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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE
FACULTAD DE HISTORIA, GEOGRAFÍA Y CIENCIAS POLITICAS
INSTITUTO DE GEOGRAFÍA
COMPARACIÓN DE MODELOS FÍSICOS Y PERCEPTUALES
PARA DETERMINAR EL CONFORT TÉRMICO EN DISTINTOS CAÑONES
URBANOS DE LA CIUDAD DE CONCEPCIÓN
POR:
CRISTÓBAL LAMARCA GARCÍA
Proyecto de graduación presentado al Instituto de Geografía de la Pontificia Universidad
Católica de Chile para optar al grado académico de
Magister en Geografía y Geomática
Profesor Guía: Cristián Henríquez Ruíz
Profesor co-guía: Jorge Qüense Abarzúa
JULIO – 2014
Santiago, Chile
© 2014, Cristóbal Lamarca García
1
TABLA DE CONTENIDOS
· Índice de tablas
· Índice de cuadros
· Índice de figuras
1- Resumen………………………………………………………………………….7
2- Introducción………………………………………………………………………9
3- Planteamiento del problema… …………………………………………………10
3.1_Problema de investigación………………………………………………….10
3.2_Estructura general………………………………………………………..…12
3.3_Datos urbanos, morfología y orientación…………………………………..13
3.4_Datos físicos, mediciones atmosféricas………………………………….…14
3.5_Datos perceptuales, encuestas en terreno………………………………..…15
4- Objetivos… …………………………………………………………………..…17
4.1- Objetivo general……………………………………………………………17
4.2- Objetivos específicos………………………………………………………17
5- Marco teórico (estado del arte)………………………………………………….18
5.1_Estudio de los conceptos de clima y microclima urbano…………………..18
5.2_Morfología y cañones urbanos…………………………………………..…22
5.3_Modelos de determinación del confort térmico urbano………………….…27
5.4_Síntesis del marco teórico………………………………………………..…31
2
6- Área de Estudio…………………………………………………………………32
6.1_Designación de Ciudad de Estudio…………………………………………32
6.2_Determinación de lugar de estudio…………………………………………34
6.3_Selección de cañones urbanos a analizar………………………………...…37
7- Metodología…………………………………………………………………..…42
7.1_Estructura de la metodología…………………………………………….…42
7.2_Tabla de proceso metodológico………………………………………….…44
7.3_Descripción de las etapas del proceso metodológico………………………46
7.3.1_Descripción actividades objetivo específico Nº 1………………………..46
7.3.2_Descripción actividades objetivo específico Nº 2………………………..53
7.3.3_Descripción actividades objetivo específico Nº 3………………………..56
7.3.4_Descripción actividades objetivo específico Nº 4 Y Nº 5……………….59
8- Resultados……………………………………………………………………….63
8.1_Cañones urbanos (resultados urbanos)……………………………………..63
8.2_Fórmula de confort térmico urbano (resultados físicos)……………………72
8.3_Encuestas de percepción del confort térmico (resultados perceptuales)...…76
8.4_Interpretación de correlaciones entre datos…………………………..…….79
9- Consideraciones finales…………………………………………………………85
9.1_De la metodología aplicada………………………………………………...85
9.2_De los resultados……………………………………………………………85
9.3_De las aplicaciones de la geomática en la geografía urbana…………….…87
9.4_Recomendaciones a la continuidad del proceso, Fondecyt……………...…88
10- Agradecimientos………………………………………………………………...92
11- Bibliografía… ………………………………………………………………..…93
12- Anexos………...………………………………………………………………...98
3
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla Nº 1. Desarrollo del estudio científico del clima urbano en el tiempo…………...20
Tabla Nº 2. Descripción de la ordenanza aplicada al sector de estudio………….......…35
Tabla Nº 3. Tabla del proceso metodológico, cruce de objetivos y productos finales….45
Tabla Nº 4. Tabla de datos atmosféricos registrados en terreno………………………..55
Tabla Nº 5. Encuesta de confort térmico……………..…………………………………57
Tabla Nº 6. Matriz de correlación de los resultados obtenidos…………………………79
4
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Nº 1. Escalas perceptuales utilizadas en encuestas de confort térmico………...16
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Nº 1. Árbol del problema………………………………………………………..11
Figura Nº 2. Estructura conceptual del estudio…………………………………………12
Figura Nº 3. Escalas de la climatología urbana…………………………………………19
Figura Nº 4. Capa de dosel urbano en el centro de Concepción……………………..…19
Figura Nº 5. Cambio en el promedio de la temperatura superficial (1986-2005 a
2081-2100)…………………………………………………………………………...…21
Figura Nº 6. Cañón urbano tipo, ejemplo simplificado, vista en 3d………………….…22
Figura Nº 7. Cañón urbano chileno (Concepción) y Cañón urbano danés
(Copenhague)…………………………………………………………………...………24
Figura Nº 8. Disposición de cañones urbanos en distintas orientaciones y sus
consecuencias con el enfriamiento por viento…………………………………………..26
Figura Nº 9. Los modelos físicos involucran la arborización urbana, su forma y
densidad de follaje, el flujo vial, y las direcciones de los vientos………………………27
Figura Nº 10. Diagrama y croquis de los conceptos sintetizados en el marco teórico….31
Figura Nº 11. Cartografía de emplazamiento ciudad de Concepción………………...…33
Figura Nº 12. Ubicación del centro metropolitano de la ciudad de Concepción……..…36
Figura Nº 13. Plano Regulador Comunal de la ciudad de Concepción…………………37
5
Figura Nº 14. Trazado del eje bicentenario, inscrito en el centro metropolitano de
Concepción…………………………………………………………………………...…38
Figura Nº 15. Cañones seleccionados y esquema de ubicación de puntos de control por
cañón………………………………………………………………………………….…39
Figura Nº 16. Cañones seleccionados, imagen ojo de pez y ubicación urbana…………40
Figura Nº 17. Cañones seleccionados y calles en las que se emplazan…………………41
Figura Nº 18. Esquema de desarrollo metodológico……………………………………43
Figura Nº 19. Vista Nor – Poniente de calle Barros Arana, Concepción...……………..48
Figura Nº 20. Disparo de imágenes ojo de pez, en terreno…………………………..…50
Figura Nº 21. Proceso de simplificación y modelado 3D, LIDAR Viewer ENVI 5 y
AutoCad 2013…………………………………………………………………………..52
Figura Nº 22. Encuesta de confort térmico en terreno……………………………….…58
Figura Nº 23. Flujo metodológico diseñado para obtener cartografías de las variables analizadas…………………………………………………………………………….…60
Figura Nº 24. Ficha tipo cañón Nº 9………………………………………………...…64
Figura Nº 25. Resultados de Sky View Factor, tabla de resultados y un gráfico de
barras……………………………………………………………………………………65
Figura Nº 26. Secuencia de modelado 3D………………………………………………66
Figura Nº 27. Modelo 3D resultante a partir de los datos LIDAR………………………67
Figura Nº 28. Resultados de porcentaje de sombra, tabla de resultados y gráfico de
barras……………………………………………………………………………………68
Figura Nº 29. Cartografía de sombras………………………………………………..…69
6
Figura Nº 30. Correlación y determinación de las variables urbanas para los 9
cañones……………………………………………………………………………….…70
Figura Nº 31. Intervención “Las Tulipas” en paseo peatonal del cañón Nº7…………...71
Figura Nº 32. Cartografía de radiación solar (directa y difusa) del polígono de estudio
para el 14 de Enero a las 14.00 Hrs…………………………………………………..…72
Figura Nº 33. Los valores del confort térmico según la fórmula ASV de Nikolopoulou et
al (2004)……………………..……………………………………………………….…73
Figura Nº 34. Cartografía del confort térmico según la fórmula ASV de Nikolopoulou et
al, (2004)……………………………………………………………………………..…74
Figura Nº 35. Esquema de vientos para Concepción……………………………………75
Figura Nº 36. Los valores del confort térmico según las encuestas perceptuales………76
Figura Nº 37. Gráficos de la encuesta realizada, características de los encuestados...…77
Figura Nº 38. Cartografía del confort térmico perceptual………………………………78
Figura Nº 39. Comparación de modelos de confort térmico, físico y perceptual……….81
Figura Nº 40. Lámina mixta, indicadores urbanos, físicos y perceptuales…………...…84
Figura Nº 41a. Proyección de sombras para el centro metropolitano de Concepción en un
día de verano………………………………………………………………………….…89
Figura Nº 41b. Proyección de sombras para el centro metropolitano de Concepción en un
día de invierno………………………………………………………………………..…89
Figura Nº 42. Corte transversal para calle Barros Arana (sentido SO-NE)………….…90
Figura Nº 43. Perfil tipo del cañón (Nº 9) más confortable en los dos modelos
analizados…………………………………………………………………………….…91
7
1 - RESUMEN
Esta tesis se enmarca en el estudio del microclima urbano, específicamente en la
comparación de dos modelos indicadores del confort térmico; el físico y el perceptual,
mediante el análisis del espacio público de 9 cañones urbanos ubicados en el centro
metropolitano de la ciudad de Concepción, Chile.
Para esto se levantan datos urbanos por medio de fotografías ojo de pez (Sky View
Factor), trabajo en terreno y vuelos LIDAR, datos de percepción del confort por medio
de encuestas y datos climáticos obtenidos con mediciones en terreno de instrumentos
atmosféricos. Todos estos datos son procesados y correlacionados para identificar
factores del diseño urbano que incidan significativamente en el confort térmico del
espacio público durante la época de verano. Los resultados son interpretados
considerando los datos cualitativos y cuantitativos.
Finalmente el análisis de los resultados indica que el centro metropolitano de
Concepción es un lugar más confortable que inconfortable en época de verano, y que el
único cañón diagonal con respecto a la trama urbana, debido a sus características de
orientación y morfología, posee lo mejores índices de confort térmico en relación a los
aspectos físicos y perceptuales.
Palabras Claves
Microclima Urbano, Confort Térmico, Cañones Urbanos, Sky View Factor, LIDAR,
Aspectos Físicos, Percepción, Encuestas, Diseño urbano, Concepción, Cualitativos,
Cuantitativos.
8
Abstract
This thesis falls in the study of urban microclimate, specifically to compare two
models of thermal comfort; the physical and the perceptual, by analyzing the public
space of 9 urban canyons located in the metropolitan center of the city of Concepción,
Chile.
For this, urban data arise through fish eye photographs (Sky View Factor), field work
and LIDAR flights, data of comfort perception through surveys and climate data with
field measurements of atmospheric instruments. Al these data are processed and
correlated to identify urban design factors that significantly affect the thermal comfort
of the public space during the summer. The results are interpreted considering the
qualitative and quantitative data.
Finally the analysis of the results indicates that the metropolitan center of Concepción is
more comfortable than uncomfortable during the summer, and that the only diagonal
street canyon with respect to the urban trace, due to its characteristics of orientation
and morphology, has the best thermal comfort rates in relation to physical and
perceptual aspects.
Keywords
Urban microclimate, Thermal Comfort, Urban Street Canyon, Sky View Factor, LIDAR,
Physical Aspects, Perception, Surveys, Urban Design, Concepción, Qualitative,
Quantitative.
9
2 - INTRODUCCIÓN
Este estudio corresponde a la tesis de titulación para optar al grado de Magister en
Geografía y Geomática de la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC).
Se desarrolla dentro del proyecto Fondecyt Nº 1130305
“Estudio y modelación del clima urbano a escala local, como base para la proposición de
lineamientos de adaptación frente al cambio climático en una red de ciudades chilenas”.1
El estudio de las relaciones entre clima y ciudad se enmarca en “…dos de los temas
ambientales más serios del siglo XX: el crecimiento poblacional y cambio climático…”
(Stewart y Oke, 2012). Por lo que la geografía y el diseño urbano son actores
fundamentales para construir una mejor calidad de vida para los habitantes de las
ciudades.
Para optar al grado de Magister de la UC, se plantean dos rutas; una basada en la teoría y
una segunda ruta basada en estudios aplicados. Esta segunda ruta fue la utilizada en este
estudio, enfocando el conocimiento en métodos y resultados aplicados por sobre la
profundización en un marco teórico conceptual.
1Proyecto Fondecyt Nº 1130305 a cargo del Profesor Cristián Henríquez R. Instituto de geografía de la Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013
10
3 - PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3.1_Problema de investigación
Con el fin de lograr un mejor conocimiento de las posibles consecuencias morfológicas
sobre el confort térmico en los cañones urbanos, se plantea la siguiente pregunta.
¿Cómo comparar modelos de confort térmico en distintos cañones urbanos de la ciudad
de Concepción?
Para arquitectos y urbanistas resulta muy complejo abordar todas las variables sociales,
económicas y medioambientales al momento de diseñar o reacondicionar tejidos urbanos
y sus respectivas ordenanzas de edificación.
Dado que Chile se comprende como un país con distintos climas, la Ordenanza General
de Urbanismo y Construcciones (O.G.U.C.) considera esto en algunos requisitos
morfológicos como lo son las Rasantes2, permitiendo el acceso de la luz solar a los
vecinos. Esta normativa debe ser cumplida, pero puede ser reemplazada por Estudios de
Sombra3 que permiten redistribuir el área de la superficie sombreada por un volumen
teórico4 y distribuirla de cualquier otra manera, siempre que no sea mayor la superficie
de sombra proyectada a la teórica.
También existen Normativas de Aislación Térmica para viviendas, Constructibilidades,
Coeficientes de Ocupación de Suelo y Distanciamientos que varían según cada
municipio. Estas leyes configuran nuestras ciudades, pero no se hacen cargo del espacio
público propiamente tal, ya que el objetivo es urbanizar de una manera equitativa y
2Rasante: recta imaginaria que, mediante un determinado ángulo de inclinación, define la envolvente teórica dentro de la cual puede desarrollarse un proyecto de edificación. (Definiciones y Art. 2.6.3 OGUC, 2013). 3Estudios de sombra (Art. 2.6.11 OGUC, 2013) 4Volumen teórico: volumen o envolvente máxima, expresado en metros cúbicos, resultante de la aplicación de las disposiciones sobre superficies de rasante, distanciamientos, antejardines y alturas máximas, cuando las hubiere, en un terreno determinado. (Definiciones OGUC, 2013).
11
respetuosa entre los predios vecinos, pero no entre lo que se edificará y el espacio de uso
público.
Por último se diseña un árbol de problema en base a causas y efectos, los cuales se
grafican la figura Nº 1.
Figura Nº 1: árbol del problema. Fuente: Elaboración propia (2013)
Nota: El sistema de árbol de problema se explica ingresando causas o preguntas (raíces), las que pasan por
objetivo principal o problema (tronco), y genera sus efectos o resultados (ramas).
12
3.2_Estructura general
Para dar forma y dirección al proceso de investigación, se construye una estructura
conceptual de los puntos a desarrollar. Como muestra la figura Nº 2, el proceso cruza
tres etapas: el estudio del hombre, el clima y la ciudad, de los cuales se extraen
indicadores específicos capaces de relacionarse y correlacionarse entre sí, con el fin de
obtener información útil y práctica para los nuevos desafíos en el diseño urbano
sustentable.
Figura Nº 2: estructura conceptual del estudio. Fuente: Elaboración propia.
13
3.3_Datos Urbanos, morfología y orientación
Las ciudades chilenas tienen un origen formal fundacional en el damero de Conquista, lo
que se refleja en las plazas y trazados ortogonales de cada ciudad y se describe como
una grilla cuadricular compuesta por circulaciones o calles lineales, paralelas y
perpendiculares entre sí, configurando las conocidas manzanas o solares.
Las primeras instrucciones detalladas de cómo fundar una ciudad bajo el esquema del
damero datan de 1573; las famosas "Ordenanzas de población" de Felipe II, las cuales
describían el proceso fundacional de una ciudad en un espacio geográfico y sus
consecuencias sociales, como el orden jerárquico del poder y estructura religiosa entre
otros (Durston, 1994).
Estas ciudades de conquista, si bien consideran en su diseño un uso práctico y ordenado
del espacio según el habitar humano, niegan la versatilidad de cada espacio geográfico
en donde se emplazan, desconociendo el asoleamiento, los vientos, la humedad
atmosférica y la temperatura propia del clima. Estos factores olvidados son lo que
muchas veces generan condiciones inconfortables para el ser humano y su desarrollo en
el espacio de la ciudad. Tampoco hay una correlación clara con la ubicación geográfica
o factores topográficos del lugar. Plantas irregulares aparecen en sitios que habrían
acomodado un trazado en damero, y hay casos de fundaciones en damero que surgen en
terrenos difíciles que habrían justificado otra solución morfológica (Durston, 1994).
“La urbanización ha llevado tanto a la densificación y expansión urbana, y estos grandes
cambios de uso del suelo, que a menudo son no planificados, pueden tener
consecuencias ambientales significativas” (Krüger, 2010).
La falta de correlación y sentido común entre un trazado de geometría ortogonal sobre
una topografía de estructura orgánica enfatiza la necesidad de estudiar el microclima
urbano y su percepción en los habitantes, no sólo en ámbitos físicos de los materiales,
sino que también en la morfología que se construye para cada ciudad y su respectiva
14
orientación en el espacio. Junto con esto, los volúmenes construidos son los que
constituyen los vacíos que habitan los ciudadanos, por lo que serán estudiados desde su
proporción y disposición espacial.
3.4_Datos físicos, mediciones atmosféricas
Como se detallará en el capítulo 5.35, las investigaciones del confort en espacios abiertos
basados en estándares computacionales, no son la manera más representativa de tomar
valores para aplicar en modelos de determinación del confort térmico en espacios
abiertos. Por este motivo se decidió utilizar un método cuantitativo por medio de una
fórmula de confort térmico basado en datos atmosféricos reales tomados en terreno. Este
proceso entrega un indicador cuantitativo matemático del confort térmico de los cañones
a estudiar.
Existen varias fórmulas para obtener el confort térmico de un espacio determinado,
muchas se enfocan en el confort al interior de las viviendas o lugares de trabajo, las
cuales no son del todo adecuadas para analizar un cañón urbano, por lo que se utilizó la
fórmula de Actual Sensation Vote (ASV) de Nikolopoulou et al, (2004) quien realizó un
estudio de comparación entre encuestas y datos atmosféricos en cañones urbanos de la
ciudad de Atenas, ubicada a un grado latitudinal6 del hemisferio opuesto a la ciudad de
Concepción.
55.3_Modelos de determinación del confort térmico urbano; del capítulo 5: “ Marco Teórico”
6 La ciudad de Concepción se ubica a los 36º 50´ latitud sur y la ciudad de Atenas se ubica en los 37º 50´
latitud norte. Ambas ciudades son afectadas por un clima costero.
15
3.5_Datos perceptuales, Encuestas en terreno
Una definición simplificada de confort térmico puede ser la ausencia del disconfort
producido por el calor y el frío (Givoni, 2010). El mismo autor menciona que un
problema frecuente en el diseño urbano de espacios exteriores es cómo proporcionar
exposición al sol en invierno y sombra en verano utilizando una misma estrategia para
ambos objetivos.
El confort térmico de las personas al aire libre es uno de los factores que pueden afectar
el nivel de las actividades realizadas en las calles, plazas, parques infantiles, parques
urbanos, etc. La cantidad e intensidad de tales actividades se ven afectadas por el nivel
de incomodidad experimentado por los habitantes cuando se exponen a condiciones
climáticas en espacios al aire libre. Para construir la estructura del estudio vinculando
distintas aproximaciones al problema, se busca medir la percepción humana del confort
térmico en los cañones urbanos de manera perceptual, por medio de encuestas realizadas
en terreno, con el fin de obtener datos e indicadores cualitativos de percepción que
puedan ser comparados con los datos cuantitativos de la morfología y orientación
urbana.
Basado en la encuesta realizada por Cheng (2008), se establece la mejor manera de
redactar y diseñar gráficamente una ficha de encuesta común para los distintos cañones.
La encuesta original se puede ver en el cuadro Nº 1.
16
Cuadro Nº 1: escalas perceptuales utilizadas en encuestas de confort térmico. Fuente: Cheng, (2008).
17
4 - OBJETIVOS
4.1_Objetivo general
El objetivo general de este estudio es comparar modelos físicos y perceptuales para
determinar el confort térmico en distintos cañones urbanos de la ciudad de Concepción.
Hipótesis: La morfología y orientación de los cañones urbanos de la ciudad de
Concepción, determinan el confort térmico percibido por sus habitantes.
4.2_Objetivos específicos
Objetivo específico 1: determinar y modelar tridimensionalmente distintos cañones
urbanos.
Objetivo específico 2: modelar cuantitativamente el confort térmico, por medio de la
obtención y registro de datos atmosféricos en terreno para obtener información que
pueda ser correlacionada con otros indicadores.
Objetivo específico 3: registrar y clasificar encuestas de percepción del confort térmico
de los habitantes del centro metropolitano de Concepción.
Objetivo específico 4: comparar y contrastar los resultados obtenidos por medio de
correlación de variables.
Objetivo específico 5: interpretar y representar gráficamente los resultados y
comparaciones obtenidas.
18
5 - MARCO TEÓRICO
5.1_Estudio de los conceptos de clima y microclima urbano
Aproximadamente la mitad de la población mundial (3,2millones) vive en zonas urbanas
y esta proporción crecerá sustancialmente en el futuro cercano. Para el año 2030 se
espera que 5.000 millones de personas vivan en áreas urbanas, lo que representa el 60%
de la población mundial (Mills, 2007). Por este motivo estudiar el medioambiente
urbano, se hace cada vez más importante y sus resultados tienen la posibilidad de
generar conocimiento que afecte la calidad vida urbana del más alto porcentaje de
población mundial.
La calidad de vida en las ciudades es un tema de creciente importancia, particularmente
Chile, donde cerca del 90% de su población reside en áreas urbanas. Ésta se expresa a
través de atributos ambientales que entre otros aspectos, se relacionan con un adecuado
clima urbano (Romero y Molina, 2008).
Según Oke (1987) la manera de analizar el espacio atmosférico de las ciudades se
estratifica en una composición vertical compuesta por 3 escalas, representadas en la
figura Nº 3. De mayor a menor escala se definen como; la meso escala, que representa
los estudios interurbanos y procesos campo - ciudad, la escala local que representa el
clima de las ciudades y por último está la escala de dosel urbano, conocida por su
nombre en inglés como Urban Canopy Layer (UCL) 7 , que representa el estrato de
circulación de las personas.
7 En la meso escala y la escala local, se realizan los análisis y estudios de las islas de calor urbano (ICU)
19
Figura Nº 3: escalas de la climatología urbana. Fuente: Modificado de Whiston, (1986).
Nota: Se destaca con color celeste la Urban Canopy Layer.
La capa de dosel urbano es donde habita diariamente el ser humano, y se define como la
capa de la rugosidad producida por el desarrollo urbano. Va desde el suelo, a nivel de
terreno natural (NTN), hasta el punto más alto construido, incluyendo todo tipo de
edificaciones y vegetación (Rotach et al, 2005).
Esta capa de dosel se representa por medio de la figura Nº 4.
Figura Nº 4: capa de dosel urbano en el centro de Concepción. Fuente: Elaboración propia.
El estudio se enfoca en la capa de dosel urbano con el fin de contribuir al área de la
geografía donde se está marcando una clara tendencia en el campo de la micro
climatología, como lo demuestra la tabla Nº 1, que resume los avances científicos según
Mills, (2007).
20
Período Acercamiento al conocimiento 1940 Observación y descripción de los efectos
urbanos utilizando equipos meteorológicos convencionales (ej: termómetros)
1960 Uso de métodos estadísticos para probar hipótesis, motivos de estudio de presupuestos y consumo de energía.
1970 Aplicación de técnicas con modelos computacionales, observación de flujos de energía, mayor rigurosidad en la definición de la “superficie” urbana, escalas urbanas y observación de efectos urbanos.
1980 Adopción de conceptos comunes de formas urbanas, uso de modelos físicos a escala, mediciones en diferentes ciudades.
1990 Establecimiento de relaciones entre forma urbana y sus efectos climáticos, trabajos de campo realizado por equipos de investigación.
2000 Mejoramiento en el modelado de la geometría urbana, aumento de relaciones entre programas de modelado urbano y mediciones climáticas.8
Tabla Nº 1: desarrollo del estudio científico del clima urbano en el tiempo. Fuente: Mills, (2007).
Nota: Traducida de Mills, Luke Howard, Tim Oke and the study of urban climates (2007)
La literatura del clima urbano pone de relieve la necesidad de avanzar en la resolución
espacial urbana disminuyendo la escala de trabajo. Esto se logra enfocándose en
espacios más acotados en dimensiones pero a su vez más complejos en variables,
llegando a la unidad básica del espacio urbano, definido como cañón urbano.
8 El presente estudio se enmarca en el área del conocimiento generado por los avances científicos desde el año 2000 en adelante.
21
El estudio de los microclimas dentro de la ciudad, en especial los producidos por los
cañones urbanos tienen un desarrollo casi paralelo al propio de las islas de calor
(Tornero et al, 2006).
La relación de los cañones urbanos con las ciudades en donde se emplazan están
afectadas por otro aspecto importante planteado por el Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC), que enuncia a fines del siglo XXI que la temperatura global
aumentará. En el caso de Chile, el efecto de la desertificación avanza de norte a sur, por
lo que ciudades de la latitud de Concepción aumentarán sus temperaturas entre 3,5ºC y
4ºC, lo que se puede ver en la figura Nº 5. Por esta razón el estudio se desarrolla
principalmente como un aporte al diseño urbano para la época de verano, debido a que
las altas temperaturas tendrán un mayor efecto negativo en la habitabilidad de las
ciudades.
Figura Nº 5: cambio en el promedio de la temperatura superficial (1986-2005 a 2081-2100).
Fuente: IPCC (2013)
Nota: se observa en la imagen de la izquierda una temperatura de 0,5ºC para la ubicación de la ciudad de
Concepción, y en la imagen de la derecha se observa una temperatura superficial de 4ºC.
22
5.2_Morfología y cañones urbanos
Un cañón urbano es una unidad urbana básica formada por las paredes de los edificios,
el suelo, la calle entre edificios, y el volumen de aire contenido adentro. Su importancia
está en el potencial que tiene para explicar el fenómeno de la isla de calor urbano.
Debido a su geometría, el cañón puede atrapar radiación solar y aumentar el calor de la
zona urbana en comparación con las zonas rurales circundantes. La comprensión de esta
geometría y sus consecuencias pueden ayudar al diseño de las calles y conservación de
energía.
Estudios previos han demostrado que la geometría del cañón urbano, como la altura y el
ancho (H/W), el factor de apertura de cielo (SVF), los materiales y la orientación de las
construcciones pueden influir significativamente en las temperaturas de la superficie y el
aire que se encuentran dentro del cañón (Zutter, 1999).
Un ejemplo simple de lo que se denomina cañón urbano, lo muestra la figura Nº 6.
Figura Nº 6: cañón urbano tipo, ejemplo simplificado, vista en 3d. Fuente: Elaboración propia.
23
El urbanismo tradicional ha controlado indirectamente las proporciones de las calles y el
espacio público regulando la geometría básica de los edificios, alturas y
distanciamientos, para permitir el acceso de la luz y energía solar a éstos. Junto con esto,
las leyes de zonificación establecen los distanciamientos mínimos que limitan el
sombreamiento de los edificios entre ellos. Sin embargo no existe una regulación urbana
en Chile que se haga cargo de la calidad espacial ni climática del espacio público de las
ciudades.
Dado esto, el estudio analiza el espacio público de la ciudad representándolo a través del
concepto de cañón urbano, comúnmente utilizado en climatología urbana, el cual
describe cómo los espacios pueden crear condiciones ambientales especiales (Stromann-
Andersen, 2011). Debido a la complejidad de la trama urbana de las ciudades, se
establece el cañón urbano como una unidad de estudio dentro del área científica y
arquitectónica del diseño urbano sustentable.
En Chile son escasos los estudios científicos realizados dentro del espacio de los
cañones urbanos y muchos son realizados en cañones lo más simétricos posible, pero en
Chile la normativa vigente de la Ley de Ordenanza General de Urbanismo y
Construcciones (OGUC) permiten edificar de distintas maneras las líneas imaginarias
que modelan las máximas constructibilidades, conocidas como Rasantes9, que pueden
incluso ser reemplazadas por otros métodos de diseño normativo, como por ejemplo, los
Estudio de Sombra10.
9Rasante: recta imaginaria que, mediante un determinado ángulo de inclinación, define la envolvente teórica dentro de la cual puede desarrollarse un proyecto de edificación. (Definiciones y Art. 2.6.3 OGUC, 2013). 10Estudios de sombra (Art. 2.6.11 OGUC, 2013). Los estudios de sombra permiten redistribuir la superficie total de sombra que proyecta un volumen teórico sobre los predios vecinos hacia el oriente, el sur y el poniente; siempre y cuando la superficie total sombreada no sea mayor a la superficie total teórica. Estas superficies de sombra no consideran el espacio público como espacio sombreado.
24
Otra variable normativa que configura los cañones urbanos en Chile son las restricciones
máximas, que permiten la posibilidad de construir edificios bajos al costado de edificios
altos, rompiendo la simetría de los cañones como muestra la figura Nº 7. Este tema es
importante mencionarlo debido a que la mayoría de los estudios científicos sobre
cañones urbanos, se hacen en espacios regulares de fachada y altura continua. Romper la
simetría de los cañones urbanos trae como consecuencia climática la necesidad de
levantar información particular y precisa del lugar, ya que los datos estandarizados por
proporciones no representan correctamente la realidad de las ciudades en Chile.
Figura Nº 7: cañón urbano chileno (Concepción) y Cañón urbano danés (Copenhague).
Fuente: Elaboración propia y Stromann-Andersen, (2011).
Nota: Las diferencias de simetría se representan poligonizando las aperturas al cielo.
25
Para lograr obtener modelos físicos o digitales de los cañones urbanos en las ciudades
chilenas, el levantamiento morfológico se hace más complejo debido a la asimetría o
irregularidad constructiva. El indicador que se utiliza para medir las proporciones de
lleno y vacío de los cañones urbanos en ciudades de cañones simétricos, es la relación
ancho por alto (H/W), pero no representa correctamente la realidad de las ciudades
asimétricas, siendo más adecuado el uso del Factor de apertura de cielo o Sky View
Factor (SVF), el cual permite obtener datos precisos de la configuración espacial de
cada cañón urbano.
Otro tema fundamental del diseño urbano, es la orientación que se traza en las ciudades,
según Krüger (2010) la manera de disponer los edificios entre ellos y con respecto a
factores como el asoleamiento y los vientos predominantes, tiene diferencias
significativas al momento de buscar ventilación y enfriamiento natural en ciudades
desérticas, esta modelación se ve en la figura Nº 8.
26
Figura Nº 8: Disposición de cañones urbanos en distintas orientaciones y sus consecuencias con el
enfriamiento por viento. Fuente: Krüger, (2010).
Nota: La figura muestra dos situaciones a y b, la a representa cañones con una proporción H/W = 0.33 de
amplia distancia entre edificios, la b representa una proporción H/W = 2.00 de edificios próximos unos
con otros. A su vez, cada situación se modela con vientos en sentido norte – sur (N-S), este – oeste (E-
W), paralelo al cañón (PARAL) y por último perpendicular al cañón (PERP).
El gris más oscuro representa baja velocidad del viento, y el gris claro representa mayor velocidad.
Otros autores como Zutter (1999) y Gromke et al (2008), entre otros, han desarrollado
estudios del comportamiento de los vientos en la rugosidad urbana; y mencionan la
necesidad de entender el viento como un fluido en un espacio tridimensional, variando sus
direcciones de distinta manera dependiendo la altura y el ángulo de los obstáculos urbanos.
Gromke et al (2008) menciona que estudiar y analizar la dirección del viento tiene una
mayor significancia para efectos de la dinámica de fluidos y concentración de
contaminantes en espacios urbanos, para lo que se utilizan modelos físicos como muestra
la figura Nº 9.
27
Figura Nº 9: los modelos físicos involucran la arborización urbana, su forma y densidad de follaje, el flujo
vial, y las direcciones de los vientos. Fuente: Gromke et al (2008).
Nota: a la derecha se ve una gráfica que representa las concentraciones de contaminantes en las dos caras
del cañón modelado, con viento en sentido perpendicular al eje del cañón.
El presente estudio se concentra en la micro-escala debido a las consecuencias en la
micro climatología de los cañones urbanos definidas principalmente por la forma de la
apertura del cielo (SVF) y la orientación de calles y edificios.
5.3_Modelos de determinación del confort térmico urbano
La ciudad representa “la forma más radical de transformación del paisaje natural, pues
su impacto no se limita a cambiar la morfología del terreno, nuevas construcciones, otro
plano y disposición del territorio, ni tampoco la aglomeración humana o mecánica que
determina, sino que todo ello modifica las mismas condiciones climáticas y ambientales,
elevando la temperatura y afectando al régimen de precipitaciones y de vientos”
(Tornero et al, 2006).
El estudio del confort térmico en la ciudad ha sido un tema de máximo interés para
numerosos científicos. Desde el año 1485, en que Leon Battista Alberti escribió “La
Reaedificatoria”, la necesidad de buscar relaciones entre clima y ciudad no se han
detenido, distintos autores hasta el día de hoy han seguido esta línea, enfocando cada vez
más sus hipótesis y resultados en el bienestar de las personas en el ambiente urbano.
28
Battista Alberti describió, para la literatura destinada a arquitectos y geógrafos, la
importancia e influencia del clima en las edificaciones y por ende en la salud de quienes
habitan esas construcciones, concentrándose principalmente en la temperatura y la
humedad (Tornero et al, 2006).
Posteriormente aparece la literatura de Luke Howard en 1818 con “The Climate of
London” siendo un pionero en los estudios del clima urbano, quien registró y tabuló
series de 25 años con registros diarios, principalmente de temperatura y presión
atmosférica, método que hasta el día de hoy se emplea para estudios de clima y
microclima urbano (Howard, 1818). Luego en 1950, Chandler T.J. publica sus estudios,
mencionando a Luke Howard como el pionero de los estudios de clima urbano.
En 1943 el geógrafo francés Max Sorré, estudió y generó conocimiento del clima a
escala global, regional y local, definiendo sus diferencias y similitudes. Sorré plantea la
geografía física desde un punto de vista basado en el entorno de los seres viviente más
que el entorno en sí mismo, apuntando al concepto del confort en el espacio.
En el documento “Design with climate” del arquitecto Victor Olgyay (1963), se plantea
la necesidad de diseñar en busca del confort térmico por medio del estudio del clima,
generando modelos de determinación de confort para espacios interiores basados en
temperatura, viento e iluminación, entre otros aspectos. Este enfoque geográfico apunta
a generar en el diseño de arquitectura y urbanismo un énfasis en el regionalismo y
entender los lugares donde el ser humano se emplaza para no replicar un mismo modelo
en diferentes climas y territorios.
En 1973 Oke estudia las escalas climáticas urbanas descritas anteriormente: meso, local
y dosel, esta última es en la cual se desarrolla este estudio. Posteriormente y como
menciona Tornero (2006) en 1988 Oliveira retoma el tema de la adecuación de la forma
29
urbana al clima, esta vez con un enfoque escalar más amplio viendo la ciudad como un
todo. De manera más acotada, Asaeda en 1996 genera conocimiento relevante con
respecto a las consecuencias del almacenaje de calor en cañones urbanos para el
microclima de la ciudad.
Autores ya mencionados como Tornero (2006) y Krüger (2010) retoman el concepto del
clima urbano avanzando a un desarrollo urbano sostenible. Paralelamente se aplica el
estudio de imágenes satelitales para generar índices de calidad ambiental (Santana,
2010), esto demuestra la utilidad de la geomática en temas vinculados con clima y
urbanismo.
Actualmente los estudios de geometría, forma, densidad y sombras son la tendencia para
generar indicadores de análisis de cañones urbanos (Tahbaz, 2012), estos estudios
demuestran la necesidad de entender la ciudad como una geometría expuesta a las
variables climáticas, destacando el sol en primer lugar y cómo su presencia o ausencia
genera espacios mejores o peores bajo los efectos de otras variables como las
precipitaciones y los vientos; por ejemplo un cañón urbano en el cual nieva, debido a la
proporción de su geometría construida, nunca recibe radiación solar directa, por lo tanto
genera espacios con hielo, de bajas temperaturas y posteriormente húmedos, a diferencia
de un cañón en el cual nieva que sí recibe radiación solar.
Estudios recientes han demostrado que el microclima urbano en los espacios exteriores
es un factor determinante en la manera en que son utilizados y las actividades que en
ellos se desarrollan; el confort térmico de estos espacios afecta el comportamiento y la
conducta de los usuarios. Estudios y modelos de determinación del confort térmico
urbano se basan en el análisis de datos atmosféricos duros, y simulaciones
computacionales, pero existe la necesidad de datos empíricos para poder evaluar los
parámetros subjetivos de los humanos (Nikolopoulou et al, 2004).
30
Como menciona Tornero (2006) en sus revisiones bibliográficas, la investigación del
confort en espacios abiertos comienza con la aplicación de índices de los aspectos
térmicos, desarrollados para condiciones estándar, como el índice PMV11, el PET12, el
SET13, etc. Sin embargo, se vio pronto que las condiciones estables asumidas en estos
modelos no eran adecuadas para estudios de espacios abiertos, con condiciones mucho
más variables VDI, (1998); Nikolopoulou y Steemersm (2003); Thorsson et al, (2004).
De acuerdo a estos autores, la aproximación cuantitativa es insuficiente para comprender
la complejidad del confort en los espacios abiertos, por lo que la tendencia actual en la
investigación comienza a incluir parámetros perceptuales en sus análisis. La satisfacción
de los peatones con respecto al factor térmico del ambiente es un indicador perceptual de
mucha importancia, que determina la cantidad de tiempo invertido en los espacios
públicos exteriores. Sin embargo, es muy difícil juzgar el nivel de satisfacción con el
confort térmico, ya que varía de una persona a otra (Setaih et al, 2013).
11PMV: “Voto medio previsto”, esta ecuación utiliza un balance térmico en estado estacionario para el cuerpo humano. 12PET: “Temperatura fisiológica equivalente”, es equivalente a la temperatura del aire a la cual, en un lugar bajo un techo típico, sin viento ni radiación solar, el balance del cuerpo humano se mantiene con temperaturas interiores y cutáneas iguales a aquellas bajo las condiciones que son evaluadas. 13SET: “Temperatura estándar efectiva”, se define como la sensación que se experimenta a una temperatura y humedad dadas, con aire saturado y en calma; agregando el factor de vestimenta ligera.
31
5.4_Síntesis del marco teórico
El enfoque investigado y sintetizado en el presente marco teórico apunta a mejorar y
complementar el entendimiento de las consecuencias de la urbanización en la ciudad.
Estableciendo tres actores principales: hombre, clima y ciudad. Si se entiende la ciudad
como el soporte donde habita el hombre, entonces la interfaz física entre ambos, serán
las condiciones atmosféricas, el clima. A modo de resumen se expresa la figura Nº 10.
Figura Nº 10: diagrama y croquis de los conceptos sintetizados en el marco teórico.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: El esquema representa las tres entradas conceptuales del estudio que se desprenden del marco
teórico: la ciudad como el soporte del habitar humano, el hombre como sujeto de estudio por medio del
confort térmico, y el clima como el espacio y/o la interfaz que vincula al hombre con la ciudad.
“La ciudad puede alterar los parámetros del confort tanto en sentido positivo como
negativo. Consecuentemente, en años recientes, son cada vez más numerosos los
trabajos que inciden en la trilogía clima urbano – confort-planificación urbana” (Tornero
et al, 2006).
32
6 - ÁREA DE ESTUDIO
6.1_Designación de Ciudad de Estudio
En la introducción se menciona la participación del estudio en el proyecto Fondecyt, del
cual se destaca el siguiente párrafo:
“Establecer las relaciones existentes entre las tendencias y fluctuaciones climáticas que
se pueden apreciar al interior de las ciudades (Antofagasta/Calama, Copiapó/Caldera,
Santiago/Valparaíso y Chillán/Concepción) con aquellas causadas por procesos globales
o de gran escala, tales como las oscilaciones atmosférico-oceánicas y su influencia en el
confort climático”. (Fondecyt #1130305)
El objetivo descrito anteriormente incluye dos palabras clave para la dirección
conceptual del presente estudio, destacan: Concepción y Confort.
La ciudad de Concepción es la segunda ciudad más poblada de Chile (912.889
habitantes) después de la capital, Santiago (INE, 2002). El cambio climático indica que
las temperaturas aumentarán en los próximos 30 años (IPCC, 2013) y siendo la capital
de la región del Bío Bío, concentra el 57% de su población urbana (INE, 2002).
La población está en aumento al igual que las temperaturas, por lo que realizar el estudio
en la ciudad de Concepción se justifica de manera simple y clara, considerando como
principal línea conceptual, el clima en la ciudad.
La actividad económica de la población se concentra en tres ramas, el 44% de las
personas ocupadas en la región del Bío Bío, trabajan en agricultura, ganadería, caza y
silvicultura; industria manufacturera y comercio, en las dos primeras predomina la
fuerza de trabajo ocupada masculina y en comercio (junto a enseñanza) predomina la
ocupación femenina (INE, 2002).
33
Respecto a las condiciones climáticas existentes en el área de estudio, Concepción se
define como una zona de transición entre un clima templado mediterráneo cálido y un
clima templado húmedo o lluvioso, denominado clima templado-cálido tipo
mediterráneo (Romero, 1985). Las temperaturas anuales alcanzan una media de 12°C y
una amplitud térmica de 8,1°C. La temperatura promedio en verano es de 17°C, mientras
que en invierno es de 8°C. La precipitación media anual es de 1.332,6mm
concentrándose un 70% de éstas en los meses de Mayo y Agosto (Sanhuezay Azócar,
2000) en memoria Viviana Berrios, 2013.
Para representar la ubicación de la ciudad de Concepción, en Chile y su forma de
emplazamiento en el espacio, se muestra la figura Nº 11.
Figura Nº 11: Cartografía de emplazamiento ciudad de Concepción. Fuente: Elaboración propia.
34
6.2_Determinación de lugar de estudio, centro metropolitano de Concepción
La literatura relacionada con los cañones urbanos selecciona unidades de estudio
(parques, barrios, etc.) y cañones independientes en distintas unidades y escalas urbanas
(centro, periferia, satélite, entre otros). También es importante saber en qué tipo de zona
climática local (LCZ) (Stewart y Oke, 2012) se trabaja el estudio. En este caso, se trabaja
en la zona de edificación en media altura, compacta y con suelo pavimentado. Sumado a
lo anterior y en función de generar información relevante y eventualmente aplicable a las
normativas de diseño urbano en Chile, se enfocará el estudio en un área afectada bajo un
mismo uso de suelo urbano, según el Plan Regulador Comunal de Concepción (2013).
Para este caso se localiza el área de estudio en el centro metropolitano de Concepción,
como muestra la figura Nº 12, y sus condiciones de edificación se resumen en tabla Nº 2.
También se muestra la figura Nº 13 que contiene el Plano Regulador Comunal y su lugar
de aplicación, la zona C1.
Como se puede ver en la tabla Nº 2, el lugar es altamente susceptible a la posibilidad de
densificación del centro fundacional, si bien hoy los edificios de 2 y 3 pisos ocupan el
mayor porcentaje, en torno al eje Barros Arana y las plazas de Tribunales e
Independencia, se están edificando construcciones cada vez más altas. Los coeficientes
de ocupación de suelo y constructibilidad permiten ocupar todo el predio y construir 10
veces su superficie en altura, permitiendo fachada continua y adosamiento con los
deslindes vecinos; por lo tanto se puede determinar que hay muchos m2 por construir.
Esto ocurre en muchas ciudades de Chile y por lo tanto, determinar y corregir los planes
reguladores por medio de datos e indicadores de confort y calidad ambiental, pueden
mejorar los espacios públicos urbanos de Chile.
35
Tabla Nº 2: Descripción de la ordenanza aplicada al sector de estudio. Fuente: Ordenanza PRCC (2013)
Como se menciona en este capítulo, este sector responde a una única zona climática
local (LCZ) denominada como “Compact midrise with bare rock or paved” o
“Edificación en media altura, compacta, con suelo pavimentado o rocoso” (Fondecyt Nº
1100657, 2011). Por lo que los cañones que se seleccionen dentro de esta área, estarán
sujetos a un mismo tipo de clima urbano, lo que significa que las consecuencias de las
diferencias de confort registradas, solo serán consecuencia de la morfología y
orientación.
36
Como se puede ver en la figura Nº 12, el emplazamiento del damero ortogonal
fundacional de la ciudad de Concepción está girado aproximadamente en 45º respecto al
norte generándose así cañones NO - SE y SO - NE principalmente, excepto el eje de
calle Diagonal P. Aguirre Cerda que se emplaza en sentido O - E aproximadamente.
Figura Nº 12: Ubicación del centro metropolitano de la ciudad de Concepción.
Fuente: Elaboración propia, basado en PRCC (2013)
37
Figura Nº 13: Plano Regulador Comunal de la ciudad de Concepción. Fuente: PRCC (2013)
Nota: A la izquierda de la figura se muestra un detalle del centro metropolitano de Concepción, zona
designada C1 (Centro 1), también denominado microcentro.
6.3_Selección de cañones urbanos a analizar
La orientación de un cañón puede influir en la radiación recibida y atrapada, como
también las diferencias de temperatura de las superficies y del aire (Zutter, 1999).
Diferencias en los resultados del estudio de Zutter (1999), Gromke et al (2008), Ali-
Tourdert (2006) y Dalman (2011) entre otros; demuestran la importancia de la
orientación y las diferencias que se generan con distintos cañones, por lo que la variedad
de los cañones estudiados enriquecen los resultados. Debido a esto, se escogen 9
cañones distribuidos en el centro metropolitano de Concepción, principalmente en
relación al denominado Eje Bicentenario que recorre desde la plaza España en el barrio
Estación, avanzando por Barros Arana hacia el Nor-Este pasando por la Plaza de la
Independencia, el Palacio de Tribunales y luego rematando en la diagonal Pedro Aguirre
Cerda y la Universidad de Concepción; representado en la figura Nº 14.
38
Figura Nº 14: trazado del Eje Bicentenario, inscrito en el centro metropolitano de Concepción.
Fuente: Elaboración propia, basado en PRCC (2013) y entrevistas con Asesoría Urbana en desarrollo del
Plan Concepción 2020.
Nota: El Eje Bicentenario, es un desarrollo conceptual, de urbanizar de manera más amable con el peatón, y
poner en valor los principales hitos urbanos del centro histórico de la ciudad.
La importancia del Eje Bicentenario en relación al presente estudio, es que se vincula
con su objetivo fundamental de generar conocimiento para el diseño de mejores espacios
públicos en las ciudades, dado que aquí se está diseñando un plan de peatonalización de
las calles. De acuerdo a la información obtenida en entrevistas con Asesoría Urbana de
la I. Municipalidad de Concepción, el objetivo del Plan es restringir el acceso del
automóvil privado al centro urbano y potenciar el uso de medios de transporte público,
bicicleta, peatón, e incluso el diseño de un teleférico entre el centro y el cerro Caracol
por medio del Parque Ecuador, a los pies del mismo.
39
Los cañones seleccionados son representados en la figura Nº 15, donde se denomina con
un número cada uno de los cañones, este número de cañón será el identificador para el
resto del trabajo.
Figura Nº 15: Cañones seleccionados y esquema de ubicación de puntos de control por cañón.
Fuente: Elaboración propia
Como se muestra en la figura Nº15, cada cañón, será dividido a su vez en tres puntos de
control; A, B, y C. Esto permite registrar de manera más precisa la rugosidad y
diferencias térmicas de cada cañón como lo mencionan autores como Zutter (1999),
Ali-Tourdert (2006), Chen et al (2013); Dalman (2011) y Peralmutter (2007). Estos
puntos de control serán utilizados y desarrollados en la metodología, pero
principalmente se basan en dividir el cañón en tres etapas a una altura de 150cm sobre la
superficie; altura en donde se encuentran mayoritariamente los órganos del ser humano,
los cuales actúan a modo de sensores del confort térmico.
40
Los 9 cañones se indican en la figura Nº 16, la cual incluye una imagen ojo de pez a
150cm de altura desde un extremo del cañón y la ubicación referenciada de acuerdo a los
nombres de las calles, los cuales se destacan en la figura Nº 17. Más detalles de cada
cañón se verán en el proceso de metodología y resultados.
Figura Nº 16: Cañones seleccionados, imagen ojo de pez y ubicación urbana. Fuente: Elaboración propia.
42
7 - METODOLOGÍA
7.1_Estructura de la metodología
Como se mencionó en un comienzo, este estudio se basa en metodologías aplicadas,
destacando el proceso por sobre el resultado.
Para el desarrollo de la metodología se replica la idea conceptual de armar una
estructura, la cual se completa mediante el proceso de investigación.
Cruzando la base metodológica del Fondecyt #1130305, que hace referencia al cómo
estudiar y medir los aspectos morfológicos y atmosféricos de los cañones urbanos, con
el texto “Metodologías Bases” de R. Hidalgo (2013), que menciona las etapas teóricas
que debe considerar una metodología, se genera una estructura representada en el
esquema de la figura Nº 18.
43
Figura Nº 18: esquema de desarrollo metodológico. Fuente: Elaboración propia
Nota: Este esquema se basa en la estructura inicial del estudio, que vincula al hombre, el clima y la ciudad.
La figura Nº 18 muestra el esquema metodológico que se utiliza para resolver los
objetivos generales y específicos del estudio enfocado en cómo trabajar con los cañones
urbanos y el confort térmico, por lo que se describen 3 etapas: análisis y mediciones
atmosféricas de los cañones (clima), mediciones y procesamiento de encuestas
perceptuales (hombre) y levantamiento, reconocimiento y procesamiento de los factores
propios del diseño urbano y sus edificaciones (ciudad).
44
La metodología se basa en conceptos teóricos y reales, pero cada unidad se codifica con
un indicador con el fin de poder utilizar procesos estadísticos simples, capaces de ser
replicados por la mayor cantidad de actores relacionados en el desarrollo y diseño
urbano (geógrafos, arquitectos, urbanistas, etc.), siendo ésta la correlación de las
variables y la representación de sus resultados en cartografías 2d.
Estos indicadores son: el índice de confort térmico (ASV) y el índice perceptual de
confort térmico proveniente de las encuestas como indicadores del clima y como
indicadores del diseño urbano, el factor de sombra para responder a la orientación y un
factor de morfología (SVF) para incluir la rugosidad y proporción real de cada cañón.
Con esta estructura se construye un proyecto capaz de integrar factores de la geografía
física y humana, en un espacio determinado de condición plenamente urbana, el cual se
modela a partir de técnicas geomáticas.
7.2_Tabla de proceso metodológico
Para construir el proceso del desarrollo, dejando registro y a la vez una fuente dinámica
capaz de ser perfeccionada, se crea una tabla de doble entrada, con los cinco objetivos
específicos, cada uno desglosado en actividades, los insumos requeridos y los
indicadores y/o productos que resultan de cada actividad.
La tabla Nº 3 reúne todo el proceso metodológico, el cual se desglosa por actividades y
se sintetizan cada una en una breve descripción.
45
Tabla Nº 3: tabla del proceso metodológico, cruce de objetivos y productos finales (P).
Fuente: Elaboración propia.
46
7.3_Descripción de las etapas del proceso metodológico
A continuación se detallan cada una de las actividades necesarias para responder a cada
objetivo específico descrito en la tabla de proceso metodológico.
7.3.1_Objetivo 1: determinar y modelar tridimensionalmente distintos cañones
urbanos.
Es fundamental contar con todas las dimensiones (x, y, z) para poder trabajar la
información urbana, principalmente cuando se trata de orientaciones, proporciones
morfológicas y relaciones lleno – vacio.
Debido a que las ciudades en Chile son asimétricas en sus cañones, como se ve en la
Figura Nº 6 anteriormente descrita, cada edificación es distinta de la otra y eso genera
diversidad ambiental que no puede ser pasada por alto ya que es una variable que afecta
al urbanismo y la arquitectura nacional.
De este objetivo, se obtienen dos indicadores, el coeficiente de sombra que está
relacionado con la orientación, y el factor de apertura de cielo o Sky View Factor (SVF)
relacionado con la forma y proporción de visibilidad de cada cañón.
• Objetivo 1, Actividad 1: revisión de la literatura para determinar el área de
estudio.
Esta actividad utiliza como principal insumo la literatura en formato paper científico
destacando a los autores ya mencionados en capitulo Nº 6; Área de estudio.
Los indicadores que se cruzan para seleccionar el área de estudio son principalmente las
zonas climáticas locales de Oke, la cartografía de aproximación a islas de calor urbana
47
(ICU) producidas por Hernández, V. (2013) del mismo Fondecyt por parte de la
Universidad de Chile, y el Plano Regulador Comunal de Concepción.
Esta actividad arroja como resultado un marco teórico vigente y un espacio geográfico
determinado para el desarrollo del estudio.
• Objetivo 1, Actividad 2: selección de polígono de estudio
Teniendo como principal insumo el resultado de la actividad 1, se agregan conceptos
teóricos de los objetivos del Fondecyt, para lograr estudiar un área urbana compleja
(densa, rugosa, variable), la cual también se revisa por medio de una Imagen Aster con
una resolución espacial de 30x30m y la interpretación del Plan Regulador Comunal de
Concepción; el estudio de esta información entrega como producto un polígono urbano
que contiene varios cañones en el centro fundacional de Concepción14.
• Objetivo 1, Actividad 3: selección de cañones
Se seleccionan los cañones a estudiar con el producto de la actividad Nº2, un polígono
definido, del cual se obtiene por medio de aportes del mismo Fondecyt, un modelo de
Datos LIDAR.
La densidad urbana juega un rol esencial en el diseño, la planificación y la
administración de las ciudades modernas (Gonzalez-Aguilera et al, 2013) y a pesar de
que las resoluciones espectrales y espaciales de la percepción remota activa han
mejorado, el uso de imágenes multiespectrales no es suficiente para la clasificación y
estudio de los componentes urbanos (Guan et al, 2012).
Se busca seleccionar cañones con distintas orientaciones, usos y proporciones.
14 Ver Figura Nº 10: Ubicación del centro metropolitano de la ciudad de Concepción.
48
Los datos LIDAR se pueden describir como una nube de puntos en el espacio, cada uno
con una coordenada x, y, z. Para ejemplificarlo la figura Nº 19 representa los resultados
de esta actividad en los cañones seleccionados (ver figura Nº 15).
Como mencionan Hunt y Royal (2013) en este estudio se utilizaron datos LIDAR15
(Light Detection and Ranging) combinados con trabajos en terreno.
Figura Nº 19: Vista Nor – Poniente de calle Barros Arana, Concepción. Fuente: Elaboración propia
Nota: al fondo se aprecia la vegetación de la plaza de la Independencia y en color azul las alturas
máximas. Visualización por medio de Lidar Viewer de Envi 5 en representación de nube de puntos.
15 Datos LIDAR de Vuelo realizado por Digimapas, 2012. Densidad de 1 a 20 puntos por m2.
49
• Objetivo 1, Actividad 4: trabajo en terreno
Esta actividad es fundamental para validar las decisiones tomadas de manera teórica y
remota basada en bibliografía, imágenes y sensores activos.
Como insumos de este proceso, se requirió de un equipo fotográfico para la obtención de
fotografías de cada cañón para así determinar el SVF o factor de apertura de cielo. El
método fotográfico utiliza como insumo un lente de ojo de pez para tomar una fotografía
en el sitio, la imagen proyecta el ambiente de manera hemisférica (3d) en un círculo
plano (2d), las fotografías luego se procesan en el software Photoshop CS6 para
convertir las imágenes de color en blanco y negro, ajustarles el brillo y contraste para
definir una línea de cielo16 y obtener la relación entre el cielo y lo construido (Chen,
2013). En este caso se utilizó un lente Sigma 4,5mm ojo de pez capaz de obtener
imágenes completamente circulares con una cámara réflex, Nikon D3200, todo esto
soportado por un trípode Nest, con nivel de burbuja y que alcanza una altura de 150cm
sobre el nivel de suelo, a la altura del sensor de la cámara.
La altura de disparo de la cámara es la misma altura en que la temperatura es registrada
(Svensson, 2004) y para mantener un orden de las imágenes tomadas en cada punto de
control de cada cañón, se posiciona la parte superior del obturador en dirección al norte.
La figura Nº 20 muestra el proceso en terreno.
16Las imágenes digitales se procesan por medio de Photoshop para recorte y desaturación de color, dejando las imágenes en blanco y negro, esto ayuda al SVF Calculator de Matlab, para obtener el coeficiente de apertura de cielo de manera más directa, con menos distorsiones por falta de contrastes.
50
Figura Nº 20: Disparo de imágenes ojo de pez, en terreno. Fuente: Henríquez y Lamarca (2013)
Nota: para lograr imágenes fijas, se programa la cámara con un temporizador en 2 segundos y con doble
disparo, se puede ver la cúpula superior del lente, propio de los 4,5mm.
La técnica fotográfica es particularmente apropiada para determinar SVF en casos reales
que deben considerar edificaciones de varios tamaños y diversas formas. La imagen
registra información que incluye la vegetación por ejemplo, lo que hace al SVF más
preciso en comparación a otros métodos que pueden generar errores bajo estas
circunstancias (Grimmond et al, 2001; Gal et al, 2007).
Estas imágenes son procesadas por medio del software SVFCalculator de Matlab, el
cual arroja valores de SVF en el estándar establecido por Holmer (2001) y reafirmado
por Svensson (2004). El producto final es el indicador de morfología del cañón (SVF), el
cual se registra en una planilla. Cabe destacar que por cada cañón, se toman tres
fotografías una en cada extremo y una al centro, todas en el eje longitudinal del cañón,
como muestra la figura Nº 15.
51
• Objetivo 1, Actividad 5: modelamiento 3D
En la actividad anterior, además de fotografiar las aperturas de cielo, se revisó la
selección de cañones y se descartaron algunos por ser muy similares o poco
representativos de la ciudad y a la vez se seleccionaron dos nuevos, lo que generó que la
selección de los cañones fuese validada en una primera visita a terreno en conjunto con
el profesor guía, Cristián Henríquez.
Con los datos LIDAR como insumos, se visualizan con los software LIDAR viewer de
ENVI 5 y Fugro Viewer, luego se procesan los puntos con el software Global Mapper
13 para poder exportarlos en formato .DWG, lo que permite su manejo en el software
AutoCAD 2013.
El proceso anterior se hace necesario ya que al generar la malla virtual que cubre los
puntos por medio de un proceso TIN, el resultado es un modelo compuesto por miles de
caras, las cuales no necesariamente representan de la mejor manera la geometría urbana
real. El objetivo principal del modelado tridimensional es obtener una maqueta 3D
completa de todo el polígono de estudio, sus edificaciones, cañones y el contexto más
próximo de una manera geométrica simple (con pocas caras), para poder trabajarlo en el
software Ecotect 2011.
Una vez en Ecotect 2011, se obtienen dos datos claves: la radiación solar, que es
necesaria para incorporarla en la fórmula de confort térmico (ASV) y el factor de sombra
para cada punto de control; estos datos son necesarios para determinar la relación del
confort térmico con la orientación de cada cañón.
Ecotect 2011 es un programa que genera modelos numéricos de alta precisión, por lo
que exige que se introduzcan modelos simples con el fin de poder utilizar la capacidad
técnica de los computadores en la obtención de los datos más que en la lectura del
modelo.
52
La figura Nº 21 muestra el proceso de pulido y simplificación de los volúmenes que
componen la ciudad, sin perder la singularidad de proporciones de cada edificación.
Figura Nº 21: proceso de simplificación y modelado 3D, LIDAR Viewer ENVI 5 y AutoCad 2013.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: Cada punto registra una coordenada x, y, z, por lo tanto en AutoCad se lee cada coordenada de un
plano y se extruye el perímetro del edificio con la altura registrada en las propiedades de cada punto
seleccionado. Luego es visualizada de manera fugada en Sketchup pro 8.
Esta etapa finaliza con dos indicadores urbanos, SVF como morfología y factor de
sombra para el verano, como orientación.
53
7.3.2_Objetivo 2: modelar físicamente el confort térmico.
Por medio de la obtención y registro de datos atmosféricos en terreno se obtiene
información que es correlacionada con otros indicadores urbanos. Por medio de una
fórmula de los datos registrados se calcula el confort térmico de cada cañón.
De este objetivo se obtiene el indicador de confort térmico ASV
• Objetivo 2, Actividad 1: revisión de la literatura para utilizar la fórmula
más apropiada
Con la revisión de la literatura como se mencionó en el capítulo del marco teórico, es
más preciso utilizar fórmulas con datos registrados en terreno en vez de usar datos
estandarizados para cada ciudad, sobre todo si se piensa en una micro escala, es por ello
que se utiliza la fórmula de Nikolopoulou et al, (2004) que se resume en:
ASV = (0,049 Tº air) + (0,001 Rad) – (0,051 Vel v.) + (0,014 HR) – 2,07917
Donde (Tº air) = temperatura del aire, (Rad) = radiación solar, (Vel v.) = velocidad del viento y (HR) = humedad relativa. Este objetivo tiene como resultado final un indicador de confort térmico basado en la
fórmula de Nikolopoulou et al, (2004) y el ASV.
• Objetivo 2, Actividad 2: analizar el clima de Concepción
Como marco climático se utilizan las definiciones del clima de Concepción de Romero
(1985) y la fuente digital del US Energy Department, visualizando por medio del
módulo Weather Tool de Ecotect 2011 para la ciudad de Concepción los datos generales
en divisiones semanales de temperaturas máximas, promedio y mínimas, humedad
relativa, radiación solar directa y difusa, velocidad promedio del viento y promedio de
nubosidad. 17ASV: donde (Tº air) = temperatura del aire, (Rad) = radiación solar, (Vel v.) = velocidad del viento y (HR) = humedad relativa.
54
Como el objetivo es determinar el confort térmico en cada microclima producido por
cada cañón, estos datos solo son referenciales y en este caso fueron útiles para
determinar los días de registro de datos en terreno, como por ejemplo la semana más
calurosa del año, en la cual se trabajó registrando los datos con estaciones móviles.
• Objetivo 2, Actividad 3: registro de datos atmosféricos en terreno
Se levantaron los siguientes datos atmosféricos para cada punto de control de los 9
cañones.
A_ Temperatura ambiente (en grados Celsius)
B_ Humedad Relativa (en porcentaje)
C_ Velocidad del viento (en metros por segundo)
D_ Dirección del viento (en sentido de coordenada)
E_ Radiación solar (en watt por metro cuadrado)
Para los datos A, B, C y D se utilizaron 3 estaciones móviles Extech (Mini thermo
Anemometer) de manera simultánea en tres horarios, a las 10:00 hrs., a las 14:00 hrs. y a
las 22:00 hrs. Para realizar la toma simultánea, se midieron los tiempos de registro de
datos y se estableció un promedio de 30 minutos para cubrir el recorrido completo por
los 27 puntos de control, por lo que se comenzó 15 minutos antes de la hora señalada y
se terminó 15 minutos después. Los datos de Radiación solar se obtienen por medio de
Ecotect 2011 con el modelo 3D y la base climática predefinida para Concepción. Junto
con esto, se registró la dirección del viento en cada punto de control.
Estos datos fueron registrados en fichas preparadas para cada cañón, como se ve un
fragmento de éstas en la Tabla Nº 4.
55
Tabla Nº 4: Tabla de datos atmosféricos registrados en terreno. Fuente: Elaboración propia.
Nota: este es un extracto de la ficha completa, en esta figura se muestran los registros de los primeros tres
cañones.
• Objetivo 2, Actividad 4: modelo físico (cuantitativo) del confort térmico de cada
cañón, cálculo de datos.
Para aplicar la fórmula de ASV solo falta obtener el valor de radiación (W/m2), que se
generó digitalmente por medio de Ecotect 2011, construyendo una retícula de análisis a
una altura de 150cm sobre el nivel de la superficie y desplazando el modelo con el
mismo día y hora que se hicieron los levantamientos (14:00hrs, 14 de Enero, año 2014).
Para este registro, se modelaron árboles en forma de cono invertido o trompo,
sintetizando su forma, pero utilizando los parámetros de altura y anchos de copa a partir
de los datos LIDAR.
Con los datos registrados, más la radiación, esta actividad finaliza en una planilla con un
valor ASV para cada cañón, consiguiendo así los datos cuantitativos del confort térmico
para cada cañón.
56
7.3.3_Objetivo 3: modelar perceptualmente el confort térmico en los cañones
urbanos seleccionados.
Se evaluarán 301 encuestas distribuidas en los 9 cañones seleccionados, estas encuestas
serán correlacionadas con los resultados físicos (cuantitativos) para reflejar la cantidad
de varianza explicada y no explicada en cada caso.
De este objetivo se obtiene el indicador de confort térmico perceptual.
• Objetivo 3, Actividad 1: recopilación de información
Esta actividad, al igual que en los objetivos anteriores, revisa bibliografía respecto a las
mediciones del confort térmico en los cañones urbanos, por medio de la percepción de
las personas. Autores como Cheng (2008), Nikolopoulou et al (2004) y Mayer et al
(2008), mencionan la importancia del confort térmico humano para estudios del micro
clima urbano.
Con el fin de poder generar una metodología equilibrada en los ámbitos de la geografía
física y la geografía humana, se incluyen encuestas como un indicador de percepción del
confort térmico y sus resultados son correlacionados con los datos cuantitativos y
morfológicos ya obtenidos. Para el levantamiento de encuestas, se organizó un recorrido
similar al descrito anteriormente pasando por los 27 puntos de control seleccionados,
generando un total de 301 encuestas, para tener una muestra mínima, representativa
estadísticamente. Estas encuestas se distribuyeron por los puntos de control en partes
iguales, dejando 11 encuestas por cada punto. El horario de las encuestas se llevó a cabo
entre las 13:00 y 16:00 hrs, quedando registrado en torno a las 14:00hrs, el horario
específico de cada encuesta.
La encuesta se diseñó en base a Cheng (2008), traduciéndola al español y adecuándola a
la idiosincrasia chilena, además con el fin de agilizar el proceso de consultas, se alteró
gráficamente para una lectura simultánea entre el encuestador y el encuestado, logrando
57
incluso que el encuestado responda sin necesidad de escuchar las alternativas. La
encuesta utilizada se muestra en la tabla Nº 5.
Tabla Nº5: encuesta de confort térmico. Fuente: Modificada de Cheng, (2008).
Nota: el valor cero indica confort, los valores -2 y + 2 indican disconfort, y los registros entre 0 y 2 son
valores intermedios. Con valores menores a -1 y mayores a +1 se establece que la persona está en estado
de disconfort.
58
• Objetivo 3, Actividad 2: trabajo en terreno
Ya se mencionó que el recorrido involucra los 27 puntos de control de los 9 cañones
seleccionados y para recolectar la información de manera lo más simultanea posible, se
configuró un equipo de trabajo en terreno de 3 integrantes, con las encuestas y la
cartografía de terreno impresas18.
Debido a la gráfica de fácil comprensión de los estados de confort lograda para las
encuestas, estas se realizaron en un tiempo acotado que representa el momento de mayor
calor percibido durante el día 14 de Enero de 2014. Como representación gráfica del
proceso, se muestra la figura Nº 22.
Figura Nº 22: encuesta de confort térmico en terreno. Fuente: Elaboración propia
Nota: los encuestados indican gráficamente su estado de confort respecto a las preguntas que hace la
encuestadora, esto agiliza el proceso acotando el tiempo.
18En esta actividad los integrantes fueron Emilia Fercovic, Sebastián Rodríguez, estudiantes de la carrera de Geografía de la Pontifica Universidad Católica de Chile y el tesista, Cristóbal Lamarca.
59
7.3.4_Descripción actividades objetivo específico Nº 4: comparar y cruzar los
resultados obtenidos por medio de correlación de variables, y objetivo específico
Nº 5: interpretar y representar gráficamente los resultados y comparaciones
obtenidas.
Para el objetivo específico Nº 4 se cruzaron cuatro indicadores, dos morfológicos y dos
de confort térmico con el fin de obtener información para generar estrategias de diseño
urbano sustentable comprobadas de manera empírica.
Para la obtención de los datos cuantitativos y cualitativos, se solicitó ayuda estadística a
John Treimun19, Geógrafo y Matemático PUC, integrante del equipo del Fondecyt
#1130305 enfocado principalmente en manejo y procesamiento de datos,
normalizaciones e interpolaciones de los datos levantados.
Este trabajo se realizó con los datos registrados en terreno, los cuales están compuestos
por las coordenadas de los puntos de control; tabulados junto a los resultados de las
encuestas realizadas para estimar el confort en cada cañón urbano estudiado, los
polígonos de la superficie definida por cada cañón y los valores correspondientes a la
modelación de la variable ASV en cada punto de control.
De esta forma se realizó una etapa de pre tratamiento y homologación de los datos, en la
que se normalizaron las variables y se llevaron al formato vectorial nativo del software
de análisis espacial ArcGis de ESRI. Y posteriormente, con el objetivo de encontrar un
valor único de cada variable de análisis por cañón urbano estudiado, se diseñó una
metodología basada en la espacialización de la variable analizada, obteniendo de forma
automática dicho valor para todos los cañones urbanos seleccionados.
A continuación se sintetizan las etapas siguientes en un flujo de procesos en la figura
Nº 23, la que expone los principales componentes de cada una de ellas. Posteriormente,
se detallan las etapas y sus componentes.
19John Treimun realizó esta etapa metodológica con el objetivo de simplificar la información registrada por los datos atmosféricos y perceptuales, normalizándolos para poder correlacionarlos en mismas escalas de confort, entre 0 y 1.
60
Figura Nº 23: flujo metodológico diseñado para obtener cartografías de las variables analizadas.
Fuente: Elaboración de John Treimun (2014).
Los pasos seguidos se sintetizan en la serie de procesos que se detalla a continuación:
1. La importación de la información tabulada se realizó con las herramientas de
conversión de formato de ArcGis, generando coberturas vectoriales de las
variables de análisis (puntos) y los cañones urbanos (polígonos)
2. Se definió el sistema de coordenadas geográficas como el WGS 1984, huso 18,
UTM.
3. Se anexaron ambas coberturas de puntos según el identificador espacial de cada
cañón y puntos de control.
Realizados estos procesos, se obtuvieron dos coberturas: la primera cobertura de puntos
con la información levantada en terreno y la segunda cobertura que corresponde a los
polígonos de cada cañón urbano.
La escala utilizada para el ASV y las encuestas se basan en escalas simétricas con valores
positivos y negativos para la evaluación del confort según la bibliografía citada, es por
ello que se reclasificó la información levantada utilizando una escala ponderada con los
valores absolutos de las respuestas de cada encuesta y resultados de la formula ASV.
Datos, registrados en terreno
Espacialización
Cobertura de puntos
Reclasificación
Cobertura de puntos
normalizada Interpolación espacial IDW
Superficie interpolada por cañón
urbano
Estadísticas zonales
Cobertura de poligonos normalizada con valores entre 0 y 1 para cada
cañón urbano
61
La escala absoluta ponderada se encuentra compuesta por los siguientes procesos:
1. Se obtuvo el valor promedio de cada pregunta correspondiente a las encuestas
realizadas en los cañones por punto de control seleccionado, resultando una
encuesta representativa con el valor promedio de cada evaluación entregada por
los entrevistados, lo mismo se aplicó para el ASV.
2. Se obtuvieron los valores absolutos de las evaluaciones obtenidas a partir de la
encuesta representativa o promedio, conceptualizando cada evaluación como una
distancia desde el valor cero (máximo confort) hasta el valor uno (mínimo
confort).
3. Se reclasificaron las evaluaciones de la encuesta promedio por cañón urbano
utilizando sus valores absolutos ponderados20.
Para lograr la interpolación cartográfica, se utilizó la información de la cobertura puntual
generada, integrada a la cobertura con los polígonos de cada cañón, se procedió a
generar una superficie continua en la que se interpola o infiere espacialmente la
percepción del confort y/o la ASV. Para ello se definió la conceptualización espacial
mediante los siguientes criterios:
1. La distancia que se consideró fue la distancia euclidiana
2. La variable analizada decrece inversamente a la distancia desde su origen o
localización
3. La vecindad de cada punto se define por los 4 vecinos más próximos en un radio
de 120m (equivalente a la longitud de una manzana y sus calzadas).
4. Se usó como límite o barrera de la interpolación el perímetro de cada cañón
urbano y el tamaño de la celda o pixel considerado fue de 2m.
20Para representar el máximo confort se mantuvo el valor 0 (cero), y para representar el mayor disconfort, sea negativo o positivo, se estableció el valor máximo 1 (uno).
62
5. La interpolación, fue de tipo IDW, la más ajustada al caso, al tratarse de
distancias en las coordenadas X e Y (sin alturas).
“Utilizando estos criterios se generó la superficie de ambas variables (encuestas y ASV),
las que junto a los polígonos de cada cañón fue posible encontrar un valor único
representativo. Para obtener el valor único de referencia para realizar comparaciones
espaciales se utilizó la herramienta Zonal Statistics de ArcGis (ArcToolbox -
>SpatialAnalyst Tools ->Zonal), usando como datos de entrada las superficies generadas
y las zonas definidas por cada cañón urbano. La herramienta permite obtener diferentes
estadísticos descriptivos de la muestra compuesta por los pixeles de cada superficie. De
esta forma, fue posible anexarle a la cobertura de polígonos de cañones urbanos sus
correspondientes valores máximos, mínimos y promedios, en relación a la variable de
análisis considerada” (John Treimun)
Para el objetivo específico Nº 5 se buscó transmitir los resultados de forma sencilla, si
bien el proceso puede ser complejo, el resultado debe ser de fácil difusión y
comprensión por parte de los lectores, ya que con estrategias de representación
sintetizadas aumenta la posibilidad de que factores geográficos sean incorporados a los
planos reguladores y sistemas de organización espacial.
63
8 - RESULTADOS
8.1_ Cañones urbanos, orientación en la trama urbana y proporción entre
edificaciones (Urbanos).
De acuerdo al objetivo específico Nº 121, dos indicadores son obtenidos por medio del
modelado del área seleccionada, el Factor de apertura de cielo (SVF) y el coeficiente de
sombra. Estos resultados se obtuvieron de manera independiente y luego se
correlacionaron. Se exponen los resultados de cada indicador individualmente y luego su
correlación.
8.1.1_Factor de apertura de cielo (Sky View Factor)
Para obtener el coeficiente de SVF se empleó el método de Grimmond et al
(2001); Gal et al (2007), en Chen (2013) descrito en la actividad 4, del objetivo 1, del
capítulo 7.
Los resultados son expuestos de manera gráfica y numérica en las figuras Nº 24 y Nº 25.
21Objetivo específico Nº 1: determinar y modelar tridimensionalmente distintos cañones urbanos.
64
Figura Nº 24: ficha tipo cañón Nº 9. Fuente: Elaboración propia.
Nota: Para cada cañón se desarrolló una ficha compuesta por una planimetría base, una vista frontal del
cañón y tres imágenes ojo de pez, una en cada punto de control del cañón. Estos puntos están graficados
en la planimetría base “emplazamiento” con letras A, B y C. Bajo las tres imágenes, se muestran los tres
resultados obtenidos al calcular los coeficientes, estos se muestran en la tabla superior de la imagen y el
promedio obtenido, siendo ese el resultado de un cañón en específico.
En este caso se muestra el cañón número 9, el SVF obtenido es de 0,71767. El factor 1 representa un
espacio completamente abierto y el factor 0 un espacio completamente cerrado, en este caso un 71% del
espacio está abierto al cielo.
65
El promedio del SVF de los tres puntos de control de cada cañón se grafican en la figura
Nº 25.
Figura Nº 25: Resultados de Sky View Factor, tabla de resultados y gráfico de barras.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: podemos destacar los dos cañones extremos, el Nº7 de bajo factor, debido a que es un cañón
peatonal intervenido por el proyecto de las “Tulipas” (cubiertas), idealmente diseñado para aumentar el
comercio en invierno y el cañón Nº 9 que tiene la mayor apertura al cielo y está compuesto por una calle
vehicular y un paseo peatonal.
66
8.1.2_Factor de sombra
Para poder generar una cartografía de sombras con coeficientes por cada celda de
estudio de 2x2m, es necesario el proceso de los datos LIDAR, para lograr un modelo
tridimensional de caras simples, pero representativas de la proporción urbana real, esto
fue desarrollado en la actividad 5, del objetivo 1, capítulo 7, y a modo de resumen, se
muestra la figura Nº 26.
Figura Nº 26: secuencia de modelado 3D. Fuente: Elaboración propia.
Nota: proceso de modelado 3d a partir de la nube de puntos (NDP) obtenidas por los datos LIDAR, estos
son superpuestos con una imagen raster en Autocad, luego se modela y exporta a Sketchup, en donde se
traza una grilla virtual a 150cm sobre la superficie, la cual será analizada en Ecotect.
67
Un ejemplo gráfico de cómo se transforma de NDP a modelo de caras planas 3d, se
muestra en la figura Nº 27.
Figura Nº 27: modelo 3D resultante a partir de los datos LIDAR. Fuente: Elaboración propia.
Nota: se muestra un mismo encuadre del centro metropolitano de Concepción en vista aérea de oriente a
poniente en tres modos, nube de puntos (NDP) original, modelo TIN generado automáticamente a partir
de NDP y por último el modelo final de caras simples producto del proceso de modelado 3D.
El segundo indicador que se obtiene como resultado morfológico es el factor de sombra,
el cual indica en una escala del 0 al 122, la cantidad de sombra percibida por un espacio
determinado. Para logar una correlación equilibrada en tiempo y fecha, se utilizó la
sombra proyectada por la obstrucción de la luz solar para el mismo día y hora del
registro de datos atmosféricos y la encuesta, el día 14 de enero a las 14:00 hrs.
22Factor de sombra: en una escala de 0 a 1 se representa el porcentaje de sombra proyectada en la superficie. 1 equivale a completamente sombreado y 0 equivale a completamente expuesto.
68
También se obtuvieron los datos para las 10:00hrs y las 22:00hrs, en este último horario
el valor fue 1 para todos los cañones por ser medido después de la puesta de sol, los
valores de las 10:00hrs, sirven para probar correlaciones y futuros estudios.
En la figura Nº 28, se muestran los resultados obtenidos por medio del análisis de la
exposición solar usando Ecotect. Más abajo en la figura Nº 29 se muestra la cartografía
arrojada por el software, cada celda trae un valor, el cual se ha seleccionado utilizando
como referencia los puntos de control A, B y C de cada cañón.
Figura Nº 28: resultados de porcentaje de sombra, tabla de resultados y gráfico de barras.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: los valores del coeficiente de sombra para los 9 cañones, a mayor valor mayor sombra es percibida
en ese cañón.
En la figura Nº 29 se puede ver que los cañones en sentido transversal (NO-SE) son más
sombreados que los cañones longitudinales (SO-NE), los cuales representan una mayor
exposición solar en la superficie.
69
Figura Nº 29: Cartografía de sombras. Fuente: Elaboración propia.
Nota: esta cartografía se logra a partir de la importación del modelo tridimensional obtenido por el proceso
de los datos LIDAR en Ecotect. Las celdas amarillas representan más exposición y las azules más sombra
(menos exposición).
8.1.3_Correlaciones entre SVF y Coeficiente de sombra
Los indicadores morfológicos urbanos (SVF y Coef. de sombra) son procesados por
medio de cálculos simples de estadística inferencial, que mide cómo una variable influye
en otra. Se evalúan los coeficientes de correlación (R) para determinar si una variable
influye en otra, y de qué manera lo hace; directa o inversa. También se calcularon los
coeficientes de determinación (r2) para ver que tan fuerte es esa influencia.
En este estudio se utilizaron 27 valores por variables que indican los datos de cada punto
de control, de los cuales se obtuvieron promedios por cañón, estos resultados se
muestran en la figura Nº 30.
70
Figura Nº 30: correlación y determinación de las variables urbanas para los 9 cañones.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: las líneas de tendencia muestran una relación inversa, a pesar del dato anómalo correspondiente al
cañón Nº 7, el cual se explica por la intervención “Las Tulipas”.
Al revisar la figura Nº 30 se ve que existe una fuerte correlación (R) entre el SVF y el
coeficiente de sombra, explicándose la una a la otra de manera inversa y con un
coeficiente de determinación (r2) de un 82%; a mayor apertura de cielo, menor
porcentaje del cañón es sombreado.
71
Este estudio incluyó el proyecto del cañón Nº7, en calle Barros Arana, entre Colo-Colo
y Castellón que se muestra en la figura Nº 31, el cual fue implementado por la
municipalidad de Concepción durante los años 2009 – 2010, y que originalmente se
llamaba “Plaza de Invierno: cubierta Barros Arana” pero que es conocida hoy como “las
Tulipas”. El proyecto fue diseñado con la intención de mejorar el espacio público en
invierno, pero que generó un efecto negativo para los ciudadanos al no considerar todas
las variables climáticas, urbanas y sociales asociadas al espacio público23.
Figura Nº 31: Intervención “Las Tulipas” en paseo peatonal del cañón Nº7. Fuente: Elaboración propia.
23 Según la Dirección de Obras Municipales de Concepción, este un proyecto que se diseñó para albergar el espacio público peatonal del microcentro en días de lluvias; pero el resultado no fue el esperado ya que han recibido comentarios en contra del proyecto argumentando que el espacio se moja de todas formas debido a que el agua captada es arrojada al suelo urbano sobre el pavimento, aumentando la escorrentía superficial lo que sumado al bloqueo del sol, genera un espacio húmedo y oscuro.
72
8.2_Fórmula de confort térmico urbano (Físicos).
Antes de describir los resultados cuantitativos obtenidos en terreno, los cuales se
aplicaron a la formula de confort ASV, se muestra la figura Nº 32, donde se representa el
resultado obtenido al procesar el modelo digital tridimensional por medio Ecotect para
obtener los valores de radiación solar de los cañones, estos valores son registrados y
aplicados a la fórmula, como fue descrito anteriormente.
Figura Nº 32: cartografía de radiación solar (directa y difusa) del polígono de estudio para el 14 de Enero
a las 14.00hrs.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: esta figura muestra las diferencias que produce la orientación de los cañones, cada pixel tiene un
valor, para el cálculo se utilizaron los pixeles ubicados en los puntos de control. El color amarillo
representa más radiación, y el color azul menor radiación.
73
Utilizando el procesamiento de datos de John Treimun descrito en la metodología, los
valores obtenidos en terreno, registrados en fichas (ver tabla Nº 4), indican los siguientes
valores por cañón para el confort ASV, los cuales se muestran en la siguiente figura
Nº33.
Figura Nº 33: los valores del confort térmico según la fórmula ASV de Nikolopoulou et al (2004).
Fuente: Elaboración propia.
Nota: La figura muestra los resultados en tabla y gráfico de barras para los 9 cañones, mientras menor es
el índice de ASV, mejor es el confort del cañón. Para graficar de manera más simple, se han categorizado
tres colores, el verde para los cañones confortables, el naranjo para los cañones menos confortables y el
color rojo para los cañones que representan disconfort, en este caso el cañón Nº 7.
Para cartografiar la especialización de los datos obtenidos por el índice de confort del
ASV se generó la figura Nº 34, la cual representa el confort térmico de cada cañón
seleccionado para las 14:00hrs del 14 de Enero del 2014.
74
Figura Nº 34: cartografía del confort térmico según la fórmula ASV de Nikolopoulou et al, (2004).
Fuente: Elaboración propia a partir de interpolación de John Treimun (2014).
Nota: en cartografía, se indican los puntos de control y se grafica el confort por medio de una rampa de
colores que va de verde, máximo confort, al rojo que representa mínimo confort. Luego de la ponderación
de la escala se define el valor 0,250 como el umbral del confort, sobre ese número el lugar analizado deja
de ser un lugar completamente confortable.
En la figura Nº 34, podemos apreciar que los cañones con eje SO-NE presentan mayor
disconfort (orientación del futuro eje bicentenario), destacando el cañón Nº7, el cual
representa el mayor valor de disconfort a pesar de ser cubierto24. También se observa
como resultado, que los extremos cercanos a la plaza son menos confortables en los
cañones Nº 2 y Nº 8, estos extremos no tienen edificaciones que les obstruya la radiación
24La fórmula lo identifica como un lugar de baja temperatura y radiación solar, con fuertes vientos y alta humedad relativa, considerándolo como un lugar disconfortable por el frío, ausencia de temperatura.
75
solar, por lo que al estar más expuestos, aumenta su factor en la fórmula y se representan
en la cartografía, como menos confortables.
En el siguiente capítulo se compara la modelación del confort cuantitativo con datos
cualitativos obtenidos de las encuestas para ver la certeza de la fórmula aplicada, y su
relación con la percepción.
El viento es un factor atmosférico que considera el ASV sólo en sentido de velocidad, no
en dirección. La velocidad del viento es una variable significativa que forma parte del
indicador de confort (Cheng 2008). Esto se ha incorporado en el estudio por medio del
ASV y las encuestas.
Los datos de la dirección del viento en el terreno se resumen en la figura Nº 35, en ella
se muestran las dinámicas de los vientos, y los cambios producidos por la ciudad,
considerando que menos de la mitad de los sentidos registrados son NE, de componente
SO. Como muestran los gráficos entregados por el U.S. Energy Department, por medio
del Weather Tool de Ecotect 2011 para Concepción.
Figura Nº 35: esquema de vientos para Concepción. Fuente: Elaboración propia.
Nota: el gráfico de la izquierda representa la cantidad de puntos registrados del sentido del viento a 150cm
sobre el nivel de suelo en los cañones estudiados; los gráficos del centro y derecha, muestran las
componentes y temperaturas del viento para Enero y Julio a las 14:00 hrs, respectivamente. Durante el año
el viento cambia de temperaturas, pero se mantiene en un eje principalmente SW – NE, al igual que los
datos registrados en terreno.
76
8.3_Encuestas de percepción del confort térmico (resultados perceptuales).
En la descripción del proceso metodológico del objetivo Nº 4, se explicó el proceso de
normalización de las variables para poder entregar una información que permita, de
manera sencilla establecer una relación entre ellas, obteniendo de cada indicador un
valor entre 0 y 1.
Utilizando los datos de las 301 encuestas realizadas en terreno, se genera la figura Nº 36.
Figura Nº 36: Los valores del confort térmico según las encuestas perceptuales.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: Se muestran los resultados en tabla y gráfico de barras para los 9 cañones, mientras menor es el
índice de la encuesta, mejor es el confort del cañón. Luego de la ponderación de la escala se define el
valor 0,250 como el umbral del confort, sobre ese número el lugar analizado deja de ser un lugar
completamente confortable.
Además de los datos obtenidos de las preguntas en relación al confort, se registraron 5
caracterizaciones de los encuestados, tales como edad, sexo, contextura, vestimenta y
tipo de usuario. Estos resultados se muestran en la figura Nº 37.
77
Figura Nº 37: Gráficos de la encuesta realizada, características de los encuestados.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: demuestra lo aleatoria que fue la muestra de los habitantes del centro metropolitano de Concepción.
Del mismo modo, se han especializado los datos por medio de una interpolación IDW
de los valores promedios de cada punto de control, generando la cartografía que se
muestra en la figura Nº 38.
78
Figura Nº 38: cartografía del confort térmico perceptual.
Fuente: Elaboración propia a partir de interpolación de John Treimun (2014)
Nota: en cartografía se indican los puntos de control y se grafica el confort por medio de una rampa de
colores que va de verde, máximo confort, al rojo que representa mínimo confort.
Nuevamente podemos apreciar que los ejes SO-NE representan menor confort térmico
percibido, los cañones NO-SE son más confortables y también se aprecia las diferencias
inter cañón. Ambos modelos de confort térmico (físico y perceptual) representan estas
diferencias, pero a pesar de ello no existe una correlación entre los valores
cartografiados. En el siguiente subcapítulo 8.3, se comparan los valores obtenidos para
cada cañón en el modelo de confort físico y el modelo perceptual en base a encuestas.
79
Durante el proceso de las encuestas se registraron observaciones de los encuestados25
que hacían referencia al tiempo meteorológico y otras ciudades. Por ejemplo, se
mencionó por parte de un encuestado que “…ahora hace más calor que antes, antes era
más fresco” refiriéndose a sensaciones de años anteriores, lo que se vincula con el
calentamiento global descrito en el marco teórico. Otro de los encuestados, proveniente
de Santiago mencionó que “…acá no hace tanto calor como en Santiago, acá es fresco,
corre viento”, aludiendo a la diferencia del clima costero en contraposición con la
situación de valle interior de Santiago. De estas observaciones se infiere que la
percepción de los habitantes está ligada a la costumbre del clima en donde se habita.
8.4_Interpretación de correlaciones entre datos del diseño urbano, la fórmula de
datos físicos y la percepción de los habitantes.
Los datos obtenidos independientemente son trabajados de manera conjunta por medio
de una matriz de correlación de sus valores, en esta matriz se incluyen los indicadores
que construyen la estructura del estudio, estos son indicadores de ciudad (SVF y Coef.
de sombra), del microclima (ASV) y de la percepción humana (encuestas).
Tabla Nº 6. Matriz de correlación de los resultados obtenidos. Fuente: Elaboración propia.
Nota: el color amarillo representa los indicadores de morfología y orientación, el indicador naranjo
representa datos atmosféricos cuantitativos para el confort térmico físico y el color rojo, representa datos
de percepción humana para el confort térmico perceptual. 25Los encuestados entregaron información perceptual, pero no sus nombres, por lo que las encuestas son anónimas.
80
Como interpretación de la matriz de correlación se detallan las siguientes explicaciones
de varianzas.
Los indicadores urbanos de morfología y orientación de cañones tienen una fuerte
correlación inversa, a mayor SVF menor superficie sombreada, y el coeficiente de
determinación (r2) de estos dos datos es de 0,822 lo que se puede leer como una
influencia de un 82% de una variable con la otra.
Con respecto a la correlación entre los indicadores del confort (ASV y encuestas), éstos
muestran un valor de r2 0,072, lo que indica que el método de modelado del confort
cualitativo no tiene influencia sobre el método de modelado del confort cuantitativo.
Este resultado es muy importante para determinar los futuros métodos de modelación del
confort en relación a las características morfológicas y de la orientación de los cañones
urbanos, ya que la percepción de los habitantes es muy diferente de lo que puede ser
cuantificado físicamente, esto reafirma que lo modelos de confort generados sólo en
base a modelos numéricos no representan necesariamente la realidad.
Los resultados obtenidos se procesaron y especializaron para generar cartografías de
cada tipo de modelo, lo que permite una comparación visual de los resultados
cualitativos versus los cuantitativos. Ver figura Nº 39.
81
Figura Nº 39: comparación de modelos de confort térmico, físico y perceptual.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: arriba a la izquierda, se representa el modelo cuantitativo y arriba a la derecha, el modelo
cualitativo. Abajo se realizó una superposición de las dos cartografías por medio del método “multiplicar”
de Photoshop, que permite ver el total de color de cada cañón superpuestos de manera simultánea.
82
Al comparar los cañones de la figura Nº 39, se consideran los siguientes lineamientos.
a) Según la matriz de coeficiente de correlación, no existe una clara correlación
entre el modelo perceptual (cualitativo) y el físico (cuantitativo). Sin embargo al
revisar el resultado cartográfico superponiendo ambas planimetrías de confort;
físico y perceptual (ver figuras 34 y 38 respectivamente) se observa que sí existe
una relación entre ambos resultados. Los cañones Nº 2, 5 y 6 presentan valores
equivalentes en ambos resultados cartográficos.
b) Los resultados obtenidos a partir de los valores cuantitativos son más
confortables que los obtenidos por los valores cualitativos, por lo que la
percepción de los habitantes es menos confortable que lo que muestran los
modelos numéricos26.
c) Los dos modelos muestran una tendencia a percibir mejor confort térmico en los
cañones NO-SE versus los cañones SO-NE; destaca el cañón Nº9, de la diagonal
Pedro Aguirre Cerda, el cual representa un buen índice de confort en ambos
modelos. Sus características formales y espaciales lo hacen un ejemplo idóneo
para generar espacios más confortables en los cañones urbanos.
d) El cañón Nº 7, en calle Barros Arana entre Colo-Colo y Castellón, intervenido
con el proyecto “Las Tulipas” no es valorado como espacio público por los
habitantes, ni tampoco por los resultados de los modelo físico y perceptual.
Por último, del cruce de indicadores morfológicos y de orientación con modelos
indicadores del confort térmico, se obtiene el siguiente resultado; el método cuantitativo
de registrar datos atmosféricos y aplicarlos por medio de la fórmula del ASV influye
determinantemente en los indicadores del SVF y el coeficiente de sombra, teniendo
valores de coeficiente de correlación de -0.814 y 0,713 respectivamente.
26Resultados para datos registrados en torno a las 14:00 hrs. (entre 13:00 y 16:00)
83
De esto se puede inferir que mientras mayor sea el SVF, menor será el valor del confort
y mientras más bajo el valor del confort, más confortable es el lugar y que con mayor
coeficiente de sombra el confort será mayor.
Los cruces de indicadores morfológicos y de orientación urbana con los indicadores
cualitativos de las encuestas no tienen la consistencia suficiente para identificar
relaciones directas o inversas, simplemente no hay relación entre los datos cualitativos y
los cuantitativos. Para representar los 9 cañones, su posición, orientación, morfología y
resultados, se construye la figura Nº 40.
84
Figura Nº 40: lamina mixta, indicadores urbanos, físicos y perceptuales. Fuente: Elaboración propia.
Nota: muestra el emplazamiento de los cañones, su proporción por medio de una fotografía, su orientación
y sus resultados en valores para cada variable estudiada. El SVF se representa con color amarillo, el
coeficiente de sombra en color azul oscuro, y los índices de confort físico y perceptual con tres colores:
verde para cañones confortables, naranjo para cañones inconfortables y color rojo para cañones muy
inconfortables. El cañón Nº 9 es el con mejores índices de confort en los dos modelos utilizados, este
cañón se constituye con alta apertura de cielo (SVF) y un bajo porcentaje de sombra a nivel del peatón,
estos buenos índices se pueden explicar por la mayor ventilación del cañón debido a sus proporciones y
orientación.
85
9 - Consideraciones finales
9.1_De la metodología aplicada
La metodología diseñada para el desarrollo del estudio, funcionó continua y fluidamente.
Para su diseño se empleó mayor tiempo, pero esto permitió que una vez puesta en
marcha por medio de la tabla de actividades de cada objetivo específico, el estudio se
construyera de manera simple, completa y ordenada; pasando por todas las etapas y
obteniendo los productos necesarios para utilizarlos como insumos en las siguientes
actividades.
Al tener una metodología diseñada y dinámica (con capacidad de modificarse) se genera
una herramienta para la proyección de estudios asociados al mismo tema, pasando a ser
un resultado en sí misma.
Fue fundamental establecer parámetros, cantidades, viajes y tamaños abarcables para
una tesis proyectual, datos controlables y comprensibles.
En resumen, la metodología permitió responder a cómo modelar los cañones urbanos y
el confort térmico urbano y así también al cómo comparar estos indicadores.
9.2_De los resultados
Este tipo de resultados es de gran utilidad para los diseñadores urbanos, ya que la
planificación del microclima apropiado y el cuidadoso diseño de las zonas urbanas
pueden proporcionar protección contra los aspectos negativos y la exposición a los
aspectos positivos del clima, por lo tanto, aumentar el uso del espacio al aire libre
durante todo el año (Nikolopoulou et al, 2004).
Según la estructura del problema planteado, de los resultados se obtuvo una
consideración para cada pregunta.
86
De la pregunta ¿cómo modelar cañones urbanos? el proceso de digitalización
tridimensional a partir de los datos LIDAR funcionó correctamente, se logró modelar la
esencia formal del espacio urbano seleccionado y se generó un modelo capaz de ser
importado y exportado por distintos softwares de modelado espacial, principalmente a
Ecotect. El mayor problema para futuros estudios es el alto costo económico que
significa la adquisición de los datos LIDAR, lo cual se consiguió con aportes del
Fondecyt. Además del caso de Concepción, se creó una metodología que puede ser
replicada para otras ciudades de la red propuesta por el Fondecyt.
Sin embargo, el proceso de simplificación tridimensional funciona en la medida en que
el área de estudio sea abarcable, ya que al no ser un proceso automatizado debe ser
llevado a cabo por un investigador con capacidad de discriminar los datos innecesarios
que sí son visualizados en la nube de puntos.
Para la pregunta ¿cómo modelar el confort térmico en los cañones urbanos?, se
respondió aplicando dos métodos basados en la literatura citada, uno fundamentalmente
físico y otro perceptual.
Para la pregunta ¿cómo comparar morfología con confort térmico?, el método de la
matriz de correlación funcionó bien debido a su simpleza y a la adecuada preparación y
normalización de los datos registrados. Se obtuvieron importantes correlaciones entre los
modelos tridimensionales de los cañones y el confort físico, pero se obtuvieron
resultados de baja correlación con los modelos del confort cualitativo basado en
encuestas que representan la percepción de cada persona.
Este resultado es muy importante ya que plantea una nueva problemática: ¿si los
modelos de percepción del confort térmico humano no son influidos por los datos
morfológicos27, entonces cómo podemos validar los modelos digitales de confort
térmico ampliamente utilizados?
27 Valores de correlación menores a 0,5
87
9.3_De las aplicaciones de la geomática en la geografía urbana
El uso de sistemas de percepción remota como los datos LIDAR y las imágenes
satelitales, permiten reconstruir digitalmente la complejidad del espacio urbano para
estudios del espacio público. Su cualidad remota hace posible la obtención de datos
georreferenciados28 que a través de un levantamiento en terreno tomarían mucho tiempo
y en algunos casos, serían muy difíciles de obtener. Los trabajos en terreno permitieron
validar las dimensiones de la información entregada por el láser, ya que se verificaron
con huincha de medir. Se registraron anchos de calle, distancias entre árboles y alturas
de aleros sobre la vía pública siendo las estas distancias obtenidas con huincha
equivalentes a las obtenidas por láser.
Para el procesamiento de las nubes de puntos entregadas por el láser se trabajaron cerca
de 36.000 puntos incluyendo datos que se registran y distorsionan los resultados, como
autos, camiones, peatones, ferias itinerantes, etc. Para una modelación del espacio
urbano más simple y clara, el investigador debe prescindir de estos puntos que no
aportan información útil para el diseño urbano ya que no son objetos propios de cada
cañón urbano.
El alto costo de los datos LIDAR hace de ésta una herramienta de difícil acceso, pero
dentro del campo de los sensores activos, es el que más precisión presenta en resolución
espacial urbana, e incluye el valor Z de cada punto en el espacio, algo esencial para
estudios urbanos.
28 Nube de puntos
88
9.4_Recomendaciones para la continuidad del proceso Fondecyt
Debido a que el modelo perceptual basado en encuestas no resultó estar correlacionado
con las otras variables, es recomendado enfocar la investigación en otros métodos de
medición de la percepción, la cual incluya aspectos más sensibles del espacio, como por
ejemplo colores, material vegetal, indicadores acústicos, e incluso el programa de uso29
del cañón; idealmente estos datos deben ser comparados de una manera más subjetiva,
ya que al llevarlos al lenguaje matemático de la estadística, pierden fidelidad.
El estudio se realizó registrando datos en la época más calurosa del año para la ciudad de
Concepción, pero se recomienda poder replicar el trabajo durante el invierno, lo que
permitirá definir con datos validados, qué características urbanas son más positivas para
el confort térmico, permitiendo proteger los espacios de las variables negativas de los
ICE30 y exponer los espacios a variables atmosféricas positivas.
Con el fin de poder entregar algunas luces de los posibles resultados en invierno, se
utilizó el modelo tridimensional del área de estudio para graficar los conos de sombra
generados durante un día en verano (14 Enero) y un día en invierno (8 Julio). Como se
estableció anteriormente los cañones en sentido NO-SE gozan de mejor confort térmico
en verano y según la figura Nº 41, también están más expuestos a la radiación solar
durante el invierno, esto debido a que en el verano el ángulo solar para la ciudad de
Concepción es de 76º hacia el norte a las 12:00hrs, mientras que en invierno, el ángulo
solar es de 30º hacia el norte a las 12:00hrs. Esto se traduce en un bloqueo de la
radiación por las edificaciones para los cañones en sentido SO-NE y se grafica en la
figura Nº 42.
29 En lenguajes del espacio urbano y arquitectónico, el concepto del programa corresponde al uso que ese espacio está destinado a acoger y soportar. 30 ICE: Índices climáticos extremos.
89
Figura Nº 41a: proyección de sombras para el centro metropolitano de Concepción en un día de verano.
Fuente: Elaboración propia.
Figura Nº 41b: proyección de sombras para el centro metropolitano de Concepción en un día de invierno.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: los cañones NO-SE tienen un menor grado de sombra, mientras que los cañones SO-NE están
completamente sombreados, lo que se considera como negativo para el confort térmico en época de
invierno.
90
Figura Nº 42: corte transversal para calle Barros Arana (sentido SO-NE).
Fuente: Elaboración propia.
Nota: al graficar los ángulos solares para invierno y verano podemos ver que el sol de invierno no alcanza
a llegar al nivel del suelo del cañón, quedando completamente sombreado.
Por último se considera que para diseñar las ciudades y sus crecimientos de manera más
sustentable, en beneficio de la calidad ambiental para las ciudades emplazadas en climas
templado-cálido tipo mediterráneo, se recomienda generar más cañones con las
características del cañón Nº 9; con calles de eje O-E y de proporciones en que el ancho
de la calle es el doble de la altura de las edificaciones y en cada vereda una hilera lateral
de árboles caducos cuyo distanciamiento delimita un espacio igual a la mitad de la altura
de la edificación (ver Figura Nº 43). Este esquema de cañón urbano fue más confortable
tanto en el modelo de confort físico como en el perceptual. Entonces la composición
espacial para nuevos cañones puede ser de uso mixto, con espacio para vehículos,
ciclovías y peatones y con capacidad de generar comercio en los primeros niveles y
vivienda en los pisos superiores. Esto se ejemplifica en el perfil tipo de la figura Nº43
91
Figura Nº 43: perfil tipo del cañón (Nº9) más confortable en los dos modelos analizados.
Fuente: Elaboración propia.
Nota: las medidas están propuestas como proporciones, lo que puede ajustarse a distintas normativas y
dimensiones, manteniendo las proporciones.
Para finalizar se plantea que el confort térmico en el centro metropolitano de
Concepción es más confortable que inconfortable. Los valores de los indicadores del
confort se midieron en escalas finales de 0 a 1, siendo 0 el mejor confort y 1 el máximo
disconfort, y la gran mayoría de los resultados está entre 0 y 0,5.
92
10 - AGRADECIMIENTOS
Este estudio pudo ser desarrollado gracias el profesor guía Cristián Henríquez y el
profesor co-guía Jorge Qüense.
La construcción de la estructura conceptual del estudio se realizó en el curso de casos de
estudio con los profesores Rodrigo Hidalgo y Jorge Qüense.
El desarrollo del estudio dentro del proyecto Fondecyt permitió la participación en
varios seminarios en conjunto con la Universidad de Chile, en donde se agradece la
participación de los profesores Hugo Romero, Pamela Smith y Alexis Vásquez. También
de la Universidad de Chile, se agradece la información compartida por Viviana
Hernández y Viviana Berrios, así como también los datos técnicos de Dustyn Opazo.
A los alumnos de Geografía de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Emilia
Fercovic y Sebastián Rodríguez, quienes ayudaron en terreno a realizar las encuestas y
registrar datos atmosféricos.
A John Treimun, Geógrafo y matemático de la Universidad Católica de Chile
A Pia Abanos, arquitecta de Asesoría urbana de la municipalidad de Concepción, quien
compartió información general de las propuestas para Concepción en el 2020.
A Carla Boero, de la dirección de Obras Municipales de Concepción, quien entregó
información vía oral de las últimas intervenciones urbanas del centro y compartió el
plano regulador comunal en alta resolución.
A Juan Ramón Espinoza, del Laboratorio de Estudios Urbanos de la Universidad del
Bio-Bio por compartir información LIDAR de la ciudad, en conjunto con Eric Parra.
93
11 - BIBLIOGRAFIA
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