Mapa de confort térmico (UTCI)
La pestaña «04 Confort térmico» combina datos climáticos, la simulación de viento, la sombra de edificios y árboles y la superficie del suelo para calcular el UTCI en cada punto, y lo muestra como un mapa por niveles.
Introducción
El mapa de confort térmico es una lámina para decidir, en la fase inicial del proyecto, si un espacio exterior es un lugar donde se puede estar sentado en verano. Esta pregunta suele analizarse con programas especializados como SOLWEIG o ENVI-met.
La mayor parte de los datos de entrada son resultados que ya han generado otras pestañas. No se descargan datos nuevos.
Cómo se usa
- Elige el emplazamiento y el radio.
- En la pestaña «04 Confort térmico», elige el periodo (verano, primavera, otoño, invierno o anual).
- Elige la hora (10:00, 14:00 o 18:00).
- Haz clic en «Calcular».
Las horas son hora estándar, sin horario de verano (CET; WET en Canarias). En verano el reloj va una hora por delante: las 14:00 del cálculo son las 15:00 del reloj.
Si ya existe una simulación de viento del mismo emplazamiento y periodo, el cálculo tarda unos segundos. Si no, primero se ejecuta la simulación de viento, que tarda de 30 segundos a 3 minutos según el radio.
UTCI y niveles
El UTCI (Universal Thermal Climate Index, índice universal de clima térmico) reúne temperatura, humedad, velocidad del viento y radiación en una sola temperatura: la que siente una persona. Se define como la temperatura del aire que, en un ambiente de referencia (sin viento, a la sombra, humedad del 50 %), produce la misma respuesta fisiológica. Su unidad es el °C. Se desarrolló en una investigación internacional (COST Action 730) y se usa mucho en estudios de clima urbano.
Los niveles usan los nombres definidos para el UTCI (entre paréntesis, el nombre original en inglés).
| UTCI | Nivel |
|---|---|
| 9–26 °C | Sin estrés térmico (no thermal stress) |
| 26–32 °C | Estrés por calor moderado (moderate heat stress) |
| 32–38 °C | Estrés por calor fuerte (strong heat stress) |
| 38–46 °C | Estrés por calor muy fuerte (very strong heat stress) |
| 46 °C o más | Estrés por calor extremo (extreme heat stress) |
Los niveles de frío (0–9 °C, estrés por frío leve; por debajo, moderado, fuerte, muy fuerte y extremo) se definen de la misma forma y se usan en el cálculo de invierno.
Método de cálculo
Hay cuatro entradas, y tres de ellas son datos que ya usan otras pestañas.
| Entrada | Datos | Tratamiento |
|---|---|---|
| Temperatura, humedad y radiación solar | Archivo climático EPW (el mismo de la rosa de los vientos) | 8.760 horas de temperatura seca, humedad, radiación y nubosidad, agrupadas por mes × hora |
| Velocidad del viento | Resultado de la simulación de la pestaña «03 Viento» | Si hay un resultado del mismo emplazamiento y periodo, se reutiliza tal cual |
| Sombra y cielo visible | Mapa de alturas de los edificios (el mismo del viento), terreno y arbolado de los inventarios municipales | Calcula las sombras con la posición del sol y mide la proporción de cielo visible (SVF) |
| Superficie del suelo | Polígonos de parques y zonas verdes ∪ copas del inventario de arbolado | El césped (albedo 0,20) se calienta menos que el asfalto (albedo 0,12) |
Con estas cuatro entradas se obtiene en cada punto la temperatura radiante media (TRM), que se combina con temperatura, humedad y velocidad del viento para calcular el UTCI.
La fórmula del UTCI es un polinomio de 6.º grado con 210 términos. Copiarla a mano lleva inevitablemente a errores, así que se usa tal cual la fórmula extraída por script de una implementación pública validada. Los 9 casos de la tabla de validación pública están en el código y se comprueban cada vez (tolerancia 0,1 °C).
Sombra de los árboles
Sin la sombra de las copas, un parque se calcula con el mismo nivel que la ciudad construida, porque en un parque no hay edificios que den sombra.
El efecto de la superficie verde (el césped se calienta menos) es mucho menor que el de la sombra de las copas. La mayor parte del fresco de un parque viene de la sombra.
Los árboles salen de los inventarios municipales de arbolado, solo en Madrid y Barcelona: Madrid (799.110 árboles de calles, parques y zonas verdes, con la altura de cada árbol) y Barcelona (222.279 árboles de calles, zonas y parques, con una categoría de tamaño). Cada árbol se dibuja como un círculo de copa; el radio sale de la altura en Madrid y de la categoría en Barcelona.
Para la sombra, todas las copas tienen una altura supuesta de 8 m y la sombra se calcula igual que la de los edificios. La sombra de un árbol no es completa: deja pasar el 15 % de la radiación directa (transmitancia 0,15). Bajo la copa, el cielo visible tiene un máximo de 0,30.
8 m es un valor supuesto, también en Madrid, aunque el inventario tenga la altura de cada árbol. Si los árboles reales son más altos, el lugar es más fresco que en este mapa; si son jóvenes, más caluroso. El aviso de la pantalla indica siempre que la altura de los árboles se supone de 8 m.
Si la copa se añade a la altura de los obstáculos, la persona que está bajo el árbol queda con los ojos a 8 m y el cálculo la pone al sol. Para evitarlo, la altura del observador se pasa aparte, a nivel del suelo. Sin este paso, añadir los árboles no produce sombra.
Cómo leer el resultado
El valor de UTCI en un punto (por ejemplo, UTCI 35,1 °C en este punto) no está garantizado por esta herramienta. Como dice el aviso de la pantalla, el resultado sirve para comparar lugares entre sí, no para citar cifras.
La diferencia entre una calle en sombra, que sale en verde, y una plaza al sol, que sale en rojo, o el cambio de color donde se corta una hilera de árboles, son juicios que salen de la forma y se distinguen bien en esta lámina.
La lámina se usa comparando periodos y horas. En el mismo emplazamiento, al cambiar la altura del sol cambian la proporción de sombra y el nivel. En el diseño de una plaza, se estudia junto con las horas del día en que la gente se queda en ella.
También sirve para comparar alternativas de implantación. Según cómo se coloque la volumetría, cambian dónde cae la sombra y el nivel de ese lugar, así que da argumentos para decidir dónde situar los espacios exteriores.
Limitaciones
Esta lámina no es un informe de ambiente térmico. Una evaluación real calcula varios días y horas con un modelo validado y decide con estadística, y los árboles se introducen con especie y altura medidas. Esta lámina es una herramienta para comprobar, en la fase anterior de diseño inicial, la estructura térmica de los espacios exteriores.
La lámina de confort térmico indica si se puede estar en un espacio exterior, así que una mala lectura tiene más consecuencias que en la lámina de viento. Estos son los sesgos y omisiones conocidos; en conjunto, el resultado tiende a salir más fresco.
- Viento a la altura del peatón sin resolver: por definición, el UTCI usa la velocidad del viento a 10 m, pero la celda de fluido más baja del CFD es el tramo de 4 a 8 m (centro a 6 m). El viento real a 1,5 m es más débil. Si entra un viento más fuerte, el UTCI sale más bajo: sesgo hacia más fresco.
- Árboles fuera del inventario: los inventarios municipales recogen los árboles de calles, parques y zonas verdes; no aparecen los árboles de parcelas privadas ni las grandes masas forestales (en Madrid, por ejemplo, la Casa de Campo). Esos árboles no dan sombra en el cálculo: sesgo hacia más calor. Compensa en parte el punto anterior, pero no se sabe dónde ni cuánto.
- Propiedades de superficie tomadas de la bibliografía: el albedo y la emisividad del asfalto, el hormigón y el césped no se han medido. Por la misma razón no se genera un mapa de temperatura superficial: resolver el balance de energía de la superficie exige datos de inercia térmica, humedad del suelo y evapotranspiración que no tenemos.
- Alturas de los edificios: se usa el mismo mapa de alturas que en el viento. Fuera de Madrid, también en Barcelona, la altura es una estimación (plantas × 3 m), y los edificios sin altura ni plantas no entran en el cálculo.
La imagen guardada con «Guardar PNG» lleva un aviso: la sombra de los árboles supone una altura de 8 m, las propiedades de superficie son valores de la bibliografía y hay que comparar lugares sin citar las cifras. Si guardas con «Solo la lámina (PNG)», el aviso no aparece, así que añade tú el pie de imagen.
Fuentes de datos
| Datos | Uso |
|---|---|
| Archivo climático EPW/TMYx | Temperatura, humedad, radiación y nubosidad (8.760 horas). climate.onebuilding.org, TMYx 2011–2025. El mismo archivo de la rosa de los vientos |
| Simulación de «03 Viento» | Velocidad del viento |
| Mapa de alturas de los edificios | Sombra de los edificios y cielo visible (SVF). El mismo del viento. Madrid: Ayuntamiento de Madrid, «Alturas de edificios»; resto de España (también Barcelona): plantas del Catastro × 3 m |
| Copernicus DEM GLO-30 | Terreno |
| Inventarios municipales de arbolado | Sombra de las copas y superficie del suelo, solo en Madrid y Barcelona. Ayuntamiento de Madrid, Arbolado; Ajuntament de Barcelona, Arbrat (CC BY 4.0) |
| Polígonos de parques y zonas verdes | Superficie del suelo. © OpenStreetMap contributors (ODbL) |
| Implementación pública y tabla de validación del UTCI | Fórmula (polinomio de 6.º grado, 210 términos), 9 casos de validación (tolerancia 0,1 °C) |
| COST Action 730 | Definición del UTCI |