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E L A B O R A C I Ó N Y A P L I C A C I Ó N D E L A
R O S A D E V I E N T O S E N E L P R O C E S O
D E D I S E Ñ O B I O C L I M Á T I C O - C U S C O
A C O N D I C I O N A M I E N T O
A M B I E N T A L I
A U T O R E S
B A L D E Ó N M E N D O Z A , A N D R E A M A R L E S
C Á C E R E S B A R R I O S , R A C H E L V A L E S H K A
C O A Q U I R A A L E , G I U L E I S Y M A R I T H
G U T I E R R E Z S A L A S , R O S E L Y N P O L E E T
P A C H E C O Y U C R A , J H O A N K E N Y I R O
D O C E N T E
M G. A R Q. J O S U E E L I S E O L L A N Q U E C H A N A
1. IMPORTANCIA DE LA VENTILACIÓN EN LA ARQUITECTURA
3.3.3. INFLUENCIA DE LA EDIFICACIÓN SOBRE EL FLUJO DE AIRE
4.1.1 VENTILACIÓN NATURAL EN EL INTERIOR DE LOS ESPACIOS El diseño bioclimático debe partir del análisis territorial y social 45
- (CLIMA Y VIENTOS DEL LUGAR).
- 1.1. CLIMA
- 1.1.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES
- 1.1.2. CLASIFICACIÓN SEGÚN KOPPEN
- 1.1.3. FACTORES CLIMÁTICOS VARIABLES
- 1.1.4. CONSIDERACIONES CLIMÁTICAS PARA EL DISEÑO
- 1.2. VIENTOS
- 1.2.1. CONDICIONES GENERALES
- 1.2.2. COMPORTAMIENTO DE LOS VIENTOS LOCALES
- 1.2.3. IMPLICANCIAS EN LA VENTILACIÓN NATURAL
- 1.2.4. CONSIDERACIÓN ESTACIONAL
- ELABORACIÓN E INTERPRETACIÓN DE LA ROSA DE VIENTOS.
- 2.1. ELABORACIÓN ROSA DE VIENTOS
- 2.2. INTERPRETACIÓN
- 2.2.1. DIRECCIONALIDAD
- 2.2.2. VELOCIDAD
- SECCIÓN). 3. ANÁLISIS DEL VIENTO EN LA ARQUITECTURA (PLANTA Y
- 3.1. VIENTO
- 3.2. EFECTOS
- a) En planta arquitectónica
- b) En sección arquitectónica
- 3.3. EFECTOS DE LOS VIENTOS SOBRE EL HOMBRE
- 3.3.1. ACCIÓN MECÁNICA
- 3.3.2. ACCIÓN TERMICA
- 3.3.4. CASOS FRECUENTES
- APLICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE VENTILACIÓN NATURAL.
- 4.1. VENTILACIÓN NATURAL DIRECTA
- 4.2. RENOVACIÓN DE AIRE
- 4.3. OLORES
- 4.4. VENTILACIÓN CRUZADA
- BIBLIOGRAFÍA
- DIRECTAS DE ENFRIAMIENTO. 5. APLICACIÓN DE LAS ESTRATEGIAS DE ACTUACIONES
- 5.1. ESTRATEGIA DE ACTUACIÓN DIRECTA:
- 5.1.1. ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO
- Aplicación en vivienda cusqueña:
- Ejemplo local:
- 5.1.1.1. HUMIDIFICACIÓN PASIVA
- Aplicación en Cusco:
- Justificación:
- 5.1.1.2. PATIOS HÚMEDOS
- Aplicación concreta en vivienda cusqueña:
- Beneficio:
- 5.2. ESTRATEGIAS DE ACTUACIÓN DIRECTA:
- 5.2.1. ENFRIAMIENTO RADIANTE
- Aplicación práctica:
- Consideración climática:
- 5.2.1.1. CUBIERTA AJARDINADA ECOLÓGICA
- Efectos térmicos:
- CONCLUSIONES:
- 6.1. SÍNTESIS Y APORTES A LA INVESTIGACIÓN
- 6.2. CONCLUSIONES GENERALES
- pasivo personalizadas El clima seco de altura de Cusco exige estrategias de diseño
- térmico sin recurrir a sistemas mecánicos La ventilación natural mejora significativamente el confort
- en viviendas de altura El enfriamiento evaporativo y radiante son estrategias eficaces
- ambiental sostenible Las cubiertas ajardinadas ecológicas son una solución térmica y
- más resiliente y saludable La aplicación de estas estrategias promueve una arquitectura
INTRODUCCIÓN
La ciudad del Cusco, ubicada a 3,399 metros sobre el nivel del mar, en la región sur andina del Perú, posee un
entorno geográfico y climático de características particulares que inciden directamente en el confort ambiental de
las edificaciones. Su emplazamiento en una zona de valle alto andino, rodeada de montañas, genera condiciones
térmicas específicas como marcadas variaciones de temperatura entre el día y la noche, radiación solar intensa y
una atmósfera generalmente seca. Estos factores hacen que el diseño arquitectónico en Cusco deba responder no
solo a criterios estéticos y funcionales, sino también a estrategias de adaptación climática.
JUSTIFICACIÓN DEL
ESTUDIO
En el contexto actual de crisis energética y cambio climático, el diseño arquitectónico
responsable y adaptado al entorno natural es una necesidad prioritaria. Cusco, por sus
condiciones topográficas y climáticas, presenta un potencial significativo para
implementar soluciones de ventilación natural eficaces. Sin embargo, gran parte del
parque habitacional de la ciudad no contempla estrategias bioclimáticas en su
concepción, lo que genera disconfort térmico, concentración de humedad, mala calidad
del aire y un uso excesivo de energía en sistemas de calefacción y ventilación.
El presente estudio resulta fundamental para evidenciar la importancia de integrar
estrategias de acondicionamiento pasivo, específicamente la ventilación natural, en el
diseño arquitectónico cusqueño. Comprender los patrones de viento, la radiación solar,
la orientación óptima y los mecanismos naturales de renovación del aire permitirá
formular recomendaciones arquitectónicas que respeten el medio ambiente y
respondan de manera eficiente al clima local.
1.Recolección de datos climáticos:
- Se recopilan datos meteorológicos históricos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI), específicamente de la estación meteorológica Cusco-Wanchaq, que registra información relevante sobre velocidad y dirección del viento, temperaturas máximas y mínimas, humedad relativa y radiación solar.
4.Análisis climático y generación de la rosa de vientos:
- Con los datos obtenidos, se elabora una rosa de vientos anual y estacional, representando gráficamente la frecuencia y dirección del viento en diferentes momentos del año. Este análisis permite identificar los flujos de aire predominantes y su intensidad, datos esenciales para definir estrategias pasivas de ventilación en proyectos arquitectónicos.
7.Revisión bibliográfica:
- Se realiza una revisión de literatura especializada sobre arquitectura bioclimática, ventilación pasiva, acondicionamiento ambiental y diseño sostenible en climas templados de altura. Entre las fuentes destacan obras de Givoni (1998), Olgyay (2015), Szokolay (2008), entre otros.
Interpretación y propuesta de criterios de diseño:
A partir del análisis climático, se formulan recomendaciones específicas para el diseño arquitectónico en Cusco, considerando orientación
óptima, ubicación de vanos, patios de ventilación, chimeneas solares, y otros dispositivos pasivos que permitan aprovechar los vientos
predominantes de forma eficiente y sostenible.
METODOLOGÍA
C L I M A Y
C A R A C T E R Í S T I C A S
D E C U S C O
Cusco presenta una temperatura promedio anual queoscila entre los 0°C
ylos19°C, con temperaturas extremas que rara vez descienden por debajo
de los -2°C o superan los 22°C. La ciudad se distingue por una alta
amplitud térmica diaria: las temperaturas pueden alcanzar los 23°C
durante el día y descender hasta 5°C durante la noche.
La estación lluviosa se extiende de noviembre a marzo, mientras que la
temporada seca ocurre entre abril y octubre, caracterizada por cielos
despejados y temperaturas moderadamente frías. Según la clasificación
de Köppen, Cusco se ubica en el grupo Cwb,
correspondiente a climas templados húmedos de altura, con veranos
frescos y lluviosos, e inviernos secos y fríos.
Entre los factores climáticos invariables que influyen en el diseño
pasivo de edificaciones en Cusco se incluyen la altitud, la topografía,
la radiación solar especialmente intensa durante el día, y la humedad
relativa baja que favorece la deshidratación del aire.
R o s a d e V i e n t o s : H e r r a m i e n t a E s e n c i a l
Larosa de vientos es una herramienta gráfica fundamental que permite visualizar lasfrecuencias de ocurrencia y direccionespredominantesdel viento a lo largo del año. En el contexto arquitectónico de San Sebastián (Cusco), su análisis es clave para implementar estrategias de ventilación natural eficiente.
Los datos han sido obtenidos de registros climatológicos históricos, complementados con estudios técnicos del SENAMHI y estimaciones propias adaptadas a la zona urbana.
D i r e c c i o n e s p r e d o m i n a n t e s :
Viento dominante: Sureste (SE), especialmente en meses secos (julio a septiembre) Variaciones secundarias: Este-sureste (ESE) y Sur-sureste (SSE), según temporada
La velocidad media anual del viento se encuentra entre 1.5 y 4.5 m/s, considerada suave a moderada. Durante los meses de agosto y septiembre, las velocidades aumentan, favoreciendo la ventilación cruzada natural y el enfriamiento pasivo.
A n á l i s i s d e l V i e n t o e n l a
A r q u i t e c t u r a
P l a n t a
A r q u i t e c t ó n i c a
Desde la visión enplanta, el vientopuede ser canalizado mediante orientaciones estratégicas de vanos y circulaciones. En Cusco, se recomienda orientar aberturas hacia el SE y hacia la dirección opuesta (NO), para inducir ventilación cruzada.
S e c c i ó n
A r q u i t e c t ó n i c a
Elviento también puede ser manipulado verticalmente. A través de la ventilación por efecto chimenea, se logra la extracción del aire caliente acumulado en la parte superior de los ambientes, mientras que aire fresco entra por aberturas bajas.
Esta estrategia es especialmente útil en Cusco, donde las altas temperaturas diurnas generan acumulación térmica que puede ser evacuada mediante lucernarios u otros dispositivos verticales. Además, techos inclinados y cubiertas ventiladas actúan como elementos que favorecen el flujo térmico ascendente.
T é c n i c a s d e V e n t i l a c i ó n N a t u r a l
V e n t i l a c i ó n N a t u r a l D i r e c t a
Consiste en permitir el ingreso del aire exterior hacia el interior a través de aberturas ubicadas en las fachadas expuestas al viento dominante (SE). Se recomiendan ventanas de apertura superior tipo banderola y ventanas dobles en espacios como habitaciones y salas.
R e n o v a c i ó n d e A i r e
Fundamental para mantener calidad interior saludable. Se implementa mediante rejillas superiores en muros, vanos superiores en tabiques divisorios y lucernarios abatibles en zonas altas del techo para permitir la salida del aire caliente ascendente.
V e n t i l a c i ó n C r u z a d a
El método más eficiente para lograr circulación de aire constante. Requiere fachadas opuestas orientadas al SE (entrada) y NO (salida), ambientes conectados sin obstrucciones y muros divisorios con vanos que no interrumpan el flujo del aire.
En climas de gran amplitud térmica como el cusqueño, es importante ventilar sin perder calor en la noche. Por eso se priorizan elementos regulables, como ventanas con hojas móviles o ventilas con contraventanas.
A n á l i s i s d e l
V i e n t o e n l a
A r q u i t e c t u r a
Elanálisis del viento en arquitecturaresponde a la necesidad decomprender el
comportamiento del airecomo factor ambiental activoen el diseño. Esteestudio se centra en el distrito de San Sebastián, en la ciudad de Cusco, donde el viento presenta una dirección predominante del sureste (SE) y velocidades promedio entre 2 y 4.5 m/s, especialmente en los meses secos.
JI
E f e c t o s d e l V i e n t o e n S e c c i ó n A r q u i t e c t ó n i c a
Sección A-A'
Elvientotambién puedesermanipulado verticalmente. A travésdela
ventilación por efecto chimenea, se logra laextracción del aire
caliente acumulado en la parte superior de los ambientes.
Esto ocurre cuando el aire interior se calienta, asciende y sale
por
ventanas o lucernarios superiores, mientras que aire fresco
entra por
aberturas bajas. Esta estrategia es especialmente útil en
Cusco, donde las altas
temperaturas diurnas generan acumulación térmica que
puede ser
evacuada mediante lucernarios u otros dispositivos verticales.
E f e c t o s d e l o s V i e n t o s S o b r e e l H o m b r e
C o n f o r t T é r m i c o E f e c t o s P s i c o l ó g i c o s
El viento influye directamente en la sensación térmica del usuario. En climas andinos como el de San Sebastián, el viento moderado puede mejorar la sensación de frescura durante las horas más calurosas del día. Sin embargo, en la noche o en estaciones frías, la exposición prolongada a corrientes de aire puede generar disconfort térmico o aumentar el riesgo de enfermedades respiratorias.
Estudios han demostradoque el movimiento del aire, incluso en niveles bajos, tiene un efecto positivo sobre el bienestar psicológico, al ser percibido como una señal de limpieza, frescura y vitalidad del espacio. Por el contrario, vientos excesivos o descontrolados pueden generar incomodidad, ansiedad o distracción, particularmente en espacios de estudio, descanso o atención médica.
A c c i ó n T é r m i c a d e l V i e n t o
T e r m o r r e g u l a c i ó n
A d a p t a b i l i d a d
I n t e r c a m b i o s T é r m i c o s
El viento tiene una función termorreguladora. En Cusco, las edificaciones están expuestas a una gran amplitud térmica diaria. Durante el día, el viento ayuda a disipar el calor acumulado en techos y paredes.
Laclave está en utilizardispositivos reguladores como contraventanas, aleros, cortinas térmicas o dobles ventanas que permitan adaptar la ventilación al momento del día o estación.
Los desplazamientos del aireaceleran los intercambios térmicos por convección entre la superficie de la piel y el medio ambiente y por evaporación del sudor.
I n f l u e n c i a d e l a E d i f i c a c i ó n S o b r e e l F l u j o d e
A i r e
Separar volúmenes construidos por pasajes o patios ventilados.
La forma,orientacióny disposición delosedificiosmodifica el patrón del viento.Volúmenes altos ycerrados generan sombrasdeviento ozonas de turbulencia, mientras que configuraciones permeables permiten un flujo constante y suave.
En San Sebastián, muchas edificaciones presentan techos bajos, cerramientos continuos y falta de patios o vacíos ventilados. Esto limita el movimiento del aire y favorece la acumulación de calor y contaminantes.
Diseñar fachadas permeables en planta baja para favorecer la entrada de aire.
Integrar elementos como rejillas, celosías o patios internos con vegetación, que además de ventilar, filtran polvo y partículas.
R e c o m e n d a c i o n e s P e r m e a b i l i d a d E l e m e n t o s F i l t r a n t e s
