Incidencia del porcentaje de abertura de las ventanas en la ventilación natural y el ruido de fondo en tres tipos diferentes de aulas de básica primaria en Medellín, Colombia

Abstract

This study was made in Colombia, a country located in the intertropical convergence zone, characterized by warm and humid winds, coming from the northern and southern latitudes. Colombia’s weather, despite being highly torrid, due to the perpendicularity of the sun’s rays, has a large number of thermal floors that make the climate fluctuate, due to its location near the Andes Mountain Arange. This study was developed specifically in the city of Medellín, located at 6.25° of the northern latitude he study was developed specifically in the city of Medellín, located at 6.25° of the northern latitude, with an average height of 1495 meters above sea level and with a hot sub-Andean humid climate (Narváez-Bravo & León-Aristizábal, 2001). These are important characteristics that should be taken into consideration for the measurement of the environment in the primary school classrooms considered in this study. 3 types of primary school classrooms were evaluated in the city of Medellín for this study: 1) square; 2) rectangular with openings on wide side; and 3) rectangular with openings on its short side. The names of these last two are rectangular and deep rectangular, respectively, which must comply with the Colombian Technical Standard (NTC) 4595 (Colombian Institute of Technical Standards and Certification [ICONTEC] & Colombia, Ministry of National Education, 2015). Five aperture percentages were evaluated with respect to the span's total area: 20%, 40%, 60%, 80% and 100% in three proportion types referencing its dimensions: 1:2, 1:3, and 2:3. Given 15 different cases of spans evaluated, the aperture at a 100% complies with the entrance suggested in NTC 4595 (2006). It's also the only one that adjusts with the proportions. Under NTC 4595 2015, updated from 2006, Medellin's weather doesn't fit into mild category, because its temperature ranges from 18 to a 24 °C. Neither does it fit into the warm-humid category because its humidity ranges are above 75%. Nevertheless, this inconvenient was resolved by using 1/6 of the space’s area, which is the suggested area for venting, according to NTC 4595 norm of 2006 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación [ICONTEC] & Colombia. Ministerio de Educación Nacional), which adjusted better to Medellin’s climate. Two models were made: 1) with the help of Autodesk CFD software (Computational Fluid Dynamics), in terms of wind; and 2) with the TL (Tansmission Loss) combined, in terms of noise. The wind and noise evaluations in the different combinations of classroom and percentage of window opening, show that: the three different classroom forms have no relationship with the ventilated area nor with the degrees of attenuation; the proportion of the span is not related to attenuation levels; and, the proportion that has greater simultaneous effects is 2: 3, with 40% opening in the square classroomEste trabajo está situado en Colombia, país ubicado en la zona de convergencia intertropical, caracterizado por aires cálidos y húmedos, provenientes de las latitudes norte y sur. Colombia, a pesar de ser altamente tórrido, por la perpendicularidad de los rayos solares, tiene una gran cantidad pisos térmicos que hacen fluctuar el clima, debido a su ubicación cercana a la Cordillera de los Andes. El estudio se desarrolló específicamente en la ciudad de Medellín, situada a 6.25° de la latitud norte, con una altura promedio de 1495 msnm y con un clima cálido húmedo subandino (Narváez-Bravo & León-Aristizábal, 2001), características importantes a considerar para la medición del ambiente en las aulas de clase de básica primaria consideradas en este estudio. En este trabajo se evaluaron 3 tipos de aulas de básica primaria en la ciudad de Medellín: 1) cuadrada, 2) rectangular con vanos en lado ancho y 3) rectangular con vanos en su lado corto. Estas dos últimas se nombran como rectangular ancha y rectangular profunda, respectivamente, las cuales cumplen con la Norma Técnica Colombiana (NTC) 4595 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación - ICONTEC & Colombia. Ministerio de Educación Nacional, 2015). Para conocer comportamientos simultáneos del viento y ruido en las aulas, se evaluaron 5 porcentajes de apertura, con respecto al área total del vano: 20%, 40%, 60%, 80%, 100%, en tres tipos de proporción referidas a las dimensiones del mismo: 1:2, 1:3, 2:3, dando 15 casos distintos de vanos a evaluar; la abertura al 100% cumple con el área de entrada sugerida en la NTC 4595 (2006) y es la única que cumple con las proporciones. Bajo las condiciones de la NTC 4595 de 2015, que actualiza la de 2006, el clima de Medellín no encaja en la categoría de templado, pues tiene un rango de temperaturas que varía de 18 a 24 °C; y tampoco encaja en la categoría de cálido-húmedo porque sus rangos de humedad están por encima de 75%. Sin embargo, este inconveniente se resolvió al usar 1/6 del área en planta, que es la sugerida para ventilar, de acuerdo a la norma NTC 4595 del 2006 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación [ICONTEC] & Colombia. Ministerio de Educación Nacional), que se ajustó más al comportamiento del clima en Medellín. Se hicieron dos modelos: 1) con ayuda del software de CFD (Computational Fluid Dynamics) de Autodesk, en cuanto a viento; y 2) con el TL (Tansmission Loss) combinado, en cuanto al ruido. Las evaluaciones de viento y ruido en las diferentes combinaciones de aula y porcentaje de abertura de la ventana, demuestran que: las tres diferentes formas de aula no tiene relación con el área ventilada ni con los grados de atenuación; la proporción del vano no tiene relación con los niveles de atenuación; y, la proporción que tiene mayores efectos simultáneos es la 2:3, con 40% de abertura en el aula cuadrada