Determinación y caracterización de los indicadores que intervienen en un sistema integral de iluminación natural y protección solar : aplicado a la incorporación de bandejas en los huecos de fachadas existentes

En esta tesis se estudia cómo lograr el equilibrio entre dos fenómenos naturales que afectan a los huecos de fachadas: la iluminación natural y la ganancia solar. Es decir, el cómo, conseguir la optimización de la iluminación natural que se introduce a través de las ventanas existentes, sin realizar una laboriosa intervención de sustitución de las mismas y el cómo, conseguir la protección de la radiación solar directa de la zona acristalada, para evitar tanto las ganancias térmicas innecesarias como el deslumbramiento que afecta a la calidad lumínica de los recintos. Para el desarrollo esta investigación se ha propuesto una metodología de estudio dividida en dos fases: La primera, de Análisis y Diagnóstico, en la que se han de definir los estándares a cumplir y las variables con las que se evaluarán las bandejas. Y, la segunda, de Evaluación y Comprobación en la que se han de establecer los criterios de valoración y ponderación de cada variable. En la primera fase, se definirán las variables físico-ambientales, para lo que se seleccionarán algunas ciudades a estudiar, a las cuales se les estudiará las necesidades de confort térmico, se determinarán las dimensiones que deben tener las protecciones solares en esas ciudades, además se determinarán las actuaciones a realizar en los huecos de fachada según sea su posición en el plano vertical de la misma. Así mismo, se plantea hacer un análisis de casos reales, para lo que se caracterizarán desde el punto de vista lumínico algunas viviendas, realizando medidas “in situ” y comparando resultados con los que se obtienen de los programas de simulación, para seleccionar las viviendas en las que la realidad y la simulación se aproximen más, una de estas viviendas servirá de modelo en las simulaciones que se realizará en la segunda fase. También, en esta primera fase, mediante un modelo neutro, se estudiará el comportamiento térmico y lumínico del tamaño del hueco en el que se insertará la bandeja posteriormente, para luego estudiar la posición de la bandeja en el plano vertical de la ventana, desde el punto de vista ergonómico. Y finalmente se estudiará, el comportamiento térmico y lumínico del modelo con la bandeja ubicada a 40, 50 y 60cm del techo. En la segunda fase, se establecerá la valoración y ponderación de las variables con las que seleccionar la bandeja que mejor equilibre los aspectos térmicos y lumínicos, teniendo en cuenta estrategias pasivas de acondicionamiento ambiental, como favorecer las ganancias solares en invierno en horas diurnas y evitar las pérdidas de calor en horas nocturnas; y en verano implementar sistemas de sombreamiento en la zona acristalada para evitar las ganancias de calor; y, tanto en verano como en invierno, aprovechar la iluminación natural, para favorecer la iluminancia útil y evitar el deslumbramiento. Una vez definidos los criterios de valoración y ponderación se aplicará a la evaluación térmica y lumínica del modelo neutro con la bandeja, consiguiendo seleccionar la bandeja con mejor comportamiento. Posteriormente se comprobará la metodología de estudio desarrollada en el modelo seleccionado, se evaluará el comportamiento térmico y lumínico, con la incorporación de algunas alternativas de bandeja. Con esta investigación se quiere demostrar que mediante la aplicación de esta metodología de estudio, es posible evaluar y seleccionar bandejas que respondan a las necesidades requeridas en distintos casos de estudio, por lo que se considera que, la bandeja puede ser un elemento arquitectónico aplicable tanto en rehabilitación como en nueva construcción, de espacios en los que sea necesario mejorar sus condiciones lumínicas y térmicas simultáneamente. ABSTRACT This thesis studies how to balance two natural events that affect the window opening of facades: daylighting and solar gain. That is to say, how to achieve optimization of natural light that gets in through the existing windows, without making a laborious intervention of replacing them and how to get protection from direct solar radiation from the glass area, to avoid unnecessary heat gain and glare affecting the light quality of the enclosures. To develop this research, it has been proposed a methodology of study divided into two phases: First phase, Analysis and Diagnostics, in which the variables with which the light shelf are evaluated will be defined along with the standards the light shelves will meet. The second phase, Assessment and Verification, in which the assessment criteria and weighting of each variable will be established. In the first phase, the physical and environmental variables shall be defined, various cities will be selected to be studied, and in each the needs of thermal comfort will be determined along with the dimensions of shading devices in the cities. In addition the actions to be taken in the window opening of the façade will be determined, depending on their position in the vertical plane. An analysis of real cases will be undertaken, which will be characterized from the luminous point of view, performing "in situ" measurements and comparing results with those obtained from simulation programs, to select places/dwellings where reality and simulation are closer, one of these places/dwellings will be a model, in the simulations to perform at the second phase. Also, in this first phase, by a neutral model, the thermal and light behavior of the size of the window opening will be studied, in which the light shelf is inserted later, the position of the light shelf in the vertical plane of the window is studied, from an ergonomic point of view. And finally to study the thermal and light behavior of the model with the light shelf located at 40, 50 and 60cm from the ceiling. In the second phase, the evaluation and weighting of the variables will be established selecting the light shelf that best balances the thermal and daylighting aspects, taking into account passive environmental conditioning strategies; such as getting solar gains in winter during daylight hours, and preventing heat loss during the night hours; and in summer implementing shading systems in the glazing area to avoid heat gains. And in both summer and winter, taking advantage of natural lighting, to improve useful illuminance and avoid glare. Once defined, the evaluation criteria and weighting will be applied to thermal and daylighting evaluation to the neutral model with the light shelf, the best performing light shelf will be selected. The study methodology developed in the selected model will be verified the thermal and daylighting performance with the addition of some light shelf alternative will also be studied. With this research, we want to show that by applying this study methodology it is possible to evaluate and select the light shelf that meets the needs required in different case studies, so it is considered that the light shelf may be an applicable architectural element in both refurbishment and new construction of spaces where necessary to improve their daylighting and thermal conditions simultaneously.

Nueva York : la revitalización del espacio público a partir de 1950

A partir de la segunda mitad del siglo XX, Nueva York experimenta una apertura al público de espacios nuevos, transformados u olvidados mediante la adaptación de mecanismos, ya sean formales o informales, de caracter permanente o temporal, para la incorporación de uso público en un contexto urbano limitado y congestionado. Estos recursos espaciales son mediadores entre el espacio público y el privado, y son el resultado físico de la negociación entre la legislación urbana, los interes privados de los promotores y las demandas de los ciudadanos. La tesis estudia una selección de obras, entre los años 1950 y 2015, que incorporan notables oportunidades para el uso colectivo, pero que han propiciado la creación de dos tipos de espacios: los “espaciosoasis”, aquellos que potencian una verdadera interacción social entre los usuarios; y los “espacios-vitrina”, para ver y no tocar, en los que el usuario participa indirectamente y, sin promover interacción alguna, atraen al público foráneo y rechazan al local. La diversidad de usos, la sensibilidad social, la supervisión cercana y la facilidad de mantenimiento de la pequeña escala posibilitan que los “espacios-oasis” sean claves a la hora de mantener el fragil y vulnerable equilibrio de la vida urbana. La tesis profundiza en la contextualización de las obras en relación con el apoyo de las políticas públicas y contexto cíclico de los constantes altibajos económicos. El papel del alcalde neoyorkino es clave a la hora decidir el mayor o mejor respaldo de la administración local a las obras que tienen una incidencia en el ámbito de lo público, por lo que la tesis estructura las obras en relación a las transiciones entre las alcaldías más importantes. La presión del mercado inmobiliario, los intereses privados y políticos, la excesiva comercialización y programación de estos espacios dificultan el lento y opaco proceso de la incorporación de uso público en la ciudad y compremeten el verdadero carácter cívico del espacio abierto urbano. La investigación estudia estos factores a través de una reflexión sobre el verdadero sentido de la revitalización de lo público, entendida en relación con las interacciones que fomenta y que se producen más allá de las intenciones del proyecto arquitectónico. El objetivo y el alcance de esta investigación permite reflexionar, discutir y explorar el uso y la participación cívica en el entorno construido, para de esta forma poder entender la evolución de las condiciones sociales, económicas, arquitectónicas y urbanas del espacio público. ABSTRACT During the second half of the twentieth century, New York experienced a launch of new spaces, changed or forgotten through the adoption of mechanisms, whether formal or informal, permanent or temporary, for the incorporation of spaces for public use in a limited and congested urban context. These assets are mediators between the public and private space, and are the physical result of negotiations between the urban legislation, the private interests of the developer and the demands of citizens. The dissertation examines a selection of projects, between 1950 and 2015, that incorporate remarkable spatial opportunities for collective use, which led to the creation of two types of spaces: “oasis-space”, those that enhance social interaction between patrons; and “vitrinespace”, space to be seen but not touched, where the user participates indirectly and does not promote any interaction, attracting an outside public and rejecting the local. Diversity of uses, social sensitivity, close supervision and ease of maintenance that enable small-scale “oasis spaces” are key when it comes to keeping the fragile and vulnerable balance of urban life. The investigation explains the contextualization of the projects in relation with the support of public politics and the cyclical context of constantly changing economics. The role of the New York mayor is key at the time of deciding the level of administrative support for the projects that occur at a point of overlap between the public and the private, which is why the thesis analyzes the projects in relationship to the transitions between the cities most influential mayors. Pressure from the housing market, private and political interests, excessive commercialization and programming of these spaces impede the slow and opaque process of incorporating them for public use in the city and compromise the true civic character open urban space. The research explores these factors by reflecting on the true meaning of the revitalization of the public, understood in relation to interactions it encourages and that occur outside of the intentions of the architectural project. The objective and scope of this study allows for reflecting on, discussing and exploring civic participation and use of the built environment, as a way to understand the evolution of social, economic, architectural and urban conditions of public space.

Soil aggregate geometry: Measurements and morphology

Aggregates provide physical microenvironments for microorganisms, the vital actors of soil systems, and thus play a major role as both, an arena and a product of soil carbon stabilization and dynamics. The surface of an aggregate is what enables exchange of the materials and air and water fluxes between aggregate exterior and interior regions. We made use of 3D images from X-ray CT of aggregates and mathematical morphology to provide an exhaustive quantitative description of soil aggregate morphology that includes both intra-aggregate pore space structure and aggregate surface features. First, the evolution of Minkowski functionals (i.e. volume, boundary surface, curvature and connectivity) for successive dilations of the solid part of aggregates was investigated to quantify its 3D geometrical features. Second, the inner pore space was considered as the object of interest. We devised procedures (a) to define the ends of the accessible pores that are connected to the aggregate surface and (b) to separate accessible and inaccessible porosity. Geometrical Minkowski functionals of the intra-aggregate pore space provide the exhaustive characterization of the inner structure of the aggregates. Aggregates collected from two different soil treatments were analyzed to explore the utility of these morphological tools in capturing the impact on their morphology of two different soil managements, i.e. conventional tillage management, and native succession vegetation treatment. The quantitative tools of mathematical morphology distinguished differences in patterns of aggregate structure associated to the different soil managements.