Por Ing. Marcelo Vega
Docente investigador (LESyC)-IMAE- FCEIA- UNR Coordinador del Comité Académico de Energías AUGM Miembro del Organismo de Estudio de Normas IRAM. Subcomité: Acondicionamiento Térmico de Edificios y Subcomité: Eficiencia Energética Edificios

Impacto en las políticas de planificación y diseño urbano. Oportunidades de adaptación y mitigación al Cambio Climático

Introducción:

En el contexto actual de cambio climático, las ciudades son escenarios estratégicos que tienen el potencial de actuar como un crisol de posibilidades de adaptación frente al aumento sostenido de las temperaturas a nivel global. Sin embargo, a pesar de contar con una cantidad creciente de conocimientos generales sobre clima urbano, aún se presenta una carencia de datos detallados locales, así como de recomendaciones de diseño a escala edilicia y urbana basadas en los mismos, que puedan ser utilizados en las etapas iniciales del proceso de diseño y planificación urbana.

Es en consecuencia que se ha presentado el proyecto “Isla de Calor Urbana: Impacto en las políticas de planificación y diseño urbano. Oportunidades de adaptación y mitigación al Cambio Climático”, bajo el programa Cooperación Sur- Sur de Mercociudades, (http://sursurmercociudades.org/) el cual se presenta como una oportunidad para sortear esta falta de información climática urbana específica para evaluar el desempeño energético de los componentes urbanos, teniendo en cuenta la profunda modificación del clima que produce la urbanización.

Dicho proyecto es llevado a cabo entre las ciudades de Rosario (Argentina), Reconquista (Argentina), Concepción (Chile) y la Universidad Nacional de Rosario (UNR) perteneciente a la Asociación de Universidades Grupo Montevideo (AUGM http://grupomontevideo.org/sitio/)

Una interesante línea de investigación es llevada a cabo para analizar las causas, consecuencias y posterior modelización aplicando el software Urban Weather Generator (UWG), desarrollado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts, como una herramienta de estimación de la intensidad de la Isla de Calor Urbana.

Asimismo, se analizarán medidas de mitigación, particularmente energéticas (teniendo en cuenta que, según lo indicado por los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU), la energía es central para todos los grandes desafíos y oportunidades a los que hace frente el mundo actualmente.

Introducción al contexto

Crecimiento Poblacional:

Durante los últimos 200 años, la población mundial se ha incrementado 7 veces. En efecto, en el año 1800 fue de 1 mil millones de habitantes, mientras que en el 2015 superó el valor de 7 mil millones de habitantes en todo el planeta. Además, en el mismo periodo las fracción de personas que vivían en áreas urbanas pasaron desde el 3% a más del 50% .
En Argentina la fracción de personas que viven en áreas urbanas supera el 90%!
Fuente: Naciones Unidas (2000)

Las ciudades contribuyen a los cambios del clima y de la composición atmosférica a escala local, regional e incluso a escala global. A su vez, la atmósfera tiene impactos sobre la infraestructura, salud y seguridad en las ciudades (deben hacer frente a eventos extremos como huracanes, inundaciones, sequías, lluvias torrenciales, etc).

Tormentas severas en la ciudad de Rosario provocando la caída de árboles, voladuras de techos y columnas de alumbrado público. Fuente: www.rosario3.com

Metabolismo Urbano

La ciudad se considera un sistema abierto integrado de seres vivos que interactúan con su entorno físico. (Douglas, 1983)

Es abierta porque importa y exporta energía y masa. En analogía con el metabolismo de un organismo vivo que “transforma sustancias en tejidos con una liberación simultánea de energía y desechos”.

Isla de Calor Urbana (ICU) ¿Qué es?

El incremento de temperatura en las áreas urbanas con respecto a la de las áreas rurales limítrofes. Es una modificación climática de naturaleza antropogénica.
Presente en áreas urbanizadas de tamaño medio y grande.
El fenómeno está determinado por las interacciones entre la atmósfera, la radiación solar y las características morfológicas, de materiales y de antrópicas de las ciudades.

Impactos:

Las islas de calor tienen un impacto relevante sobre el medio ambiente y la calidad de la vida de los ciudadanos, incluyendo:

Incremento del uso del aire acondicionado
Perjudicial en los climas cálidos y templados

Incremento de las emisions de CO2 debido al consumo de enegía eléctrica
Degradación de la calidad de aire y de agua en las zonas urbanas

Disconfort térmico. Incremento de la morbilidad y mortalidad relacionado con el calor.

Caracteristicas de las ICU atmosférica:

1. La ICU atmosférica presenta normalmente 5 características:
2. La diferencia de temperatura respecto al entorno rural es máxima después del atardecer y mínima después del amanecer
3. La temperatura del aire depende del sobrecalentamiento de las superficies durante el día y de la ralentización del enfriamiento durante la noche
4. La intensidad de ICU es máxima cuando el cielo es claro y el viento está calmo
5. Las temperaturas urbana son más altas en la zonas con mayor densidad urbana y de menor vegetación
6. El efecto de ICU afecta la capa de atmósfera hasta 2000 m en altura y determina una “pluma” de aire caliente sobre las áreas limítrofes

Representación de entradas y salidas de un ecosistema urbano (Oke, 2017)

Ciudad de México. Oke et al., 2017, Urban Climates, © Cambridge University Press 2017

Causas y variables:

• La sustitución de las superficies vegetales por edificios y superficies impermeables como calles, plazas, etc.;
• La diferente respuesta térmica de los materiales de acabado, debido a características especificas como reflectancia (albedo), conductividad e inercia térmica;
• El calor generado por fuentes antropogénicas, como edificios y los vehículos (acondicionadores de aire, motores, etc);
• La geometría y densidad urbana que contribuyen al almacenamiento del calor
• La intensidad de la ICU depende también de otros macro factores, como:
• El tamaño de la ciudad
• Las actividades predominantes
• Características geográficas y topográficas
• Las características climáticas de la región (viento, temperatura, humedad, etc)
  
  

En las zonas urbanas se producen grandes cantidades de calor antropogénico, principalmente por el transporte, la industria y los sistemas de cale facción y refrigeración. Este calor antropogénico puede causar un aumento de la temperatura del aire de 2-3 °C. La magnitud del flujo de calor antropogénico de- pende de la escala de análisis. Si bien una estimación de la calefacción antropogénica en toda la ciudad puede sugerir un valor alrededor de decenas de W m-2, a la escala de un bloque individual puede alcanzar valores de 1000 W m-2 . Imagen del uso exarcebado del aire acondicionado para lograr el confort térmico interior.

Urban Weather Generator.

El UWG incorpora como variables de entradas (inputs):

• Un archivo climático rural de la zona de estudio,
• Parámetros meteorológicos,
• Parámetros urbanos (morfología, movilidad, materiales, tipologías y vegetación)

y como salida (output) genera un archivo climático urbano donde se pueden apreciar las diferencias de temperatura con respecto al correspondiente rural.

La morfología urbana afecta el aumento de la temperatura a través de una variedad de efectos térmicos y mecánicos. La diferente morfología de tejidos puede determinar variaciones significativas de temperatura

De esta manera es necesario conocer la morfología urbana a través de un relevamiento del área de estudio y posteriormente realizar un modelado del área de estudio a fin de determinar los parámetros morfológicos promedios de todas las manzanas en el área urbana de estudio, determinando el índice de cobertura, de superficie vertical y de altura media de los edificios, entre otros.

Modelado en 3D de manzana de estudio relevado en la ciudad de Rosario. Fuente: Elaboración propia.

Este trabajo de investigación es llevado adelante por las adscriptas al LESyC/IMAE Camil Pizzorno, estudiante de Arquitectura; Marina Rivosecchi, estudiante de ingeniería Civil; Lucía Céspedes, ingeniera ambiental y los estudiantes de arquitectura: Marina García; Aldana Pliner; Dante Paternó; Sasha Ruiz y Rocío Martínez. Coordinado por el Mg ing Marcelo Vega y el asesoramiento científico del Dr Rubén D Piacentini. En colaboración con la PhD Agnese Salvati, Research fellow, Brunel University London (UK). TWAS Sustainability Visiting Expert for Scientists in Developing Countries.