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Las ciudades se vuelven mucho más calurosas en verano, ya que el concreto, el vidrio y las carreteras absorben calor durante el día y luego lo liberan lentamente durante la noche, calentando el aire circundante. Los edificios altos bloquean los vientos refrescantes, mientras que los automóviles, las fábricas y los aires acondicionados añaden aún más calor.
Juntos, estos factores crean islas de calor urbanas donde las temperaturas pueden ser varios grados más altas que en las áreas rurales circundantes. El fenómeno es familiar para arquitectos, planificadores e ingenieros de construcción porque afecta directamente el rendimiento del edificio, la demanda de energía, la comodidad de los ocupantes y la durabilidad de la infraestructura.
Este artículo explica cómo se forman las islas de calor urbanas, cómo se miden y por qué son importantes para las ciudades, proporcionando estrategias prácticas de mitigación y pasos para diseñar lugares urbanos más frescos y saludables.
Física del calentamiento urbano
La isla de calor urbana no es causada por un solo factor. Ocurre cuando múltiples elementos interactúan y se influyen entre sí.
- Propiedades de los materiales
Los materiales convencionales para pavimentos y techados tienen baja reflectividad y alta capacidad calorífica. Absorben una gran fracción de la radiación solar entrante y liberan lentamente esa energía en forma de calor sensible. - geometria urbana
Las calles estrechas y los edificios altos crean cañones urbanos que limitan la vista del cielo y restringen el enfriamiento convectivo. - vegetacion
Los árboles y las superficies verdes reducen la temperatura circundante mediante la sombra y la evapotranspiración. Cuando se elimina la vegetación, la ciudad pierde ese aire acondicionado natural. - calor antropogénico
La combustión en los vehículos, la expulsión de calor de las unidades de aire acondicionado y las operaciones industriales contribuyen a las cargas térmicas directas en el aire urbano.
Estos impulsores se combinan para producir dos manifestaciones relacionadas pero distintas.
- Calentamiento de superficies
Esto se refiere a temperaturas elevadas de la cobertura del suelo y las superficies construidas. Las temperaturas de la superficie pueden variar significativamente en distancias cortas y son más pronunciadas durante las horas soleadas del día. - Calentamiento de la temperatura del aire
Esto se refiere a las elevadas temperaturas atmosféricas que experimentan las personas y los edificios. El calentamiento del aire suele ser más notorio durante la noche porque los componentes urbanos liberan el calor almacenado después del atardecer.
¿Qué tan calientes pueden ser las ciudades?
Las diferencias de temperatura urbana varían según el clima, la forma de la ciudad y la estación. Los estudios indican que las temperaturas del aire urbano durante el día suelen ser de uno a siete grados Fahrenheit más altas que las de las zonas rurales circundantes, y las diferencias nocturnas suelen oscilar entre 2 y 5 grados Fahrenheit.
En casos extremos y localizados, las temperaturas superficiales del mediodía sobre aceras oscuras pueden ser 10 grados más altas que las de las zonas con vegetación adyacentes.
¿Por qué las islas de calor urbano merecen atención ahora?
Tres tendencias convergentes plantean urgencia:
- Las ciudades crecen y se vuelven más densas, lo que aumenta el área de superficie que absorbe calor.
- El cambio climático está aumentando tanto la temperatura media como la frecuencia de las olas de calor.
- Las poblaciones de las ciudades son vulnerables debido a factores sociales y económicos, la distribución desigual de los espacios verdes y el acceso limitado a la refrigeración.
La combinación de estas tendencias plantea un riesgo para la salud pública, los sistemas energéticos y la resiliencia de la infraestructura. Por ejemplo, las temperaturas urbanas elevadas aumentan la demanda de refrigeración y pueden hacer que los sistemas eléctricos excedan su capacidad máxima durante las olas de calor. También exacerba la contaminación del aire que forma ozono a nivel del suelo, lo que daña la salud respiratoria.
Impactos distributivos y de equidad
El calentamiento urbano rara vez es uniforme en una ciudad. Los vecindarios con menos cobertura arbórea, menos parques y una mayor proporción de superficies pavimentadas oscuras experimentan mayores cargas de calor. Las investigaciones indican una evaluación entre los barrios históricamente desfavorecidos y las temperaturas locales más altas. Prácticas como la línea roja han dejado legados mensurables en la distribución de las copas de los árboles y los espacios abiertos.
Medición del calor urbano para decisiones de ingeniería.
Las decisiones de ingeniería son más efectivas cuando se basan en mediciones. Hay tres fuentes de datos prácticos.
- Los mapas de temperatura de la superficie obtenidos por satélite brindan una cobertura espacial consistente y ayudan a localizar puntos críticos, priorizando intervenciones a escala de vecindario.
- Las redes de sensores terrestres de temperatura y humedad del aire capturan las condiciones que experimentan las personas y son esenciales para evaluar los riesgos para la salud humana y validar modelos de microclima.
- Las encuestas móviles y las campañas de sensores científicos comunitarios pueden llenar vacíos y proporcionar detalles intraurbanos de alta resolución.
Para los equipos de proyecto, el flujo de trabajo recomendado es combinar datos satelitales y terrestres para mapear los puntos críticos y luego implementar un monitoreo específico para verificar las condiciones de referencia antes de la intervención y medir el desempeño después.
Estrategias prácticas de mitigación
- Selección de Materiales para Cubiertas y Pavimentos
La de materiales de mayor reflectancia para techos y pavimentos reduce la cantidad de energía solar absorbida: los revestimientos fríos para techos, las membranas reflectantes y las superficies de pavimento materialmente más ligeras reducen las temperaturas de la superficie. Para el pavimento, considere el concreto permeable y las mezclas de concreto que vayan más allá del asfalto tradicional. - Vegetación y Silvicultura Urbana
La plantación de árboles y la preservación de las copas de los árboles maduros brindan múltiples beneficios, que incluyen sombra, enfriamiento por evapotranspiración, eliminación de contaminantes y una mejor gestión de las aguas pluviales. - Techos verdes y estrategias para las azoteas
Las cubiertas verdes combinan el aislamiento térmico con la evapotranspiración, aportando un doble beneficio. Incluso los sistemas con vegetación de profundidad limitada reducen significativamente las temperaturas de la superficie del techo y reducen el flujo máximo de calor hacia los edificios. Para edificios nuevos, integre un margen estructural para techos verdes al principio del proceso de diseño. Para proyectos de modernización, priorice los techos verdes extensos donde la capacidad estructural lo permita y combínelos con membranas reflectantes en las áreas de techo disponibles. - Sombraado y Geometría Urbana
El diseño de sombra en el ámbito urbano reduce el estrés térmico de los peatones y reduce el calentamiento de la superficie de fachadas y aceras. Utilice árboles, pérgolas y dispositivos de sombra arquitectónicos. En desarrollos nuevos, ajuste la orientación de los bloques, el ancho de las calles y las relaciones de altura de los edificios para preservar los corredores de ventilación y evitar cañones estrechos y profundos que atrapan el calor. - Sistemas energéticos y reducción del calor antropogénico.
La reducción del calor residual de los edificios y el transporte disminuye la carga de calor local. Mejorar el rendimiento de la envolvente del edificio para reducir las cargas de aire acondicionado. Ubique los equipos que rechazan el calor lejos de las zonas de actividad humana y, cuando sea posible, utilice sistemas de enfriamiento distribuidos con una menor liberación de calor local. En cuanto al transporte, reduzca el ralentí de los vehículos y acelere los cambios modales hacia el transporte público y el transporte activo para reducir el calor y las emisiones relacionadas con la combustión. - Enfoques integrados y soluciones híbridas
Ninguna estrategia elimina por sí sola la isla de calor urbana. Los resultados más eficaces a escala urbana provienen de paquetes integrados que combinan materiales reflectantes, ecologización urbana, eficiencia energética de los edificios y diseño del flujo de aire. Combinar ecológicas con inversiones específicas en eficiencia de HVAC y sistemas de energía resilientes produce beneficios de comodidad inmediatas y al mismo tiempo previene fallas eléctricas en cascada durante las olas de calor. - Rentabilidad y beneficios colaterales
Muchas medidas de mitigación del calor ofrecen claros beneficios colaterales que mejoran la economía del proyecto. Los árboles y los techos verdes mejoran la estética y el valor de las propiedades. Los materiales reflectantes reducen las facturas de energía. La vegetación sustenta la biodiversidad, reduce la escorrentía y mejora la calidad del aire. - Palancas políticas y colaboración intersectorial
Las opciones de infraestructura están determinadas por las políticas. La zonificación, los códigos de construcción y las prácticas de adquisiciones pueden facilitar la adopción de materiales frescos, techos verdes y requisitos para los árboles. Las empresas de servicios públicos pueden apoyar medidas del lado de la demanda que reduzcan los picos de carga y el calor antropogénico. Los programas eficaces alinean los departamentos de parques, transporte y obras públicas en torno a objetivos microclimáticos compartidos y asignan responsabilidades claras para el mantenimiento y conservación a largo plazo.
Las islas de calor urbanas son tanto un problema de diseño como un problema climático y de salud pública. Los materiales, la geometría y los sistemas que crean islas de calor están todos dentro del alcance de la práctica de la ingeniería y la construcción.
Al combinar opciones de materiales probados con vegetación estratégica, un diseño urbano cuidadoso y eficiencia energética, los ingenieros pueden lograr reducciones mensurables de la temperatura, reducir la demanda de energía y mejorar la salud pública.
Los resultados más poderosos ocurren cuando las opciones técnicas se combinan con planos de mantenimiento claros, inversiones de capital específicas y un monitoreo que demuestre el desempeño. Las ciudades que se comprometan con estos cambios serán más frescas, más resilientes y más habitables para todos los residentes.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es una isla de calor urbana?
Una isla de calor urbana (UHI) es un área de una ciudad o pueblo que es notablemente más cálida que las áreas rurales circundantes. Esto sucede porque los edificios, las carreteras y otras superficies absorben y atrapan el calor, mientras que se reducen las zonas verdes y los espacios abiertos, que normalmente ayudan a mantener las temperaturas más bajas.
2. ¿Por qué las ciudades se calientan más que las zonas cercanas?
Las ciudades tienen más hormigón, asfalto y techos oscuros que almacenan calor durante el día y lo liberan durante la noche. También hay menos árboles, más vehículos y aparatos de aire acondicionado que desprenden calor. Todos estos factores hacen que las zonas urbanas sean mucho más cálidas que las regiones rurales.
3. ¿Cómo podemos reducir el efecto isla de calor urbano?
Plantar más árboles, instalar techos frescos o verdes, crear parques y elegir materiales reflectantes o permeables para el pavimento pueden ayudar a reducir las temperaturas en la ciudad. Un mejor diseño urbano que permite el flujo de aire e incluye más vegetación hace que las ciudades sean más frescas y cómodas.
