UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO MAESTRÍA EN ARQUITECTURA – TECNOLOGÍA
Análisis comparativo de la correlación entre temperatura y humedad relativa en el Aula B303 de la Unidad de Posgrado de la UNAM. *Cigarroa C., Contreras R., Guillen A., Medrano L., Vargas S.
[email protected], Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura, Facultad de Arquitectura, Universidad Nacional Autónoma de México, Posgrado de Arquitectura, Ciudad Universitaria, Avenida Universidad S/N, Coyoacán, 04510, Ciudad de México. México.
RESUMEN INFORMACIÓN DEL ARTÍCULO Historia del artículo: Entregado 13 de Octubre de 2015 Revisado Aceptado Palabras Clave: Temperatura Correlación Comparación Humedad relativa Medición
El objetivo de este documento es presentar un análisis de la correlación entre las variables climatológicas, temperatura y humedad en el aula B303, ubicada en la unidad de posgrado de la Universidad Nacional Autónoma de México, durante una catedra de Instrumentación y experimentación del programa de maestría en arquitectura. Los datos recabados para la realización de este estudio fueron tomados durante 86 minutos, en donde se colocaron 6 adquisidores de datos HOBO, ubicados a una distancia aproximada de 40 cm de la fachada Sureste del salón, a diferentes alturas al interior del mismo; y un HOBO, al exterior. El experimento se llevó a cabo con una ocupación de 20 personas. Se analiza la correlación entre temperatura y humedad comparando las distintas posiciones de los dispositivos y su relación con la fachada de vidrio a la que se aproxima, pudiendo concluir que el comportamiento de la temperatura y la humedad relativa al interior del aula es directamente proporcional
1. INTRODUCCIÓN
La temperatura es una medida de la energía calorífica presente en una sustancia, sea esta sólida, líquida o gaseosa. El calor, a su vez, es energía que se manifiesta como vibración molecular de una sustancia o como radiación electromagnética. En términos simples podemos afirmar que el calor es el fenómeno, mientras que la temperatura es una forma de medirlo. La temperatura es quizá el factor ambiental más importante, dada su enorme en la sensación de confort del ser humano. Pero, si bien cuando se habla de la temperatura como factor ambiental lo primero que viene a nuestra mente es la temperatura del aire, también debemos tomar en cuenta la humedad presente en él. [1]
aire genera en el confort de las personas. Esto se debe fundamentalmente a que refleja de manera directa el potencial de evaporación de los fluidos del cuerpo humano. 2. OBJETIVO
El objetivo de este experimento es comprobar que la temperatura y la humedad relativa del aire son inversamente proporcionales en el Valle de México, mediante la comparación de los datos registrados a diferentes alturas dentro del aula y su relación con la temperatura de fachada y el exterior.
La humedad relativa es la relación entre la cantidad real y la cantidad posible de vapor de agua en el aire. La humedad relativa se mide como porcentaje. Debido a que mientras más caliente es el aire más vapor de agua puede soportar, una alta humedad relativa en una masa de aire caliente representa una humedad absoluta mucho mayor que la misma humedad relativa en una masa de aire frío. La humedad relativa nos da una idea muy clara del impacto que la cantidad de vapor de agua presente en el Figura.1 Unidad de Posgrado. UNAM
*Cigarroa C. et al./ Universidad Nacional Autónoma de México. Maestría en Arquitectura – Campo de conocimiento: Tecnología.
3. METODOLOGÍA
El experimento tuvo lugar en el aula B-303 de la Unidad de Posgrado de la Universidad Nacional Autónoma de México el día 29 de Septiembre del 2015. Los equipos utilizados para esta medición fueron HOBO modelo U12, los cuales son adquisidores de datos de dos variables (temperatura y humedad relativa) con una resolución de 12 bit y una capacidad para 43,000 mediciones. El rango de mediciones de temperatura de este equipo es de -20°C a 70°C, de humedad relativa de 5% a 95%. [3] Así como el equipo HOBO U10-003, un adquisidor de datos de dos variables (temperatura y humedad relativa) con una resolución de 10 bit y una capacidad para 52,000 mediciones. El rango de mediciones de temperatura de este equipo es de -20°C a 70°C, de humedad relativa de 25% a 95%. [4]
Figura 3. Croquis de localización HOBO
Adicionalmente, a las 16:30 hrs se tomaron imágenes térmicas de la superficie interior de los vidrios exactamente a la altura a la que estaban colocados los HOBOs para su posterior comparación.
Fig.2 Dispositivos HOBO. Fig.4 Colocación de dispositivos
Se colocaron 5 U12-011 y 1 U10-003 a una distancia aproximada de 40 cm del ventanal del aula. Los adquisidores de datos fueron suspendidos de una luminaria y sujetados con hilo para evitar que el contacto directo con cualquier material pudiera alterar las lecturas. Dos HOBOs fueron suspendidos a la altura del vidrio fijo superior, dos a la altura de las ventilas, y dos al centro del vidrio fijo inferior. Como referencia de las condiciones exteriores se colocó un dispositivo fuera del aula. Los equipos se programaron para iniciar las mediciones a las 15:50 hrs con las ventilas y la puerta de acceso cerradas y con el salón ocupado por 20 personas. A las 16:20 hrs se abrieron las ventilas y la puerta de acceso para permitir el paso del aire exterior sin alterar la ubicación de los equipos de medición. Finalmente a las 17:20 fueron retirados los equipos para la recolección de los datos.
4.
RESULTADOS
Zona A Los HOBOs 1 y 4 fueron colocados en la parte superior del salón, aproximadamente a 20 cm del plafón. Ambos presentaron un comportamiento muy similar con una relación directamente proporcional entre temperatura y humedad relativa. La humedad relativa máxima (58.484% y 58.745%) se presentó a las 16:24hrs y 16:26hrs respectivamente (4 y 6 minutos después de que se abrieran las ventilas y la puerta), para después comenzar a descender hasta llegar a los 48.818% y 42.691% a las 17:14hrs.
*Cigarroa C. et al./ Universidad Nacional Autónoma de México. Maestría en Arquitectura – Campo de conocimiento: Tecnología.
La temperatura máxima se registro cuatro minutos después de la humedad relativa máxima en ambos HOBOs (8 y 10 minutos después de que se abrieran las ventilas y la puerta), para después comenzar a descender de la misma forma que la humedad relativa y hasta llegar a los 22.513°C y 22.537°C a las 17:15hrs.
Zona C En la Zona C se colocaron dos HOBOs (3 y 6) a una altura aproximada de 1m del nivel de piso terminado. En la grafica se observa la comparativa entre la temperatura y la humedad de estos dos registradores y donde nos damos cuenta que la temperatura máxima de 23.67 °C en el 3 y 23.13 °C en el 6 que se alcanzan a las 16:27hr en ambos dispositivos, y desde ese punto comenzar a descender hasta los 22.52 °C en el 3 y 21.79 °C en el 6 a las 17:15hr. La humedad relativa máxima se registro a las 16:25hr en el 3 y a las 16:23 en el 6 dando como resultado 59.9% y 53.5% respectivamente, minutos después de abrir las ventilas y la puerta hasta llegar a una humedad relativa mínima de 44.28% en el 3 y de 37.73% en el 6 a las 17:15 en ambos casos. Por lo anterior podemos determinar que el comportamiento entre la temperatura y la humedad relativa en esta zona es directamente proporcional.
Fig.5 Gráfica Zona A Hobos 1 y 4
Zona B La mayor temperatura fue de 23.08 en el H2 y de 23.35°C el H5 a las 16:27, después comenzó a descender hasta llegar a la última medición a las 17:15, en donde el H2 llegó a los 22.10°C y el H5 a los 22.44°C. Una vez alcanzado el mayor porcentaje de humedad relativa a las 16:26, en donde el H2 registró 58.82% y el H5 59.26%, después comenzó a descender rápidamente hasta llegar a la última medición a las 17:15en donde registró el H2 44.12% Y EL H5 44.57%. Con lo anterior se concluye que la temperatura y la humedad relativa en esta zona son directamente proporcionales
Fig.7 Gráfica Zona A Hobos 3 y 6
Comportamiento de temperatura Interior, fachada y exterior
Fig.6 Gráfica Zona B Hobos 2 y 5
Al realizar una comparación entre la temperatura interior, de fachada, y exterior, podemos notar que existe una pérdida de calor; registrando una temperatura promedio interior de 23.20°C, una temperatura promedio de fachada de 21.46°C, y una temperatura promedio exterior de 20.26°C tomando en cuenta los datos registrados de las 16:30 a 16:32hrs; se registra una disminución de temperatura de 1.73°C entre el interior y la fachada. De 1.20°C de la fachada al exterior. Sin embargo haciendo la comparación con el interior y exterior del aula, se registró un cambio de temperatura de 2.94°C.
*Cigarroa C. et al./ Universidad Nacional Autónoma de México. Maestría en Arquitectura – Campo de conocimiento: Tecnología.
hacia el exterior con un diferencial máximo de 2.954 °C a las 16:31hr Se recomienda para futuras investigaciones hacer un análisis de la influencia en esta relación de las ganancias de calor por la actividad de las personas al interior del aula, los equipos y por infiltración. 6. AGRADECIMIENTOS
Fig.8 Gráfica gradiente de temperatura
El autor desea expresar sus agradecimientos a Universidad Nacional Autónoma de México en división de estudios de posgrado de la Facultad Arquitectura por haber facilitado el uso de los equipos medición, así como las instalaciones en donde desarrolló el experimento.
la su de de se
7. REFERENCIAS
Fig.9 Fotografía térmica de la superficie de ventana
5. CONCLUSIONES
De acuerdo con el análisis de los datos recabados, las gráficas realizadas y la comparación de cada una de ellas podemos concluir que los la hipótesis es nula ya que nos damos cuenta que la relación entre temperatura y humedad relativa se comporta de manera directamente proporcional en el interior del aula. De igual forma concluimos que hay un flujo de temperatura del interior
[5]CONAGUA. (s.f.). Sitio oficial CONAGUA. Obtenido de http://smn.cna.gob.mx/index.php?option=com_co ntent&view=article&id=103&Itemid=80 [4]Onset computer corporation. (2012-2015). Onsetcomp. Obtenido de http://www.onsetcomp.com/files/manual_pdfs/11 196-B-MAN-U10-003.pdf [3]Onset computer corporation. (2012-2015). Onsetcomp. Obtenido de http://www.onsetcomp.com/files/manual_pdfs/13 127-A-MAN-U12011.pdf [2]Sol-arq. (s.f.). Sol-arq. Obtenido de http://www.solarq.com/index.php/factores-ambientales/humedad [1]Sol-arq. (s.f.). Sol-arq. Obtenido de http://www.solarq.com/index.php/factoresambientales/temperatura
