Tipos morfológicos y microclima urbano en La Habana

Tipos morfológicos. Clasificación.

Las clasificaciones precedentes desarrolladas en Cuba no se ajustaban exactamente a los objetivos de la presente investigación. Por tanto, finalmente se definieron como parámetros clave para la identificación, clasificación y evaluación de los tipos morfológicos desde el punto de vista de su influencia en la isla de calor urbana: la compacidad, la altura media de las edificaciones, la diferencia de alturas, la distancia entre fachadas, la presencia o no de jardín, la dimensión del lado menor de las manzanas, el coeficiente de ocupación del suelo y la tipología arquitectónica.

Los parámetros anteriores se ajustan a las zonas urbanas tradicionales consolidadas, con estructura en manzanas lotificadas, pero para las urbanizaciones abiertas compuestas por proyectos de edificios repetitivos ubicados en diferentes posiciones fue necesario realizar algunas adecuaciones. La altura de las edificaciones (H) y su variación (DH) continuó siendo un parámetro clave a considerar, así como el coeficiente de ocupación del suelo (COS) y la distancia entre fachadas, aun cuando en este caso no se refería a edificios a ambos lados de una vía, sino enfrentados en cualquier condición. Sin embargo, parámetros como la dimensión de manzana, la presencia o no de jardín o la tipología arquitectónica no se ajustaban a este tipo morfológico urbano, por lo que se hicieron ajustes.

Se identificaron 27 tipos morfológicos en La Habana (Figura 1). Estos incluyen 25 tipos lotificados, uno de urbanización abierta correspondiente a los desarrollos periféricos a partir de los años 60’s siguiendo el modelo urbano moderno, que tiene sus propias reglas de clasificación y caracterización, y otro (S.2.0.25.J.090.X.M) correspondiente a urbanizaciones en formación o no consolidadas, cuyo proceso se detuvo en 1959. En algunos casos quedaron abandonadas, y en otros fueron completadas con viviendas autoconstruidas o con edificios típicos en forma de bloques prismáticos. Por lo general, están conformadas a partir de grandes manzanas alargadas con trazados curvos.

Evaluación cualitativa

Los criterios de evaluación asumidos en esta etapa constituyen hipótesis sobre el comportamiento potencial probable esperado de una determinada condición con respecto a su influencia en el ambiente térmico urbano, cuestión a verificar posteriormente mediante el monitoreo y la simulación automatizada. Como se trata de una evaluación cualitativa, para facilitar la visualización de los resultados en un lenguaje gráfico, se estableció una escala de tres valores identificados con colores (Figura 2).

Monitoreo

Para los estudios de microclima urbano suelen hacerse recorridos, en vehículos (Schiller et al., 2001Schiller, S., J. M. Evans y L. Katzschner (2001). Isla de calor, microclima urbano y variables de diseño. Estudios en Buenos Aires y Rio Gallegos. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 5, 2001. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/79672 ; Gómez Concepción et al., 2021Gómez Concepción H., I. Rojas Márquez y J. I. Perén Montero (2021). Una aproximación a los efectos del diseño urbano en el microclima y calidad de espacios urbanos de una ciudad cálida-húmeda. Panamá. SusBCity , 3 (1), 31-38. enero - diciembre https://revistas.up.ac.pa/index.php/SusBCity/article/view/2009 ) o peatonales a través de los cuales se registran los datos de las variables meteorológicas. También pueden establecerse puntos en mallas separados entre 250 y 500 m (Álvarez López, 2004Álvarez López, A. (2004). Cambio climático y microclimas urbanos en ciudades del centro de Cuba. Reflexiones para el planeamiento a través de SIG. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 8(1), 111-116. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/81614 ; Castro et al., 2015Castro Conrado, Y., Fernández Figueroa, E. y Álvarez López, A. (2015). Influencia de la forma urbana en el microclima térmico de Sagua la Grande. Arquitectura y Urbanismo, 36 (1), 25-37.), o se emplean otras tecnologías con el uso de imágenes satelitales (Smith Guerra et al., 2016Smith Guerra, P. y C. Henríquez Ruíz (2016). Estudio del confort térmico y la calidad climática en el espacio público. Estudio de caso en la ciudad de Chillán, Chile. X Congreso Internacional AEC: Clima, sociedad, riesgos y ordenación del territorio. DOI: http://dx.doi.org/10.14198/XCongresoAECAlicante2016-59 ; Chiarito et al., 2015Chiarito, G. y E. Chiarito (2015). Evaluación de temperaturas urbanas de acuerdo al uso del suelo: Rosario. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/142516 ) o drones (Roco Castillo, 2022Roco Castillo, F. J (2022). Temperatura superficial y tipologías de diseño urbano-residencial, relación a microescala climática, caso de la Comuna de Renca, como base para lineamientos de diseño urbano sensible al clima. Memoria para optar al título de Geógrafo, Universidad de Chile. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/189813 ).

Es común realizar estos trabajos de monitoreo no solo para evaluar la influencia de la morfología urbana en el microclima, sino también la sensación térmica perseguida por los peatones (Urrutia del Campo et al., 2020Urrutia del Campo. N. y J. Neila González (2020). Bioclimática, mediciones ambientales y uso de los espacios urbanos: Evaluación comparativa en la Plaza de Chamberí, Madrid. REVISTARQUIS, 9(1), 1-26. https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/revistarquis/article/view/40257 ; Zapata Padilla et al., 2017Zapata Padilla, N. J., M. A. Rosas Lusett y J. A. Espuna Mujica (2017). Confort humano en microclimas urbanos. Calle Miguel Hidaldo, Ciudad Valles, San Luis Potosí, México. TLATEMOANI. Revista Académica de Investigación, 8 (25), 119-131. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7277120 ) o las condiciones del equipamiento urbano (Molar-Orozco, 2015Molar-Orozco, M. N. (2015). Análisis térmico de superficies horizontales en espacios públicos. Plaza Manuel Acuña y de Armas en Saltillo, México. Revista Legado de Arquitectura y Diseño,18, 89-101. https://www.redalyc.org/journal/4779/477947306006/html/ , Martínez Osorio et al., 2016Martínez Osorio. P., J. Gómez de Faria y P. da Cruz Landim. (2016). Ambiente, temperatura y uso de mobiliarios urbanos en espacios de convivencia abiertos. Conference paper. https://doi.org/10.5151/engpro-conaerg2016-7032 ). Las investigaciones incluyen la información cuantitativa y cualitativa (Castillo Valdivia, 2020Castillo Valdivia, I. A. (2020). Clima urbano de espacios públicos en Peñalolén: Confort térmico exterior como un caso de injusticia climática. Memoria para optar al título profesional de Geógrafo, Universidad de Chile. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/175847 ; Guzmán Bravo et al., 2014Guzmán Bravo, F, y et al. J. M. Ochoa de la Torre (2014). Confort térmico en los espacios públicos urbanos. Clima cálido y frío semi-seco. Confort térmico en los espacios públicos urbanos. Clima cálido y frío semi-seco. Revista Hábitat Sustentable, 4(2), 52-63. https://revistas.ubiobio.cl/index.php/RHS/article/view/450 ), y pueden combinarse con procesos de cálculo (Cordero Ordóñez, 2014Cordero Ordóñez, X. (2014). Microclima y confort térmico urbano. Análisis sobre la influencia de la morfología del cañón urbano caso de estudio en los barrios El Raval y Gracia, Barcelona. Máster en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente, Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona. https://upcommons.upc.edu/handle/2099.1/23637?locale-attribute=es ) y simulación (Villanueva-Solis et al., 2013Villanueva-Solis, J., A. Ranfla y A. L. Quintanilla-Montoya (2013). Isla de Calor Urbana: Modelación Dinámica y Evaluación de medidas de Mitigación en Ciudades de Clima árido Extremo. Información Tecnológica, 24(1), 15-24 https://doi.org/10.4067/S0718-07642013000100003 ).

A partir de la revisión bibliográfica realizada, se establecieron los criterios para el monitoreo del microclima urbano en los tipos morfológicos seleccionados como objeto de estudio: hacer las mediciones sobre la base de recorridos previamente diseñados, de aproximadamente 1 km de longitud durante el cual se realizarán paradas en 10 puntos seleccionados para realizar mediciones durante 10 min (Figura 3). De esta forma, cada recorrido duraría aproximadamente 2 h caminando, en un área cercana a las 16 ha. Estos se realizarían de forma simultánea, haciendo coincidir los momentos de medición con los valores tri-horarios registrados en la estación meteorológica de Casablanca (7:00 a.m., 10:00 a.m., 1:00 p.m., 4:00 p.m., 7:00 p.m., 10:00 p.m., 1:00 a.m. y 4:00 a.m.), y se mantendría un punto de referencia con medición permanente en cada zona. Toda la información recopilada se insertó a una planilla de registro previamente diseñada y se procesó en Excel.

Tipos morfológicos

El promedio de altura de los edificios en la ciudad de es muy bajo, de apenas dos plantas, con una oscilación de dos pisos. Sin embargo, el tipo que ocupa la mayor área urbana (casi 2 000 ha) es el de la urbanización abierta periférica conformada por conjuntos de edificios típicos de 4 o 5 plantas, con muy baja ocupación del suelo.

En la ciudad tradicional lotificada predomina la morfología semi-compacta, en la cual los edificios se encuentran separados por pasillos laterales o perimetrales. Particularmente, el tipo que más abunda (419 ha) presenta anchos de vía entre fachada de 20 m, incluyendo espacio de jardín, manzanas con un lado menor de aproximadamente 90 m, un coeficiente medio de ocupación del suelo de cercano a 0.60, y tipología arquitectónica mixta como consecuencia del desarrollo en el tiempo (S.2.2.20.J.090.60.X).

Le sigue en orden de importancia, por el área que ocupa (382 ha), un modelo muy similar según ancho de vía, dimensiones de manzana y ocupación del suelo (S.2.2.20.J.090.60.X), pero que varía en cuanto a la altura promedio de los edificios, que se ha estimado en 4 pisos. Su principal manifestación es El Vedado, donde cobró auge la inserción de edificios de apartamento durante la década de los años cincuenta del siglo XX.

El tercer lugar, por su extensión en la ciudad (363 ha), corresponde a otro tipo morfológico semicompacto (S.2.2.09.0.060.60.X) con un coeficiente medio de ocupación del suelo (0.60), pero con un ancho de vía de aproximadamente 9 m, que no presenta jardín, y manzanas de menores dimensiones (aproximadamente 60 m). En el siguiente tipo semicompacto, que ocupa 272 ha (S.2.2.15.J.060.60.X) aparece nuevamente el jardín, con anchos de vía de 15 m, pero se mantienen las manzanas de 60 m de lado, el COS de 0.60 y la tipología arquitectónica mixta.

Las zonas urbanas compactas con presencia de medianería, ausencia de jardín y elevado COS (aproximadamente 0.80) ocupan un total de 644 ha en la ciudad. En ellas predomina un tipo (C.2.2.09.060.80.H) con ancho de vía de 9m y dos pisos promedio de altura (323 ha), seguido por las 203 ha que ocupa Centro Habana (C.4.2.09.0.060.80.H), que se diferencia por una mayor altura promedio de los edificios (estimada en 4 pisos), y las 114 ha correspondientes a La Habana Vieja, con calles más estrechas, de aproximadamente 6 m.

Microclima urbano

Resulta difícil una comparación general del desempeño de los diferentes tipos morfológicos monitoreados. Los valores mínimos registrados resultan bastante similares, con una diferencia de 1.6 °C. El valor mínimo se presenta en la urbanización abierta de Alamar, seguido por el tipo compacto Habana Vieja. Sin embargo, la diferencia entre las temperaturas máximas medidas asciende a 5.0°C, encontrándose el mayor valor en El Vedado y el menor en La Habana Vieja. El promedio de temperaturas tampoco difiere tanto entre los tipos estudiados (2.1 °C), siendo el inferior de 29.24 °C, también en La Habana Vieja, y el más alto (35 °C) en El Vedado. La moda, que es el valor más frecuente en cada tipo, es mínima en Alamar con 27.88 °C y máxima en El Vedado, con 31.31 °C.

Según estos resultados preliminares, todo parece indicar que La Habana Vieja, como urbanización compacta, no es tan calurosa como se esperaba, ni El Vedado, como modelo de ciudad jardín, es tan fresco como se pensaba. Por otro lado, Alamar, como urbanización abierta que recibe mayor cantidad de radiación solar, tampoco es tan cálida como podría suponerse. No obstante, estos resultados no pueden ser considerados como definitivos, sino preliminares y exploratorios.

Un análisis comparativo del microclima en los tipos morfológicos estudiados fue realizado a partir de los datos registraos en los puntos fijos de referencia, considerando la ubicación condicionada por la disponibilidad de un lugar seguro con habitantes de la zona dispuestos a colaborar protegiendo los sensores instalados, por lo que no fue posible contar con posiciones siempre protegidas del sol o de la radiación emitida por las propias edificaciones. Es por ello que fue necesario excluir los datos de Miramar, cuyo sensor de referencia quedó ubicado bajo una cubierta metálica cuya emisión radiante distorsiona los resultados. En la Figura 4 se muestran los valores de la temperatura monitoreada en los puntos de referencia con respecto a los valores tri-horarios registrados en la estación meteorológica de Casablanca.

La temperatura del aire en todas las zonas urbanas monitoreadas generalmente supera en más de 2 ^oC los valores de la estación meteorológica, excepto en el horario de la mañana, en que puede, incluso, llegar a ser ligeramente inferior, ya que la masa construida se ha enfriado durante la noche y la madrugada, desprendiendo el calor acumulado el día anterior.

Las temperaturas diurnas más altas se presentan en La Habana Vieja y Marianao, ambas zonas compactas con una altura promedio de los edificios de dos pisos. Sin embargo, en estos tipos urbanos se producen también las temperaturas más bajas en el horario de la madrugada, lo cual indica, que, al contrario de lo esperado, el calor absorbido durante el día se libera con relativa rapidez.

Las temperaturas diurnas más bajas se registran en El Vedado, como era de esperar, debido a la abundante sombra proporcionada por la vegetación, aunque durante la madrugada son casi iguales o ligeramente mayores que en La Habana Vieja y Marianao, lo cual puede ser resultado del calor emitido por la masa térmica del portal, orientado al noroeste, teniendo en cuenta que las mediciones se han realizado en el mes de mayo.

Las temperaturas exteriores en Centro Habana, más altas que en El Vedado durante el día, son las más elevadas que se presentan en la madrugada en todos los tipos morfológicos estudiados, con valores nocturnos que pueden llegar a ser de 28 ^oC o más, afectando el bienestar térmico de las personas durante el horario del descanso y el sueño, a la vez que contribuyen al aumento del consumo energético cuando se use climatización artificial. Al igual que La Habana Vieja y Marianao, Centro Habana presenta una morfología urbana compacta, pero la diferencia fundamental estriba en la mayor altura de las edificaciones (promedio de cuatro pisos). No obstante, el hecho de que las temperaturas diurnas no sean las más elevadas, pero sí las nocturnas, puede estar condicionado por la orientación Oeste del sitio donde se localiza el sensor de referencia, que recibe radiación solar directa durante la tarde.

De los cinco tipos morfológicos lotificados monitoreados, los tres compactos (Habana Vieja, Centro Habana y Marianao) habían sido evaluados integralmente como aceptables, aunque el efecto de los modificadores se había considerado negativo en Centro Habana, ya que a la ausencia de vegetación se sumaba la orientación casi coincidiendo con los ejes cardinales. A su vez, los dos tipos semi-compactos (El Vedado y Miramar) se consideraron satisfactorios, tanto en su morfología como en la influencia de los modificadores, pues a la presencia de vegetación se adiciona la orientación a 45 grados con respecto al norte.

En El Vedado se presentan las más bajas temperaturas diurnas, por lo cual su desempeño puede considerarse, de acuerdo con lo previsto en la evaluación cualitativa, como mejor que el de los tipos compactos carentes de vegetación. Por otro lado, la orientación más desfavorable de Centro Habana con respecto a los otros tipos compactos (La Habana Vieja y Marianao), puede ayudar a explicar las más elevadas temperaturas durante la noche y la madrugada como consecuencia de asoleamiento debido a la orientación de la trama urbana. Por tanto, es posible afirmar que hasta el momento los resultados del monitoreo confirman los criterios asumidos para la evaluación cualitativa precedente.

Una comparación particular podría hacerse entre La Habana Vieja y Marianao, que presentan una orientación similar (aproximadamente a 23 grados con respecto al norte) y también ambos tienen un COS, elevado, por tratarse de zonas urbanas compactas. Por tanto, es posible aprovechar todas estas similitudes, incluso en cuanto a la altura de las edificaciones a pesar de su diferencia tipológica, para evaluar la influencia del ancho de la vía en las temperaturas exteriores, pues las calles de Marianao (9 m) son más anchas que las de La Habana Vieja (6 m).

En el gráfico de la Figura 5, que recoge los datos de temperatura del aire registrados simultáneamente en los 10 puntos monitoreados en cada uno de los dos tipos morfológicos, puede apreciarse que los valores de las temperaturas medidas en La Habana Vieja (que aparecen en línea discontinua), son, de manera general, inferiores a los de Marianao, donde las vías son más anchas y, por tanto, más asoleadas.

El Vedado y Miramar también presentan la misma orientación de la trama vial, a 45 grados con los ejes N-S y E-O, pero Miramar tiene un ancho de vía de 25 m, mayor que el de El Vedado (20m) y también un coeficiente de ocupación del suelo de 0.40, menor que éste (0.60). En la Figura 6 se observa que, de manera general, los valores registrados en El Vedado son superiores, fundamentalmente, en horas del mediodía, lo cual puede estar determinado por una mayor presencia de vegetación en Miramar, a pesar de que las vías son más anchas, pero también el coeficiente de ocupación del suelo es menor.

Para evaluar la influencia en el microclima de los diferentes parámetros que caracterizan la morfología se tuvieron en cuenta los resultados de las mediciones realizadas en cada uno de los puntos de los tipos morfológicos estudiados, el momento en que estas se hicieron, las condiciones del tiempo y el uso, así como las características del lugar observadas, y las variables y parámetros objeto de estudio. Se realizaron análisis comparativos en puntos con condiciones similares y diferencias esenciales con vistas a verificar la posible influencia de los diversos parámetros morfológicos en la temperatura exterior.

En La Habana Vieja, los valores de la temperatura del aire (Ta) medidos en los puntos 5 y 6, con diferente orientación son muy similares, e incluso, en el punto fijo tomado como referencia exterior (Figura 7). Ambos parámetros alcanzan valores máximos en el horario del mediodía. Lo mismo sucede la temperatura del aire en los puntos 9 y 10, también con diferente orientación (Figura 8), lo cual pudiera indicar que la orientación no influye de manera determinante en la temperatura del aire exterior en un contexto urbano como La Habana Vieja, donde como consecuencia de la sección de vía (ancho de la calle y altura de los edificios) el ángulo de visión del cielo es reducido.

Aunque la ausencia de vegetación es generalizada en las zonas urbanas compactas como La Habana Vieja, se realizaron mediciones en la Plaza de la Catedral, con ausencia total de vegetación y en un parque con una cobertura de árboles y césped de aproximadamente el 50 %. En el gráfico de la Figura 9 es posible notar que, aunque al mediodía, cuando el sol incide de forma más perpendicular, la temperatura del aire (Ta) es ligeramente superior en la plaza arbolada, ésta se mantiene más alta durante la noche en la Plaza de la Catedral, como consecuencia del calor absorbido y emitido por la masa construida no protegida del sol.

En los puntos 1 y 4 de Centro Habana, con la misma orientación y altura de los edificios, pero diferente ancho de vía (6 m, y 9 m, respectivamente) (Figura 10), la temperatura es más alta que en el punto de referencia, pero es aún mayor en la vía más ancha y, por tanto, con mayor incidencia de la radiación solar.

Aunque Centro Habana, como morfología urbana compacta, por lo general carece de vegetación, se comparó la temperatura del aire en dos calles de igual orientación y sección, en una de las cuales los vecinos han incorporado plantas en los balcones (P3 y P2, respectivamente). Es posible comprobar que la temperatura permanece más baja en la calle con presencia de vegetación (Figura 11).

En Marianao, las temperaturas más bajas en todo momento ocurren en el espacio verde con árboles que arrojan sombra, le siguen las vías con orientación cercana al eje Norte-Sur (O1), que reciben la radiación solar, fundamentalmente en el horario del mediodía, y los mayores valores de temperatura se registran en las vías con orientación cercana al eje Este-Oeste (O2), que son las que más radiación solar reciben durante el día (Figura 12).

Las mayores temperaturas en El Vedado, superiores a los 37 ^oC al mediodía se presentan en los puntos 6, 7 y 8, con menor presencia de vegetación (Figura 13). Al mediodía la diferencia entre las temperaturas mínima y máxima registradas puede alcanzar hasta 9 ^oC. En el Punto 1, ubicado en un parque arbolado se producen las temperaturas más bajas, lo cual permite confirmar el efecto positivo de la vegetación. Los mayores valores de temperatura se alcanzan en los Puntos 8 y 9, ubicados en vías que carecen de parterre o de árboles en él, como el Punto 7.

Para comprobar la influencia del ancho de la vía en la temperatura del aire exterior, se escogieron los puntos 6 y 8, ubicados en vías con igual orientación y cobertura verde, solo que el punto 8 está en la calle 17, de mayor ancho. Como se observa en la Figura 14, en la calle más ancha la temperatura alcanza valores mayores, con una diferencia de hasta 3 ^oC. También se compararon las temperaturas del aire en los puntos 6 y 7, con similar sección de vía y cobertura verde (solo cobertura en parterre y jardín, pero ausencia de arbolado), ubicados en vías con orientación perpendicular una con respecto a la otra (Figura 15). La temperatura al mediodía es superior en la vía con orientación en el eje NO-SE (Hasta 2 ^oC y más), pero suele ser inferior en la mañana e igual en la noche.

Como era de esperar, las temperaturas más elevadas en Alamar corresponden a la plaza, como espacio abierto, sin vegetación y muy expuesto a la radiación solar, y las menores se registran en el conjunto de edificios tipo FORSA, que se encuentran mucho más concentrados y cercanos que el resto de los bloques repetitivos, con lo cual el acceso al sol y el ángulo de visión del cielo es menor (Figura 16).