Cuando se habla de viento se hace referencia fundamentalmente al movimiento de las masas de aire, factor que puede tener un gran impacto en las condiciones ambientales de un sitio. En el campo de la arquitectura el viento cobra especial relevancia debido a su incidencia en las tasas de renovación del aire en el interior de los edificios y a su impacto en el confort térmico de las personas, entre otros aspectos.

Desde el punto de vista de la meteorología, existen dos parámetros básicos que determinan las condiciones del viento en un sitio: su velocidad y dirección. Resulta indispensable conocer ambos parámetros si se desea definir las estrategias adecuadas, sobre todo para aprovechar el viento como recurso de enfriamiento pasivo en los climas cálidos.

Velocidad del viento

Existen diversas unidades y escalas para medir la velocidad del viento. Una de las más aceptadas es el nudo (kn), unidad que se deriva de los antiguos métodos con los que se medía la velocidad de desplazamiento de los barcos y que por acuerdo internacional se considera equivalente a 1 milla náutica por hora, es decir, 1.852 km/h. También es frecuente el empleo de la escala de Beaufort, un sistema de medición empírico que inicialmente se basó en la descripción de los efectos del viento en los navíos de guerra y en el mar, y que luego se relacionó con sus efectos en tierra firme.

Tabla 1. Escala de Beaufort para estimar la velocidad del viento.

En el ámbito de la meteorología, sin embargo, es más común indicar la velocidad del aire en kilómetros por hora (km/h), ya que se trata de una unidad de medida más fácil de comprender para la mayoría. Ahora bien, cuando se hace referencia al movimiento del aire en el interior de los edificios, regularmente se emplean los metros por segundo (m/s), parámetro que facilita la diferenciación de velocidades relativamente bajas. Como ejemplo tenemos la siguiente tabla:

Tabla 2. Efecto sensible del viento.

La velocidad del viento se mide mediante aparatos conocidos como anemómetros, entre los que se encuentran los de molinete. Estos cuentan con tres o cuatro copas distribuidas de manera uniforme en torno a un mástil y orientadas para captar los vientos horizontales. Ya que cada copa presenta una diferente resistencia al viento, de acuerdo con su posición momentánea, el molinete gira cuando hay viento. El número de vueltas que el molinete da por unidad de tiempo, indicando de manera indirecta la velocidad del viento, se puede leer mediante un contador. También se puede registrar mecánicamente sobre una banda de papel, o bien en forma electrónica.

Existen otros tipos de anemómetros, aunque no son de uso muy extendido. Entre ellos se encuentran los que utilizan dispositivos ultrasónicos para detectar cambios de fase del sonido relacionados con el movimiento de las moléculas de aire, y los que miden el efecto del mismo fenómeno sobre un haz de rayos láser. Los anemómetros de filamento caliente se emplean principalmente para medir los cambios repentinos de la velocidad del viento, sobre todo en las turbulencias (ver nota más abajo). Estos emplean hilos metálicos (platino o níquel) calentados eléctricamente, los cuales al enfriarse por efecto del viento cambian su resistencia eléctrica. En climas extremadamente fríos estos anemómetros pueden presentar ventajas respecto a los mecánicos, ya que suelen ser menos afectados por la formación de hielo. Sin embargo, para resolver este problema un recurso frecuente es el empleo de anemómetros de molinete con ejes calentados eléctricamente.

Debido a que el viento es un fenómeno extremadamente cambiante (su velocidad puede variar de un segundo a otro), es necesario establecer un criterio de medición que permita extraer información significativa. Para ello las estaciones meteorológicas suelen registrar lo que se conoce como velocidad media del viento, la cual representa el promedio aritmético de las velocidades medidas en lapsos de 10 minutos. Otro parámetro que puede ser útil es la velocidad del viento de ráfaga, que representa la velocidad máxima del viento medida en el mismo lapso de 10 minutos. En este caso se suelen tomar muestras cada 5 segundos.

Nota: Las turbulencias se asocian con frecuentes ráfagas de viento, es decir, cambios importantes y repentinos de la velocidad del viento respecto a la media de un periodo precedente. El viento cercano a la superficie terrestre suele ser más turbulento que el de altura, debido sobre todo a la presencia de obstrucciones como los accidentes topográficos, árboles y edificios. Sin embargo cuando las turbulencias se incrementan también es frecuente una disminución de la velocidad media del viento debido a la fricción provocada por las mismas obstrucciones.

Dirección del viento

La dirección del viento se define como la orientación que éste sigue en su movimiento. En el campo de la meteorología la dirección del viento se indica siempre en relación con su procedencia y no con el punto al que se dirige. Así, por ejemplo, cuando se habla de vientos del este y del norte se hace referencia a vientos que se dirigen hacia el oeste y el sur, respectivamente.

Generalmente la dirección del viento se registra por medio de veletas, integradas en los mástiles de los anemómetros de molinete o dispuestas de manera independiente. Tal como sucede con la velocidad, la dirección del viento cambia constantemente, en ocasiones de manera abrupta. Para resolver esa dificultad se suele registrar la dirección media del viento, valor que representa un promedio de las direcciones registradas en periodos de 10 minutos. En ocasiones también se registra lo que se conoce como dirección del viento de ráfaga, que indica la procedencia del viento más intenso en ese mismo periodo. El valor de dirección más empleado son los grados angulares dextrórsum (que se miden en el sentido de las manecillas del reloj), donde 0° corresponde al norte, 90° al este, 180° al sur y 270° al oeste.

Como sucede con los demás factores ambientales, los datos de dirección del viento suelen ser proporcionados por las estaciones meteorológicas en forma de tablas estadísticas, en ocasiones con registros horarios. Sin embargo esos datos, debido a los valores de medición empleados, resultan especialmente difíciles de interpretar y analizar. Para hacerlos accesibles y significativos se suelen generar gráficas de vientos dominantes, las cuales integran un valor de frecuencia, es decir, identifican las direcciones del viento más frecuentes durante un periodo determinado (generalmente anual, estacional o mensual).

La Figura 1 muestra un ejemplo de gráfica de vientos dominantes generada con la herramienta GrafiSTAT. Los octágonos concéntricos definen la frecuencia de las direcciones medidas, en porcentaje. En este caso se observa que los vientos provenientes del norte son los más frecuentes durante el año.

Figura 1. Gráfica de vientos dominantes.

La mayoría de las gráficas de vientos dominantes emplean solo las ocho direcciones primarias, que incluyen los cuatro puntos cardinales y los cuatro rumbos laterales, pero también es posible incluir los ocho rumbos colaterales. La Tabla 3 muestra la nomenclatura estándar de todas estas direcciones.

Tabla 3. Nomenclatura de principales direcciones del viento.

Referencias

[1] D. Clements-Croome, BUILDINGS AS CLIMATIC MODIFIERS. 2020.

[2] V. Jain, V. Garg, J. Mathur, and S. Dhaka, “Effect of operative temperature based thermostat control as compared to air temperature based control on energy consumption in highly glazed buildings,” presented at the Proceedings of Building Simulation 2011: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association, Nov. 2011.

[3] J. Niu and J. Burnett, “Integrating radiant/operative temperature controls into building energy simulations,” in ASHRAE Transactions, Dec. 1998, vol. 104, no. 2, pp. 210–217, Accessed: Feb. 02, 2021. [Online]. Available: https://research.polyu.edu.hk/en/publications/integrating-radiantoperative-temperature-controls-into-building-e.

[4] V. Olgyay, Arquitectura y clima: Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas. Barcelona: Editorial Gustavo Gili, S.L., 1998.

[5] G. Schmidt, “Climate Classification,” May 10, 2016, doi: 10.13140/RG.2.2.36606.59209.

[6] D. Watson and K. Labs, Climatic design. New York; London: McGraw-Hill, 1983.

[7] ASHRAE, Handbook 2009: Fundamentals. Atlanta, GA: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., 2009.

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