanto a ubicación de aula de clases, uso de controles (ventanas o puerta abiertas), nivel de arropamiento normal (0.7 clo) y proporción de sujetos originarios (o residentes) respecto a los visitantes, por ello es que las mismas sensaciones térmicas fueron percibidas bajo condiciones térmicas más altas al rango extenso (RLS + 2 DS).

La estimación del valor de neutralidad de la TBS respecto a la ST percibida por los sujetos en el periodo frío para el total de observaciones (incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 21.4 °C; en tanto, el rango de confort reducido figuró equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 19.4 °C a 23.4 °C (intervalo de 4.0 K), y el rango de confort extenso, al igual que el reducido, se dispuso equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 17.3 °C a 25.4 °C (intervalo de 8.1 K); como se puede apreciar, prácticamente ambos rangos de confort resultaron proporcionales entre sí. De nueva cuenta, los coeficientes de determinación obtenidos con los límites del rango de confort reducido son superiores a los obtenidos con los límites del rango de confort extenso, lo que indica que 68.26% de los sujetos podría referir una mayor aceptabilidad de las condiciones térmicas estimadas que 95.45% de ellos.

De acuerdo con la ecuación lineal de Auliciems y Szokolay (1997), la temperatura neutra estimada para este periodo de estudio, con base en la temperatura media exterior (11.6 °C), es de 21.2 °C (ver la figura 59), 0.2 K por debajo de la estimada con los estudios realizados a partir de la aplicación metodológica del enfoque adaptativo, lo que presume una aproximación muy estrecha entre ambos valores y fortalece la validez de ambos modelos –y, por ende, ambos resultados– frente a la obtención de valores confiables para la toma de decisiones en el diseño arquitectónico.

Por último, en el cuadro 37 se presentan los intervalos térmicos a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva y a partir de los cuales se podría confirmar la capacidad de adaptación de estos frente a condiciones superiores o inferiores a los rangos de confort (respecto a cada una de las categorías de sensación térmica).

En este caso, a partir de los valores estimados para el rango reducido (68.26 % de los sujetos estudiados), es posible asumir que en el intervalo de 8.6 °C a 12.2 °C (3.6 K) se podría percibir una sensación térmica de mucho frío; de 12.2 °C a 15.8 °C (3.6 K) una sensación térmica de frío; de 15.8 °C a 19.4 °C (3.6 K) una sensación térmica de algo de frío; de 19.4 °C a 23.4 °C (4.0 K) una sensación térmica de confort (ni calor ni frío); de 23.4 °C a 26.2 °C (2.8 K) una sensación térmica de algo de calor; de 26.2 °C a 29.0 °C (2.8 K) una sensación térmica de calor, y de 29.0 °C a 31.8 °C (2.8 K) una sensación térmica de mucho calor. Misma situación correspondería si se desarrolla esta interpretación para el rango extenso, solo que con un intervalo constante de 4.4 K entre las categorías de ST inferiores a la de confort; uno de 8.1 K en el rango de confort, y uno de 4.4 K entre las categorías de ST superiores a la de confort.

ESTIMACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA A PARTIR DE LA SENSACIÓN TÉRMICA

La correlación de la ST percibida y la HR se desarrolló de forma similar a la correlación de esta y la TGN y la TBS descritas anteriormente. Aquí se presentan los resultados obtenidos con ese procedimiento y se describen las condiciones hígricas particulares a partir de las cuales fueron aplicadas las encuestas en cada uno de los periodos de estudio; por último, se desarrolla un análisis estadístico-fenomenológico de los valores de neutralidad y de los rangos de confort.

Periodo frío (b)

Las especificaciones y las características referentes al periodo de evaluación (fechas y horarios en las que se realizó el levantamiento de encuestas), al total de observaciones recabadas y procesadas (clasificación conforme al nivel de actividad), al total de carreras consideradas durante el periodo de evaluación y las causas por las cuales se omitió la diferencia de observaciones entre la muestra recabada y la muestra procesada, corresponde exactamente con las descritas en “Periodo frío (a)”, por lo que no es necesario detallarlas nuevamente.

Sin embargo, es importante mencionar que durante la correlación y el análisis de datos de la HR y la ST, en este periodo específicamente se observó que, al omitir las categorías de ST que representaban menos de 5.0% del total de observaciones procesadas (en este caso, la categoría de ST calor), los coeficientes de determinación de los límites inferiores de los rangos de confort (RLS - 2 DS y RLS - 1 DS) incrementaban su valor y, por ende, la estimación de resultados presentaba mayor consistencia. Lo anterior fue producto de que la amplitud del intervalo en el que se distribuían las RSTP en la categoría de ST calor era muy estrecho (DS = 1.3%) respecto a la de las demás categorías de ST consideradas en el análisis, lo que generaba que la medida de dispersión presentada por las RLS en el diagrama (- 2 DS, - 1 DS, media, + 1 DS y + 2 DS) se viera afectada significativamente y presentaran un coeficiente de determinación de menor valor; por ello, en este análisis se decidió omitir la categoría de ST en mención.

Las magnitudes de HR registradas al interior de las aulas de clase durante las evaluaciones de este periodo oscilaron entre 14.2% (mínima) y 69.6% (máxima); no obstante, las HR promedio en exteriores –determinadas a partir del registro histórico de datos (periodo 2000-2012)–, según el “Análisis climático” son mínima de 28.9%, media de 57.1% y máxima de 81.5%, valores por encima de los registrados al interior de los espacios de evaluación. Con ello, las RSTP elegidas por los sujetos de estudio se concentraron entre la segunda y la quinta categoría de ST (frío a algo de calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en la primera, la sexta y la séptima categoría de ST (mucho frío, calor y mucho calor, respectivamente). Con base en lo anterior, es posible vislumbrar, en términos generales, el contexto del ambiente hígrico en el que se realizaron las evaluaciones y la posible adaptación psicofisiológica de los sujetos (conducta, expectativas y aclimatación), así como las condiciones hígricas a partir de las cuales fue percibida la sensación térmica elegida por los sujetos durante el proceso de evaluación.

Como se puede apreciar en la figura 76, la distribución de las RSTP no fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados para este periodo de estudio, fue posible establecer una categoría de ST (tendiente a lo caluroso) por encima de la de confort y dos categorías de ST (tendientes a lo frío) por debajo de esta, esto implicó que los límites de los rangos de confort (reducido y extenso) no resultaran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado.

Lo anterior debido a que la correlación de los datos se desarrolló de acuerdo con el procesamiento de las RSTP obtenidas con los tres niveles de actividad simultáneamente (recabadas en todo el periodo de evaluación), donde las características de adaptación y el uso de controles difirieron entre uno y otro; asimismo, de que las condiciones térmicas del periodo en estudio se caracterizan por ser identificadas como las más bajas del año, lo cual implicó que la distribución de las RSTP tendieran hacia las sensaciones térmicas de frío específicamente. Con base en ello, se observó que conforme se incrementa la HR (valores por encima de los límites superiores de los rangos de confort), la respuesta de sensación térmica es de falta de confort y tiende hacia lo frío, mientras que a menor valor de HR (por debajo de los límites inferiores de los rangos de confort), la respuesta de sensación térmica se pronuncia hacia lo caluroso y, de igual forma, se muestra en falta de confort.

Cabe mencionar que las sensaciones térmicas en las que se concentró el mayor número de observaciones fueron la tercera (algo de frío) y la cuarta (ni calor ni frío), con 123 y 172 RSTP, respectivamente; coincidentemente, en cada una de ellas se generó un intervalo hígrico de mayor amplitud con el cual se demostró, a partir de la distribución dispersa de las RSTP, una capacidad de adaptación superior frente a las condiciones hígricas que les permitieron a los sujetos percibir estas sensaciones térmicas. Lo anterior, en este caso, implicó que en esas categorías se reflejara un grado mayor de adaptación psicofisiológica por parte de los sujetos y, por lo tanto, que el valor de las DS fuera superior respecto a las demás (DS igual a 17.2% para la sensación térmica ni calor ni frío e igual a 10.6% para la sensación térmica algo de frío); por el contrario, el grado de adaptación de los sujetos se vio afectado negativamente conforme las RSTP se expresaban hacia los extremos térmicos, lo que implicó menor capacidad de adaptación frente a condiciones hígricas extremas (ya fuera de mucha o poca HR en el ambiente) y que el valor de las DS fuera inferior respecto a las demás (DS igual a 8.4% para la sensación térmica frío e igual a 6.7% para la sensación térmica algo de calor).

La RLS media resultó con un coeficiente de determinación de 0.9596, lo que evidencia una correlación de variables (HR - ST) muy alta. Las RLS de los límites superiores de los rangos reducido y extenso (RLS + 1 DS y + 2 DS) reflejaron una marcada convergencia respecto a la RLS media conforme la sensación térmica tendía a lo caluroso, lo que indica un grado mayor de adaptación frente a condiciones de humedad relativa alta (superiores al rango de confort); por el contrario, las RLS de los límites inferiores de esos rangos (RLS - 1 DS y - 2 DS) presentaron una tendencia divergente bajo esas condiciones, ello indica que la mitad de la muestra estudiada (47.72% de los sujetos) cuenta con mayor capacidad de adaptación frente a humedades relativas bajas (inferiores al rango de confort). Esto se debe a que durante el procesamiento de datos fueron considerados los tres niveles de actividad metabólica y cada uno de ellos manifestaba distintas características de adaptación térmica y psicológica de los sujetos.

De las 392 RSTP procesadas en este periodo, 82 se expresaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS); de estas, 71 correspondieron con la sensación térmica ni frío ni calor y 11 con la sensación térmica algo de frío (categorías de ST que registraron mayor cantidad de observaciones en este periodo). En el caso de la sensación térmica ni frío ni calor se puede observar un desbordamiento de las RSTP a ambos extremos, ocho después del límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS) y 63 después del límite superior (RLS + 2 DS); mientras tanto, las 11 RSTP de la sensación térmica algo de frío quedaron fuera del rango extenso a partir del límite inferior de este (RLS - 2 DS). Lo anterior se debió a que las magnitudes de HR bajo las que se evaluaron los sujetos que expresaron esas RSTP durante la evaluación estuvieron fuera de las HR promedio registradas históricamente en la ciudad de Pachuca (tal como se mencionó al inicio de este apartado), es decir, las condiciones hígricas bajo las que estuvieron expuestos fueron extremas.

La estimación del valor de neutralidad de la HR respecto a la ST percibida por los sujetos en el periodo frío para el total de observaciones (incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 41.0%, con la posibilidad de un rango de confort reducido de 30.2% a 50.7% (intervalo de 20.4%), y un rango de confort extenso de 18.3% a 59.1% (intervalo de 40.8%), ambos no equidistantes al valor de neutralidad. Los umbrales inferiores de los rangos de confort resultaron más distantes del valor de neutralidad (y con un valor de r^2 próximo a la unidad) que los umbrales superiores, lo que indica mayor capacidad de adaptación por parte de los sujetos a condiciones hígricas inferiores al límite inferior de los rangos de confort.

En el cuadro 38 se muestran los intervalos hígricos a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva.

ESTIMACIÓN DE LA VELOCIDAD DE VIENTO A PARTIR DE LA SENSACIÓN TÉRMICA

La correlación de la ST y la VV se desarrolló de forma similar a la correlación de esta y la HR, la TGN y la TBS descritas con anterioridad. A continuación se presentan los resultados obtenidos con ese procedimiento, se describen las condiciones eólicas interiores a partir de las cuales fueron aplicadas las encuestas en cada uno de los periodos de estudio y se desarrolla un análisis estadístico-fenomenológico de los valores resultantes para cada caso. La correlación de datos se desarrolló íntegramente conforme a los tres niveles de actividad con el método de MIST. Las observaciones recabadas por cada periodo de estudio se presentaron en el cuadro 33, las procesadas en cada caso en el cuadro 34 y su clasificación respecto al nivel de actividad en el cuadro 35.

Periodo frío

Las especificaciones y las características referentes al periodo de evaluación (fechas y horarios en las que se realizó el levantamiento de las encuestas), al total de observaciones recabadas y procesadas (clasificación conforme al nivel de actividad), al total de carreras consideradas durante el periodo de evaluación y las causas por las que se omitió la diferencia de observaciones entre la muestra recabada y la muestra procesada, corresponde exactamente con las descritas en “Periodo frío (a)”, por lo que no es necesario detallarlas nuevamente.

No obstante, cabe mencionar que para llevar a cabo la correlación y el análisis de datos entre la VV y la ST, en este periodo específicamente fue necesario omitir las 12 RSTP que conformaban la sensación térmica calor, ya que, además de no representar 5.0% del total de la muestra analizada, contenía un valor único como dato par (magnitud de variable física) para la correlación de las RSTP (VV - sexta categoría de ST), lo que generaba un efecto negativo sobre la estimación del valor de neutralidad y los rangos de confort, así como sobre el valor de los coeficientes de determinación de cada RLS (- 2 DS, - 1 DS, media, + 1 DS y + 2 DS) al ofrecer poca consistencia en los resultados obtenidos, en el primero de los casos, y un valor distante de la unidad, en el segundo de ellos. Este criterio se aplicó, de igual manera, para llevar a cabo la correlación entre la HR y la ST percibida por los sujetos de estudio en este mismo periodo ver “Periodo frío (b)”.

Las magnitudes de VV registradas al interior de las aulas de clase durante las evaluaciones de este periodo oscilaron entre 0.01 m/s (mínima) y 0.50 m/s (máxima); no obstante, las VV promedio en exteriores, según el inciso “Viento” del “Análisis climático”, son mínima de 1.4 m/s (dirección dominante E), media de 2.7 m/s (rango dominante S-W) y máxima de 4.0 m/s (dirección dominante NE), valores por encima de los registrados en interiores. Con ello, las RSTP elegidas por los sujetos, a partir de la VV, se concentraron entre la segunda y la quinta categoría de ST (frío a algo de calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en la primera, la sexta y la séptima categoría de ST (mucho frío, calor y mucho calor, respectivamente). Con base en lo anterior, es posible vislumbrar el contexto del ambiente eólico en el que se realizaron las evaluaciones y la posible adaptación psicofisiológica de los sujetos (conducta, expectativas y aclimatación), así como las condiciones eólicas a partir de las cuales fue percibida la ST elegida por los sujetos durante el proceso de evaluación.

Como se aprecia en la figura 77, la distribución de las RSTP no fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados para este periodo de estudio, fue posible establecer una categoría de ST (tendiente a lo caluroso) por encima de la de confort y dos categorías de ST (tendientes a lo frío) por debajo de esta, lo cual implicó que los límites eólicos de los rangos de confort (reducido y extenso) no resultaran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado.

Lo anterior debido a que, por un lado, las condiciones térmicas del periodo en estudio se han caracterizado por ser las más bajas del año, lo cual implicó que la distribución de las RSTP tendieran hacia las sensaciones térmicas de frío, motivadas, además, por el efecto generado con el viento a bajas velocidades (inferiores a 0.10 m/s) y, por otro, a que la correlación de los datos se desarrolló con base en el procesamiento de las RSTP obtenidas con los tres niveles de actividad simultáneamente (recabadas en todo el periodo de evaluación), donde las características de adaptación y el uso de controles difirieron entre uno y otro. Con base en ello, se observó que conforme se incrementaba la VV, la respuesta de sensación térmica tendía hacia lo caluroso, y conforme esta era menor, la respuesta de sensación térmica se pronuncia hacia lo frío; ambas se mostraban en un estado de falta de confort.

Contrario a lo que diversos autores mencionan (Fanger, 1972; Höppe, 1999) respecto a que a mayor VV se percibe una sensación térmica tendiente a lo frío, en esta investigación se observó que, bajo esas condiciones, la sensación térmica tendía a lo caluroso y viceversa. Esto se debe a que cuando los sujetos evaluados percibían condiciones frías en el ambiente térmico solían cerrar la puerta y la ventana (uso de controles), lo que impedía el ingreso franco de viento y, por ende, reducía la velocidad (flujo) de este al interior, y viceversa, frente a condiciones que permitían una percepción térmica de calor, los vanos se abrían y se permitía el libre acceso del viento exterior.

Cabe mencionar que las sensaciones térmicas en las que se concentró el mayor número de observaciones fueron la tercera (algo de frío) y la cuarta (ni calor ni frío) –con 123 y 172 RSTP, respectivamente–; sin embargo, en la sensación térmica algo de calor fue donde se generó el intervalo eólico de mayor amplitud (DS = 0.15 m/s), con el cual se demostró, a partir de la distribución dispersa de las RSTP, una capacidad de adaptación superior frente a las condiciones eólicas que permitieron a los sujetos percibir estas sensaciones térmicas.

Lo anterior, en este caso, implicó que en esa categoría de ST se reflejara un grado mayor de adaptación psicofisiológica por parte de los sujetos y, por ende, que el valor de las DS fuera superior respecto a las demás; por el contrario, el grado de adaptación de los sujetos se vio afectado negativamente conforme las RSTP fueron expresadas hacia el extremo térmico frío, lo que implicó menor capacidad de adaptación frente a las condiciones eólicas extremas que permitían percibir estas sensaciones térmicas y que el valor de las DS fuera inferior respecto a las demás (DS igual a 0.07 m/s para la sensación térmica algo de frío e igual a 0.02 m/s para la sensación térmica frío).

La RLS media resultó con un coeficiente de determinación de 0.9858, lo que evidencia una correlación de variables (VV - ST) muy alta. Las RLS de los límites (superiores e inferiores) de los rangos reducido y extenso (RLS ± 1 DS y ± 2 DS) reflejaron una marcada convergencia respecto a la RLS media conforme la sensación térmica tendía a lo frío, lo que indica un grado mayor de adaptación (térmica tendiente a lo caluroso) frente a condiciones de viento con velocidades superiores a las de los rangos de confort, este fenómeno se puede apreciar con mayor precisión con las RLS de los límites superiores (RLS + 1 DS y + 2 DS), ya que con las de los límites inferiores (RLS - 1 DS y - 2 DS), pese a que estadísticamente su comportamiento refiere a la justificante ya mencionada, el trayecto de las RLS refleja una relación inversa de variables y los resultados estimados resultan en valores negativos.

Esto se debe a que durante el procesamiento de datos fueron considerados los tres niveles de actividad metabólica y cada uno de ellos manifestaba distintas características de adaptación térmica y psicológica de los sujetos; entre otros, el uso de controles (puerta o ventanas abiertas durante la evaluación) y la posible generación de viento por movimiento del cuerpo (según el nivel de actividad desarrollado durante la evaluación).

Adicionalmente, es posible observar que la RLS media tiende a una relación de variables directa (al incrementarse el valor de una variable, el valor de la otra también asciende y viceversa) al igual que los límites superiores de los rangos de confort (RLS + 1 DS y + 2 DS), sin embargo, en el caso de las RLS - 1 DS y - 2 DS se observa un cambio de pendiente y tanto el comportamiento como los resultados que se obtienen con esos límites de rango se muestran inconsistentes al estimar valores por debajo de 0.0 m/s, lo cual indica que este último es el límite inferior para los rangos de confort en cualquiera de los casos (reducido y extenso) y en cualquiera de las sensaciones térmicas percibidas bajo esta escala de sensación subjetiva.

En otras palabras, las RLS de los límites inferiores de los rangos (RLS - 1 DS y - 2 DS) revelan una comportamiento inverso al de los límites superiores y, por ende, el trayecto de su pendiente se observa en dirección contraria, lo que indica una relación inversa de variables (VV - ST) y, en este caso, permite estimar valores de VV inferiores a cero (valores negativos); lo anterior implicó el reemplazo de los valores negativos por el valor mínimo de la VV: 0.00 m/s.

Una característica adicional que se puede apreciar en este análisis es la intersección (convergencia) de todas las RLS (- 2 DS, - 1 DS, media, + 1 DS y + 2 DS) en el intervalo conformado por las sensaciones térmicas frío y mucho frío, lo que indica que a partir de una velocidad superior a 0.015 m/s el viento comienza a ejercer un efecto en la sensación térmica de los sujetos tendiente a lo caluroso, por el contrario, con velocidades inferiores a este valor, el efecto generado por el viento en la sensación térmica de los sujetos es tendiente a lo frío.

De las 392 RSTP procesadas en este periodo, 43 se expresaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS); de estas, ocho correspondieron con la sensación térmica algo de calor; ocho con la sensación térmica ni frío ni calor, y 27 con la sensación térmica algo de frío (categorías de ST que registraron mayor cantidad de observaciones en este periodo). En todos los casos se puede observar el desbordamiento de las RSTP hacia el límite superior del rango extenso (RLS + 2 DS). Lo anterior se debió a que los grupos de evaluación a los que pertenecieron los sujetos que expresaron esas RSTP, tenían la puerta y las ventanas abiertas antes, durante y después de la aplicación de las encuestas, lo que permitió que el viento corriera con mayor fluidez al interior del aula.

La estimación del valor de neutralidad de la VV respecto a la ST percibida por los sujetos en el periodo frío para el total de observaciones (incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 0.07 m/s, con la posibilidad de un rango de confort reducido de 0.00 m/s a 0.18 m/s (intervalo de 0.18 m/s), y un rango de confort extenso de 0.00 m/s a 0.29 m/s (intervalo de 0.29 m/s), ambos no equidistantes al valor de neutralidad. Las r^2 obtenidas con los límites del rango de confort extenso fueron superiores a las del rango de confort reducido, lo que indica que 95.45% de los sujetos podrían referir mayor aceptabilidad de las condiciones eólicas estimadas que 68.26% de ellos.

En el cuadro 39 se muestran los intervalos eólicos a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva. Los rangos de las sensaciones térmicas frías se omitieron, ya que resultaron en valores negativos.

RESUMEN DE LOS VALORES ESTIMADOS CON BASE EN EL ENFOQUE ADAPTATIVO

Con el fin de encontrar un parámetro de comparación entre los valores estimados (neutralidad y rangos de confort) a partir de la correlación de la sensación térmica percibida por los sujetos y cada una de las variables físicas analizadas (TGN, TBS, HR y VV) durante los periodos de estudio, en el cuadro 40 se concentran, de forma sistemática, los siguientes valores (clasificados por variable física y periodo de estudio): tamaño de la muestra analizada (cantidad de RSTP procesadas), límite inferior del rango extenso (- 2 DS), límite inferior del rango reducido (- 1 DS), valor de neutralidad (media), límite superior del rango reducido (+ 1 DS), límite superior del rango extenso (+ 2 DS), amplitud del rango extenso, amplitud del rango reducido y coeficiente de determinación de la RLS media –cuyo valor, según Bojórquez (2010), es el que permite validar el grado de correlación entre la ST y la variable física analizada a partir de la aplicación del método de MIST–.

Como ya se ha mencionado, los periodos designados para llevar a cabo las evaluaciones en sitio y, a partir de ello, estimar el valor neutral y los rangos de confort de cada variable física analizada, fueron (ver “Periodos de estudio”):

•Enero, que representa el Periodo Frío (PF) del año.

•Marzo, cuando dan lugar las condiciones secas del año, además, es el mes intermedio (de transición térmica) entre el periodo frío y el periodo cálido, por lo que representa el Periodo de Transición Seco (PTS).

•Mayo, que representa el Periodo Cálido (PC) del año.

•Septiembre, cuando dan lugar las condiciones húmedas del año, además, es el mes intermedio (de transición térmica) entre el periodo cálido y el periodo frío, por lo que representa el Periodo de Transición Húmedo (PTh).

En el cuadro 40 se presentan los resultados estimados para el valor de neutralidad y los rangos de confort (reducido y extenso) de la TGN, la TBS, la HR y la VV en los cuatro periodos de estudio (PF, PTs, PC y PTh), lo anterior con base en los datos recabados con las encuestas de sitio y la aplicación metodológica del enfoque adaptativo.

Como se puede observar, el tamaño de la muestra procesada varió según el periodo de estudio y la variable física analizada, de tal forma que esta pudo ser diferente en cada caso; por ejemplo, la muestra procesada para estimar los valores de la TGN y la TBS, en el PTs, correspondió con 360 RSTP, no obstante, para obtener los valores de la HR, en ese mismo periodo, correspondió con 331 RSTP, y para estimar los de la VV con 347 RSTP. Lo anterior fue producto de los ajustes que se aplicaron en cada caso para mejorar la consistencia de los resultados estimados y el valor de los coeficientes de determinación, tal como ya se describió. No obstante, pese a ello, el PF se caracterizó por conformar la muestra de mayor tamaño a partir de la cual se llevó a cabo el análisis correspondiente de cada una de las variables físicas consideradas; la cual, en cada caso, superó con creces a la considerada en los demás periodos de estudio.

De igual forma, el PF se destacó por reflejar la mayor amplitud (de confort), con ambos rangos (reducido y extenso), en todas las variables físicas analizadas –respecto a la amplitud obtenida con los demás periodos en cada caso–, excepto por la amplitud de la VV, donde este periodo quedó desplazado por los valores estimados en el PC.

Un aspecto importante a destacar es que entre los valores de neutralidad (resultantes por periodo de estudio) de la TGN y los de la TBS resultó una diferencia constante de 0.5 K; el valor de neutralidad de la TGN en cada periodo de estudio resultó medio grado Celsius por encima de los valores neutros estimados para la TBS, por ejemplo, en tanto la TGN neutra para el PF se estimó en 21.9 °C, la TBS para ese mismo periodo se estimó en 21.4 °C. Pese a ello, se observó que la amplitud de los rangos de confort de la TGN resultaron más estrechos que los de la TBS, por ejemplo, mientras que el rango de confort extenso de la TGN para el PF resultó de 18.0 °C a 25.7 °C (7.7 K) y el de la TBS de 17.3 °C a 25.4 °C (8.1 K); esta característica se repitió entre los valores estimados para ambas variables físicas en cada uno de los periodos estudiados.

Cabe mencionar que el coeficiente de determinación en todos los casos (periodos de estudio y variables físicas analizadas) resultó superior a 0.9 –lo que indica una correlación de variables muy alta–, excepto por los de la HR del PC y el PTh, así como los de la VV del PTs y el PTh. Asimismo, se destaca que en el caso particular de la TGN y la TBS del PC, el coeficiente de determinación resultante fue 1.0, lo que indica una correlación de variables perfecta desde el punto de vista estadístico.

En la figura 78 se representan gráficamente los valores de la TGN estimados para cada periodo de estudio (valor de neutralidad y rangos de confort), así como el tamaño de la muestra a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento de datos para cada caso. En ella se puede apreciar que el PF, en correspondencia con las condiciones térmicas que este periodo por concepto alude, se caracterizó por resultar con la temperatura neutra (de globo negro) más baja de los periodos analizados; en contraste, el PC resultó con el valor de neutralidad más alto. Respecto a los periodos de transición (PTs y PTh), la temperatura neutra estimada prácticamente fue la misma (con una divergencia de 0.2 K), la diferencia se centró en la amplitud con la que resultaron los rangos de confort en cada caso.

En este contexto, el PF se caracterizó por ofrecer las condiciones térmicas en las cuales los sujetos manifestaron un rango superior de aceptación térmica con 3.8 K (para el rango reducido) y 7.7 K (para el rango extenso), lo anterior, debido a que las condiciones térmicas de Pachuca son semi-frías generalmente a lo largo del año, por lo que el grado de tolerancia y de adaptación frente a estas condiciones es superior en el periodo en el que estas dan lugar, no obstante, los límites (inferior y superior) de los rangos de confort resultaron equidistantes al valor de neutralidad.

En contraste, el PTh se caracterizó por resultar con la amplitud térmica más estrecha de los periodos analizados –con 2.2 K (para el rango reducido) y 4.4 K (para el rango extenso)– en la cual los sujetos expresaron condiciones de confort térmico; esto debido al efecto determinante que la HR ejerció sobre la sensación térmica de los sujetos evaluados. En cuanto al confort térmico del PTs y el PC, la amplitud (de ambos rangos) resultó similar entre ellos y próximos a los valores obtenidos en el PF, lo que permite vislumbrar que el grado de adaptación a lo largo del año tiende con mayor frecuencia hacia las temperaturas bajas que hacia las temperaturas altas, fenómeno cuya naturaleza se basa en las condiciones térmicas predominantes del sitio estudiado.

Una característica observada durante la comparación de los valores de la TGN obtenidos por periodo de estudio fue que los límites inferiores del rango extenso (- 2 DS) se muestran ascendentes entre los periodos analizados, el menor corresponde con el PF y el mayor con el PTh. Lo anterior resulta natural si se observa que la trayectoria térmica del PF al PC se manifiesta en ascenso, y que el PTh, por efecto de la HR, refleja una amplitud de confort reducida entre los límites de los rangos estimados, lo cual permite que el límite inferior del rango extenso se ubique por encima del de los otros periodos.

El periodo en el que se analizó la muestra de mayor tamaño fue el PF con 404 RSTP; por el contrario, el periodo en el cual se procesó la muestra de menor tamaño fue el PC con 302 RSTP. Lo anterior debido a la coordinación administrativa, académica y logística puesta en práctica durante el proceso de evaluación y la recaudación de los datos en sitio. Pese a las discrepancias encontradas entre los tamaños de muestra procesada en cada periodo de estudio, se observó que estas no tuvieron injerencia directa en los valores de neutralidad y los rangos de confort resultantes en cada caso, no así, es importante mencionar que fueron un elemento importante que permitió establecer el grado de confiabilidad con el que resultaron cada uno de los valores estimados.

Por otro lado, la gráfica que permitió concentrar los valores estimados para la TBS por cada periodo de estudio se presenta en la figura 79, donde se aprecia un comportamiento similar al observado con los valores obtenidos para la TGN, excepto por la amplitud de los rangos de confort, cuya característica se refleja más extensa en esta variable física, específicamente, para alcanzar los límites inferiores de los rangos de confort.

No obstante, los periodos térmicos extremos del año (PF y PC) fueron los que reflejaron un grado superior de adaptación por parte de los sujetos evaluados, al mostrar una amplitud de 8.1 K y 7.8 K en el rango extenso, y una de 4.0 K en el rango reducido de ambos casos. En contraste, el PTh reflejó un intervalo térmico reducido de adaptación, al mostrar 4.7 K de amplitud para el rango extenso y 2.3 K para el rango reducido, lo anterior debido al efecto que los altos niveles de HR, en este periodo, ejercieron sobre la sensación térmica de los sujetos evaluados.

Como se mencionó al inicio de este apartado, las temperaturas neutras de bulbo seco resultaron 0.5 K por debajo de las temperaturas neutras de globo negro en cada periodo de estudio; sin embargo, la diferencia entre ambas variables radicó principalmente en la amplitud con la que se estimaron los rangos de confort en cada caso, donde se aprecia que, pese a que el valor de neutralidad de la TBS resultó por debajo del valor de neutralidad de la TGN en todos los periodos de estudio, la amplitud de los rangos de confort de la TBS fueron superiores a los obtenidos para la TGN.

Respecto al posicionamiento de los valores (de neutralidad y los rangos de confort), al comportamiento del límite inferior del rango extenso de confort, al tamaño de la muestra procesada y a la variabilidad con la que se ajustaron los valores de la TBS periódicamente, resultaron con semejanza estrecha a los observados con los valores obtenidos para la TGN.

De igual manera, los valores estimados para la HR en cada periodo de estudio (neutralidad y rangos de confort) se representan gráficamente en la figura 80. De acuerdo con la gráfica, las HR neutras presentan una trayectoria irregular a lo largo del año, al resultar con valores similares durante los periodos térmicos extremos (41.0% para el PF y 40.3% para el PC) y valores superiores a 45.0% durante los periodos de transición térmica (47.4% para el PTs y 62.1% para el PTh), también identificados como los periodos hígricos extremos del año. Es importante mencionar que el PTh resultó con valores por encima de los estimados para los demás periodos de estudio, lo anterior en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude este periodo específicamente a lo largo del año.

Tanto los valores estimados para los límites inferiores de los rangos de confort, como aquellos para los límites superiores, muestran el mismo comportamiento (de ascenso-descenso) respecto a los valores de neutralidad a lo largo de los periodos de estudio, donde prácticamente la característica que diferencia de sí mismos a los periodos térmicos extremos (PF y PC) es la amplitud de sus rangos de confort. Situación distinta es la que muestran los periodos hígricos extremos (PTs y PTh), al conformarse de valores (diferentes entre sí) producto de las condiciones hígricas que dan lugar en cada uno de ellos.

Se debe destacar que el PTs manifestó una capacidad de adaptación hígrica mayor al de los periodos posteriores, al mostrar una amplitud próxima a la obtenida para el PF e igual a 40.3% de HR (para el rango extenso) y 20.2% (para el rango reducido), ambos con límites (superiores e inferiores) equidistantes al valor de neutralidad estimado. Lo anterior se puede entender como producto del deseo que los sujetos evaluados expresaron por conseguir mayores niveles de HR en este periodo específicamente, periodo consecuente al PF cuyos valores (de neutralidad y rangos de confort) resultaron con una proximidad inmediata a los estimados para este último.

Asimismo, el PF se caracterizó nuevamente por representar la muestra procesada de mayor tamaño en el análisis, con un total de 392 RSTP –15.6%, 27.3% y 2.8% superior a la muestra analizada en el PTs, PC y PTh, respectivamente–. No obstante, el PTh se le aproxima con una muestra igual a 381 RSTP en este caso.

Por último, los resultados obtenidos para conocer el valor de neutralidad y los rangos de confort de la VV, por periodo de estudio, se presentan en la figura 81, con el fin de originar las condiciones gráficas necesarias que permitan establecer una comparación matemática y fenomenológica entre los diferentes periodos de estudio.

Es importante mencionar que en los resultados obtenidos, específicamente de la VV, los límites inferiores de los rangos de confort, por periodo de estudio, se dispusieron (ajustaron) a partir de 0.0 m/s, ya que estadística y matemáticamente resultaron como valores negativos, por lo que la amplitud de los rangos en cada caso se calculó a partir de este valor y correspondió con los valores que ostentaron los límites superiores de cada rango de confort.

En este contexto es posible apreciar que el PF, además de caracterizarse por conformar la muestra más grande que se procesó en los periodos de estudio (con 392 RSTP), fue el segundo que resultó con mayor amplitud en sus rangos de confort con 0.18 m/s (para el rango reducido) y 0.29 m/s (para el rango extenso); en tanto, la VV neutra se estimó en 0.07 m/s. Lo anterior debido a que, si bien este periodo representa las condiciones térmicas extremas bajas de la ciudad Pachuca, la influencia del viento representó un efecto corrector en la sensación térmica de los sujetos.

Caso contrario se observa con el PTs, donde la amplitud de los rangos de confort refleja un decremento significativo respecto a la de los demás periodos de estudio, ya que en este los bajos niveles de HR generaron un efecto contrario de ventilación en la sensación térmica de los sujetos, por lo que la percepción (sensación y preferencia) manifestada tendió a bajas VV; esto solo para renovar eventualmente el aire viciado de interiores.

Por otro lado, en el PC y en el PF la adaptación a bajas VV fue favorable por parte de los sujetos ya que, como se puede apreciar en la figura 81, la amplitud de los rangos de confort en este periodo resultaron superiores a los de cualquier otro periodo de estudio, con 0.22 m/s para el rango reducido y 0.33 m/s para el rango extenso. Lo anterior debido a que este periodo por concepto representa las temperaturas altas de la ciudad de Pachuca y las HR con dirección a las más elevadas del año, por lo que la influencia ejercida por la VV genera un efecto favorable en la corrección de la sensación térmica de los sujetos. Adicionalmente, el PC se caracterizó por conformar la muestra procesada más pequeña de los periodos estudiados.

Por último, el PTh, con valores de neutralidad y rangos de confort próximos, mostró un comportamiento similar al expresado por los valores obtenidos para el PF. Asimismo, es importante hacer notar que la variabilidad de la VV neutra a lo largo de los periodos de estudio fue contraria a la mostrada por la HR neutra, esto indica que la relación entre las condiciones de confort de ambas variables físicas fue inversa.

RESULTADOS A PARTIR DE LA APLICACIÓN DEL ENFOQUE PREDICTIVO

De acuerdo con el cuadro 14, el nivel de análisis del enfoque predictivo se lleva a cabo con base en el conjunto de reacciones fisiológicas[39] que el cuerpo humano experimenta como respuesta a las condiciones del ambiente térmico en el que se expone; este nivel de análisis no considera la capacidad ni las características de la adaptación, la respuesta voluntaria o involuntaria por parte de los sujetos (organismo) solo es fisiológica y se manifiesta a partir de ciertos sistemas de control humano conocidos como mecanismos de termorregulación corporal (sudoración, vasodilatación, vasoconstricción, piloerección, termogénesis tiritante o termogénesis no tiritante), principalmente. Según Bojórquez (2010), la adaptación fisiológica implica cambios en las respuestas de la termorregulación humana, la cual, en el contexto del ambiente térmico, es conocida como aclimatación.

Con base en ello, durante las pruebas experimentales realizadas en el LAC, las condiciones físicas del ambiente térmico (TBS y HR) se manipularon conforme a lo descrito en “Variación controlada de las condiciones higrotérmicas” y se controló, en la medida de lo posible, la actividad metabólica del grupo experimental (actividades sedentarias, no se les permitía ponerse de pie o cambiar de lugar, etc.), la ingesta de bebidas o alimentos, el uso de controles (apertura o cierre de la puerta) y el nivel de arropamiento (resistencia térmica), entre otros. La atención de estas características antes y durante cada prueba experimental permitió que la adaptación de los sujetos al ambiente térmico se diera únicamente desde el aspecto fisiológico (aclimatación) a partir de escalofríos, vasodilatación y sudoración, principalmente, por lo que se observó una clara ausencia de adaptación psicológica y conductual por parte de los sujetos durante cada prueba experimental.

Con este apartado se da cumplimiento al segundo objetivos específicos (ver capítulo 1) planteado para esta investigación, el cual señala: “Estimar el valor neutral y los rangos de confort de la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa [...] a partir de las bases metodológicas en las que se consolida el enfoque predictivo y del desarrollo de pruebas experimentales practicadas bajo condiciones controladas de laboratorio”.

Para ello, el tamaño de la muestra procesada para realizar la estimación de los valores (de neutralidad y los rangos de confort), en cada periodo de estudio, fue producto de la base de datos total recabada con las pruebas experimentales llevadas a cabo en los dos periodos que por concepto aluden a los extremos térmicos de un año típico en la ciudad de Pachuca: mayo (periodo cálido) y enero (periodo frío), el primero en 2013 y el segundo en 2014. Es decir, a partir de la base de datos general –conformada por el total de observaciones recabadas con las pruebas experimentales desarrolladas durante mayo y enero– se conformaron las bases de datos que correspondieron a cada periodo de estudio (en adelante sub-bases de datos) y que fueron objeto del procesamiento correspondiente para estimar los valores requeridos en cada caso; para ello, el criterio de estratificación aplicado para extraer las observaciones necesarias para llevar a cabo el análisis de cada periodo de estudio fue el siguiente:

•Se identificaron las magnitudes máximas y mínimas de TBS y de HR a partir de las cuales se llevó a cabo la aplicación de encuestas en sitio por periodo de estudio y, con base en los intervalos generados por esos límites, se extrajeron las observaciones de laboratorio que fueron recabadas bajo las condiciones higrotérmicas comprendidas en esos intervalos, para posteriormente desarrollar con los datos estratificados el análisis correspondiente a cada periodo de estudio.

En otras palabras, las sub-bases de datos utilizadas para llevar a cabo el procesamiento de datos por periodo de estudio fueron resultado de la agrupación precisa a partir de los intervalos generados por las lecturas mínima y máxima de la TBS y HR, registradas por periodo de evaluación desarrollado en sitio. Es decir, para extraer las observaciones necesarias de la base de datos general, primeramente se identificaron las magnitudes mínima y máxima a partir de las cuales se desarrollaron los estudios en sitio y, con base en el intervalo generado con estas, se extraían las observaciones de laboratorio que se ubicaban dentro de ese intervalo, conformándose así la sub-base de datos a procesar para cada periodo de estudio; esto provocó, en casos aislados, que una misma observación fuera considerada para el análisis de más de un periodo de estudio (esta característica se observó, específicamente, al estratificar las observaciones para analizar el periodo de transición húmedo y el periodo frío).

Con base en lo anterior, se originaron las submuestras procesadas con datos de laboratorio para analizar cada periodo de estudio (enero/frío; marzo/transición seco; mayo/cálido, y septiembre/transición húmedo), mismas que fueron descritas en los cuadros 33, 34 y 35 al inicio de este capítulo.

ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE BULBO SECO A PARTIR DE LA ST

A continuación se presentan los resultados obtenidos de la correlación de la ST percibida y la TBS registrada simultáneamente durante cada uno de los ocho momentos de evaluación que conformaron las pruebas experimentales en el LAC –realizadas a partir del enfoque predictivo–. Se describen, adicionalmente, las condiciones térmicas particulares a partir de las cuales fue posible conformar cada sub-base de datos (submuestra) que permitió llevar a cabo el análisis correspondiente a cada periodo de estudio y, por último, se desarrolla un análisis estadístico fenomenológico de los valores estimados para cada caso (valor de neutralidad y rangos de confort).

Periodo frío (c)

La submuestra considerada para llevar a cabo el análisis de datos de este periodo se constituyó del total de observaciones comprendidas en el intervalo de TBS de 13,3 °C a 27,3 °C, en correspondencia con las condiciones térmicas de las RSTP recabadas durante las evaluaciones en sitio para el periodo frío; no obstante, dado que la HR supone un alto grado de influencia en la sensación térmica de los sujetos, fue importante considerar —en la estratificación de las observaciones recabadas en el LAC— el intervalo hígrico a partir del cual fueron emitidas RSTP de sitio durante dicho periodo, por lo que la submuestra de laboratorio considerada para llevar a cabo el análisis correspondiente, además de establecerse dentro del intervalo térmico ya mencionado, estuvo comprendida en un intervalo hígrico de 14,2 % a 69,6 %, lecturas mínima y máxima, respectivamente, con las cuales se llevaron a cabo las evaluaciones en sitio durante el periodo en mención.

La submuestra considerada para llevar a cabo el análisis de datos de este periodo se constituyó del total de observaciones comprendidas en el intervalo de TBS de 13.3 °C a 27.3 °C, en correspondencia con las condiciones térmicas de las RSTP recabadas durante las evaluaciones en sitio para el periodo frío; no obstante, dado que la HR supone un alto grado de influencia en la sensación térmica de los sujetos, fue importante considerar –en la estratificación de las observaciones recabadas en el LAC– el intervalo hígrico a partir del cual fueron emitidas las RSTP de sitio durante dicho periodo, por lo que la submuestra de laboratorio considerada para llevar a cabo el análisis correspondiente, además de establecerse dentro del intervalo térmico ya mencionado, estuvo comprendida en un intervalo hígrico de 14.2% a 69.6%, lecturas mínima y máxima, respectivamente, con las cuales se realizaron las evaluaciones en sitio durante el periodo mencionado.

De esta manera, el tamaño de la submuestra obtenida para el desarrollo del análisis fue de 164 observaciones, de las cuales solo 145 fueron procesadas (53 de mujeres y 92 de hombres). La diferencia entre la submuestra recabada y la submuestra procesada correspondió a 19 observaciones; de ellas, 17 fueron omitidas por considerarse atípicas (irregulares a las del resto del grupo experimental y a las del momento de opinión del que formaban parte) y dos más por conformar por sí mismas la categoría de ST mucho frío, lo cual, además de no representar 5.0% o más del total de observaciones procesadas, mostraba un valor de DS reducido (DS = 0.4 °C), lo que originaba inconsistencias en el valor del coeficiente de determinación de los límites inferiores de los rangos reducido y extenso (RLS - 1 DS y - 2 DS) y de la RLS media.

No obstante, es importante mencionar que, pese a que la sensación térmica calor, de igual forma, representaba menos de 5.0% de observaciones respecto al total de la submuestra procesada (con cinco RSTP, únicamente), se decidió conservarla, pues se observó que influía de manera positiva en la consistencia del valor de neutralidad y de los rangos de confort, así como en el valor del coeficiente de determinación de los límites inferiores de los rangos reducido y extenso (RLS - 1 DS y - 2 DS, respectivamente) y de la RLS media; adicional a lo anterior, esta acción significaba restar al diagrama de dispersión de cada RLS un par de datos (punto de dispersión que determinaba el valor y la consistencia de la r^2 en cada caso). Por lo anterior, en el análisis de datos de este periodo, las observaciones que se omitieron durante la correlación de la TBS y la ST, únicamente fueron las atípicas y las correspondientes a la categoría de ST mucho frío.

De las 145 RSTP procesadas, 22 correspondieron a actividad pasiva y 123 a actividad moderada (15.2% y 84.8%, respectivamente), ninguna a actividad intensa; no obstante, como ya se ha señalado, el análisis de datos se llevó a cabo de forma íntegra, sin distinción por nivel de actividad. Lo anterior se puede apreciar en los cuadros 34 y 35.

Adicionalmente, es importante mencionar que por cuestiones de facilidad administrativa y coordinación con el departamento de apoyo técnico del ITP, los grupos experimentales evaluados en laboratorio correspondieron únicamente con los alumnos inscritos en las carreras de Arquitectura e Ingeniería Civil (carreras a cargo del departamento de apoyo técnico mencionado) señaladas en el cuadro 15 y las cuales representan la mayor afluencia de estudiantes frente al resto de las carreras, lo que permitió vislumbrar la estimación de valores como un referente térmico para el total de la población estudiantil atendida por el ITP.

Con base en las condiciones higrotérmicas ya mencionadas, en la figura 82 se aprecia que las RSTP manifestadas por los sujetos de estudio se concentraron entre la segunda y la sexta categoría de ST (frío a calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en las categorías de ST extremas (mucho frío y mucho calor), lo que permite vislumbrar, en términos generales, el contexto del ambiente térmico en el que se desarrollaron las evaluaciones y la posible adaptación fisiológica de los sujetos (aclimatación). Asimismo, es posible apreciar que la distribución de las RSTP fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados, se establecieron dos categorías de ST por encima de la de confort (tendientes a lo caluroso) y dos categorías de ST por debajo de esta (tendientes a lo frío), lo que implicó que los rangos de confort resultantes (reducido y extenso) fueran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado.

Las sensaciones térmicas en las que se concentró el mayor número de observaciones fueron la tercera (algo de frío) y la cuarta (ni calor ni frío), con 38 y 57 RSTP, respectivamente; en coincidencia, en cada una de ellas se generó un intervalo térmico de mayor amplitud (DS = 2.3 K para la ST algo de frío; DS = 3.0 K para la ST ni calor ni frío) con el cual se demostró, a partir de la distribución dispersa de las RSTP, una capacidad de aclimatación superior frente a las condiciones que les permitieron a los sujetos percibir estas ST.

Por otro lado, la r^2 de la RLS media resultó con un valor de 0.9548 (valor próximo a la unidad), lo que evidencia una correlación de variables (TBS - ST) muy alta. Las RLS de - 2 DS y - 1 DS reflejan una marcada convergencia respecto a la RLS media conforme la sensación térmica tiende a lo caluroso, lo que indica un grado mayor de aclimatación frente a condiciones de temperaturas bajas (inferiores al rango de confort); por el contrario, las RLS de + 1 DS y + 2 DS reflejan divergencia respecto a la RLS media en esas circunstancias, lo que podría interpretarse como que prácticamente la mitad de la submuestra evaluada (47.72% de los sujetos) cuenta con la misma capacidad de aclimatación pero frente a temperaturas altas (superiores al rango de confort) en este periodo.

En otras palabras, se podría decir que en tanto unos muestran mejor adaptación fisiológica a temperaturas bajas (la mitad de la muestra, en términos generales), otros la expresan mejor a temperaturas altas (la otra mitad de los evaluados). Esto puede deberse, en cierta medida, como lo explican Méndez y Tejeda (2005): si la temperatura del cuerpo baja demasiado, los vasos sanguíneos reaccionan con la vasoconstricción –que genera una erección de los folículos pilosos– para reducir el flujo de la sangre a través de la piel y aumentar la resistencia térmica de esta (otra reacción es aumentar la producción de calor interior que genera convulsiones en los músculos, cuyo fin es aumentar el calor metabólico a partir de los temblores); en cambio, si el cuerpo aumenta demasiado su temperatura, se inicia el proceso de vasodilatación, en el cual aumenta el flujo de la sangre a través de la piel y como consecuencia se empieza a sudar para reducir la temperatura, ya que la energía requerida por el sudor para evaporarse se toma de la piel.

Un factor determinante que permitió fortalecer la interpretación fenomenológica expuesta anteriormente, fue que el coeficiente de determinación, tanto de los límites inferiores de los rangos extenso y reducido (RLS - 2 DS y - 1 DS) como de los límites superiores (RLS + 1 DS y + 2 DS), resultaron próximos entre sí (la r2 de la RLS - 2 DS es de 0,7947 en tanto que la de la RLS + 2 DS es de 0,7984; asimismo, la r^2 de la RLS - 1 DS es de 0,9034 mientras que la de la RLS + 1 DS es de 0,9162). Con ello, al lograrse un coeficiente de determinación similar en los límites (inferior y superior) de los rangos (extenso y reducido), se puede interpretar un grado mayor de correlación y consistencia de datos a bajas y a altas temperaturas del segmento de submuestra analizada según la consideración de ± 1 DS (68,26 % de los sujetos) o ± 2 DS (95,45 % de los sujetos).

De las 145 observaciones procesadas para este periodo de estudio, 16 quedaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS). De éstas, 10 correspondieron con la sensación térmica ni calor, ni frío; cuatro, con la sensación térmica algo de frío; y, dos, con la sensación térmica frío. En el caso de la sensación térmica ni calor, ni frío se puede observar un desbordamiento de las RSTP a ambos extremos, seis después del límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS) y cuatro después del límite superior (RLS + 2 DS); mientras tanto, las cuatro RSTP de la sensación térmica algo de frío, así como las dos RSTP de la sensación térmica frío, se observan fuera del rango extenso a partir del límite superior de éste (RLS + 2 DS). Lo anterior se debió a que la mayor parte de las observaciones registradas (80,0 % de las RSTP) se concentraron en la segunda, la tercera y la cuarta categorías de ST (frío, algo de frío y ni calor, ni frío, respectivamente), es decir, en aquellas sensaciones térmicas que tienden a lo frío, ya que las condiciones térmicas a partir de las cuales se extrajo la submuestra para llevar a cabo el análisis en cuestión, corresponden con las del periodo frío en sitio —tal como se describió al inicio de este subcapítulo—.

De esta manera, 10 de las 16 RSTP (62.5%) que se registraron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS), se expresaron después del límite superior (RLS + 2 DS), tal como se aprecia en la figura 82, lo que podría interpretarse como la activación voluntaria o involuntaria de los mecanismos de termorregulación de 6.9% del total de sujetos evaluados para percibir la sensación térmica que el resto de sujetos del mismo grupo experimental, en similitud de circunstancias, manifestaba bajo las condiciones térmicas a las que se les expuso. La interpretación fenomenológica anterior se fortalece al visualizar que, estadística y gráficamente, el segmento de submuestra en mención experimentó parcialmente condiciones de estrés térmico por frío, al manifestar sus RSTP fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS) que, para este efecto, fueron estimados con base en el total de observaciones consideradas para el periodo en estudio.

Por el contrario, seis de la 16 RSTP (37.5%) registradas fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS) se observan después del límite inferior (RLS - 2 DS), esto indica que el organismo de 4.1% de los sujetos evaluados intentaba conservar calor bajo las condiciones en las cuales el resto de la submuestra encontraba confort térmico.

La estimación del valor de neutralidad de la TBS respecto a la ST percibida por los sujetos a partir de las pruebas experimentales de laboratorio para el periodo frío (con el total de observaciones, incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 20.4 °C; en tanto, el rango de confort reducido figuró equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 18.5 °C a 22.2 °C (intervalo de 3.8 K), y el rango de confort extenso, al igual que el reducido, se dispuso equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 16.7 °C a 24.1 °C (intervalo de 7.4 K); como se puede apreciar, ambos rangos de confort resultaron proporcionales entre sí. Es importante señalar que los coeficientes de determinación obtenidos con los límites del rango de confort reducido son superiores a los obtenidos con los límites del rango de confort extenso, lo que indica que 68.26% de los sujetos podría referir una mayor aceptabilidad de las condiciones térmicas estimadas que 95.45% de ellos.

Por último, en el cuadro 41 se presentan los intervalos térmicos a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva y, a partir de los cuales, se podría confirmar la capacidad de aclimatación de estos frente a condiciones superiores o inferiores a los rangos de confort.

En este caso, a partir de los valores estimados para el rango reducido (correspondiente con 68.26% de los sujetos estudiados), es posible asumir que en el intervalo de 11.3 °C a 13.7 °C (2.4 K) los sujetos podían percibir una sensación térmica de mucho frío; de 13.7 °C a 16.1 °C (2.4 K), una sensación térmica de frío; de 16.1 °C a 18.5 °C (2.4 K), una sensación térmica de algo de frío; de 18.5 °C a 22.2 °C (3.7 K), una sensación térmica de confort (ni calor ni frío); de 22.2 °C a 24.5 °C (2.3 K), una sensación térmica de algo de calor; de 24.5 °C a 26.8 °C (2.3 K), una sensación térmica de calor, y de 26.8 °C a 29.0 °C (2.2 K), una sensación térmica de mucho calor.

Misma situación correspondería si se desarrolla esta interpretación para el rango extenso, solo que con un intervalo constante de 2.8 K en lugar de uno de 2.4 K entre las categorías de ST inferiores a la de confort (tendientes a lo frío); uno de 7.4 K en lugar de uno 3.7 K en el rango de confort, y uno de 2.5 K en lugar de uno de 2.3 K entre las categorías de ST superiores a la de confort (tendientes a lo caluroso). En otras palabras, a partir de los valores estimados para el rango extenso (RLS ± 2 DS, el cual hace referencia a 95.45% de los sujetos estudiados), se asume que los sujetos podrían percibir una sensación térmica de mucho frío entre 8.3 °C y 11.1 °C (2.8 K), una sensación térmica de frío entre 11.1 °C y 13.9 °C (2.8 K), una sensación térmica de algo de frío entre 13.9 °C y 16.7 °C (2.8 K), una sensación térmica de confort (ni calor ni frío) entre 16.7 °C y 24.1 °C (7.4 K), una sensación térmica de algo de calor entre 24.1 °C y 26.6 °C (2.5 K), una sensación térmica de calor entre 26.6 °C y 29.2 °C (2.6 K), y una sensación térmica de mucho calor entre 29.2 °C y 31.7 °C (2.5 K).

ESTIMACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA A PARTIR DE LA ST

La interpretación de resultados, realizada a partir de la correlación de la ST percibida con las HR registradas simultáneamente durante cada uno de los ocho momentos de evaluación que conformaron las pruebas experimentales de laboratorio, se presentan en este inciso; dicha correlación de variables se llevó a cabo a partir del método de MIST. Adicionalmente, se describen las condiciones hígricas (y térmicas, como referencia) y los criterios de filtrado a partir de los cuales fue posible conformar cada submuestra de análisis (sub-base de datos) por periodo de estudio y, por último, se desarrolla un análisis estadístico fenomenológico de los valores estimados para cada caso (valor de neutralidad y rangos de confort).

Periodo frío (f)

Las especificaciones y las características referentes a los intervalos higrotérmicos que fueron considerados para clasificar al total de observaciones de la base de datos general de laboratorio y conformar la submuestra experimental que permitió llevar a cabo el análisis correlacional (HR - ST) de este periodo, así como las referentes al total de observaciones recabadas respecto al total procesado, a las causas por las cuales se omitió la diferencia de observaciones entre la submuestra recabada y la submuestra procesada, a la clasificación de las RSTP respecto al nivel de actividad, y a las categorías de ST (en la escala subjetiva) que concentraron el mayor número de observaciones, corresponden con las descritas en “Periodo frío (c)”, por lo que no es necesario detallarlas nuevamente.

No obstante, con el fin que vislumbrar el contexto en el que se recabaron las observaciones, es importante mencionar que las condiciones hígricas, en las cuales se fundamentó la clasificación de la base de datos general de laboratorio para obtener el tamaño de la submuestra de análisis de este periodo, quedaron comprendidas por un intervalo de 14.2% a 69.6% de HR (y un intervalo térmico de 13.3 °C a 27.3 °C); con ello, la submuestra resultante quedó definida por 164 observaciones, de las cuales solo 145 fueron procesadas (53 de mujeres y 92 de hombres).

A partir de lo anterior, se puede apreciar en la figura 83 que las RSTP manifestadas por los sujetos de estudio se concentraron entre la segunda y la sexta categoría de ST (frío a calor), sin que se registrara o procesara RSTP alguna en las categorías de ST extremas (mucho frío y mucho calor). Asimismo, es posible apreciar que la distribución de las RSTP fue uniforme respecto a la categoría de ST de confort (ni calor ni frío); es decir, con base en los votos de confort procesados, se establecieron dos categorías de ST por encima de la de confort (tendientes a lo caluroso) y dos categorías de ST por debajo de esta (tendientes a lo frío), lo que implicó que los rangos de confort (reducido y extenso) resultaran equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado.

Las sensaciones térmicas en las que generó el intervalo hígrico de mayor amplitud fueron algo de frío (DS = 11.4%) y ni calor ni frío (DS = 9.3%), con lo cual se demostró, a partir de la distribución dispersa de las RSTP, una capacidad de aclimatación superior frente a las condiciones de humedad que permitieron a los sujetos percibir estas sensaciones térmicas. Asimismo, la r^2 de la RLS media resultó con un valor de 0.9217 (valor próximo a la unidad), lo que evidencia una correlación de variables (HR - ST) muy alta.

Por otro lado, es posible apreciar que ambos límites del rango reducido (RLS ± 1 DS), así como el límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS), son convergentes a la RLS media conforme la ST tiende a lo frío, lo que indica un grado de aclimatación mayor frente a condiciones de HR baja (inferiores al rango de confort); el límite superior del rango extenso (RLS + 2 DS) se observa paralelo a la RLS media, el cual indica que 13.59 % de los sujetos cuenta con la misma capacidad de aclimatación a HR bajas y a HR altas.

Lo anterior puede deberse a que los grupos experimentales que fueron evaluados en condiciones controladas de laboratorio provenían de la ciudad de Pachuca, sitio en donde el bioclima, según el sistema de agrupación de Fuentes y Figueroa (1990), es semi-frío seco (a lo largo del año), por lo que durante este periodo de estudio (frío) la tendencia de los sujetos fue manifestar un grado de aclimatación mayor frente a HR bajas o condiciones secas de HR (inferiores a las del rango de confort).

Un factor determinante, el cual permitió fortalecer la interpretación fenomenológica expuesta anteriormente, fue que el coeficiente de determinación de los límites del rango reducido (RLS ± 1 DS) resultó mayor al del límite superior del rango extenso (RLS + 2 DS); es decir, en tanto las r^2 de la RLS - 1 DS y de la RLS + 1 DS fueron 0.7296 y 0.9826, respectivamente, la r^2 de la RLS + 2 DS fue de 0.7023, valor inferior a los dos primeros. Con ello, al lograrse una r^2 superior en las RLS ± 1 DS, se puede interpretar un grado mayor de correlación y consistencia de datos a bajas HR (inferiores al rango de confort) del segmento de submuestra correspondiente (68.26% de los sujetos).

De las 145 observaciones procesadas en este periodo de estudio, 21 quedaron fuera de los límites del rango extenso (RLS ± 2 DS); de estas, 10 correspondieron con la sensación térmica ni calor ni frío, y 11 con la sensación térmica algo de frío. En ambos casos se puede observar el desbordamiento de las RSTP después del límite inferior del rango extenso (RLS - 2 DS). Lo anterior podría interpretarse como que 14.5% del total de sujetos evaluados no percibió, en similitud de circunstancias, la sensación térmica que el resto de los sujetos del mismo grupo experimental manifestó en las condiciones hígricas a las que se les expuso. Además, esto se debió a que la mayor parte de las observaciones registradas (65.5% de las RSTP) se concentraron entre la tercera y la cuarta categoría de ST (algo de frío y ni calor ni frío, respectivamente).

La estimación del valor de neutralidad de la HR respecto a la ST percibida por los sujetos a partir de las pruebas experimentales de laboratorio para el periodo frío (con el total de observaciones, incluidos los tres niveles de actividad) resultó en 53.9%; en tanto, el rango de confort reducido figuró equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 45.9% a 61.9% (intervalo de 16.0%), y el rango de confort extenso, al igual que el reducido, se dispuso equidistante al valor de neutralidad y se estimó de 37.9% a 69.9% (intervalo de 32.0%); como se aprecia, ambos rangos de confort resultaron proporcionales entre sí. Es importante señalar que los coeficientes de determinación obtenidos con los límites del rango de confort reducido son superiores a los obtenidos con los límites del rango de confort extenso, lo que indica que 68.26% de los sujetos podrían referir una mayor aceptabilidad de las condiciones hígricas estimadas que 95.45% de ellos.

Por último, en el cuadro 42 se presentan los intervalos de HR a partir de los cuales los sujetos podrían percibir cada una de las sensaciones térmicas contenidas en la escala subjetiva (de mucho frío a mucho calor) y a partir de los cuales se podría confirmar la capacidad de aclimatación de estos frente a condiciones superiores o inferiores a los rangos de confort.

En este caso, a partir de los valores estimados para el rango reducido (correspondiente con 68.26% de los sujetos estudiados), es posible asumir que en el intervalo de 25.2% a 32.1% (6.9%) los sujetos podían percibir una sensación térmica de mucho calor; de 32.1% a 39.0% (6.9%), una sensación térmica de calor; de 39.0% a 45.9% (6.9%), una sensación térmica de algo de calor; de 45.9% a 61.9% (16.0%), una sensación térmica de confort (ni calor ni frío); de 61.9% a 66.0% (4.1%), una sensación térmica de algo de frío; de 66.0% a 70.0% (4.0%), una sensación térmica de frío, y de 70.0% a 74.1% (4.1%), una ST de mucho frío.

Misma situación correspondería si se desarrolla esta interpretación para el rango extenso (correspondiente con 95.45% de los sujetos estudiados), solo que con un intervalo constante de 9.8% en lugar de uno de 6.9% entre las categorías de ST superiores a la de confort (tendientes a lo caluroso); uno de 32.0% en lugar de uno 16.0% en el rango de confort, y uno de 4.9% en lugar de uno de 4.1% entre las categorías de ST inferiores a la de confort (tendientes a lo frío).

RESUMEN DE LOS VALORES ESTIMADOS CON BASE EN EL ENFOQUE PREDICTIVO

Dado que con el análisis de datos llevado a cabo a partir de las pruebas experimentales de laboratorio se estimaron distintos valores (coeficientes de determinación, neutralidad y rangos de confort) por variable física (TBS y HR) y por periodo de estudio (frío, transición seco, cálido y transición húmedo), fue necesario realizar el tabulado de ellos en una matriz que permitiera encontrar un parámetro de comparación o divergencia a partir del que se identificara la variabilidad con la cual se ajusta cada una de las variables físicas analizadas a lo largo del año, respecto a la sensación térmica que los sujetos perciben. Asimismo, con el fin de visualizar e identificar, de una forma sencilla, esas correlaciones entre los periodos de estudio, los datos resultantes se graficaron en un mismo diagrama por variable física analizada.

Para ello, en el cuadro 43 se presentan sistemáticamente los siguientes valores estimados (los cuales han sido clasificados por variable física y por periodo de estudio): tamaño de la submuestra analizada (cantidad de RSTP procesadas), límite inferior del rango extenso (- 2 DS), límite inferior del rango reducido (- 1 DS), valor de neutralidad (media), límite superior del rango reducido (+ 1 DS), límite superior del rango extenso (+ 2 DS), amplitud del rango extenso, amplitud del rango reducido y coeficiente de determinación de la RLS media.

Como ya se ha mencionado, los periodos de estudio con base en los cuales se llevó a cabo la estimación de cada una de las variables físicas analizadas (neutral y los rangos de confort) fueron enero, denominado Periodo Frío (PF); marzo, como Periodo de Transición Seco (PTs); mayo, como Periodo Cálido (PC), y septiembre, como Periodo de Transición Húmedo (PTh).

Como se puede observar, el tamaño de la submuestra procesada varió según la variable física analizada y el periodo de estudio, de tal forma que este pudo ser diferente en cada caso. Lo anterior fue producto de los ajustes que se aplicaron en cada situación con el objeto de mejorar la consistencia de los resultados estimados y el valor de los coeficientes de determinación, tal como se detalló anteriormente. No obstante, pese a ello, el PC se caracterizó por conformar la submuestra de mayor tamaño en cada análisis de datos; por el contrario, el PF se caracterizó por contener la submuestra de análisis más pequeña en cada caso, así como por reflejar la mayor amplitud (de confort), con ambos rangos (reducido y extenso), en todas las variables físicas analizadas, respecto a la amplitud obtenida con los demás periodos en cada caso.

Es importante mencionar que la cantidad de RSTP procesadas, por periodo de análisis, con los estudios de laboratorio, fue inversamente proporcional a la cantidad de RSTP procesadas, por periodo de análisis, con los estudios de sitio; es decir, mientras que la submuestra del PC representó la más grande analizada en los estudios de laboratorio (280 observaciones), fue la de menor tamaño en los estudios de sitio (295 observaciones, en promedio), característica que aplicó exactamente igual en cada uno de los periodos analizados (ver los cuadros 40 y 43).

Asimismo, el coeficiente de determinación de cada variable física analizada por periodo de estudio resultó superior a 0.9 (excepto por el obtenido con la estimación de la TBS para el PTh que resultó en 0.86), lo que indica una correlación de variables muy alta. En el caso particular de la HR del PTs y del PC, el coeficiente de determinación resultante fue de 0.98 (valor próximo a la unidad), lo que indica una correlación de variables casi perfecta desde el punto de vista estadístico.

En la figura 84 se representan gráficamente los valores de la TBS estimados para cada periodo de estudio (valor de neutralidad y rangos de confort), así como el tamaño de la submuestra a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento de datos para cada caso. En ella se puede apreciar que el PF, en correspondencia con las condiciones térmicas que este periodo por concepto alude, se caracterizó por resultar con la temperatura neutra (de bulbo seco) más baja de los periodos analizados; en contraste, el PC resultó con el valor de neutralidad más alto. Respecto a los periodos de transición (PTs y PTh), la temperatura neutra estimada prácticamente fue la misma (con una divergencia de 0.6 K), sin embargo, la característica determinante que hizo la diferencia entre cada uno de ellos fue la amplitud con la que resultaron los rangos de confort.

Es decir, las amplitudes térmicas estimadas para el PTs fueron de 7.1 K y 3.6 K para los rangos de confort extenso y reducido, respectivamente, ambos simétricos al valor de neutralidad (22.6 °C); en tanto, los rangos de confort extenso y reducido estimados para el PTh fueron de 4.0 K y 2.0 K, respectivamente, de igual forma, ambos simétricos al valor de neutralidad (22.0 °C). Por lo anterior, es posible identificar que la diferencia determinante entre los valores estimados para los periodos de transición térmica fue la amplitud de los rangos de confort; esto debido a la influencia que ejerce la HR sobre la sensación térmica percibida por los sujetos en cada uno de los casos.

En este contexto, el PF se caracterizó por ofrecer las condiciones térmicas en las cuales los sujetos manifestaron un rango superior de aceptación térmica con 7.4 K (para el rango extenso) y 3.7 K (para el rango reducido), lo anterior debido a que las condiciones térmicas de Pachuca son semi-frías generalmente a lo largo del año, por lo que el grado de aclimatación frente a estas condiciones es superior en el periodo en el que estas dan lugar, no obstante, los límites (inferior y superior) de los rangos de confort resultaron simétricos al valor de neutralidad estimado.

En cuanto al confort térmico del PC, la amplitud del rango extenso fue de 7.1 K y la del rango reducido de 3.5 K, ambos prácticamente equidistantes al valor de neutralidad estimado. Si se realiza la comparación de estos valores con los obtenidos para el PF y el PTs, es posible identificar un alto grado de aproximación entre sí, esto permite vislumbrar que el grado de aclimatación a lo largo del año tiende con mayor frecuencia hacia las temperaturas bajas que hacia las temperaturas altas, fenómeno cuya naturaleza se basa en las condiciones térmicas predominantes del sitio estudiado.

Una característica observada durante la comparación de los valores de la TBS obtenidos por periodo de estudio fue que los límites inferiores del rango extenso (- 2 DS) resultaron ascendentes entre los periodos analizados, el menor corresponde con el PF y el mayor con el PTh. Lo anterior resulta natural si se observa que la trayectoria térmica del PF al PC se manifiesta en ascenso y que el PTh, por efecto de la HR, refleja una amplitud de confort reducida entre los límites de los rangos estimados, lo cual permite que el límite inferior del rango extenso se ubique por encima del de los otros periodos.

El periodo en el que se analizó la submuestra de mayor tamaño fue el PC con 280 RSTP, contrariamente, el periodo en el cual se procesó la submuestra de menor tamaño fue el PF con 145 RSTP. Pese a las discrepancias encontradas entre los tamaños de submuestra procesada en cada periodo de estudio, se observó que estos no tuvieron influencia directa en la estimación de los valores de neutralidad y los rangos de confort en cada caso, sin embargo, es importante mencionar que fueron un elemento importante que permitió establecer el grado de confiabilidad con el que resultaron cada uno de los valores estimados.

Por otro lado, la gráfica que permitió presentar los valores estimados para la HR por cada periodo de estudio se muestra en la figura 85. De acuerdo con la gráfica, las HR neutras presentaron una trayectoria inversa a la presentada por los valores neutros de la TBS a lo largo del año; es decir, en tanto la TBS neutra mostró un ascenso uniforme en la mitad calurosa del año (PTs y PC), la HR neutra observó un descenso con las mismas características; por el contrario, durante la mitad fría del año (PTh y PF) las condiciones neutras de TBS presentaron un descenso uniforme, mientras que las condiciones de HR neutra se manifestaron en ascenso. Lo anterior en correspondencia con lo mencionado por Fuentes (2004) relativo a que frente a condiciones de temperatura baja las condiciones de HR se incrementan, por lo que es natural observar un comportamiento inverso en la neutralidad (y el confort) de las variables físicas analizadas.

En otras palabras, el trayecto de la HR a lo largo del año (tanto el valor de neutralidad como los rangos de confort) resultó inverso al de las condiciones de confort de la TBS, en virtud de que las RSTP obtenidas para llevar a cabo el análisis correspondiente, por variable física y periodo de estudio, fueron producto únicamente de la aclimatación humana (adaptación fisiológica) activada (voluntaria o involuntariamente) a partir de las condiciones controladas que dieron lugar en el laboratorio durante las pruebas experimentales.

Tanto los límites del rango de confort reducido (± 1 DS), como los del rango de confort extenso (± 2 DS), en todos los periodos, mostraron una trayectoria similar (de ascenso-descenso) a la trazada por los valores de neutralidad a lo largo del año. No obstante, las características determinantes que permitieron diferenciar el confort hígrico en cada uno de los periodos estudiados fueron, sin lugar a duda, el valor de neutralidad y la amplitud de los rangos de confort, pese a que esos valores, en el caso del PTs y el PC (mitad calurosa del año), resultaron similares entre sí.

Es importante mencionar que el PTh resultó con valores (de neutralidad y de límites de confort) por encima de los estimados para los demás periodos de estudio, esto en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude este periodo específicamente a lo largo del año.

Como se aprecia, con la aplicación del enfoque predictivo la amplitud de los rangos hígricos de confort resultaron estrechos en cada uno de los periodos de estudio; sin embargo, el PF fue el que registró la mayor amplitud de HR en este rubro con 32.0% para el rango extenso y 16.0% para el rango reducido, caso contrario a la del PTh que –si bien resultó con el valor de HR neutro más alto de los periodos analizados (con 59.9%)– registró la menor amplitud hígrica en sus rangos de confort con 21.7% en el rango extenso y 10.8% en el rango reducido.

En cuanto al confort hígrico del PTs y el PC se puede observar una aproximación marcada en sus valores de neutralidad (con una divergencia de 0.7%) y en sus rangos de confort (con una diferencia de 0.3% en el rango de confort extenso y una de 0.2% en el rango de confort reducido) que además resultaron inferiores a los estimados para el PF y el PTh, lo cual equivale a que la aclimatación de los sujetos es superior a HR bajas durante el PTs y el PC (mitad calurosa del año) y a HR altas durante el PF y el PTh (mitad fría del año).

Una característica importante que solo se presentó en los periodos de transición térmica (PTs y PTh), y que además corresponden con los periodos hígricos extremos del año, fue que ambos rangos de confort (reducido y extenso) resultaron asimétricos al valor de neutralidad estimado en cada caso, contrariamente a los periodos térmicos extremos (PF y PC), cuyos rangos hígricos de confort resultaron equidistantes (simétricos) al valor de neutralidad estimado (ver el cuadro 43); no obstante, en todos los casos el rango de confort reducido fue proporcional al rango de confort extenso.

El periodo en el que se analizó la submuestra de mayor tamaño fue, nuevamente, el PC con 280 RSTP; en contraste, el periodo en el cual se procesó la submuestra de menor tamaño fue el PF con 145 RSTP, prácticamente 50.0% de la submuestra procesada en el PC. En cuanto a las submuestras analizadas en los periodos de transición térmica (PTs y PTh), se puede observar una discrepancia proporcional entre ambas, ya que en el caso del PTs se procesaron 269 RSTP mientras que en el PTh solo 185 RSTP, lo que representa 68.8% del tamaño de la submuestra del primero de los casos (PTs).

COMPARACIÓN Y AJUSTE DE RESULTADOS OBTENIDOS CON AMBOS ENFOQUES

Con base en los resultados obtenidos con la aplicación de cada uno de los enfoques de estudio, fue posible identificar ciertas aproximaciones o divergencias entre los valores de neutralidad y los rangos de confort de la TBS y la HR estimados para un mismo periodo de estudio; por ello, en este apartado se realiza, por un lado, un análisis comparativo de los resultados obtenidos con cada enfoque de estudio y, por otro, un ajuste que permita mediar, en cada caso, ambos resultados en un valor único que responda a los requerimientos reales de la población blanco.

El análisis comparativo consistió en graficar en un mismo diagrama los valores (de neutralidad y los rangos de confort de una misma variable física, ya fuera la TBS o la HR) estimados por cada enfoque de estudio, para un mismo periodo de análisis, e identificar y describir las posibles similitudes o discrepancias que cada caso representaba, con el fin de encontrar la relación y la correspondencia existente entre la estimación obtenida con ambos casos.

El ajuste de resultados consistió en el cálculo de un valor intermedio que representara la magnitud de dos resultados homólogos obtenidos con la aplicación individual de cada enfoque de estudio. Dicho cálculo se realizó a partir de la aplicación de la “Media ponderada” sobre los resultados pares obtenidos individualmente; para ello, el parámetro que permitió la ponderación de cada caso fue el tamaño de la muestra (en el caso de los estudios de sitio) o la submuestra (en el caso de los estudios de laboratorio) con base en la cual fueron estimados los resultados a ajustar.

COMPARACIÓN Y AJUSTE DE LA TEMPERATURA DE BULBO SECO

A continuación se presenta el análisis comparativo y el ajuste de resultados aplicados a los valores de TBS obtenidos con el método de MIST a partir del procesamiento de las RSTP recabadas con las muestras de análisis evaluadas con base en los enfoques adaptativo y predictivo durante los cuatro periodos de estudio.

En esta comparación se observó que la variación de resultados entre los periodos de estudio correspondientes a la mitad fría del año (PTh y PF) fue pronunciada; en tanto, la correspondiente a los periodos de la mitad calurosa del año fue con valores próximos entre sí (PTs y PC).

Periodo frío (e)

La muestra de análisis a partir de la cual se estimaron los valores de confort de la TBS (neutralidad y rangos de confort), con base en la ST percibida por los sujetos en los estudios de sitio (enfoque adaptativo) para este periodo de análisis, estuvo definida por 404 observaciones (ver “Periodo frío (d)”); en tanto, el tamaño de la submuestra empleada para la estimación de esos valores, a partir de las RSTP recabadas en los estudios de laboratorio (enfoque predictivo), fue de 145 observaciones (ver “Periodo frío (c)”). Lo anterior permitió determinar que, mientras la muestra analizada en los estudios de sitio representó 73.6% del total de observaciones procesadas para la estimación de los valores de TBS para este periodo, la submuestra analizada en los estudios de laboratorio representó 26.4%, lo que equivale prácticamente a un tercio de la muestra analizada en los estudios de sitio.

Pese a la evidente desproporción de la muestra-submuestra, procesadas para la estimación de los valores (por cada enfoque de estudio) de este periodo de análisis, en las figuras 75 y 82 –gráficas a partir de las cuales se estimó cada uno de los valores de TBS (neutralidad y rangos de confort) con base en el enfoque adaptativo y el enfoque predictivo, respectivamente– se observó un comportamiento gráfico similar en el trazo de las RLS (categorías de ST involucradas, diagrama de dispersión, correlación directa de variables, dirección, valor proporcional de la r^2, pendiente, convergencia-divergencia respecto a la RLS media, etc.), lo cual indica que las características diferenciales encontradas entre ellas se debieron al origen de los datos (estudios de sitio o estudios de laboratorio) a partir de los que se llevó a cabo el procesamiento en cada caso.

No obstante, la característica determinante que permitió establecer la diferencia entre las RLS de cada enfoque de estudio fue el grado de inclinación con el que cada una de ellas marcó la tendencia de la correlación; es decir, pese a la similitud con la que resultaron trazadas las RLS en cada enfoque de estudio, las del enfoque adaptativo mostraron una inclinación superior (menor pendiente) a la mostrada por las del enfoque predictivo, lo que influyó en la obtención de la magnitud de cada resultado (valor de neutralidad y rangos de confort), lo cual permitió que las amplitudes de los rangos de confort estimadas a partir de los estudios de sitio fueran superiores a las estimadas de acuerdo con los estudios de laboratorio.

En la figura 86 se presentan, matricial y gráficamente, los resultados obtenidos para el valor de neutralidad y los rangos de confort (reducido y extenso) de la TBS para el periodo frío a partir de la aplicación individual de ambos enfoques de estudio, así como los valores resultantes del ajuste aplicado a cada par de datos homólogos con base en la media ponderada. Los parámetros (columnas) considerados en la matriz tabulada de dichos valores fueron los siguientes:

•Origen de resultados. Se refiere al enfoque de estudio del valor de neutralidad y los rangos de confort de la variable física analizada para el periodo de estudio en turno. Puede ser a partir del enfoque adaptativo o del enfoque predictivo.

•RSTP (procesadas). Es el tamaño de la muestra (para el caso de los estudios de sitio) y la submuestra (para el caso de los estudios de laboratorio), a partir de las cuales se llevó a cabo el procesamiento y análisis de datos correspondientes para estimar cada uno de los valores de neutralidad y rangos de confort de la variable física analizada para el periodo de estudio en turno.

•Proporción. Se refiere al porcentaje que representa la muestra (de los estudios de sitio) o la submuestra (de los estudios de laboratorio) respecto al total de observaciones (sumatoria de la muestra y la submuestra) procesadas para estimar los valores de la variable física con ambos enfoques de estudio para un mismo periodo de análisis. La sumatoria de la muestra y la submuestra es el 100%.

•Neutralidad y rangos de confort. Son los valores estimados individualmente a partir de cada enfoque de estudio para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS), el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS), la neutralidad o confort (neutral), el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS) y el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS) de la variable física analizada para el periodo de estudio en turno.

•Rango reducido. Se refiere al intervalo generado entre el límite inferior (- 1 DS) y el límite superior (+ 1 DS) del rango de confort reducido (± 1 DS) de la variable física analizada para el periodo de estudio en turno.

•Rango extenso. Es el intervalo generado entre el límite inferior (- 2 DS) y el límite superior (+ 2 DS) del rango de confort extenso (± 2 DS) de la variable física analizada para el periodo de estudio en turno.

Asimismo, en la parte inferior del cuadro se presenta el ajuste de resultados correspondiente, producto de la aplicación de la media ponderada a cada uno de los pares de valores homólogos estimados individualmente por enfoque de estudio (valor de neutralidad y rangos de confort).

Como se aprecia, los valores estimados a partir del enfoque adaptativo resultaron con una magnitud superior a los estimados con el enfoque predictivo (valor de neutralidad y límites de los rangos de confort); la diferencia entre cada par de valores homólogos osciló entre 0.6 K y 1.4 K, la cual se vislumbra con una divergencia más pronunciada conforme se observan los resultados de - 2 DS a + 2 DS. En cuanto a la amplitud de los rangos de confort, se puede notar una diferencia de 0.3 K entre los rangos de confort reducidos (estimados individualmente por cada enfoque de estudio), y una de 0.7 K entre los rangos de confort extensos, donde se observa con mayor magnitud, en ambos casos, los valores estimados con el enfoque adaptativo.

Lo anterior consiente lo mencionado por diferentes estudios de campo (Auliciems, 1981; Brager & de Dear, 1998; Gómez-Azpeitia et al., 2009; González & Bravo, 2001; Humphreys, 1995a; Nicol, 1993) relativo a que la comparación de las RSTP manifestadas por sujetos residentes de diversos países y las respuestas previstas con el modelo de Fanger (1972) y los índices ANSI/ASHRAE 55 (2010) e ISO 7730 (2005) –modelos concebidos a partir del enfoque predictivo–, denotan una diferencia significativa entre sí, ya que en el caso del estudio del confort térmico con el enfoque predictivo se observa una subestimación de la capacidad de adaptación –particularmente en condiciones altas de temperatura y de humedad relativa–, así como la ausencia de factores geográficos, climáticos, socioeconómicos y culturales de los sujetos evaluados (Bojórquez, 2010, pp. 102-103).

Por otro lado, es posible observar que cada uno de los valores ajustados: neutralidad y límites superior e inferior de los rangos de confort reducido y extenso (gráfica de máximas y mínimas en rojo) resultó intermedio a sus dos homólogos estimados, de forma individual, con base en cada uno de los enfoques de estudio. No obstante, cada uno de dichos valores se muestra con mayor aproximación a su homólogo estimado con el enfoque adaptativo, debido a que la muestra de análisis empleada en los estudios de sitio representó 73.6% del total de observaciones procesadas para la estimación de los valores de TBS para este periodo; es decir, prácticamente tres veces más que el tamaño de la submuestra utilizada para estimar los valores de confort con los estudios de laboratorio (enfoque predictivo).

Es importante recordar que el parámetro determinante que permitió la ponderación de cada uno de los valores estimados individualmente con cada enfoque de estudio (valor de neutralidad, límites de los rangos de confort y amplitud de los rangos de confort) fue el tamaño de la muestra (en el caso de los estudios de sitio) o la submuestra (en el caso de los estudios de laboratorio) a partir de la cual se llevó a cabo el análisis correspondiente en cada caso para la estimación de dichos valores.

De esta manera, el ajuste de valores de la TBS para el periodo frío –obtenido con la aplicación de la media ponderada a los resultados pares (homólogos), estimados individualmente con cada enfoque de estudio y a partir del tamaño de la muestra-submuestra analizada en cada caso– quedó definido en 17.1 °C para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS); en 19.2 °C para el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS); en 21.1 °C para el valor de neutralidad; en 23.1 °C para el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), y en 25.1 °C para el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), con una amplitud del rango de confort reducido de 3.9 K y una del rango de confort extenso de 7.9 K, ambos asimétricos al valor de neutralidad y prácticamente proporcionales entre sí.

Nota: A continuación se presenta gráficamente la confrontación de los valores obtenidos con ambos enfoques de estudio para el periodo transición (seco) (figura 87), el periodo cálido (figura 88) y el periodo transición (húmedo) (figura 89); la interpretación fue realizada con el mismo criterio empleado para el “Periodo frío (e)”. Recuérdese que la interpretación no se documentó en este manuscrito con el fin de optimizar la extensión de la publicación, sin embargo, en la introducción de este documento se presenta la liga para la consulta del trabajo completo.

COMPARACIÓN Y AJUSTE DE LA HUMEDAD RELATIVA

Aquí se describe el análisis comparativo y el ajuste de resultados aplicados a los valores de HR estimados con el método de MIST a partir del procesamiento de las RSTP recabadas con la muestra analizada según el enfoque adaptativo y la submuestra estudiada con base en el enfoque predictivo durante los cuatro periodos térmicos representativos de un año típico en la ciudad de Pachuca. Para ello, se confrontaron los resultados de la HR (valor de neutralidad y rangos de confort) obtenidos con ambos enfoques de estudio para un mismo periodo de análisis y, posteriormente, se realizó el ajuste correspondiente con la aplicación de la media ponderada.

En este análisis se observó que la humedad relativa neutra (HRn) fue próxima en los periodos de transición térmica (PTs y PTh) y divergente en los periodos térmicos extremos (PF y PC) a partir de los valores obtenidos con cada enfoque de estudio. No obstante, en el primero de los casos, la característica que definió la diferencia entre los resultados obtenidos de forma individual por cada enfoque de estudio y, a su vez, a los valores ajustados para el PTs y el PTh, fue la amplitud con la que resultaron los rangos de confort.

Periodo frío

La muestra de análisis a partir de la cual se estimaron los valores de confort de la HR (neutralidad y rangos de confort), con base en la ST percibida por los sujetos en los estudios de sitio (enfoque adaptativo), para este periodo de análisis, estuvo definida por 392 observaciones (ver “Periodo frío (b)”); en tanto, el tamaño de la submuestra empleada para la estimación de esos valores, a partir de las RSTP recabadas en los estudios de laboratorio (enfoque predictivo), fue de 145 observaciones (ver “Periodo frío (f)”). De esta manera, la muestra analizada en los estudios de sitio representó 73.0% del total de observaciones procesadas para la estimación de los valores de HR para este periodo, mientras que la submuestra analizada en los estudios de laboratorio representó 27.0% de ellas (prácticamente un tercio de la muestra analizada en los estudios de sitio).

Pese a la evidente desproporción de la muestra-submuestra utilizadas por el enfoque adaptativo y el enfoque predictivo, respectivamente, para la estimación de dichos valores, en las figuras 79 y 83 se estimó cada uno de los valores de confort de la HR para este periodo con base en los enfoques de estudio ya mencionados, donde se observó un comportamiento gráfico similar en el trazo de las RLS (diagrama de dispersión, correlación inversa de variables, dirección o tendencia, convergencia-divergencia respecto a la RLS media, etc.).

No obstante, en características tales como las categorías de ST involucradas en cada análisis correlacional (enfoque de estudio) y la desproporción en los coeficientes de determinación, se observaron diferencias puntuales durante el análisis comparativo de cada enfoque de estudio. Adicionalmente, fue posible identificar divergencia en el grado de inclinación con el que cada RLS marcó la tendencia de la correlación en cada enfoque de estudio (las RLS del enfoque adaptativo mostraron una inclinación superior a la mostrada por las del enfoque predictivo), lo que influyó en la estimación de cada resultado y en las amplitudes de los rangos de confort (las de los estudios de sitio fueron superiores a las de los estudios de laboratorio). Dichas características diferenciales se debieron al origen de los datos (estudios de sitio o estudios de laboratorio) a partir de los cuales se llevó a cabo el procesamiento en cada caso.

En la figura 90 se presentan, matricial y gráficamente, los resultados obtenidos para el valor de neutralidad y los rangos de confort (reducido y extenso) de la HR para el periodo frío a partir de la aplicación individual de ambos enfoques de estudio, así como los valores resultantes del ajuste aplicado a cada par de datos homólogos con base en la media ponderada.

Como se puede apreciar, los valores estimados a partir del enfoque predictivo resultaron con una magnitud superior a los estimados con el enfoque adaptativo (valor de neutralidad y límites de los rangos de confort); la diferencia entre cada par de valores homólogos osciló entre 10.8% y 19.6%, misma que se aprecia con mayor divergencia al observar los resultados de + 2 DS a - 2 DS, es decir, conforme la estimación de resultados tiende a los límites inferiores de los rangos de confort.

Caso contrario fue la amplitud con la que resultaron los rangos de confort, donde los intervalos obtenidos con el enfoque adaptativo superan a los obtenidos con el enfoque predictivo. De esta manera, en tanto el rango de confort reducido resultó en 20.4% con el enfoque adaptativo, con el enfoque predictivo fue de 16.0%; asimismo, mientras el rango de confort extenso con los estudios de sitio estuvo definido en 40.8%, con los estudios de laboratorio resultó en 32.0%. Como se observa, la diferencia entre los rangos de confort reducidos (estimados por ambos enfoques de estudio) fue de 4.4%, mientras que la obtenida con los rangos de confort extensos fue de 8.8%, valores proporcionales entre sí.

De acuerdo con la gráfica anterior (figura 90), es innegable la discrepancia que dio lugar con la comparación de los valores de confort hígrico obtenidos individualmente con ambos enfoques de estudio; la cual, a su vez, debido a la desproporcionalidad con la que resultaron las amplitudes de los rangos de confort en cada caso, visualmente se percibe más acentuada. Como se aprecia, la diferencia no solo radicó en los resultados estimados con base en cada enfoque, sino también en el tamaño de la muestra y la submuestra a partir de las cuales fue posible llevar a cabo el procesamiento y el análisis de datos de forma individual.

Así, es posible suponer que las diferencias identificadas entre los valores de confort hígrico estimados con ambos enfoques de estudio se deben a las bases que sustentan la aplicación metodológica de cada uno de ellos; es decir, en tanto con el enfoque adaptativo la respuesta de los sujetos se refleja en un nivel psicofisiológico, con el enfoque predictivo la respuesta es de tipo fisiológico exclusivamente, lo que permite subestimar la capacidad de adaptación que los sujetos pueden adoptar en circunstancias controladas de laboratorio.

Cada uno de los valores ajustados (neutralidad y límites superior e inferior de los rangos de confort reducido y extenso) resultó intermedio a sus dos homólogos estimados, de forma individual, con base en cada uno de los enfoques de estudio. No obstante, cada uno de dichos valores se muestra con mayor aproximación a su homólogo del enfoque adaptativo, debido a que la muestra de análisis empleada en los estudios de sitio representó 73.0% del total de observaciones procesadas para la estimación de los valores de HR para este periodo; es decir, prácticamente tres veces más que el tamaño de la submuestra utilizada para estimar los valores de confort con los estudios de laboratorio (enfoque predictivo).

Con lo anterior, el ajuste de los valores de la HR para el periodo frío quedó definido en 23.6% para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS); en 34.4% para el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS); en 44.5% para el valor de neutralidad; en 53.7% para el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), y en 62.0% para el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), con una amplitud del rango de confort reducido de 19.3%, y una del rango de confort extenso de 38.4%, ambos asimétricos al valor de neutralidad (con mayor tolerancia a HR inferiores a la de confort) y no proporcionales entre sí (al igual que enfoque adaptativo).

Nota: A continuación se presenta gráficamente la confrontación de los valores obtenidos con ambos enfoques para el periodo transición (seco) (figura 91), el periodo cálido (figura 92) y el periodo transición (húmedo) (figura 93).

RESUMEN DE LOS VALORES AJUSTADOS A PARTIR DE AMBOS ENFOQUES DE ESTUDIO

Con el procesamiento y el análisis de datos realizados, por un lado, a partir de los estudios de sitio (ver “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Adaptativo”) y, por otro, con base en los estudios de laboratorio (“Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo”), fue posible estimar, de forma individual y por periodo de análisis, cada uno de los valores de confort (neutralidad y rangos de confort) de las variables físicas (del ambiente térmico) que tuvo en común la aplicación de ambos enfoques de estudio (TBS y HR).

Asimismo, con base en esos valores estimados, se realizó el ajuste a cada par de datos homólogos para mediar los resultados de ambos enfoques en un valor único (neutralidad, y límites y amplitudes de los rangos de confort) que respondiera de manera consistente a los requerimientos reales de la población blanco.

Por lo anterior, fue necesario concentrar, de forma tabulada, cada uno de los ajustes obtenidos para encontrar un parámetro de comparación o divergencia a partir del que se identificara la variabilidad con la cual se ajustan los valores de confort de la TBS y la HR a lo largo del año respecto a la sensación térmica percibida por los sujetos. Asimismo, con el fin de visualizar e identificar esas correlaciones entre los periodos de estudio, los datos ajustados se graficaron en un mismo diagrama por variable física analizada; paralelamente, se trazó una línea de unión que caracterizó de forma precisa la variabilidad con la que se observó el comportamiento de los valores neutros (estimados individualmente con cada enfoque de estudio) a lo largo de los periodos de estudio.

Para ello, en el cuadro 44 se presentan sistemáticamente los siguientes valores ajustados (los cuales han sido clasificados por variable física y por periodo de estudio): cantidad total de observaciones procesadas con base en ambos enfoques de estudio para estimar los valores de confort de la TBS o de la HR de un periodo de estudio específico (RSTP procesadas), límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS), límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS), valor de confort (neutral), límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), amplitud del rango extenso y amplitud del rango reducido.

Como se aprecia y se ha manifestado a lo largo de la metodología aplicada y el procesamiento de datos, la cantidad de observaciones que conformó el tamaño total de la muestra procesada para un mismo periodo de estudio (conjunto de observaciones conformado por la muestra analizada a partir de los estudios de sitio y la submuestra analizada con base en los estudios de laboratorio) varió según la variable física analizada, de tal forma que esta pudo ser diferente en cada caso; por ejemplo, la muestra utilizada en un mismo periodo para estimar –y, en este caso, ajustar– los valores de confort de la TBS pudo diferir de la muestra empleada para obtener los de la HR. Lo anterior fue producto de los ajustes que se aplicaron, en su momento, a cada situación, con el fin de mejorar la consistencia de los resultados estimados y el valor de la r^2, tal como se detalló a lo largo de este capítulo.

De esta manera, durante el ajuste de resultados –aplicado a cada par homólogo estimado con base en ambos enfoques de estudio–, el PTs se caracterizó por contar con la muestra de mayor tamaño en cada análisis de datos (TBS y HR); caso contrario fue el PF, que se caracterizó por contener la muestra de análisis más pequeña en cada caso, así como por reflejar la mayor amplitud, con ambos rangos de confort, de las variables físicas analizadas.

En la figura 94 se representan gráficamente los valores ajustados de la TBS para cada periodo de estudio (valor de neutralidad y rangos de confort), así como el tamaño total de la muestra a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento de datos para cada caso. En ella se aprecia que el PF, en correspondencia con las condiciones térmicas que por concepto alude, se caracterizó por resultar con la temperatura neutra (de bulbo seco) más baja de los periodos analizados; en contraste, el PC resultó con el valor de neutralidad más alto. En lo que respecta a los periodos de transición (PTs y PTh), la temperatura neutra obtenida prácticamente fue la misma (con una divergencia de 0.3 K), sin embargo, la característica que permitió establecer la diferencia entre ellos fue la amplitud con la que resultaron sus rangos de confort.

Con lo anterior, para el PTs se obtuvieron unas amplitudes de confort térmico de 7.5 K y 3.7 K para los rangos extenso y reducido, respectivamente; en tanto, las obtenidas para el PTh fueron de 4.5 K y 2.1 K. Con ello, se confirmó que la amplitud con la que resultaron los rangos de confort fue el elemento determinante que marcó la diferencia entre el confort térmico de los periodos de transición, esto debido a la influencia que ejerce la HR sobre la sensación térmica percibida por los sujetos en cada uno de los casos.

En este contexto, las amplitudes de confort térmico obtenidas para el PC fueron 7.4 K y 3.8 K, para los rangos extenso y reducido, respectivamente; por el contrario, las obtenidas para el PF fueron 7.9 K y 3.9 K, lo cual sugiere que específicamente durante este periodo dan lugar las condiciones térmicas extremas (mínimas), a partir de las cuales los sujetos manifiestan un grado mayor de tolerancia térmica respecto a las del resto de periodos en estudio.

Ahora bien, si se observan en conjunto las amplitudes de ambos rangos del PF, el PTs y el PC (independientemente de los valores obtenidos para la neutralidad y los límites de los rangos de confort, en cada caso), es posible identificar un grado de aproximación alto entre sí, es decir, en tanto las amplitudes del rango extenso resultaron en 7.9 K, 7.5 K y 7.4 K para el PF, el PTs y el PC, respectivamente, las amplitudes del rango reducido fueron 3.9 K, 3.7 K y 3.8 K, lo que permite vislumbrar que el grado de tolerancia térmica a lo largo del año es amplio de acuerdo con las condiciones higrotérmicas predominantes en el sitio estudiado (bioclima semi-frío seco), excepto por el manifestado en el PTh, el cual tiende a ser más estrecho debido a la influencia de la HR, fenómeno cuya naturaleza se basa en las condiciones hígricas, y de precipitación pluvial, que dan lugar específicamente en este periodo.

No obstante, si se analizan en conjunto los cuatro periodos de estudio desde un punto de vista más detallado, es posible identificar una disminución gradual en la amplitud de los rangos de confort (reducido y extenso), independientemente de la magnitud con la que haya resultado el valor de neutralidad (confort) y los límites de los rangos de confort en cada caso. En este sentido, las amplitudes de confort del PF fueron superiores respecto a las del resto de periodos estudiados, pese a que su valor de neutralidad fue el más bajo estimado (21.1 °C); caso contrario fueron las amplitudes del PTh que representaron las más estrechas de los periodos estudiados. Este fenómeno aplicó, de igual manera, durante el ajuste y la presentación de los valores de confort ajustados de la HR (ver figura 95).

Asimismo, fue posible observar que, independientemente de la amplitud con la que resultaron los rangos de confort térmico en cada periodo de estudio, los límites de ambos rangos (reducido y extenso) siguieron la trayectoria (de ascenso-descenso) establecida por el valor de neutralidad a lo largo de los periodos de estudio. De igual manera, es importante mencionar que, en el caso particular del límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS) de cada periodo estudiado, resultó una trayectoria ascendente conforme las condiciones térmicas variaron a lo largo del año (el valor mínimo correspondió con el PF y el máximo con el PTh). Lo anterior resulta natural si se observa que la trayectoria térmica del PF al PC se manifiesta en ascenso, y que el PTh, por efecto de la HR, refleja una amplitud reducida entre los límites de los rangos de confort, lo cual permite que el límite inferior del rango extenso se ubique por encima del de los otros periodos.

También fue posible observar que la discrepancia originada con cada par homólogo de valores ajustados (neutralidad y límites de los rangos de confort) entre los periodos de estudio correspondientes a la mitad fría del año (PTh y PF) fue pronunciada; en tanto, la correspondiente a los periodos de la mitad calurosa del año (PTs y PC) fue con valores próximos entre sí (diferencia máxima de 0.9 K). En este sentido, los valores de confort ajustados del PTs son similares a los del PC, la diferencia radica en que los obtenidos para el PC están hasta 0.9 K por encima de los obtenidos para el PTs, situación natural al observar que el PC por concepto alude a la temperaturas altas del año en Pachuca, mientras que el PTs representa al periodo que por concepto ofrece la transición térmica (ascendente) entre el PF y el PC.

Por último, como se observa en la gráfica analizada hasta ahora (figura 94), prácticamente las tres líneas de unión que caracterizaron la trayectoria de los valores de neutralidad obtenidos con base en los estudios de sitio (línea punteada roja), los estudios de laboratorio (línea punteada azul) y el ajuste aplicado a los resultados de ambos enfoques de estudio (línea continua gris), resultaron con poca discrepancia desde el punto de vista gráfico y estadístico (una diferencia máxima de 1.0 K en el PF, una mínima de 0.2 K en el PTh y una intermedia de 0.3 K en el PTs y el PC), lo cual indica que la Tn obtenida, por periodo de estudio, ya sea a partir de la estimación individual con base en cada enfoque de estudio o a partir del ajuste realizado con base en la confrontación (comparación) de ambos enfoques, expresa un alto grado validación desde el punto de vista estadístico y fenomenológico.

Por otro lado, la gráfica que permitió presentar los valores ajustados de la HR para cada periodo de estudio, así como el tamaño total de la muestra a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento de datos para cada caso y la trayectoria de la HRn obtenida individualmente con la aplicación de ambos enfoques de estudio, se muestra en la figura 95, donde se puede apreciar que el PTh, en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude, se caracterizó por resultar con la HRn más alta de los periodos analizados; en contraste, los periodos térmicos extremos (PF y PC) resultaron con el valor de neutralidad más bajo (y próximo entre sí, con una divergencia de 0.4%; sin embargo, la característica que permitió establecer la diferencia entre ellos fue la amplitud con la que resultaron sus rangos de confort).

De acuerdo con la gráfica anterior (figura 95), los valores ajustados de las HRn presentaron una trayectoria inversa a la mostrada por los valores ajustados de las Tn (de bulbo seco) a lo largo del año. Es decir, en tanto la TBS neutra mostró un ascenso uniforme en la mitad calurosa del año (PTs y PC), la HRn observó un descenso en el mismo periodo; no obstante, un caso distinto se apreció durante la mitad fría del año (PTh y PF), donde las condiciones neutras tanto de la TBS como de la HR presentaron un descenso uniforme.

De esta manera, para el PF se obtuvieron unas amplitudes de confort hígrico de 38.4% y 19.3% para los rangos extenso y reducido, respectivamente; en tanto, las obtenidas para el PC fueron de 28.5% y 14.3%. Con ello, se confirmó que la amplitud con la que resultaron los rangos de confort fue el elemento determinante que marcó la diferencia entre el confort hígrico de los periodos térmicos extremos; esto debido a la influencia que ejercen las condiciones térmicas sobre la presencia y la percepción de las hígricas en cada uno de los casos. En este contexto, las amplitudes de confort hígrico obtenidas para el PTs fueron 32.4% y 16.2%, para los rangos extenso y reducido, respectivamente; mientras que las obtenidas para el PTh fueron 27.0% y 13.8%.

Como se aprecia, el periodo que resultó con la mayor amplitud en sus rangos de confort fue el PF –en correspondencia con las condiciones térmicas que por concepto alude y de acuerdo con lo que Fuentes (2004) menciona respecto a que: a temperaturas mínimas, condiciones máximas de HR, y viceversa–, lo que sugiere que específicamente durante este periodo dan lugar las condiciones higrotérmicas necesarias a partir de las cuales los sujetos manifiestan un grado mayor de tolerancia hígrica respecto a las del resto de periodos en estudio.

No obstante, si se analizan los cuatro periodos de estudio en conjunto, desde un punto de vista más estricto, es posible identificar una disminución gradual en la amplitud de los rangos de confort (reducido y extenso), independientemente de la magnitud con la que haya resultado el valor de neutralidad (confort) y los límites de los rangos de confort en cada caso. En este sentido, las amplitudes de confort del PF fueron superiores respecto a las del resto de periodos estudiados, pese a que su valor de neutralidad fue el más bajo estimado (44.5%); caso contrario fueron las amplitudes del PTh que representaron las más estrechas de los periodos estudiados y, en correspondencia, su valor de neutralidad fue el más alto estimado (61.4%). Como ya se mencionó, esta característica se mostró, de igual manera, en el ajuste de valores de la TBS (ver figura 94).

Tanto los límites del rango de confort reducido (± 1 DS), como los del rango de confort extenso (± 2 DS), en todos los periodos, mostraron una trayectoria similar (de ascenso-descenso) a la trazada por los valores de neutralidad a lo largo del año, independientemente de la amplitud con la que resultaron los rangos en cada caso. No obstante, las características determinantes que permitieron diferenciar el confort hígrico en cada uno de los periodos estudiados fueron, sin lugar a duda, el valor de neutralidad y la amplitud de los rangos de confort.

Es importante mencionar que los valores ajustados de confort del PTh (neutralidad y límites de los rangos de confort) resultaron por encima de los obtenidos para los demás periodos de estudio, esto en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude este periodo, específicamente, a lo largo del año.

Por último, de acuerdo con la figura 95, prácticamente las tres líneas de unión que caracterizaron la trayectoria de las HRn obtenidas con base en los estudios de sitio (línea punteada roja), los estudios de laboratorio (línea punteada azul) y el ajuste de ambos enfoques de estudio (línea continua gris), resultaron con poca discrepancia entre sí en los periodos de transición térmica (PTs y PTh) –con una diferencia máxima de 1.4% en el PTs y una de 2.2% en el PTh– y una más acentuada, desde el punto de vista gráfico y matemático, en los periodos térmicos extremos (PF y PC) –con una diferencia máxima de 12.9% en el PF y de 9.2% en el PC–.

Lo anterior indica que las HRn obtenidas en el primero de los casos, ya sea a partir de la estimación individual con base en cada enfoque de estudio o a partir del ajuste realizado con base en la confrontación (comparación) de ambos enfoques, expresa un alto grado de validación desde el punto de vista estadístico y fenomenológico; no obstante, en el segundo de ellos, dicho grado de validación solo se puede observar entre las HRn obtenidas de acuerdo con los estudios de sitio y según el ajuste realizado con ambos enfoques de estudio, ya que las HRn obtenidas con los estudios de laboratorio se ubicaron en magnitudes más altas que las estimadas con los estudios de sitio (lo que sugirió mayor tolerancia hígrica con los estudios de laboratorio que con aquellos de sitio en los periodos térmicos extremos).

De esta manera, los valores ajustados de HR fueron influidos en mayor medida por los obtenidos con el enfoque adaptativo, debido a que en todo momento la muestra analizada en cada uno de los periodos a partir de este enfoque fue superior a la utilizada en la correlación y el análisis de datos con base en el enfoque predictivo.

COMPARACIÓN DE RESULTADOS DEL ENFOQUE PREDICTIVO SEGÚN PERIODO DE APLICACIÓN

En este apartado se presenta un análisis comparativo de los valores de confort (neutralidad, límites y amplitudes de los rangos de confort) estimados, por periodo de estudio y con base en las correlaciones de la TBS - ST y la HR - ST (variables físicas manipuladas, monitoreadas y registradas en laboratorio), a partir de la aplicación individual del enfoque predictivo (pruebas experimentales según las condiciones controladas de laboratorio), durante los periodos térmicos extremos de un año típico en la ciudad de Pachuca: cálido (mayo) y frío (enero).

La correlación de datos y el modelado de resultados se realizaron, de igual manera, con la aplicación estadística del método de MIST; no obstante, la interpretación de resultados que a continuación se presentan se estableció de forma resumida, es decir, a partir de la interpretación de la tabla y la gráfica que concentraron, de forma paralela, los valores de confort estimados en cada caso, sin llegar a realizar la redacción detallada del análisis de datos descrita en “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Adaptativo” y “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo” del presente capítulo, donde se presentó la interpretación de resultados obtenidos con el MIST.

Con el fin de optimizar la redacción en cada uno de los periodos de aplicación en los que se llevaron a cabo los estudios de laboratorio, a continuación se definen las abreviaturas (representación textual) que, en adelante, se citan para referir a cada uno de los casos mencionados:

•LAC 1: estudios de laboratorio realizados con base en el enfoque predictivo durante mayo de 2013 (primer periodo de aplicación), en correspondencia con el periodo cálido percibido por los residentes de la ciudad de Pachuca durante un año típico.

•LAC 2: estudios de laboratorio realizados a partir del enfoque predictivo durante enero de 2014 (segundo periodo de aplicación), en correspondencia con el periodo frío que da lugar en la ciudad de Pachuca.

•LAC total: total de estudios de laboratorio realizados con base en el enfoque predictivo (pruebas experimentales de laboratorio) durante mayo de 2013 y enero de 2014 (periodos térmicos extremos en la ciudad de Pachuca), los cuales permitieron generar la base de datos total (o general) a partir de la cual se estimaron los valores de confort que se compararon y ajustaron respecto a los obtenidos con el enfoque adaptativo.

El total de observaciones procesadas por periodo de estudio –y clasificadas por sexo–, conforme al periodo de aplicación de los estudios de laboratorio, se presentan en el cuadro 45.

De acuerdo con el cuadro 45, las sub-bases de datos[40] analizadas con las evaluaciones experimentales de enero fueron de mayor tamaño que la procesadas con los estudios realizados en mayo, lo anterior debido a que la mayor porción de RSTP recaudadas (y, por ende, procesadas) con base en los estudios de laboratorio, se obtuvieron de las evaluaciones realizadas en enero. Por esta razón, las sub-bases de datos analizadas con base en el primer periodo de evaluaciones en laboratorio (mayo), por variable física y por periodo de estudio, fueron de menor tamaño que las analizadas de acuerdo con el segundo periodo en que dichas evaluaciones fueron desarrolladas (enero).

También es importante mencionar que solo en los casos del PTs y el PC, analizados con base en LAC 2, las sub-bases de datos procesadas superaron las 120 observaciones; caso contrario fue el de las sub-bases de datos del resto de los periodos de estudio (ya sea las analizadas con base en LAC 1 o LAC 2), cuyo tamaño fue inferior a la cantidad de observaciones señalada. En consecuencia, aquí solo se integró como referente a los valores de neutralidad estimados en el apartado “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo” ya que, de acuerdo con la “Nota al pie 33” que se desprende del procedimiento de correlación estadística que se siguió para el análisis de los datos recabados en los estudios (sitio y laboratorio), descrita en el capítulo 5, para que los valores de confort (neutralidad y rangos de confort) obtenidos con base en la aplicación del método de MIST (ver “Medias por Intervalos de Sensación Térmica”) resulten consistentes y puedan garantizar un grado de validación suficiente, el tamaño de la base (o sub-base) de datos empleada en la correlación y el análisis correspondiente debe ser igual o superior a 120 observaciones.

Por lo tanto, a continuación se presentan, de forma tabulada y gráfica, los valores de confort (neutralidad, y límites y amplitudes de los rangos de confort) estimados, por periodo de estudio y variable física analizada (TBS y HR), con LAC 1 y LAC 2. No obstante, como mera referencia, así como para identificar y analizar las semejanzas o discrepancias originadas con los resultados estimados con la separación (o clasificación) de las RSTP recabadas según el periodo de aplicación (mayo o enero), paralelamente se han integrado, en la misma figura, los valores de confort estimados con la base de datos general (LAC total), conformada por el total de pruebas experimentales (sin importar el periodo de aplicación) desarrolladas en los estudios de laboratorio y descritas en “Metodología para estudios de confort térmico en laboratorio”.

Un aspecto interesante, que se observó durante el análisis para obtener los valores de confort de la TBS, fue que en los dos primeros periodos de estudio (PF y PTs) los resultados estimados con LAC 2 resultaron próximos a los obtenidos con LAC total; caso contrario se reflejó en los dos periodos restantes (PC y PTh), donde los valores de confort que resultaron próximos entre sí fueron los de LAC 1 y LAC total. Lo anterior se puede interpretar como que, en tanto la primera etapa de los estudios de laboratorio garantizó mayor validez en la estimación de los valores de confort para el PC y el PTh (segunda mitad del año), la segunda etapa en la que se desarrollaron dichos estudios la garantizó para el PF y el PTs (primera mitad del año) –en correspondencia con los periodos térmicos extremos en los que se llevaron a cabo los estudios de laboratorio: mayo (PC) y enero (PF), respectivamente–.

ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE BULBO SECO A PARTIR DE LA ST

Aquí se presentan los resultados obtenidos con la correlación de la ST percibida y la TBS registradas simultáneamente durante cada uno de los ocho momentos de evaluación que conformaron las pruebas experimentales desarrolladas individualmente durante mayo y enero. Las condiciones térmicas particulares a partir de las cuales fue posible conformar cada sub-base de datos, que permitió llevar a cabo el análisis correspondiente de cada periodo de estudio, son las mismas descritas en el apartado “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo” del presente capítulo. Por último, se realiza un análisis comparativo de los valores de confort (neutralidad y rangos de confort) estimados con LAC 1 y LAC 2.

La correlación de datos se desarrolló íntegramente conforme a los tres niveles de actividad (pasiva, moderada e intensa), sin distinción por sexo y con base en el método de MIST.

Periodo frío (g)

La sub-base de datos, que permitió estimar los valores de confort térmico para este periodo de estudio con base en LAC 1, estuvo conformada por 60 RSTP, 28 de las cuales fueron emitidas por mujeres y 32 por hombres; en tanto, la sub-base de datos utilizada para el mismo fin, pero con base en LAC 2, estuvo definida por 85 RSTP, de ellas, 31 fueron expresadas por mujeres y 54 por hombres (ver el cuadro 45). La sumatoria de ambas sub-bases de datos correspondió con el total de observaciones procesadas que permitieron llevar a cabo la estimación de los valores de confort térmico a partir del enfoque predictivo para el “Periodo frío (c)” en esta investigación (LAC total); de esta manera, es posible determinar que la sub-base de datos originada con LAC 1 representó 41.4% de ese total, mientras que la de LAC 2 representó 58.6%.

La diferencia del tamaño en las sub-bases de datos se debe a que los estudios de confort térmico llevados a cabo en laboratorio durante enero permitieron recabar una cantidad de observaciones superior a la conseguida con los estudios desarrollados durante mayo, por lo que esta característica se observó común en cada uno de los análisis desarrollados en “Comparación de resultados del enfoque predictivo según periodo de aplicación”.

En la figura 96 se presentan, de forma tabulada y gráfica, los valores de confort térmico (neutralidad, y límites y amplitudes de los rangos de confort) estimados con base en LAC 1 y LAC 2, así como los obtenidos paralelamente con LAC total, ya descritos en el apartado “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo”.

En la figura 96 se aprecia que cada uno de los valores de confort obtenidos con LAC 1 resultaron con una magnitud superior a los estimados con LAC 2; la diferencia entre cada par de datos homólogos se ubicó entre 0.2 K y 1.0 K, Y fue más pronunciada conforme los resultados se observaban de - 2 DS a la Tn, es decir, conforme la estimación de los valores tendía al valor de neutralidad.

En ambos casos (LAC 1 y LAC 2), los límites inferior y superior de los rangos de confort reducido y extenso (- 2 DS, - 1 DS, + 1 DS y + 2 DS) resultaron asimétricos al valor de neutralidad, la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos, lo que podría indicar que los mecanismos de termorregulación humana de los sujetos evaluados reflejaron mayor efectividad (aclimatación de los sujetos) ante temperaturas por encima de la de termopreferendum que a temperaturas por debajo de esta durante el periodo frío.

Como se ha observado, con la comparación de cada par de resultados homólogos –estimados con base en los estudios de laboratorio desarrollados durante los periodos térmicos extremos de un año típico en Pachuca (LAC 1 y LAC 2)– fue posible identificar ciertas diferencias de magnitud entre los valores obtenidos con cada periodo de aplicación –pese a que los límites inferiores del rango de confort extenso de LAC 1 y LAC 2 resultaron próximos entre sí–, lo que podría interpretarse como que factores tales como el historial térmico, las condiciones higrotérmicas de sitio (aclimatación periódica en sitio) y las expectativas de los sujetos evaluados, por ejemplo, influyeron en la percepción de la sensación térmica durante cada uno de los ocho momentos de evaluación a los que fueron expuestos los sujetos en las pruebas experimentales, pese a que las condiciones controladas de laboratorio siguieron la misma metodología experimental en cada uno de los periodos de aplicación.

Ahora bien, si en el análisis comparativo anterior se integran los valores de confort obtenidos con LAC total (resultados estimados con la totalidad de observaciones recabadas con LAC 1 y LAC 2), se puede observar un alto grado de coincidencia entre estos y los obtenidos con LAC 2, de tal forma que los límites superiores de los rangos de confort (reducido y extenso) resultaron prácticamente en igualdad de magnitudes, mientras que el valor de neutralidad y los límites inferiores de los rangos de confort reflejaron cierto grado de compatibilidad; caso contrario se observó con los valores estimados con LAC 1, donde la diferencia entre cada par de resultados homólogos, respecto a los obtenidos con LAC total, se observa más pronunciada. Con lo anterior, es posible apreciar que técnicamente los valores de confort térmico estimados con LAC 2 resultaron dentro del intervalo generado con los valores obtenidos con LAC total.

La aproximación resultante entre los valores de confort, estimados con LAC 2 y LAC total, permite entrever el alto grado de validación que los estudios de laboratorio desarrollados durante enero (LAC 2) lograron para estimar el valor de neutralidad y los rangos de confort térmico para el periodo de estudio en cuestión (frío), al ofrecer resultados similares a los estimados con el total de observaciones recabadas durante los estudios realizados en mayo y en enero con base en el enfoque predictivo (LAC total), pese a mostrar, inclusive, diferencia en el tamaño de las sub-bases de datos que dieron origen a cada uno de los valores estimados en cada caso.

En cuanto a las amplitudes obtenidas, se observa mayor aproximación entre las de LAC 1 y LAC total, de tal forma que la diferencia resultante con los rangos de confort reducidos fue de 0.2 K, mientras que la originada con los rangos de confort extensos fue de 0.4 K. En este sentido, la diferencia de amplitudes entre LAC 2 y LAC total se puede observar con mayor holgura al resultar con una diferencia de 0.4 K entre los rangos de confort reducidos y una de 0.9 K entre los rangos de confort extensos.

De esta manera, los valores de confort térmico estimados para el periodo frío con base en LAC 1 y LAC 2, respectivamente, quedaron definidos en 17.9 °C y 17.7 °C para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS); en 19.4 °C y 19.0 °C para el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS); en 21.1 °C y 20.1 °C para el valor de neutralidad; en 22.9 °C y 22.3 °C para el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), y en 24.8 °C y 24.1 °C para el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), con una amplitud del rango de confort reducido de 3.5 K y 3.3 K, y una del rango de confort extenso de 7.0 K y 6.5 K, ambos asimétricos al valor de neutralidad y prácticamente proporcionales entre sí.

De esta manera, los valores de confort térmico estimados para el periodo frío con base en LAC 1 y LAC 2, respectivamente, quedaron definidos en 17,9 °C y 17,7 °C para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS); en 19,4 °C y 19,0 °C, para el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS); en 21,1 °C y 20,1 °C, para el valor de neutralidad; en 22,9 °C y 22,3 °C, para el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS); y, en 24,8 °C y 24,1 °C, para el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), con una amplitud del rango de confort reducido de 3,5 K y 3,3 K, y, una del rango de confort extenso de 7,0 K y 6,5 K, ambos asimétricos al valor de neutralidad y prácticamente proporcionales entre sí.

Nota: A continuación se presenta gráficamente la comparación de valores obtenidos con el enfoque predictivo en ambos periodos de aplicación (enero y mayo) para los siguientes periodos de estudio: Periodo transición (seco) (figura 97), periodo cálido (figura 98) y periodo transición (húmedo) (figura 99); la interpretación fue realizada con el mismo criterio empleado para “Periodo frío (g)”. Recuérdese que la interpretación no se documentó en este manuscrito con el fin de optimizar la extensión de la publicación, sin embargo, en la introducción de este documento se presenta la liga para consultar el trabajo completo.

ESTIMACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA A PARTIR DE LA SENSACIÓN TÉRMICA

A continuación se presenta, por periodo de estudio, el análisis y la interpretación de resultados llevados a cabo a partir de la correlación de la ST percibida y la HR registradas simultáneamente durante cada uno de los ocho momentos de evaluación que conformaron las pruebas experimentales de laboratorio desarrolladas individualmente durante mayo (LAC 1) y enero (LAC 2). Dicha correlación de variables se realizó a partir del método de MIST; sin embargo, se presenta de forma tabulada y gráfica el resumen de los resultados obtenidos en cada caso, sin llegar a realizar una interpretación y una redacción tan detalladas como las presentadas en “Estimación de la Humedad Relativa a partir de la ST” a partir del enfoque predictivo.

Las condiciones hígricas (y térmicas, como referencia) y los criterios de filtrado, a partir de los cuales fue posible conformar cada una de las sub-base de datos que permitió llevar a cabo el análisis correspondiente de cada periodo de estudio, son los mismos que se describieron en “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo”. La correlación de datos se desarrolló íntegramente conforme a los tres niveles de actividad (pasiva, moderada e intensa) y sin distinción por sexo. Así, por último, se realiza un análisis comparativo de los valores de confort (neutralidad y rangos de confort) estimados, en primer lugar, con LAC 1 y LAC 2, y después con LAC total.

Es importante destacar que los valores de HR obtenidos individualmente con LAC 1 y LAC 2, para el PTs y el PC, mostraron un alto grado de coincidencia.

Periodo frío

La sub-base de datos que permitió estimar los valores de confort hígrico (a partir de la ST) para este periodo de estudio, con base en LAC 1, estuvo conformada por 57 RSTP, 27 de las cuales fueron emitidas por mujeres y 30 por hombres; en tanto, la sub-base de datos utilizada para el mismo fin, pero con base en LAC 2, estuvo definida por 88 RSTP, de ellas, 32 fueron expresadas por mujeres y 56 por hombres (ver el cuadro 45). La sumatoria de ambas sub-bases de datos correspondió con el total de observaciones procesadas que permitieron llevar a cabo la estimación de los valores de HR a partir del enfoque predictivo para el “Periodo frío (f)” en esta investigación (LAC total); de esta manera, es posible determinar que la sub-base de datos originada con LAC 1 representó 39.3% de ese total, mientras que la de LAC 2 representó 60.7%.

En la figura 100 se presentan, de forma tabulada y gráfica, los valores de confort hígrico (neutralidad, y límites y amplitudes de los rangos de confort) estimados con base en LAC 1 y LAC 2, así como los obtenidos paralelamente con LAC total. En esta figura se aprecia que cada uno de los valores de confort obtenidos con LAC 2 resultaron con una magnitud superior a los estimados con LAC 1; la diferencia entre cada par de datos homólogos se ubicó entre 2.3% y 4.8%, y fue más pronunciada conforme los resultados se observaban de + 2 DS a - 1 DS, es decir, conforme la estimación de valores tendía hacia los límites inferiores de los rangos de confort (específicamente hacia el límite inferior del rango reducido).

En ambos casos (LAC 1 y LAC 2), los límites inferior y superior de los rangos de confort reducido y extenso (- 2 DS, - 1 DS, + 1 DS y + 2 DS) resultaron asimétricos al valor de neutralidad, la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos, lo que podría indicar que los sujetos mostraron mayor tolerancia (aclimatación humana) a HR por encima de la de confort que a HR por debajo de esta durante el periodo frío. En cuanto a las amplitudes de los rangos de confort, se aprecia que, de igual forma, en ambos casos los valores resultaron próximos entre sí, con una diferencia de 1.1% entre los rangos reducidos y una de 1.5% entre los rangos extensos, observándose con un valor superior los obtenidos con LAC 1; es decir, en tanto con LAC 1 se obtuvo una amplitud de 13.2% con el rango reducido, con LAC 2 se obtuvo una de 12.1%; asimismo, en tanto con LAC 1 se obtuvo una amplitud de 25.8% con el rango extenso, con LAC 2 se obtuvo una de 24.3%.

De esta manera, con la comparación de cada par de resultados homólogos estimados con base en LAC 1 y LAC 2, fue posible identificar ciertas diferencias de magnitud entre los valores de HR obtenidos con cada periodo de aplicación, esto podría sugerir que factores tales como las condiciones higrotérmicas de sitio (aclimatación periódica en sitio), las expectativas de los sujetos evaluados y la predominancia de un género en los grupos experimentales (en este caso, el masculino sobre el femenino), por ejemplo, influyeron en la percepción de la ST (a partir de la cual fueron estimados los valores de HR) durante cada uno de los ocho momentos de evaluación a los que fueron expuestos los sujetos en las pruebas experimentales, pese a que las condiciones controladas de laboratorio siguieron la misma metodología experimental en cada uno de los periodos de aplicación, con el fin de aislar parcialmente a los sujetos de las condiciones físicas reales de sitio en las que se desenvuelven con habitualidad.

Ahora bien, si a este análisis comparativo se integran los valores de confort obtenidos con LAC total, es posible observar un alto grado de coincidencia entre los límites superiores (de los rangos reducido y extenso) de este y los estimados con LAC 2, de tal forma que la diferencia máxima entre cada par de valores homólogos fue de 0.9%; asimismo, se observa un alto grado de similitud entre los límites inferiores (de los rangos reducido y extenso) estimados con base en LAC 1 y los obtenidos con LAC total, aquí la diferencia máxima entre cada par de valores homólogos fue igual o inferior a 3.1%. Mientras tanto, el grado de compatibilidad obtenido entre los valores de la HRn de LAC 1 y LAC 2 también fue alto al visualizarse una discrepancia máxima de 2.7%.

La aproximación resultante, por un lado, entre los valores de LAC 1 y LAC total y, por otro, entre los valores de LAC 2 y LAC total, permite entrever el alto grado de validación que los estudios de laboratorio desarrollados durante mayo (LAC 1) lograron para estimar los límites inferiores de los rangos de confort, así como el conseguido con los estudios de laboratorio desarrollados en enero (LAC 2) para estimar los límites superiores de dichos rangos de confort (todos estimados para el periodo de estudio en cuestión: frío). Lo anterior debido a que, desde el punto de vista hígrico, las diferencias resultantes en cada caso podrían considerarse despreciables al ser inferiores a 3.1%.

De esta manera, los valores de confort hígrico estimados para el periodo frío con base en LAC 1 y LAC 2, respectivamente, quedaron definidos en 41.0% y 44.6% para el límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS); en 45.8% y 50.6%, para el límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS); en 51.9% y 56.6% para el valor de neutralidad; en 59.0% y 62.7% para el límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), y en 66.7% y 69.0% para el límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), con una amplitud del rango de confort reducido de 13.2% y 12.1%, y una del rango de confort extenso de 25.8% y 24.3%, ambos asimétricos al valor de neutralidad y prácticamente proporcionales entre sí.

Nota: A continuación se presenta gráficamente la comparación de valores obtenidos con el enfoque predictivo en ambos periodos de aplicación (enero y mayo), para los periodos de estudio siguientes: Periodo transición (seco) (figura 101), el periodo cálido (figura 102) y el periodo transición (húmedo) (figura 103).

RESUMEN DE ESTIMADOS SEGÚN PERIODO DE APLICACIÓN DEL ENFOQUE PREDICTIVO

El desarrollo de los estudios de laboratorio, realizados durante los periodos térmicos extremos que dan lugar en la ciudad de Pachuca –por un lado, en mayo (LAC 1), en correspondencia con el periodo cálido y, por otro, en enero (LAC 2), en correspondencia con el periodo frío–, permitió estimar, por periodo de estudio (PF, PTS, PC y PTh), los valores de confort (neutralidad y rangos de confort) de la TBS y la HR respecto a la sensación térmica percibida por los sujetos.

Por lo anterior, y con el fin de identificar un parámetro de comparación o divergencia entre cada par de resultados homólogos (por variable física analizada y periodo de estudio), según el periodo de aplicación (LAC 1 y LAC 2), los valores estimados en cada caso fueron tabulados en la siguiente matriz (cuadro 46).

Para ello, en el cuadro 46 se presentaron de forma sistemática los siguientes valores estimados: cantidad total de RSTP procesadas con base en LAC 1 y LAC 2 para estimar los valores de confort de la TBS o de la HR de un periodo de estudio específico (RSTP procesadas), límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS), límite inferior del rango de confort reducido (- 1 DS), valor de confort (neutral), límite superior del rango de confort reducido (+ 1 DS), límite superior del rango de confort extenso (+ 2 DS), amplitud del rango extenso y amplitud del rango reducido.

Como se aprecia, la cantidad de observaciones que conformó cada sub-base de datos, procesada para un mismo periodo de estudio, cambió según la variable física analizada (TBS o HR) y el periodo de aplicación de los estudios (LAC 1 o LAC 2), de tal forma que esta pudo ser diferente en cada caso; por ejemplo, la sub-base de datos utilizada en un periodo específico para estimar los valores de confort de la TBS pudo diferir de la sub-base de datos empleada (en ese mismo periodo) para obtener los valores de la HR, asimismo, esas sub-bases de datos pudieron diferir según el periodo en que se llevaron a cabo los estudios de laboratorio (mayo o enero) para realizar la estimación de los valores en cada caso. Lo anterior fue producto de los ajustes que se aplicaron, en su momento, a cada situación, con el fin de mejorar la consistencia de los resultados estimados.

De esta manera, con los estudios de laboratorio desarrollados en mayo, el PC se caracterizó por contar con la sub-base de datos de mayor tamaño en el análisis de cada variable física (99 RSTP en la estimación de la TBS y 108 rstp en la estimación de la HR), mientras que en el PF y el PTh (mitad fría del año) se procesaron las sub-bases de datos de menor tamaño (60 RSTP y 62 RSTP, respectivamente, en la estimación de la TBS, y 57 RSTP, en ambos casos, en la estimación de la HR). Asimismo, con los estudios de laboratorio desarrollados en enero, la sub-base de datos del PTs fue la de mayor tamaño en la estimación de valores de la TBS (188 RSTP), mientras que la del PC lo fue en la estimación de valores de la HR (172 RSTP); por el contrario, el PF se caracterizó nuevamente por contener la sub-base de datos más pequeña en el análisis de cada variable física (85 RSTP en la estimación de la TBS y 88 RSTP en la estimación de la HR).

Con el fin de visualizar e identificar claramente las correlaciones entre los periodos de estudio (PF, PTS, PC y PTh), según el periodo de aplicación (LAC 1 y LAC 2), los datos estimados en cada caso se graficaron en un mismo diagrama por variable física analizada (TBS y HR); paralelamente, se trazó una línea de unión que caracterizó el proceder de los valores neutros (estimados individualmente con cada periodo de aplicación) a lo largo de los periodos de estudio. Asimismo, los valores de confort (neutralidad y rangos de confort), tanto de TBS como de HR (por periodo de estudio), obtenidos con base en el desarrollo de los estudios de laboratorio durante el primer periodo (LAC 1), se representaron en rojo –en correspondencia con las condiciones térmicas calurosas que se perciben durante mayo, mes en el que se desarrollaron los estudios en el periodo señalado–; asimismo, los obtenidos con base en el desarrollo de los mismos estudios, pero durante el segundo periodo (LAC 2), se representaron en azul –en correspondencia con las condiciones térmicas frías que dan lugar durante enero– ( ver figuras 104 y 105).

Con base en lo anterior, en la figura 104 se presentan los valores de confort térmico estimados con base en LAC 1 y LAC 2 por periodo de estudio, así como el tamaño de la sub-base de datos a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento en cada caso.

En la figura 104 se aprecia que, con ambos periodos de aplicación, el PF, en correspondencia con las condiciones térmicas que por concepto alude, se caracterizó por resultar con la Tn más baja de los periodos analizados; en contraste, el PC resultó con el valor de neutralidad más alto. En lo que respecta al PTs y al PTh, la Tn obtenida se observó con magnitudes próximas entre sí (con una divergencia de hasta 0.7 K), sin embargo, la característica que permitió establecer la diferencia entre ellos fue la amplitud con la que resultaron sus rangos de confort.

De esta manera, la diferencia encontrada entre las Tn del PF estimadas a partir de LAC 1 y LAC 2 fue de 1.0 K, la Tn de mayor magnitud correspondió a los valores de confort estimados con los estudios de laboratorio realizados durante mayo. Las amplitudes de los rangos de confort, con LAC 1, fueron de 3.5 K con el rango reducido y de 7.0 K con el rango extenso, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos) y proporcionales entre sí; asimismo, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 3.3 K con el rango reducido y de 6.5 K con el rango extenso, de igual forma, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos) y prácticamente proporcionales entre sí. La sub-base de datos procesada con LAC 1 estuvo definida por 60 RSTP, mientras que la analizada con LAC 2 fue comprendida por 85 RSTP.

En cuanto a las Tn estimadas para el PTs, según LAC 1 y LAC 2, se observó una discrepancia de 0.2 K. Para este periodo de estudio, se obtuvieron unas amplitudes de confort térmico de 2.4 K y 4.7 K con los rangos reducido y extenso, respectivamente, con base en LAC 1, ambas prácticamente simétricas a la Tn y proporcionales entre sí; en tanto, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 3.8 K y 7.6 K, respectivamente, de igual forma, ambas simétricas al valor de neutralidad y proporcionales entre sí. La cantidad de observaciones procesadas con la sub-base de datos de LAC 1 correspondió a 91 RSTP, mientras que la analizada con base en LAC 2 estuvo definida por 188 RSTP.

Las Tn obtenidas para el PC, de acuerdo con la estimación llevada a cabo a partir de LAC 1 y LAC 2, correspondieron a 23.1 °C y 23.6 °C, respectivamente; aquí, la diferencia mostrada correspondió a 0.5 K. Las amplitudes de los rangos de confort, con LAC 1, fueron de 3.3 K en el rango reducido y de 6.5 K en el rango extenso, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite inferior de los rangos) y prácticamente proporcionales entre sí; asimismo, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 3.0 K en el rango reducido y de 5.9 K en el rango extenso, en este caso, ambas simétricas al valor de neutralidad y prácticamente proporcionales entre sí. La sub-base de datos procesada con LAC 1 estuvo definida por 99 RSTP, mientras que la analizada con LAC 2 fue comprendida por 181 RSTP.

De acuerdo con el procesamiento de datos realizado con base en los estudios de laboratorio desarrollados en mayo y enero, las Tn estimadas para el PTh fueron de 21.9 °C y 22.1 °C, respectivamente, por lo que la diferencia mostrada entre ambos valores de neutralidad correspondió a 0.2 K. Para este periodo de estudio, se obtuvieron unas amplitudes de confort térmico de 2.1 K y 4.3 K para los rangos reducido y extenso, respectivamente, con base en LAC 1, ambas prácticamente simétricas a la Tn y proporcionales entre sí; en tanto, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 1.5 K y 3.8 K, respectivamente, de igual forma, ambas simétricas al valor de neutralidad y proporcionales entre sí. La cantidad de observaciones procesadas con la sub-base de datos de LAC 1 correspondió a 62 RSTP, mientras que la analizada con base en LAC 2 estuvo definida por 120 RSTP.

Con lo anterior se pudo confirmar que la amplitud con la que resultaron los rangos de confort fue el elemento que marcó la diferencia entre el confort térmico de los periodos de transición, esto debido a la influencia que ejerce la HR sobre la sensación térmica percibida por los sujetos en cada uno de los casos.

Ahora bien, si se observan conjuntamente los valores de confort térmico estimados, con base en LAC 1 y LAC 2, por periodo de estudio, se aprecia que en todos los casos, excepto en el PTs, las amplitudes de confort obtenidas con LAC 1 resultaron superiores a las obtenidas con LAC 2; asimismo, que las amplitudes de confort (reducida y extensa) obtenidas paralelamente con LAC 1 y LAC 2 en los periodos térmicos extremos mostraron cierta aproximación entre sí (independientemente de la magnitud con la que hayan resultado los valores de neutralidad y los límites de los rangos de confort), contrario a lo mostrado en los periodos de transición térmica (PTs y PTh), donde se advierte una holgura (subestimación) más pronunciada entre los valores de confort obtenidos en cada caso.

Asimismo, independientemente de la amplitud con la que resultaron los rangos de confort en cada periodo de estudio, los límites de ambos rangos (reducido y extenso) siguieron la trayectoria (de ascenso-descenso) establecida por el valor de neutralidad a lo largo de los periodos de estudio. Otra característica que es importante mencionar es que, en el caso particular del límite inferior del rango de confort extenso (- 2 DS), estimado con LAC 2 para cada periodo de estudio, resultó una trayectoria ascendente conforme las condiciones térmicas variaron a lo largo del año (el valor mínimo correspondió con el PF y el máximo con el PTh); lo anterior resulta natural si se observa que la trayectoria térmica del PF al PC se manifiesta en ascenso, y que el PTh, por efecto de la HR, refleja una amplitud reducida entre los límites de los rangos de confort, lo cual permite que el límite inferior del rango extenso se ubique por encima del de los otros periodos.

En términos generales, los valores de confort (neutralidad y límites de los rangos de confort), estimados con base en LAC 2 para el PC y el PTh (segunda mitad del año), se mostraron por encima de los obtenidos con LAC 1; caso contrario se muestra con los valores de confort del PF, donde los resultados de LAC 2 se ubicaron por debajo de los estimados con LAC 1. No obstante estas diferencias, fue posible concebir una aproximación estrecha entre las Tn estimadas, con ambos periodos de aplicación (LAC 1 y LAC 2), para los periodos de transición (PTs y PTh), de tal forma que la diferencia resultante entre la Tn estimada con LAC 1 y la Tn estimada con LAC 2, para el PTs, fue de 0.2 K, mientras que la obtenida entre la Tn estimada con LAC 1 y la Tn estimada con LAC 2, para el PTh fue, de igual manera, de 0.2 K.

En ambos casos (LAC 1 y LAC 2), la línea de unión que permitió visualizar la trayectoria periódica de la Tn a lo largo del año mostró un trazo semejante entre los valores estimados con cada uno de los periodos de aplicación, de tal forma que los valores neutros de menor magnitud, en cada caso, correspondieron con los obtenidos para el PF, mientras que los estimados con mayor magnitud concordaron con los del PC; de esta manera, las Tn de ambos periodos de transición (PTs y PTh) resultaron intermedias a las magnitudes mínimas y máximas de los periodos de estudio ya mencionados (en correspondencia con las condiciones térmicas que alude cada uno de ellos).

Como se ha observado con la representación gráfica y la comparación de los valores de confort estimados, por un lado, con base en LAC 1 y, por otro, a partir de LAC 2, por periodo de estudio, fue posible identificar ciertas diferencias de magnitud entre los valores obtenidos con cada periodo de aplicación, lo que podría sugerir que factores tales como el historial térmico, las condiciones higrotérmicas de sitio (aclimatación periódica en sitio), las expectativas de los sujetos evaluados y la predominancia de un género en cada grupo experimental (en este caso, la cantidad de hombres sobre la cantidad de mujeres) influyeron en la percepción de la sensación térmica durante cada uno de los ocho momentos de evaluación a los que fueron expuestos los sujetos en las pruebas experimentales, pese a que las condiciones controladas de laboratorio siguieron la misma metodología experimental en cada uno de los periodos de aplicación, con el fin de aislar parcialmente a los sujetos durante las pruebas experimentales.

Por otro lado, la gráfica que permitió presentar los valores de confort de la HR estimados para cada periodo de estudio, con base en LAC 1 y LAC 2, así como el tamaño de la sub-base de datos a partir de la cual se llevó a cabo el procesamiento en cada caso, se muestra en la figura 105, donde se aprecia que, con ambos periodos de aplicación, el PTh, en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude, se caracterizó por resultar con la HRn más alta de los periodos analizados (HRn con LAC 1 = 58.8%; HRn con LAC 2 = 62.0%); en contraste, el PTs, en correspondencia nuevamente con las condiciones hígricas que dan lugar en ese periodo, resultó con el valor de neutralidad más bajo (HRn con LAC 1 = 47.0%; HRn con LAC 2 = 54.4%). Respecto a los periodos térmicos extremos (PF y PC), las HRn obtenidas se ubicaron intermedias a los valores neutros extremos ya mencionados.

De esta manera, la diferencia encontrada entre las HRn del PF, estimadas con LAC 1 y LAC 2, fue de 4.7%, la HRn de mayor magnitud correspondió a los valores estimados con los estudios de laboratorio realizados durante enero. Las amplitudes de los rangos de confort, con LAC 1, fueron de 13.2% con el rango reducido, y de 25.8% con el rango extenso, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud se reflejó hacia el límite superior de los rangos) y no proporcionales entre sí; asimismo, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 12.1% con el rango reducido y de 24.3% con el rango extenso, en este caso, ambas prácticamente simétricas al valor de neutralidad y proporcionales entre sí. La sub-base de datos de LAC 1 estuvo definida por 57 RSTP, mientras que la analizada con LAC 2, por 88 RSTP.

En cuanto a las HRn estimadas para el PTs con LAC 1 y LAC 2, se observó una discrepancia de 7.4%. Para este periodo de estudio se obtuvieron unas amplitudes de confort hígrico, con base en LAC 1, de 15.9%, y 36.8% con los rangos reducido y extenso, respectivamente, ambas asimétricas a la HRn (la mayor amplitud obtenida con el rango reducido se reflejó hacia el límite superior, mientras que la mayor amplitud obtenida con el rango extenso se observó hacia el límite inferior) y no proporcionales entre sí; en tanto, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 11.5% y 23.7%, respectivamente; de igual forma, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos) y prácticamente proporcionales entre sí. La cantidad de observaciones procesadas con la sub-base de datos de LAC 1 correspondió a 104 RSTP, mientras que la analizada con base en LAC 2, a 165 RSTP.

Las HRn obtenidas para el PC, de acuerdo con la estimación llevada a cabo a partir de LAC 1 y LAC 2, correspondieron a 47.7% y 55.2%, respectivamente; aquí la diferencia mostrada correspondió a 7.5%. Las amplitudes de los rangos de confort, con LAC 1, fueron de 15.8% en el rango reducido y de 36.6% en el rango extenso, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida con el rango reducido se reflejó hacia el límite superior, mientras que la mayor amplitud obtenida con el rango extenso se observó hacia el límite inferior) y no proporcionales entre sí; asimismo, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 11.3% en el rango reducido y de 23.2% en el rango extenso, de igual forma, ambas asimétricas al valor de neutralidad (la mayor amplitud obtenida en cada caso se reflejó hacia el límite superior de los rangos) y no proporcionales entre sí. La sub-base de datos procesada con LAC 1 estuvo definida por 108 RSTP, mientras que la analizada con LAC 2 estuvo comprendida por 172 RSTP. Como se puede apreciar, los valores de HR obtenidos para el PTs y el PC resultaron próximos entre sí, tanto los estimados con LAC 1, como los obtenidos con LAC 2.

De acuerdo con el procesamiento de datos realizado con base en los estudios de laboratorio desarrollados en mayo y enero, las HRn estimadas para el PTh fueron de 58.8% y 62.0%, respectivamente, por lo que la diferencia resultante correspondió a 3.2%. Para este periodo de estudio se obtuvieron unas amplitudes de confort hígrico de 8.8% y 17.7% para los rangos reducido y extenso, respectivamente, con base en LAC 1, ambas simétricas a la HRn y proporcionales entre sí; en tanto, las obtenidas a partir de LAC 2 fueron de 11.3% y 22.6%, respectivamente, de igual forma, ambas simétricas al valor de neutralidad y proporcionales entre sí. La cantidad de observaciones procesadas con la sub-base de datos de LAC 1 correspondió a 57 RSTP, mientras que la analizada con base en LAC 2 estuvo definida por 128 RSTP.

Con lo anterior se pudo confirmar que la amplitud con la que resultaron los rangos de confort fue el elemento que marcó la diferencia entre el confort hígrico de los periodos térmicos extremos, esto debido a la influencia que ejercen las condiciones térmicas sobre la presencia y la percepción de las condiciones hígricas en cada uno de los casos.

De acuerdo con la gráfica hasta ahora analizada (figura 105), los valores neutros de HR presentaron una trayectoria inversa a la mostrada por los valores de las Tn (de bulbo seco) a lo largo del año. Es decir, en tanto la TBS neutra mostró un ascenso uniforme en la mitad calurosa del año (PTs y PC), la HRn observó un descenso en el mismo periodo; no obstante, un caso distinto se apreció durante la mitad fría del año (PTh y PF), cuando las condiciones neutras de la TBS y la HR presentaron un descenso uniforme.

Ahora bien, si se observan en conjunto los valores de confort hígrico estimados, con base en LAC 1 y LAC 2, por periodo de estudio, se aprecia que en todos los casos, excepto en el PTh, las amplitudes de confort obtenidas con LAC 1 resultaron superiores a las obtenidas con LAC 2; asimismo, que las amplitudes de confort (reducida y extensa) obtenidas paralelamente con LAC 1 y LAC 2 en los periodos de la mitad fría del año (PF y PTh) mostraron cierta aproximación entre sí (independientemente de la magnitud con la que hayan resultados los valores de neutralidad y los límites de los rangos de confort), contrario a lo mostrado en los periodos de la mitad calurosa del año (PC y PTs), donde se puede advertir una holgura (sobrestimación) más pronunciada entre los valores de confort estimados con LAC 1 respecto a los obtenidos con LAC 2.

Lo anterior indica que los valores de confort hígrico obtenidos para los periodos de la mitad fría del año, ya sea a partir de la estimación individual realizada con cada periodo de aplicación o a partir de LAC total (estimación realizada con base en el total de observaciones obtenidas conjuntamente con LAC 1 y LAC 2), expresan un alto grado de validación desde el punto de vista estadístico y fenomenológico; por el contrario, con la estimación realizada para los periodos de la mitad calurosa del año, dicho grado de validación solo se puede observar entre los valores obtenidos con base en LAC 2 y LAC total (los cuales muestran cierto grado de compatibilidad entre sí).

Tanto los límites del rango de confort reducido (± 1 DS), como los del rango de confort extenso (± 2 DS), en todos los periodos, mostraron una trayectoria similar (de ascenso-descenso) a la trazada por los valores de neutralidad a lo largo del año, independientemente de la amplitud con la que resultaron los rangos en cada caso. No obstante, las características determinantes que permitieron diferenciar el confort hígrico en cada uno de los periodos estudiados fueron, sin lugar a duda, el valor de neutralidad y la amplitud de los rangos de confort.

Los valores de confort (neutralidad y límites de los rangos de confort) estimados con base en LAC 2, para cada uno de los periodos de estudio, mostraron una magnitud superior a la estimada con LAC 1 en cada uno de los casos. No obstante, fue posible observar cierta aproximación entre las HRn estimadas, con ambos periodos de aplicación (LAC 1 y LAC 2), para el PTh, de tal forma que la diferencia resultante entre ellas fue de 3.2%.

Es importante mencionar que los valores de HR estimados para el PTh (neutralidad y límites de los rangos de confort) resultaron por encima de los obtenidos para los demás periodos de estudio, esto en correspondencia con las condiciones hígricas que por concepto alude este periodo, específicamente, a lo largo del año.

La línea de unión que permitió visualizar la trayectoria de la HRn (estimada paralelamente con LAC 1 y LAC 2) a lo largo de los periodos de estudio, mostró un trazo semejante entre los valores estimados con cada uno de los periodos de aplicación, de tal forma que los valores neutros de menor magnitud, en cada caso, correspondieron con los obtenidos para el PTs, mientras que los estimados con mayor magnitud concordaron con los del PTh; de esta manera, las HRn de los periodos térmicos extremos (PF y PC) resultaron intermedias a los valores de neutralidad de los periodos de transición térmica ya mencionados.

[39] De acuerdo con diversos autores (Barone, 2004; Magaz, 1885; Tresguerres, 2009), la fisiología estudia los procesos físicos y químicos que dan lugar en los organismos vivos durante la realización de sus funciones vitales. Entre sus áreas de interés están la reproducción, el crecimiento, el metabolismo, la respiración, la excitación y la contracción llevados a cabo en las estructuras de las células, los tejidos, los órganos, los aparatos, los sistemas y los organismos (en este orden, de menor a mayor). Según Bojórquez (2010, p. 34), en lo que respecta al confort térmico, el área específica de estudio es el metabolismo y los cambios generados por la relación entre la sensación térmica percibida y los procesos físicos y químicos del organismo dentro de un ambiente térmico (aclimatación).

[40] Para efectos de esta investigación, el concepto sub-base de datos hace referencia a un segmento de la submuestra poblacional analizada de acuerdo con los estudios de laboratorio durante alguno de los periodos en que estos fueron desarrollados (mayo de 2013 o enero de 2014) para realizar la estimación de los valores de confort de alguno de los cuatro periodos de estudio (frío, transición seco, cálido, transición húmedo). Este concepto también puede ser entendido como la porción de la base de datos total (o general) –originada con las observaciones de los dos periodos en que fue aplicado el enfoque predictivo– utilizada para llevar a cabo la estimación de los valores de confort de un periodo de estudio en específico.

CONCLUSIONES

A continuación se presentan las conclusiones finales derivadas del trabajo de investigación descrito a lo largo de este libro. Cada una de ellas fue obtenida, por un lado, del análisis estadístico realizado con el método de Medias por Intervalos de Sensación Térmica (MIST) y, por otro, con base en una interpretación fenomenológica (causal) de las condiciones circunstanciales que dieron lugar en cada uno de los casos analizados (aplicación de encuestas en sitio, pruebas experimentales de laboratorio). Las conclusiones fueron planteadas de forma general y específica, en atención a cada una de las hipótesis/objetivos presentadas en el primer capítulo de esta investigación. También se incluyen algunas recomendaciones y preguntas de investigación nuevas a partir de la experiencia del trabajo realizado.

En primer lugar se presentan las conclusiones generales obtenidas del desarrollo integral de la investigación (consideración de ambos enfoques de estudio) y, posteriormente, se desarrollan las conclusiones específicas por hipótesis/objetivo particular. Con lo anterior, se tiene lo siguiente:

En correspondencia con lo que algunos estudios han evidenciado (Auliciems, 1981; Brager & de Dear, 1998; Gómez-Azpeitia et al., 2009; González & Bravo, 2001; Humphreys, 1995a; Nicol, 1993, 2004; entre otros), esta investigación pudo confirmar, de forma práctica (con la aplicación paralela de ambos enfoques de estudio), que los rangos de confort térmico obtenidos con los estudios desarrollados a partir del enfoque predictivo subestiman la capacidad de adaptación de los sujetos al presentar menor amplitud que la obtenida (para los mismos periodos de estudio, las mismas variables físicas analizadas y la misma población blanco) con los estudios de sitio desarrollados a partir del enfoque adaptativo.

Sin embargo, es importante aclarar que, de acuerdo con los resultados obtenidos de forma individual con cada enfoque de estudio, se observó que esta característica solo aplica para la amplitud (y los límites) de los rangos de confort, no así para los valores de neutralidad obtenidos en cada caso, ya que estos resultaron con una aproximación estrecha entre sí (diferencia de 0.2 K a 1.0 K, según el periodo de estudio), lo que podría indicar la posibilidad de confiar en el valor de neutralidad que, de forma independiente, pueda estimarse con cualquiera de los dos enfoques.

Esta situación no necesariamente podría interpretarse obvia –de asumirse que la adaptación psicológica del enfoque adaptativo justamente se refleja en la mayor amplitud que los rangos de confort adquieren respecto al valor de neutralidad–, si se considera que la subestimación que representan los resultados del enfoque predictivo (a partir de la falta de consideración de la adaptación psicológica) solo se observa en las amplitudes de los rangos de confort y no en la magnitud en la que podría estimarse el valor de neutralidad; es decir, a partir de la adaptación de los sujetos, se puede determinar la amplitud de los rangos de confort; no, de forma directa, el valor de neutralidad; en realidad, la estimación de este valor podría determinarse, en mayor medida, por las variables físicas del ambiente térmico y el intercambio termodinámico que el sujeto experimenta con el entorno, es decir, desde un nivel fisiológico.

Al realizar la comparación de las temperaturas neutras obtenidas con los estudios de cada enfoque, por periodo de estudio, y la ecuación de Auliciems y Szokolay (1997), fue posible comprobar que los valores en los tres casos (enfoque adaptativo, enfoque predictivo y ecuación de Auliciems y Szokolay) resultaron parecidos entre sí –la diferencia máxima que se identificó correspondió a 0.8 K en las temperaturas neutras estimadas para el periodo frío; la del resto de los periodos no fue superior a 0.4 K–; esto es una evidencia más que confirma lo anteriormente expuesto.

La estimación de las temperaturas neutras, a partir de los enfoques adaptativo y predictivo, se llevó a cabo con base en el método estadístico de MIST. Como ya se describió, entre los valores de estas y los obtenidos con la ecuación de Auliciems y Szokolay (1997) resultó una aproximación estrecha entre sí, lo cual indica que los valores obtenidos con el procesamiento de datos realizado con este método estadístico resultaron consistentes (lógicos) respecto a las condiciones de evaluación de las cuales fueron objeto. Lo anterior otorga validez bioclimática a este método estadístico que, hasta ahora, solo había sido aplicado en estudios desarrollados en climas cálidos (por ejemplo, Bojórquez, 2010; Gómez-Azpeitia et al., 2009; Ruiz, 2007, 2011), únicamente aportando consistencia y fiabilidad estadística a los resultados estimados, según los autores; no obstante, bajo las condiciones con las que fue desarrollada esta investigación (bioclima, sitio, población blanco, periodos de estudio, etc.), es posible otorgarle validez para aplicaciones bioclimáticas en el diseño arquitectónico.

Adicionalmente, con esta investigación (bioclima semi-frío seco) se comprobó que los valores de neutralidad estimados para la TBS, la HR, la TGN y la VV con base en el método de MIST, además de presentar respaldo estadístico, presentan respaldo bioclimático al coincidir con los requerimientos de las condiciones higrotérmicas de cada periodo del cual fueron resultado –y en correspondencia con el análisis fenomenológico causal derivado de las circunstancias observadas y registradas en cada caso–, a diferencia de los valores de neutralidad obtenidos con base en los otros métodos estadísticos consultados en esta investigación para tal fin (ver “Correlación de datos”).

Una característica adicional a lo anterior, y común entre el procesamiento de las bases de datos obtenidas con los enfoques de estudio a partir del método de MIST, fue que el comportamiento de las RLS (divergencia-convergencia de las RLS respecto a la RLS media, tipo de correlación, pendiente, categorías de ST involucradas en el análisis, etc.) en la estimación de una misma variable física para un mismo periodo de estudio, por lo general, resultó similar entre el obtenido con la correlación realizada con los datos del enfoque adaptativo y la correlación llevada a cabo con los datos del enfoque predictivo.

Una de las aportaciones importantes que presenta el desarrollo de esta investigación es la conformación de dos bases de datos: una, obtenida con los estudios correlacionales realizados en sitio con base en el enfoque adaptativo, y otra, conformada con los estudios experimentales desarrollados en condiciones controladas de laboratorio a partir del enfoque predictivo. Las características de cada una son las siguientes:

•Base de datos del enfoque adaptativo: conformada por un total de 1 556 observaciones (425 recabadas en el periodo frío, 397 en el periodo de transición seco, 325 en el periodo cálido y 409 en el periodo de transición húmedo), a partir de tres niveles de actividad, cinco tipos de arropamiento y seis variables físicas del ambiente térmico (cuatro interiores: TBS, TGN, HR y VV, y dos exteriores: TBS y HR), clase II; conjunta la sensación térmica (hígrica y eólica), la preferencia térmica (hígrica y eólica) y la aceptación del ambiente térmico por parte de los sujetos, de acuerdo con lo sugerido por la ISO 10551 (1995).

•Base de datos del enfoque predictivo: conformada por un total de 968 observaciones (160 recabadas para el periodo frío, 307 para el periodo de transición seco, 308 para el periodo cálido y 193 para el periodo de transición húmedo), a partir de tres niveles de actividad, cinco tipos de arropamiento y dos variables físicas del ambiente térmico (TBS y HR), clase I; conjunta la sensación térmica (e hígrica), la preferencia térmica (e hígrica) y el estado de ánimo (según las condiciones higrotérmicas del ambiente) por parte de los sujetos. El cuestionario se realizó con base en ANSI/ASHRAE 55 (2010).

A partir de lo anterior, se generaron 24 modelos de confort térmico (únicamente válidos para los casos y las condiciones de ambiente térmico a partir de los cuales fueron realizados): 16 a partir del enfoque adaptativo (cuatro de TBS, cuatro de TGN, cuatro de HR y cuatro de VV) y ocho a partir del enfoque predictivo (cuatro de TBS y cuatro de HR), todos con un coeficiente de correlación superior a 0.9. Aunque fueron desarrollados a partir de condiciones específicas para el caso de estudio (sitio, población blanco, periodos de estudio, periodos de aplicación, actividad metabólica, niveles de arropamiento, tipo de variables, etc.), es posible extrapolarlos a otras condiciones climáticas similares con niveles de actividad metabólica parecidos, por supuesto, con las respectivas consideraciones de ajustes específicos en cada caso.

Hasta aquí las conclusiones generales obtenidas a partir del desarrollo integral de la investigación. En adelante, se desarrollan las conclusiones específicas por hipótesis/objetivo particular. Con lo anterior, se tiene lo siguiente:

De acuerdo con los objetivos general y específicos planteados al inicio de este libro, se pudo estimar de manera cuantitativa, a partir de ambos enfoques de estudio, el efecto de la TBS, la TGN, la HR y la VV en la sensación térmica de los sujetos de estudio (alumnos del ITP) durante los periodos higrotérmicos extremos de un año típico en la ciudad de Pachuca. Además, se comparó (confrontaron) y ajustó, con base en la media ponderada, cada par de resultados estimado en cada caso. Asimismo, se desarrolló un análisis comparativo con los resultados obtenidos exclusivamente con el enfoque predictivo según el periodo de aplicación en que se llevaron a cabo. Como se aprecia, fue posible dar cumplimiento al total de los objetivos programados y comprobar o rechazar cada una de las hipótesis planteadas.

A partir del desarrollo del objetivo específico 1 (capítulo 1) fue posible dar por válida la “Hipótesis específicas” 1 (capítulo 1), que dice:

Los niveles de confort térmico [...] son variables a lo largo del año, varían conforme a los periodos [...] extremos [...] en un año típico en sitio, así como al grado de influencia que las variables físicas del ambiente térmico [...] ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos [...], y conforme al grado de adaptabilidad (fisiológica, psicológica y conductual) que estos adoptan frente a las condiciones higrotérmicas que dan lugar en cada periodo.

Lo anterior, a partir de observar que el valor de neutralidad de las variables físicas analizadas en los estudios de sitio (TGN, TBS, HR y VV), con base en el enfoque adaptativo, no es estático a lo largo del año, este presenta un ajuste acorde con las condiciones climáticas que dan lugar en cada periodo, el nivel arropamiento que adoptan los sujetos y la actividad metabólica que se realiza; en este sentido, es posible afirmar que las condiciones de confort térmico, a partir de los factores externos e internos mencionados, se ajustan periódicamente en función del grado con el que cada uno de ellos influye en la sensación térmica percibida de los sujetos.

En consecuencia, los rangos de confort (reducido y extenso) no necesariamente resultan simétricos (equidistantes) al valor de neutralidad de cada variable analizada, estos, de igual forma, muestran una tendencia dinámica (ajuste) conforme a las condiciones climáticas, el nivel de arropamiento y la actividad metabólica que dan lugar en cada uno de los periodos estudiados. En este sentido, los sujetos, por ejemplo, pueden expresar un grado mayor de adaptación (aclimatación y tolerancia) a condiciones de temperatura inferiores a la de confort durante el periodo cálido, así como un grado mayor de adaptación a condiciones de temperatura superiores a la de confort durante el periodo de transición térmica húmedo (ver figura 79), esto debido a la influencia que, en mayor o menor medida, proporcionan cada una de las variables que ejercen un efecto significativo (TBS, HR, TGN, VV, arropamiento y actividad) sobre la sensación térmica de los sujetos.

Por su parte, a partir del desarrollo del objetivo específico 2 (capítulo 1) fue posible dar por válida, de igual manera, la hipótesis específica 2 (capítulo 1), que dice:

Los factores que mayor influencia ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos, y, por ende, sobre el confort térmico de los mismos, son la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa del ambiente, variables físicas que, según su magnitud, estimulan al sistema de termorregulación humana en busca de un equilibrio entre el organismo y el entorno térmico.

Lo anterior, a partir de determinar que el coeficiente de determinación resultante de la correlación de la sensación térmica y cada una de las variables físicas registradas durante las evaluaciones, específicamente, las experimentales realizadas bajo condiciones controladas de laboratorio, fue superior en la correlación realizada con la TBS y la HR. De acuerdo con el cuadro 32, en el caso de los estudios de sitio, las variables que mayor influencia ejercieron sobre la sensación térmica de los sujetos fueron la TGN (con una r^2 = 0.3597), la TBS (con una r^2 = 0.3523) y la HR (con una r^2 = 0.2068); en correspondencia, en el caso de los estudios de laboratorio, las variables que mayor influencia ejercieron sobre la sensación térmica fueron la TBS (con una r^2 = 0.7575) y la HR (con una r^2 = 0.4297). Con esto, se da por válida la idea planteada en la hipótesis específica 2 (capítulo 1). El resto de las variables interiores registradas durante las evaluaciones representaron una r^2 despreciable respecto a la sensación térmica percibida por los sujetos.

No obstante, de acuerdo con lo que menciona García-Chávez, Ambriz y Paredes (2005a), hasta ahora no ha sido posible establecer el peso particular de cada uno de los factores que intervienen en la sensación térmica percibida de los sujetos, por lo que es indispensable realizar estudios específicos en los que se determine la cuantía con la que cada uno de ellos contribuye en la percepción de este fenómeno.

Adicionalmente, con el desarrollo de los estudios realizados con base en el enfoque predictivo fue posible concluir que la adaptación de los sujetos durante el desarrollo de las pruebas experimentales fue de tipo exclusivamente fisiológica (aclimatación), al lograr identificar que para alcanzar las condiciones de confort térmico debían activar consciente o inconscientemente ciertos mecanismos de termorregulación humana: sudoración o vasodilatación (mecanismos de pérdida de calor); vasoconstricción, intercambio de calor por contracorriente o piloerección (mecanismos de conservación del calor), y termogénesis tiritante o termogénesis no tiritante (mecanismos de producción de calor).

Lo anterior se observó repetidamente en cada una de las pruebas experimentales desarrolladas bajo condiciones controladas de laboratorio; si bien estas reacciones no se registraron de forma cuantitativa durante estos estudios, fue posible identificarlas, interpretarlas y relacionarlas con los valores de confort térmico estimados con los datos recabados en cada caso (ver “Resultados a partir de la aplicación del Enfoque Predictivo”).

Asimismo, a partir del objetivo específico 3 (capítulo 1) fue posible validar la hipótesis específica 3 (capítulo 1), que dice:

La sensación y la adaptación térmica de los sujetos difieren según la metodología empleada para su análisis [...], lo que sugiere que la adaptación que los sujetos desarrollan para lograr condiciones de confort difieren entre enfoques de estudio, es decir, en tanto los valores obtenidos con la metodología adaptativa sobreestiman la sensación térmica percibida por los sujetos de estudio, los obtenidos con la del enfoque predictivo la subestiman.

Esta hipótesis se comprobó a partir de la aplicación paralela de evaluaciones en sitio (enfoque adaptativo) y pruebas experimentales (enfoque predictivo) a una misma población blanco (para el caso de los estudios en sitio se analizó una muestra de esta y para el caso de los estudios en laboratorio se estudió una submuestra). Con base en esos estudios, se concluyó que la sensación térmica (de una misma variable física y de un mismo periodo de estudio) fue percibida de forma distinta según el enfoque metodológico aplicado, ya que en las evaluaciones realizadas con base en el enfoque de adaptación el nivel de respuesta fue de tipo psicofisiológico (y conductual), mientras que en las pruebas experimentales desarrolladas con base en el enfoque de predicción, el nivel de respuesta únicamente fue de tipo fisiológico, lo que resultó en una discrepancia entre cada par de resultados obtenidos (valor de neutralidad y rangos de confort).

Algunos de los factores que influyeron en la respuesta de los sujetos durante los estudios de sitio (respecto a los realizados en laboratorio) fueron el horario del día, la experiencia, la expectativa, el tiempo de permanencia y el uso de controles, entre otros. Lo anterior debido a que, en tanto con el enfoque adaptativo el sujeto fue estudiado bajo condiciones reales de su hábitat, con el enfoque predictivo fue analizado aislado de su ambiente real y sometido parcialmente a condiciones controladas de laboratorio, entre otras, la TBS, la HR, la actividad metabólica, el nivel de arropamiento, uso de controles e ingesta de alimento o bebidas.

Asimismo, al realizarse la correlación y el análisis de datos de cada enfoque de estudio a partir del método MIST y después de llevarse a cabo un análisis comparativo entre los valores de neutralidad y los rangos de confort (por variable física y periodo de estudio), estimados por cada enfoque de estudio, fue posible identificar, en todos los casos, una discrepancia entre cada par de resultados obtenido, misma que resultó más pronunciada con los rangos de confort en cada caso, ya que con los valores de neutralidad, como se mencionó en párrafos anteriores, hubo una aproximación estrecha entre sí. Es importante mencionar que este análisis comparativo solo se desarrolló con los valores estimados para la TBS y la HR, pues además de representar las variables que mayor influencia ejercen sobre la sensación térmica de los sujetos en estos estudios, fueron las variables que se registraron en común en el desarrollo metodológico de ambos enfoques de estudio.

Con lo anterior es posible concluir, en términos generales, que los valores de neutralidad, estimados con ambos enfoques de estudio para una variable física y un periodo de estudio específicos, resultaron con una magnitud próxima entre sí. Por ende, el elemento que permitió identificar la ausencia de la adaptación (psicológica-conductual) entre ellos fue la amplitud con la que resultaron los rangos de confort en cada caso. Esta característica se observó más acentuada en los periodos de transición térmica debido al efecto de los niveles de HR que dan lugar de forma individual en cada uno de ellos (seco y húmedo).

En este sentido, a partir de los objetivos específicos 1, 2 y 4 (capítulo 1), se desarrollaron las bases (correlación y ajuste realizados de acuerdo con los métodos estadísticos MIST y media ponderada, respectivamente) que posibilitan la validación de la hipótesis específica 4 (capítulo 1), la cual dice:

El confort térmico estimado con base en la consideración metodológica de ambos enfoques de estudio responde con mayor consistencia a los requerimientos de la realidad, ya que [...] la estimación se realiza con los mecanismos de adaptación (psicológica y conductual) que los sujetos adoptan para buscar el confort térmico [...] y a partir de la reacción de sus mecanismos fisiológicos de termorregulación.

Al respecto, si bien con el desarrollo de los objetivos ya mencionados se concibieron los modelos de confort –por variable física (TBS), por periodo de análisis (frío, transición seco, cálido y transición húmedo) y por enfoque de estudio (adaptativo y predictivo)–, se realizó la estimación del valor de neutralidad y los rangos de confort (reducido y extenso) y se llevó a cabo el ajuste correspondiente por cada par de resultados homólogos estimados individualmente con cada enfoque de estudio, no fue posible validar la hipótesis planteada al respecto, ya que para ello se requiere realizar estudios y evaluaciones nuevos en los cuales se someta a una muestra de la población blanco a las condiciones higrotérmicas obtenidas con el ajuste aplicado, con el fin de comprobar si dichas condiciones (valores de neutralidad y rangos de confort de la TBS y la HR) son aceptadas por una porción representativa de la muestra analizada (68.26% de ella con el rango de confort reducido y 95.45% con el rango de confort extenso), lo que permitiría, entonces, validar la hipótesis en cuestión.

Pese a lo anterior, el ajuste realizado confirmó lo que algunos trabajos (Auliciems, 1981; Brager & de Dear, 1998; Gómez-Azpeitia et al., 2009; González & Bravo, 2001; Humphreys, 1995a; Nicol, 1993, 2004; entre otros) han evidenciado respecto a la subestimación que los estudios realizados a partir del enfoque predictivo presentan con relación a la adaptación (psicológica) de los sujetos para conseguir condiciones de confort y, en consecuencia, la subestimación del confort térmico (amplitudes de los rangos). Lo anterior es posible apreciarlo en el cuadro 44, así como en las figuras 94 y 95, las cuales presentan un resumen de los valores ajustados de la TBS y la HR, respectivamente, en función de los valores estimados de forma individual por cada enfoque de estudio.

Por último, a partir del objetivo específico 5 (capítulo 1) fue posible validar la hipótesis específica 5 (capítulo 1), que dice:

Pese a que las condiciones en las que se desarrollan las pruebas experimentales de laboratorio para los estudios de confort térmico a partir del enfoque predictivo son totalmente controladas y están bajo manipulación directa del investigador, la aclimatación de sitio y la adaptación psicológica del grupo experimental influyen [...] en la sensación térmica de los sujetos de estudio.

Con base en el desarrollo de la “Comparación de resultados del enfoque predictivo según periodo de aplicación”, fue posible identificar ciertas diferencias de magnitud entre los valores de TBS y HR estimados, por un lado, con base en los estudios de laboratorio desarrollados durante mayo 2013 (primer periodo de aplicación - LAC 1) y, por otro, a partir de los estudios de laboratorio desarrollados durante enero de 2014 (segundo periodo de aplicación - LAC 2), para cada periodo de estudio, lo cual sugiere que factores tales como el historial térmico, las condiciones higrotérmicas de sitio (aclimatación periódica en sitio), las expectativas de los sujetos evaluados y la predominancia de un género en los grupos experimentales influyeron en la percepción de la sensación térmica durante cada uno de los ocho momentos de evaluación a los que fueron expuestos los sujetos en las pruebas experimentales, pese a que las condiciones controladas de laboratorio fueron aplicadas con una misma metodología experimental en cada uno de los periodos en que se desarrollaron, con el fin de aislar parcialmente a los sujetos de las condiciones físicas reales de hábitat (higrotérmicas).

Como se aprecia, cada uno de los aspectos mencionados anteriormente corresponden a una serie de observaciones contrarias a lo que señalan las bases en las que se sustenta el enfoque predictivo, particularmente, respecto a la capacidad de adaptación (psicológica) de los sujetos frente a condiciones (higrotérmicas) de ambiente controlado y a la discrepancia de la sensación térmica percibida con base en las diferencias biológicas (por ejemplo, género/sexo) y físicas (edad) encontradas en la muestra evaluada. Por lo tanto, inclusive con la aplicación del mismo enfoque predictivo, según el periodo de aplicación, se encuentra discordancia con lo que Fanger (1972) menciona respecto a la negación del efecto de adaptación y la aplicación de índices universales válidos para todas las personas, sin importar la localización geográfica, el tipo de clima o el tipo de edificio.

Con lo anterior, se confirma lo que García-Chávez, Ambriz y Paredes (2005a) mencionan al respecto:

las experiencias y los factores socioculturales influyen en las experiencias térmicas afectivas de los ocupantes de manera importante. La mayoría de los índices y trabajos experimentales que han sido reportados corresponde a estudios realizados en cámaras de ambiente controlado, con personas jóvenes americanos y europeos, asumiendo un valor óptimo aplicable por igual a todas las personas.

Con la comparación de los valores de confort (TBS y HR), estimados a partir de LAC 1 y LAC 2, fue posible determinar que los valores de confort térmico estimados para el PC y el PTh, con base en LAC 1, ofrecieron un alto grado de validación al corresponder en magnitud con los valores estimados con el total de observaciones recabadas durante los estudios realizados en mayo y en enero de acuerdo con el enfoque predictivo (LAC total); misma situación con los estimados para el PF y el PTs, pero a partir de LAC 2. En resumen, en tanto con LAC 1 fue posible obtener un alto grado de validación y consistencia en la estimación de los valores de confort térmico para el PC y el PTh, con LAC 2 fue posible obtenerlo en la estimación de los valores de confort térmico para el PF y el PTs; lo anterior, en correspondencia con el periodo de aplicación en el que fueron desarrollados los estudios de laboratorio en cada caso (periodos térmicos extremos: cálido/mayo y frío/enero).

No obstante, esta característica no fue replicada en la estimación de los valores de confort de la HR ya que, con base en el análisis y la interpretación de resultados desarrollados por periodo de estudio (ver “Estimación de la Humedad Relativa a partir de la Sensación Térmica”), fue posible determinar que los valores de confort hígrico estimados para cualquier periodo de estudio, a partir de LAC 1, ofrecieron el mismo grado de validación y consistencia que los obtenidos con el total de observaciones recabadas durante los estudios de laboratorio realizados en mayo y en enero (LAC total), inclusive, un grado de coincidencia superior al logrado con los valores obtenidos con base en LAC 2.

Asimismo, se debe destacar que con los estudios de laboratorio desarrollados individualmente durante mayo y enero, los valores hígricos de confort estimados, de acuerdo con LAC 1 y LAC 2, para el PTs (ver Periodo transición seco), mostraron un alto grado de coincidencia con los obtenidos para el PC (ver Periodo cálido), de tal forma que la diferencia máxima encontrada entre cada par de datos homólogos, por periodo de estudio mencionado (PTs y PC), fue de 0.7% en los resultados estimados con base en LAC 1 y de 0.8% en los obtenidos a partir de LAC 2. Lo anterior se debe a que, por un lado, ambos periodos de estudio corresponden con la mitad calurosa del año y, por ende, las condiciones higrotérmicas de sitio son semejantes entre sí y, por otro, los resultados obtenidos de los estudios de laboratorio fueron de tipo fisiológico, por lo que la ausencia de recursos adaptativos (actividad metabólica, nivel de arropamiento, uso de controles, etc.) influyó en la sensación térmica percibida de los sujetos evaluados y, por ende, en el modelado de los valores hígricos de confort a partir de los cuales emitieron su percepción.

Durante el análisis de la TBS para los periodos de transición térmica (seco y húmedo) fue posible observar que, tanto en los estudios de LAC 1 como en los estudios de LAC 2, los límites inferior y superior de los rangos de confort reducido y extenso (- 2 DS, - 1 DS, + 1 DS y + 2 DS) resultaron simétricos al valor de neutralidad, esto indica que, independientemente de la amplitud con la que resultaron los rangos de confort en cada periodo de aplicación, los sujetos reflejaron el mismo grado de aclimatación frente a temperaturas por encima de la de confort como a temperaturas por debajo de esta (fenómeno que caracteriza la tendencia de la tolerancia térmica en dichos periodos de estudio).

Para cerrar este capítulo, es importante mencionar que son necesarias nuevas acciones de investigación que consideren aquellos factores que han quedado fuera del alcance de este trabajo (debido a las limitaciones generales y específicas presentadas a lo largo del libro) y que, de alguna manera, complementen el estudio realizado; por ejemplo:

•El empleo de instrumentos o equipos de medición que cubran las características que sugiere la ISO 7726 (1998), con el fin de clasificar a la base datos recabada con los estudios de sitio en clase I, según la clasificación de Brager y de Dear (1998).

•La evaluación bajo condiciones controladas de laboratorio de la muestra íntegra estudiada en sitio.

•Incluir en la manipulación de las variables físicas de las pruebas experimentales de laboratorio la velocidad del viento como parámetro de monitoreo, registro y control, que permite un efecto significativo en la sensación térmica de los sujetos, además de la TBS y la HR.

•Ampliar el rango de condiciones higrotérmicas en las que se desarrollaron las pruebas experimentales de laboratorio a partir de los niveles mínimos promedio de TBS y HR que dan lugar en la ciudad de Pachuca.

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ANEXOS

ANEXO I

EQUIPO DE MEDICIÓN

Para efectos de esta investigación, se entiende como equipo de medición al Laboratorio de Ambiente Controlado (LAC), empleado para estimar el confort térmico de la población blanco estudiada con base en la aplicación metodológica del enfoque predictivo (condiciones controladas de laboratorio).

UBICACIÓN DEL LAC

El LAC se ubica en la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa(UAM-I)[41], planta baja del edificio T, cubículo T-029 (figura 106).

Laboratorio de Ambiente Controlado

El LAC es un equipo experimental diseñado con base en las normas oficiales mexicanas de eficiencia energética de equipos de refrigeración y aire acondicionado (NOM-073-SCFI-1994, NOM-011-ENER-1996 y NOM-015-ENER-1997). De acuerdo con Ambriz et al. (2000), en esta cámara se pueden realizar pruebas de eficiencia y desempeño de los equipos ya mencionados, evaluación de condiciones de confort higrotérmico en humanos, eficiencia de los sistemas de iluminación en condiciones extremas de temperatura y humedad, así como determinación de la conductividad y resistividad térmica de elementos constructivos (Bernal, 2007).

De acuerdo con García-Chávez, Ambriz y Paredes (2005b), la cámara es de tipo calorimétrico y cuenta con una envolvente hermética. Las paredes y techo están aisladas con multypanel de 4.0” de espesor y el piso con aislakor del mismo espesor. La superficie total es de 54.4 m^2, dividida en dos áreas de experimentación, un cuarto de control y un cuarto de máquinas. La parte experimental se divide en dos espacios denominados cámara caliente y cámara fría y de confort (cuadro 47).

La figura 107 muestra la distribución arquitectónica con la que se proyectó el LAC. En el plano se puede apreciar que los accesos al cuarto de control y a la cámara fría y de confort son por el exterior (pasillo interior del edificio T, planta baja), mientras que el acceso a la cámara caliente puede ser por el cuarto de control o a partir de un muro divisorio corredizo que limita a la cámara fría y de confort de la cámara caliente.

En la figura 108 se aprecia la ubicación de las salidas de los sistemas de acondicionamiento (calefacción/inyección de aire caliente y aire acondicionados-Mini Split/inyección de aire frío), extracción de aire e iluminación artificial, las cuales se han instalado asimétricas con relación a la distancia existente entre paños interiores.

El LAC cuenta con varios equipos para la realización de las pruebas.

•La cámara fría y de confort es climatizada mediante:

1)Una unidad manejadora de aire de enfriamiento con bomba de calor (mca. York, mod. STellar 2000), modular, con una manejadora de aire D20 y un coil (mod. HC060).

2)Un sistema mini-split (mca. York, mod. MSC-MSH) y una unidad exterior (mca. York, mod. MOH 35).

3)Una motobomba (mca. PICSA) de 0.5 hp.

•Para acondicionar la cámara caliente se emplean los siguientes equipos:

1)Una unidad manejadora de aire (mca. York, mod. YAH090).

2)Una unidad integral enfriadora de agua (mca. York, mod. H2CAW120).

3)Una motobomba (mca. PICSA) de 0.5 hp.

La alimentación de la fuerza proviene de una subestación, posteriormente llega a un tablero principal y es distribuida en 17 circuitos:

1.Tres alimentan al tablero de instalación del equipo de aire acondicionado fijo.

2.Dos alimentan un tablero para el sistema mini-split.

3.Nueve alimentan al cuarto de control, las cámaras y la iluminación.

4.Tres alimentan al tablero de tensión regulada que cuenta con un cambiador de derivaciones de ± 10.0%. Este tablero cuenta con seis circuitos para alimentar los contactos de las cámaras experimentales.

Los requerimientos hidráulicos y sanitarios son mínimos. En la cámara fría se requiere de una alimentación de agua para el humidificador. El desagüe del mini-split va a una tubería que se une con un cespol del cuarto de control y sale hasta unos sanitarios adyacentes. Para el monitoreo y el control se emplean ductos cuadrados –suspendidos en los plafones– para la colocación del cableado de instrumentación y control a lo largo de las cámaras.

Cuarto de control

El cuarto de control está ubicado a la izquierda del LAC, sus dimensiones son de 1.9 m x 6.8 m –lo que representa una superficie de 12.9 m^2– y una altura interior de 2.3 m –de piso terminado a lecho inferior de plafón– (figura 109).

De acuerdo con Bernal (2007), el cuarto de control contiene los equipos de monitoreo, control, medición, adquisición de datos y equipo fijo de aclimatación de la cámara fría y de confort. Desde este espacio existe comunicación visual con ambas cámaras a partir de ventanas de doble acristalamiento (0.36 m x 0.57 m, alto y ancho, respectivamente) ubicadas a una altura de 1.27 m del nivel de piso.

El piso falso del cuarto de control está elevado 0.19 m con el fin de alojar las instalaciones sanitarias. El equipo de operación y monitoreo consta de una consola de control (computadora), una computadora de trabajo y los tableros de control –para las cámaras y acceso al LAC–. El mobiliario se ubica en torno al muro divisorio entre este espacio y las cámaras, consta de mesas de trabajo modulares de 0.6 m x 1.2 m y anaqueles de 1.8 m x 0.3 m.

Cámara fría y de confort

En la cámara fría y de confort se realizan las pruebas de confort higrotérmico en personas, los estudios de climatización de aparatos de aire acondicionado y la simulación del medio ambiente construido. El espacio permite que la muestra pueda ser integrada por 12 personas (2.2 m^2/persona). Se ubica en sentido longitudinal al LAC, en la parte frontal; cuenta con dimensiones de 3.6 m x 6.1 m –equivalente a una superficie total de 21.96 m^2– y una altura interior libre de 2.28 m (de piso terminado a lecho inferior de plafón).

Las temperaturas de esta cámara se pueden controlar con precisión entre 15.0 °C y 50.0 °C y el nivel de humedad relativa de 10.0% a 95.0%. El acceso a este espacio está dado por una puerta frigorífica con sellado hermético y resistente a bajas temperaturas (1.5 m x 1.9 m, ancho y alto, respectivamente). En su muro transversal izquierdo cuenta con comunicación visual con el cuarto de control a partir de una ventana hermética –de doble vidrio para bajas temperaturas– (0.36 m x 0.57 m, alto y ancho, respectivamente) ubicada a una altura de 1.27 m del nivel de piso (figura 110).

La resolución de los sensores de medición es de 0.01 °C para la TBS (mca. Precon, mod. ST-r3s-c) y de 0.1% para la HR (mca. General Eastern, mod. MRH-3); asimismo, su precisión es de ± 0.2 °C para la TBS y ± 2.0% para la HR, lo que permite entrever que las especificaciones técnicas de estos sensores, de acuerdo con el fabricante, se encuentran dentro de los márgenes técnicos sugeridos en la norma ISO 7726 (1998). Entre otros aspectos, con base en lo anterior se puede clasificar como clase I a la base de datos obtenida en cada una de las evaluaciones experimentales, de acuerdo con lo señalado por Brager y de Dear (1998).

La cámara fría está aislada en toda su envolvente con multypanel (en muros) y Aislakor (en piso), ambos de 4” de espesor. El acabado final en el interior de la cámara fría es de lámina galvanizada y pintura Pintro color beige, con acabado liso, para las paredes. En el piso, se tiene un acabado final antiderrapante de placas de Euzcola, que se colocan en láminas de 0.90 m x 0.90 m. El acabado final de la parte superior de la cámara está a base de falso plafón modular (de 0.60 m x 0.60 m) de perlita volcánica –resistente a bajas temperaturas y humedades– sujetado a partir de estructura de aluminio. El espacio generado entre el falso plafón y el entrepiso del edificio sirve para alojar los ductos de alimentación, el cableado y los sensores de medición del LAC. Las líneas de fuerza se distribuyen a nivel de piso en un zoclo.

Cámara caliente

La cámara caliente se ubica en sentido longitudinal al LAC, en la parte posterior. Este espacio cuenta con unas dimensiones, a ejes, de 3.20 m x 5.75 m –equivalente a una superficie de 18.40 m^2–, su altura, de piso terminado a plafón, está igual a 2.75 m. Así como la cámara fría, este espacio está aislado por multypanel (en muros) y Aislakor (en piso), ambos de 4” de espesor. En su muro transversal izquierdo cuenta con comunicación visual con el cuarto de control a partir de una ventana de doble acristalamiento (0.36 m x 0.57 m, alto y ancho, respectivamente) ubicada a una altura de 1.27 m del nivel de piso. Asimismo, el nivel de piso está 0.19 m por encima del nivel del firme de concreto para garantizar el aislamiento térmico (figura 111). En esta cámara se realizan las pruebas a los equipos de aire acondicionado tipo central y tipo ventana, así como a los refrigeradores y los congeladores domésticos. Es posible variar la temperatura de 15.0 °C a 50.0 °C, sin considerar la humedad en esta área.

El acceso a este espacio está dado a partir de dos alternativas: 1) por medio de una puerta frigorífica hermética de 0.90 m x 1.90 m (ancho y alto, respectivamente) desde el cuarto de control y 2) por un muro divisorio corredizo que limita el espacio entre ambas cámaras. El primero es para uso exclusivo de personas mientras que el segundo es por donde se ingresan los equipos de prueba.

Cuenta con dos salidas de ductos a la azotea (dos domos existentes). El equipo fijo de climatización de la cámara caliente se encuentra ubicado en la azotea del espacio con acceso independiente por el mismo edificio (figura 112). Las instalaciones son visibles –en virtud de que este espacio experimental no es utilizado para pruebas con personas–, organizadas en charolas que distribuyen –desde la parte superior– los cables de medición (thermistor) y control. La instalación eléctrica se distribuye por zoclo y los ductos de aire acondicionado son aparentes. Cuenta con un ducto de inyección de aire frío (dos rejillas) proveniente del sistema central de enfriamiento ubicado en la azotea del primer piso del edificio. Esta cámara regresa el aire caliente al ciclo de enfriamiento mediante un ducto que succiona desde la parte inferior de la cámara.

El acabado final de este espacio es de lámina galvanizada y pintura Pintro color beige, con acabado liso, para las paredes. En el piso, se tiene un acabado final antiderrapante de placas de Euzcola, que se colocan en láminas de 0.90 m x 0.90 m.

CONSIDERACIONES PREVIAS AL USO DEL LAC

Los siguientes puntos relacionan algunas condicionantes técnicas a atender antes y durante cualquier evaluación experimental efectuada con infraestructura del LAC. Lo anterior, resultado de la observación, análisis y experiencias que han dado lugar en evaluaciones previas desarrolladas en el marco de diferentes investigaciones relacionadas con el confort térmico experimental en México (García-Chávez, Ambriz & Paredes, 2003a, 2003b, 2005b; entre otras no publicadas). Con el fin de hacer un uso adecuado del LAC durante el desarrollo de las pruebas, Carrera (2008) sugiere atender los siguientes aspectos, previo al empleo del equipo:

•Por sus características, la cámara fría y de confort es el espacio experimental del LAC donde se desarrollan las evaluaciones de confort higrotérmico –con una superficie efectiva de uso equivalente a 20.4 m^2 (dimensiones a ejes: 3.6 m x 6.1 m; dimensiones a paños interiores: 3.43 m x 5.95 m)–, por lo que las muestras experimentales deben de ser de un máximo de 12 personas, ya que si se emplea un número mayor, pueden observarse dos situaciones: a) el equipo de acondicionamiento con el que cuenta el LAC tiende a esforzarse para alcanzar los niveles higrotérmicos programados en las pruebas experimentales y b) la muestra analizada tiende a manifestar cierta incomodidad que afecta las condiciones y el desarrollo de la prueba. Pese a ello, solo en periodo frío (invierno) es posible ingresar hasta a 14 personas, ya que las condiciones meteorológicas exteriores favorecen el correcto desempeño del equipo de acondicionamiento del LAC.

•La cámara fría y de confort debe personalizarse (arrancar la operación de los equipos) con 24 horas de anticipación a la evaluación, con el objeto de contar con las condiciones higrotérmicas requeridas al inicio del experimento. Por ende, se sugiere que las pruebas se desarrollen durante días hábiles en los que el día inmediato anterior hubiera actividades laborales; por ejemplo, no es recomendable desarrollar evaluaciones los lunes en virtud de que el día inmediato anterior (domingo) no hay actividades laborales en la UAM-I, por ende, resulta difícil la posibilidad de realizar los ajustes técnicos para la preparación de la cámara fría, caso contrario serían los días comprendidos entre el martes y el viernes, donde, en términos generales, el día inmediato anterior hay actividades académicas en la UAM-I y existen las facilidades necesarias para preparar la cámara fría.

•Las variables que pueden ser controladas de forma directa en el LAC son la temperatura ambiente (TBS) y la humedad relativa (HR). Además, estas variables pueden monitorearse, medirse y registrarse de forma directa con el instrumental disponible.

•Los rangos de TBS y HR que se pueden conseguir –y, por ende, controlar y monitorear– con el equipo disponible en la cámara fría y de confort del LAC son de 15.0 °C a 50.0 °C[42] y 10.0% a 95.0%, respectivamente.

•Con base en la metodología diseñada para cada investigación, un aspecto importante que se debe atender –previo al desarrollo de las evaluaciones– es la duración del experimento, la cual está en función de la periodicidad de las variaciones higrotérmicas controladas que se deseen al interior de la cámara fría, así como de los rangos de estabilización (o adaptación) referente a la percepción térmica de los sujetos que, según ANSI/ASHRAE 55 (2010), deben ser de 15 minutos. De acuerdo con la experiencia de evaluaciones previas practicadas en el LAC, la duración de las pruebas debe oscilar entre los 60 y 90 minutos, según el experimento a desarrollar. Si se realizan pruebas a una muestra de niños, el tiempo de duración no debe ser mayor de 60 minutos, ya que ellos tienden a desesperarse en menos tiempo que los adultos, y más aún si se trata de un lugar cerrado. Si se realizan las pruebas a una muestra de personas adultas o jóvenes, el tiempo de duración de cada prueba puede ser hasta de 90 minutos.

•Durante el desarrollo de una prueba, la velocidad del viento puede controlarse por medio del empleo de ventiladores colocados dentro de la cámara fría. Estos deberán colocarse de tal forma que la muestra experimental en su totalidad reciba la misma velocidad del viento, sin que esta origine ciertas molestias.

•Según la metodología experimental de cada investigación, es posible personalizar durante el desarrollo de cada prueba: la ubicación de los asientos; la ubicación, altura y cantidad de los sensores térmicos; la duración de la evaluación; la periodicidad en la variación de temperatura, y la fecha y horario en que se lleve a cabo cada evaluación, entre otros aspectos técnicos.

•La muestra poblacional a evaluar debe diseñarse con base en ciertos criterios de selección –dichos criterios están en función de los alcances metodológicos experimentales–, algunos de ellos son físico (edad, sexo, características corporales), biológico (estado de salud, y embarazo, periodo de lactancia o periodo menstrual para el caso de las mujeres) e histórico (tiempo de vivir en la ciudad). En el caso específico de la selección de sujetos a partir de la edad, se debe mencionar que este criterio puede ser aplicado en niños, adolescentes, adultos y adultos mayores; no obstante, se debe evitar la conformación de grupos experimentales a partir de la mezcla de los anteriores. Es importante que cada muestra poblacional a evaluar se encuentre entre un rango determinado de edades.

•Para desarrollar cada prueba se requiere de dos responsables: uno operará el equipo y el otro estará dentro de la cámara fría, con el fin de dirigir la emisión de opiniones (votos de confort) y supervisar su desarrollo.

•Con base en los objetivos perseguidos en la investigación, se debe diseñar, previamente al inicio de la evaluación, el cuestionario a aplicar a los evaluados donde se asiente la información que se desea rescatar en cada prueba.

•• Considerar, durante el periodo en que se deseen desarrollar las evaluaciones, la calendarización de días laborales en la UAM-I (días festivos o vacaciones), con el fin de evitar eventualidades durante el periodo de evaluaciones programado.

Las consideraciones anteriores son, en términos generales, los principales aspectos que toda investigación –que considere la intervención de evaluaciones experimentales en la cámara fría y de confort del LAC– debe atender previamente al inicio del periodo de sus pruebas experimentales.

[41] La Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa se ubica en avenida San Rafael Atlixco núm. 186, colonia Vicentina, alcaldía Iztapalapa, C.P. 09340, Ciudad de México, México.

[42] No obstante, a partir de la versatilidad con la que se pueden realizar experimentos en el LAC, es posible conseguir temperaturas cercanas a los 2.0 °C, lo anterior a partir de unificar la cámara fría y la cámara caliente en un solo espacio (a través del deslizamiento del muro divisorio corredizo ubicado entre ambas cámaras) y hacer funcionar los equipos de enfriamiento (Chiller) instalados en la azotea de la cámara caliente.

LEGALES

Esta investigación fue dictaminada por pares académicos

Rincón Martínez, Julio César.

Confort térmico en interiores [recurso electrónico] : estimación con los enfoques

adaptativo y predictivo / Julio César Rincón Martínez. -- Mexicali, Baja California :

Universidad Autónoma de Baja California, 2019.

1 recurso en línea.

ISBN : 978-607-607-589-0

1. Edificios -- Ingeniería ambiental. 2. Aisladores térmicos. 3. Arquitectura y clima.

4. Calefacción y ventilación de viviendas -- control. I. Universidad Autónoma de Baja California.

II. t.

TH7222 R55 2019

©D.R. 2019 Julio César Rincón Martínez

Las características de esta publicación son propiedad de la

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