Las casas virreinales de Lima (s. XVI a s. XIX), en especial las que por su estado de conservación aceptable se han mantenido en uso continuo, son elementos característicos y constituyentes del urbanismo de la ciudad y a su vez documentos patrimoniales para la historia de esta hasta el presente. Por tales motivos, han sido estudiadas bajo múltiples perspectivas, sobre todo las históricas, sociales, morfológicas y culturales. Entre los temas que resultan fundamentales para comprender la complejidad de estos edificios, es necesario considerar un aspecto frecuentemente ignorado para los centros históricos peruanos: el del confort térmico. Este es un aspecto relacionado a una variedad de condicionantes, que van desde los materiales, hasta el desarrollo de las actividades cotidianas de sus habitantes, pasando por la morfología, la orientación y la calidad de sus espacios.

Existe una gran cantidad de investigaciones en otros ámbitos geográficos que analizan los aspectos energéticos de los edificios, pero hasta el momento el estudio desde dicha perspectiva no ha sido sistemático ni técnicamente riguroso en las casas históricas limeñas, al punto que se discuten percepciones de confort en muchas publicaciones sin un soporte científico. La arquitectura doméstica tradicional limeña ha sido estudiada y revisada en múltiples aristas y en diversos momentos, en trabajos tan importantes y específicos como los de Harth-Terré (1), San Cristóbal (2, 3) y Crespo Rodríguez (4); o incluso en el marco de investigaciones más interesadas en el conjunto urbano, su significado simbólico y su conservación, como es el caso de los textos de Velarde (5), Gutiérrez (6) o Walker (7), entre otros.

Por su parte, Wieser (8) y Agüero (9) desarrollaron las dos únicas investigaciones que han abordado el tema específico del desempeño energético de los edificios tradicionales de Lima. La primera de ellas estudia las mejoras en las condiciones térmicas y lumínicas que proveen las teatinas ¹ ubicadas en los techos de las casas, mientras que la segunda hace lo propio para el caso de los balcones virreinales. La escasez de estudios en este sentido indica vacíos en el conocimiento que requieren nuevas investigaciones específicas.

La presente investigación busca indagar sobre la situación energética particular que se genera a partir de la presencia habitual de dos patios, los que se ubican a su vez en los extremos de las crujías ² que contienen los espacios más representativos de las viviendas tradicionales de la ciudad de Lima: la sala y la cuadra ³ . Esta situación de distribución espacial resulta habitual en las casas más representativas y de gran tamaño: Casa de la Riva, Palacio Torre Tagle, Casa de las 13 Monedas, Casa Osambela, etc. Dicha configuración se complementa con ciertas características en la escala y acabados de los patios que sugieren la búsqueda de la generación de un movimiento de aire que atraviese los espacios citados y lograr una situación de confort térmico dentro de los mismos.

La influencia de la arquitectura árabe en la limeña resulta evidente y comprobada por innumerables autores desde Velarde (10), hasta Cosme (11). En la medida que la activación de este fenómeno convectivo ya ha sido demostrada en edificios del norte de África y del sur de España, la hipótesis que se plantea demostrar en el presente estudio es la existencia de dicho fenómeno en las casas-patio de la ciudad de Lima, asegurando el confort térmico en los espacios principales y de uso diurno en los momentos de mayor calor.

El estudio fue realizado utilizando como caso de estudio la emblemática casa Riva-Agüero, debido a las características originales que mantiene, a su buen estado de conservación y la posibilidad de acceso, sin restricciones, a los diferentes ambientes. El edificio corresponde a una casa-patio ⁴ del siglo XVIII que es usada en la actualidad como oficinas y archivo del instituto del mismo nombre ⁵ . A continuación, se hace una breve descripción del clima de la ciudad de Lima y de las condiciones de confort sugeridas para la misma, se describe el edificio en su contexto y sus características y, por último, se presentan los estudios ya realizados en el ámbito energético en la arquitectura árabe.

La metodología se basa en técnicas de monitoreo realizadas in situ, a partir de la medición y registro de datos higrotérmicos, así como de la observación de fenómenos asociados al viento. Reconociendo la predictibilidad del clima limeño y las condiciones típicas de un día caluroso de verano, se consideró necesaria la medición continua y exhaustiva en las horas más calurosas del día, con la condición estricta de la presencia de radiación solar directa (cielo despejado) y de una oscilación de temperaturas constantes en los días previos.

Se realizaron dos procesos de monitoreo bajo dichas condiciones durante el verano de 2020; el primero se concretó en el mes de enero con una duración de 24 horas, cuyo fin era ajustar el protocolo final de medición. El segundo y definitivo se realizó el día 7 de marzo, en el que se tomaron mediciones continuas entre las 10:40 y las 16:00 horas. Como se adelantó, se hizo un seguimiento de las condiciones climáticas de los siete días previos a partir de la observación y de los datos registrados por el SENAMHI. Durante dicha semana las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire, dirección y velocidad del viento, así como de radiación solar fueron similares, y los dos días previos prácticamente idénticos: temperaturas mínimas entre 21°C y 22°C en las madrugadas y máximas entre 27°C y 28°C después del mediodía, vientos de dirección predominante entre sureste y oeste, con velocidad promedio de 2 m/s y cielo despejado como condición casi constante.

Las mediciones higrotérmicas consistieron en registrar la temperatura y la humedad relativa del aire, tanto en el exterior, como en seis diferentes zonas estratégicas del interior del edificio. Se registró igualmente la temperatura superficial, tanto de los patios como de los dos ambientes interiores, así como la radiación y la velocidad y dirección del viento exteriores, obtenidas en el techo del edificio. Para la identificación de la dirección, el recorrido y velocidad del viento en el interior de los espacios, se utilizaron un anemómetro de interiores, una cinta/veleta y una máquina de humo. Los instrumentos utilizados, sus características y datos registrados se detallan en la Tabla 2; la ubicación de estos se indica en la Figura 5.

La ubicación específica de los registradores de datos, de la veleta y de la máquina de humo, respondieron a la hipótesis planteada: que se genera una corriente de aire entre ambos patios, por lo que los equipos fueron colocados precisamente alineados en el sentido del supuesto recorrido. Se cuidó de proveer de sombra y ventilación a los dos registradores ubicados en los patios, así como aquellos de las galerías, colocándolos dentro de cajas blancas ventiladas y con doble celosía.

Para lograr condiciones similares al uso original de los espacios exteriores, se retiraron algunas macetas con plantas del primer patio, ya que este solía ser una extensión del espacio público durante el día e ingresaban eventualmente caballos e incluso carrozas. Estas plantas se reubicaron en el segundo patio y se agregaron algunas adicionales. Este patio posterior, asociado a la zona de servicio, era atravesado en la antigüedad por una acequia y, además de ser el lugar de cocina, lavado y tendido de ropa, solía tener cierta vegetación que daba sombra y humedad al ambiente. Se menciona en muchos casos la presencia adicional de destiladeras de agua adjuntas o cercanas a los muros de la cuadra en las que se filtraba el agua, incrementando la refrigeración evaporativa del aire que ingresaba. Es así que se llenó la pequeña fuente existente con agua y se humedeció ocasionalmente el aire con aspersores. Se generó adicionalmente un mínimo de sombra con una malla raschel en medio del espacio para compensar los árboles, arbustos y eventuales tolderías que solían tener los segundos patios. Se puede observar el estado final de los patios, en la Figura 6.

Para asegurar la reproducción de las condiciones originales en el uso de los espacios, se mantuvo cerrada la puerta que separa el segundo patio del pasillo lateral; dicho pasillo une ambos espacios abiertos y resulta entendible la presencia de la puerta para asegurar la privacidad de la zona de servicio, además de impedir el paso del viento y obligarlo a atravesar los espacios principales de la casa. En relación con las ventanas que vinculan la cuadra y la sala con los patios, y buscando igualmente reproducir el uso original que les daban, estas permanecieron parcialmente abiertas -uno cada cuatro paños- durante la noche, la madrugada y las primeras horas de la mañana previas al monitoreo térmico y totalmente abiertas durante las horas más cálidas. Con ello se aseguró una mayor ventilación en los momentos cercanos al mediodía y la evacuación del calor y el enfriamiento de la masa térmica de los muros y demás elementos interiores durante los momentos más frescos y ante la ausencia de radiación solar.

Con los equipos instalados, asegurando un día caluroso con radiación solar intensa y directa y con una dirección y velocidad del viento exterior usual en la ciudad, se iniciaron a las 10:40 horas, tanto el registro de las condiciones higrotérmicas con los equipos previamente programados, como la observación continua de la veleta interior y del patrón del humo en patios y ambientes interiores. La observación del viento y el registro de la temperatura superficial se realizaron cada 20 minutos de forma continua hasta las 16:00 horas, momento en que la temperatura exterior comienza a descender de forma sensible. Se muestran a continuación los resultados obtenidos en combinaciones que permiten relacionar mejor diferentes situaciones térmicas.

Un primer resultado relevante de mostrar son los valores de temperatura y humedad relativa obtenidos en los diferentes espacios, tanto patios como ambientes interiores, así como las condiciones de temperatura y humedad relativa exteriores. La siguiente figura muestra dichos valores según la hora del día, agregando para el caso de la temperatura del aire la zona de confort según el método adaptativo (Figura 7).

Para tener una mejor lectura de los resultados de temperatura y humedad relativa en cuatro momentos en que las temperaturas son más elevadas, se identifica la condición energética del aire en los diferentes lugares de medición sobre el ábaco psicrométrico (Figura 8). Se evidencia que la mayor temperatura, tanto al interior como al exterior se presenta entre la una y las dos de la tarde.

A partir de la lectura de las figuras mencionadas, se pueden identificar las siguientes situaciones:

En relación con los valores de radiación solar registrados, estos fueron notoriamente altos, coincidiendo con un recorrido marcadamente vertical y con el sol cercano al cenit al mediodía; los valores estuvieron siempre por encima de los 900 kWh/m² entre las 11:00 y las 14:00 horas, y ocasionalmente por encima de los 1000 kWh/m². Para terminar de entender las condiciones asociadas a las temperaturas alcanzadas, tanto en los patios como en los ambientes interiores, se muestran las imágenes con las temperaturas superficiales en las diferentes horas de registro (ver Figura 9). Se aprecia cómo las superficies del primer patio (más cálido y seco), específicamente del pavimento, son notoriamente más altas que aquellas del segundo patio (más fresco y húmedo), sobrepasando los 50°C en horas cercanas al mediodía.

Con respecto al comportamiento del viento, se puede reconocer un patrón bastante predecible en cuanto a la dirección de este en el exterior. A pesar de que la estructura urbana ya no tiene la homogeneidad de inicios o mediados del siglo pasado, se evidencia la influencia de la brisa marina que ingresa en el valle desde el Oeste y el Suroeste, principalmente en las horas cercanas al mediodía. Como sucede a lo largo de la costa peruana, esta brisa marina se debilita entrada la tarde y la dirección predominante cambia y suele venir desde el Sureste, tal como se muestra en la Figura 10, izquierda. La velocidad promedio exterior es igualmente predecible, con valores promedio relativamente débiles de 1.65 m/s y ráfagas eventuales de 4.5 m/s en promedio.

La dirección y la velocidad del viento interior se registraron en uno de los tres vanos que unían ambos espacios interiores (sala y cuadra). Con ayuda de una veleta se registró el porcentaje de tiempo en el que el viento discurrió desde el segundo patio (‘fresco’) hacia el primer patio (‘cálido’) y viceversa, además de la situación de calma (Figura 10, derecha). La velocidad promedio al interior de los ambientes, a la altura de la puerta que separa ambas habitaciones, fluctuó entre 0.5 y 1.0 m/s, con un promedio de 0.70 m/s entre las 12:00 y las 16:00 horas. La relación entre la dirección del viento interior frente al exterior se presenta en la Figura 11, y permite observar con claridad que es mucho más frecuente la dirección de la corriente de aire al interior desde el segundo patio ‘fresco’ hacia el primero ‘cálido’, no existiendo una correlación con la dirección del viento al exterior. Esta situación es la que permite entender mejor los resultados de la propia temperatura del aire en su recorrido.

Adicionalmente, las filmaciones realizadas cada veinte minutos con la máquina de humo, permitieron evidenciar mejor el patrón del recorrido del viento entre el patio ‘fresco’, la galería previa a la cuadra y la propia cuadra, aunque a partir de este último espacio el humo se disipaba y se extendía con menor velocidad en el interior, acelerándose nuevamente en los vanos que la separaban de la sala. Se presenta una captura de imágenes por segundo de lo registrado en el momento más cálido del día, a las 13:20 horas (ver Figura 12 en la página anterior). Por último, se muestran gráficamente las diferentes situaciones de recorrido habitual del viento, desde el exterior hacia el interior de la Casa Riva-Agüero, asociadas a las cuatro direcciones más habituales de dirección exterior del viento: SE (10%), SW (16%), WSW (12%) y W (18%); entre todas suman una frecuencia de casi el 60% (Ver Figura 13).

Se puede observar claramente que, al margen de la dirección del flujo exterior, el fenómeno de succión del patio cálido/seco fomenta la convección por la menor presión que ejerce el aire caliente, succionando el aire desde el patio fresco/húmedo y asegurando una corriente que atraviesa finalmente los ambientes ubicados entre ellos.

Los niveles de temperatura y humedad relativa del aire al interior de los dos espacios de mayor jerarquía/uso, que a su vez se ubican entre los dos patios del edificio, se mantienen dentro de valores confortables durante un día caluroso de verano, incluso en los momentos de mayor temperatura, entre las 12 del mediodía y las 3 de la tarde. Salvo a las 12 horas, en que la temperatura del aire es prácticamente la misma en ambos patios, en el resto de las horas cálidas, entre las 10:40 y las 16:00 horas, esta es siempre mayor en el primer patio que en el segundo, generalmente con 1.5°C más.

Esta situación es la que permite a su vez entender el comportamiento del viento que se presenta entre ambos patios, a nivel de la sala y la cuadra, específicamente:

La dirección predominante en el flujo del viento en la cuadra y la sala permite leer nuevamente la Figura 8 (ábacos psicrométricos) e identificar el fenómeno de refrigeración evaporativa. Desde el momento en que el aire baja su temperatura al ingresar al interior de la cuadra, la humedad relativa sube al mismo tiempo que la humedad absoluta, siguiendo precisamente las líneas del proceso adiabático. Aún sin ser muy evidente ni determinante, se puede reconocer que la refrigeración evaporativa junto con la presencia de la inercia térmica de la masa interior logra estabilizar las temperaturas y mantenerlas dentro de límites confortables.

Debido a la presencia de la propia masa térmica, de los patios, los balcones, las teatinas, las ventanas altas y las demás particularidades de la casa patio, es necesario realizar mediciones más extensas y complejas para identificar mejor el desempeño global del edificio y entenderlo como un organismo que respondió durante siglos a los requerimientos de cobijo de sus habitantes. Es necesario igualmente indagar más sobre los hábitos de uso de la época, así como mayores detalles de los patios en su configuración y uso. Por último, es importante mencionar que no solo resultaba muy común en el período virreinal la presencia de pozos de agua en los patios frescos, sino que hay información confiable, aunque no documentada, de la presencia de silos o pozos en la parte posterior de la Casa Riva-Agüero, los que podrían haber ayudado a reforzar el fenómeno de refrigeración evaporativa.

En conclusión, se ha demostrado la activación de la ventilación por convección entre patios y la presencia de condiciones de temperatura y humedad relativa del aire interior de los espacios de mayor jerarquía/uso que aseguran condiciones de confort térmico. Las particularidades de los propios patios aseguran un funcionamiento similar a aquellos ubicados en otras latitudes, con una presencia de la refrigeración evaporativa discreta y sin el protagonismo que tiene en climas más cálidos y secos; esta no resulta imprescindible debido a las temperaturas moderadas que presenta la ciudad.

La arquitectura local, cada vez más ligera, transparente, hermética e insensible a las condiciones locales obliga al uso creciente de sistemas artificiales de ventilación y climatización. Frente a esta situación claramente extendida en el mundo, la arquitectura tradicional nos permite rescatar ciertas estrategias para concebir una arquitectura contemporánea más pertinente y original. La condición específica de la presencia estratégica de dos patios -cálido/fresco- ha demostrado ser válida para brindar confort en el verano de Lima y resulta extensible a cualquier clima cálido o templado en el que sea requerida la ventilación natural.