REVISTA Científica. No. 116. ISSN 1019 - 6161 Mayo-Agosto 2013
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Caracterización del fenómeno “Isla
Urbana de Calor” en la zona central
de la ciudad de Guayaquil
Resumen
El presente artículo tiene como finalidad la determinación de las condiciones físicas que ocasionan el fenó-
meno de la isla urbana de calor en el casco comercial de la ciudad de Guayaquil, un sector cuya apariencia
actual ha sido imitada en todos los procesos de restauración urbana locales. Para ello se procedió a realizar
el levantamiento in-situ de los perfiles térmicos de veinte y tres intersecciones viales a lo largo de un tran-
secto de estudio, junto con la cuantificación de las masas térmicas intervinientes según los materiales de
cobertura y sus capas subyacentes hasta una profundidad de sesenta y un centímetros bajo el nivel de piso
terminado; además se estimó la producción de calor antropogénico al evaluar la intensidad de edificación
y usos de suelo en la zona de estudio, y se computó los porcentajes de cielo visible respectivos en función
de la geometría urbana que ocasionan los edificios, árboles y la topografía en general. Se espera que, con
los resultados obtenidos, el modelo numérico generado sea un punto de partida para las futuras investiga-
ciones del clima urbano que apunten a predecir los efectos derivados de la replicación de estas coberturas
en sectores con similar grado de consolidación de geometría urbana.
Palabras claves: isla urbana de calor, calor antropogénico, coberturas urbanas, geometría urbana, masa
térmica de edificios.
Summary
This paper deals with the determination of the physical conditions that cause the urban heat island pheno-
menon in the central zone of the city of Guayaquil, a place of which actual appearance has been replicated
in every local process of urban regeneration. In order to achieve this, it was necessary to take in-situ ther-
mal profiles of twenty three street intersections along a study transect, with the quantification of thermal
masses in accordance with coverage materials and their underlying layers one foot depth down the finished
floor elevation; besides worked with the estimated anthropogenic heat production after evaluate the built
intensity and land use in the study zone, finally calculated sky view factors caused by buildings, vegetation
and topography in general. With the results, the numeric model will be a starting point for future urban
climate investigations that are intended to predict the effects of replication of these covers in other urban
zones with similar urban geometry.
Keywords: urban heat island, anthropogenic heat, urban covers, urban geometry, building thermal mass.
Carlos Palacios Portés
Revista de la Universidad de Guayaquil
Nº 116, Mayo - Agosto 2013, pp. 5 - 10
ISSN 1019 - 6161
Characterizing of “Urban Heat Island” phenomenon in central zone of
city of guayaquil
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6 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Investigación
Introducción
Dentro de toda ciudad existen sectores urbanos
consolidados con materiales de cobertura y geo-
metría urbana características que, debido a sus
propiedades térmicas, definen microclimas parti-
culares y forman zonas con capacidades diferen-
tes de acumulación diurna de energía térmica y
liberación nocturna de la misma; a los sectores
que registran lecturas más elevadas de tempera-
tura que su entorno se los conoce como “islas de
calor”.
(1)
En las ciudades de países desarrollados en don-
de el monitoreo del clima urbano es importante
se elaboran modelos numéricos a partir de regis-
tros meteorológicos y de catastro municipal con
datos de fuente remota y de campo para determi-
nar la evolución de la intensidad del fenómeno;
consecuentemente se desarrollan políticas de
mitigación y prevención que apuntan a la elec-
ción de los materiales de cobertura para contri-
buir a consumos energéticos eficientes de ope-
ración en las edificaciones
(2) (3)
. De momento en
la ciudad de Guayaquil (2°25’S; 79°47’W) *
1
las
investigaciones al respecto son incipientes pero,
en base a la experiencia de otras grandes ciuda-
des, se conoce bien que las principales causas
del fenómeno residen en la presencia de obras
civiles de bajo albedo con grandes masas térmi-
cas, gran actividad antropogénica y disminuido
factor de cielo visible.
Los contenidos mostrados a continuación están
basados en los resultados de la investigación
“Isla de calor en expansión: El futuro térmico de
la zona residencial en desarrollo de la autopista
Guayaquil-Salinas desde el km10 hasta el km26”
(4)
, en donde se identificó por vía terrestre las
propiedades y respuesta térmica de seis zonas
urbanas consolidadas de la ciudad de Guayaquil
reconocidas como islas de calor para definir sus
perfiles térmicos representativos en función del
factor de cielo visible SVF, energía irradiada P,
flujos de calor antropogénico Qa y la capacidad
térmica de la obra civil Cs. Como objeto de análi-
sis de este artículo se ha tomado la isla de calor
de la zona central (casco comercial) porque es la
de mayor intensidad y porque es el actual este-
reotipo de expresión de materiales y texturas de
cobertura para todos los procesos de restaura-
ción urbana que se dan en otros sectores de la
ciudad.
Los hallazgos encontrados serán de vital im-
portancia en los procesos de planificación
urbana y control de edificaciones en observa-
ción a su contribución en la mitigación de la
expansión del fenómeno isla de calor, además
de que proveerán de un punto de partida para
futuras investigaciones del clima urbano local
que puede complementarse con información
de fuente remota financiada por el estado na-
cional.
Materiales y métodos
Esta investigación partió de la asunción axiomá-
tica de que el fenómeno Isla Urbana de Calor
existe en la zona central de la ciudad de Guaya-
quil, pues posee las características urbanas que
ocasionan típicamente el fenómeno (edificios
altos, escasa vegetación) y en la imagen sateli-
tal infrarroja de la figura1 se muestra como una
franja muy calurosa por sus tonos más pigmen-
tados en azul.
1
* Dato disponible en http://www.tutiempo.net/clima/Guayaquil_Simon_Bolivar/842030.htm
Figura1: Imagen satelital infrarroja de la ciudad de Guayaquil
Fuente: Dirección de la Dirección de Ordenamiento e Infraestructura Territorial – M.I. Municipali-
dad de Guayaquil
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Caracterización del fenómeno “Isla Urbana de Calor” en la zona central de la ciudad de Guayaquil.
Para facilitar la toma de datos de campo se definió
una ruta vehicular a lo largo de la avenida más im-
portante de la zona central de Guayaquil, el Blvd.
9 de octubre, con sus veinte y tres intersecciones
viales desde el malecón Simón Bolívar Palacios (Av.
12NE/SE) hasta la Av. Tungurahua (Av.10NE/NO),
en adelante también referido como T:
01-23
. La línea
segmentada en color magenta de la figura2 indica
la forma y recorrido de T:
01-23
y a la vez muestra
una sección longitudinal con vista hacia el Nor-
te-Este-Norte que representa la geometría urbana
formada por los edificios.
Al revisar la literatura, se encontró apropiada la for-
ma en que en el estudio de las causas de la Isla de
Calor nocturna de la ciudad de Belo Horizonte, Bra-
sil
(3)
se relaciona la masa térmica de los edificios
BM [kg/m
2
] y el factor de cielo visible SVF [%] con
las temperaturas del aire T [ºC] que fueron toma-
das también a lo largo de recorridos vehiculares; no
obstante, a efectos de tener en cuenta otros agen-
tes antropogénicos con sus propiedades térmicas
incluidas, esta investigación reemplazó la variable
de masa térmica de edificios BM por la capacidad
calorífica por unidad de superficie Cs [MJ.K
-1
.m
-2
]
que además incluye la masa térmica M/A [kg/m
2
]
de aceras, calzadas y áreas verdes y las multipli-
ca por su calor específico respectivo; reemplazó la
temperatura instantánea del aire por la diferencia
promedio de temperaturas ΔT [K] y los porcentajes
SVF fueron convertidos a coeficientes. También se
agregó el poder emisivo de cada muestra G [m
2
]
que resulta del producto del área vista de los mate-
riales de acabado por el valor de su emisividad *
2
y,
por último, se asignó valores presuntivos de flujos
de calor antropogénico Qa [W/m
2
] según el tipo de
zona climática de cada zona de estudio
(6)
.
La intensidad del fenómeno Isla Urbana de Calor se
mide por la diferencia aritmética de temperaturas
nocturnas simultáneas entre el sector urbano más
caluroso de una ciudad y un sector rural
(1)
. En el
caso de Guayaquil, a la fecha de la investigación no
existían estaciones meteorológicas fijas en zonas
rurales, por lo que se tomó como referencia “ru-
ral” a los datos reportados por la estación 842030
(SEGU) del antiguo aeropuerto Simón Bolívar. En
cada punto muestreado se trabajó diariamente con
la diferencia aritmética de temperaturas entre la
lectura instantánea de la estación móvil y el regis-
tro de la estación fija para después obtener pro-
medios.
A efectos de evitar distorsiones significativas en
los datos tomados en campo, se recorrió vehicular-
mente el transecto en máximo treinta minutos con
un termómetro digital de bolsillo dentro de una ga-
rita meteorológica portátil. Por cada intersección
vial se promedió aritméticamente diez lecturas
tomadas a altura del estándar meteorológico sin
la afectación de agentes comprometedores como
precipitación, ráfagas de viento y cercanía con ra-
diadores. Los registros fueron tomados por varios
días consecutivos dentro del mismo rango horario
(de 20h30 a 22h00) en los meses de octubre, no-
viembre y diciembre del año 2010 en las veinte y
tres intersecciones viales que corresponden a este
transecto.
También se realizó el procesamiento de la informa-
ción cartográfica obtenida de la M.I. Municipalidad
de Guayaquil; primero se modeló tridimensional-
mente los edificios, topografía y vegetación existen-
te con la ayuda de “Autodesk AutoCad 2011”, luego
se exportó el archivo a “Autodesk Ecotect Analysis
2
* La expresión del poder emisivo G resulta de la asociación de las variables A y ϵ de la ley de Stefan: P = σ.A.ϵ.ΔT^4 [ W ]
Figura2: Transecto del Blvd. 9 de octubre (T:01-23)y sección longitudinal.
Fuente: Elaboración propia a partir del plano de catastro vigente de la M.I. Municipalidad de Guaya-
quil.
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Investigación
2011” para obtener la proyección estereográfica en
cada una de las veinte y tres intersecciones viales a
nivel de la calzada para finalmente exportarlas en
formato de imagen al programa “MATLAB Sky View
Factor Calculator” para el cómputo del factor de
cielo visible. El trabajo gráfico asistido por compu-
tador fue de utilidad para cuantificar las superficies
de cobertura de edificios, aceras, calzadas y zonas
verdes existentes en cada muestra y así determinar
su capacidad calorífica en base a tablas de peso
y calor específico de los materiales intervinientes
hasta una profundidad de sesenta y un centímetros
a partir del nivel del suelo (profundidad del plano
de temperatura constante en latitudes ecuatoriales
a nivel del mar); en esta investigación se entiende
que una muestra describe un polígono con forma
de cruz ya que abarca todas las masas existentes
desde el punto de intersección de los ejes viales
concurrentes y se extiende hasta la mitad de las
cuatro cuadras que la rodean.
Todos los datos obtenidos fueron tabulados en el
programa “Microsoft Excel 2007” para generar dia-
gramas de dispersión con sus respectivos modelos
numéricos de regresión linear múltiple.
Resultados y discusión
Como todo casco comercial, en la zona céntrica
de Guayaquil la mayor actividad antrópica está
concentrada en horas del día, pero después de las
19h00 el tránsito vehicular y peatonal disminuye
dramáticamente. Las lecturas de temperatura del
transecto T:
01-23
fueron tomadas desde las 20h30
hasta las 22h00. El Blvd. 9 de octubre es una vía
principal con apariencia física uniforme en todas
las intersecciones viales, es un ambiente altamente
urbanizado que ha sido sometido a restauración de
coberturas urbanas con la superposición de ado-
quines de hormigón en colores rojo y gris oscuro
sobre las calzadas originales de hormigón arma-
do y de hormigón asfáltico, y con revestimiento de
porcelanato antideslizante de color rojo sobre los
pavimentos de hormigón simple paleteado de las
veredas originales.
La tabla 1 resume el cómputo de superficies de los
distintos materiales de cobertura realizado a partir
del plano de catastro de la Muy Ilustre Municipali-
dad de Guayaquil. Los datos delatan que, de toda la
superficie horizontal muestreada (178075.46 m
2
),
el 46.60% responde al área ocupada por la planta
baja de los edificios; 21.50% y 8.35% equivalen al
revestimiento de calzadas por adoquines y hormi-
gón asfáltico respectivamente y; 13.77% y 6.90%,
son las coberturas respectivas de porcelanato rojo
y pavimento de hormigón simple en las veredas.
Tabla1: Materiales de cobertura intervinientes en el
Blvd. 9 de octubre.
Fuente: Resumen del Cuadro3 de la tesis “Isla de
calor en expansión: El futuro térmico de la zona resi-
dencial en desarrollo de la autopista Guayaquil-Salinas
desde el km10 hasta el km26”
Diagrama1: Variables térmicas del Blvd. 9 de octubre
Fuente: Datos tomados del Diagrama2 de la tesis
“Isla de calor en expansión: El futuro térmico de la
zona residencial en desarrollo de la autopista Guaya-
quil-Salinas desde el km10 hasta el km26”
Material de cobertura Porcentaje
porcelanato rojo 13,77%
hormigón simple 6,90%
hormigón asfáltico 8,35%
adoquín vehicular de hormigón 21,50%
áreas verdes 1,76%
adoquín peatonal de arcilla 1,12%
ocupación del suelo 46,60%
100,00%
TRANSECTO T:
01-23
Aunque no coincidieron proporciones significativas
de áreas verdes en los puntos muestreados, está
claro cuáles son los materiales típicos de la regene-
ración urbana de Guayaquil que han de replicarse
en otros sectores.
El diagrama1 permite visualizar el comportamien-
to simultáneo de las variables medidas en cada
punto muestreado del transecto, la escala vertical
de la izquierda reporta los valores de diferencia de
temperatura ΔT, mientras que la de la derecha es
para los valores SVF, Cs, P, M/A y BM.
Distribución espacial de: ΔT, SVF, Cs, P, M/A y BM
En promedio, el sector presenta una diferencia
de temperaturas de 4.12K con respecto a la esta-
ción referencial, el valor máximo se registra en el
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Caracterización del fenómeno “Isla Urbana de Calor” en la zona central de la ciudad de Guayaquil.
punto05 con 5.32K y el mínimo en el punto21 con
2.83K. Por su parte, el punto01 se reporta como
el de mayor masa térmica por unidad de super-
ficie con un valor de 2.57Ton/m
2
, mientras que
el punto21 registra el menor valor con 1.17Ton/
m
2
. El lugar que posee el mayor peso de edificios
se mantiene en el punto01 y registra 1.94Ton/m
2
,
mientras que el más ligero marca 0.37Ton/m
2
en el
punto11. El punto01 arroja la mayor capacidad tér-
mica por unidad de superficie con 2.92MJ.K
-1
.m
-2
y
el punto21 1.32 MJ.K
-1
.m
-2
. El punto02 registra la
mayor potencia irradiada con 1.52W, mientras que
el punto21 indica 0.07W. En cuanto a visibilidad
del cielo, el mínimo valor está en el punto05 con
0.36puntos, mientras que el máximo es de 0.81 en
el punto21.
En comparación a las intensidades del fenómeno
Isla Urbana de Calor que se han registrado en ciu-
dades similares a Guayaquil, el valor de 5.32K re-
portado en el punto05 está catalogado como “fuer-
te”
(5)
.
Al revisar primero todos los datos de BM y SVF
con ΔT se encontró clara coherencia con la ex-
plicación determinada en el modelo de Iara
Goncalves para Minas Gerais
(5)
, en donde los in-
crementos de temperatura se relacionan con el
incremento de BM y disminución de SVF; lo que
es posible comprenderlo al comparar la figura2
con el diagrama1 ya que, en el caso del presente
estudio, un menor valor de SVF significa la pre-
sencia de edificios más altos que incrementan
el peso de cada metro cuadrado de muestra y
con ello aumentan la energía térmica almacena-
da. Se pudo constatar cualitativamente que las
temperaturas más frescas se manifiestan en los
lugares con cercanía a las áreas verdes del par-
que Centenario (puntos 11 y 12) y que las más
altas se registran cerca del río Guayas (punto01),
este particular se debe a la inercia térmica de las
masas: mientras los árboles generan entornos
más frescos porque liberan rápidamente duran-
te la noche la energía térmica que acumularon
durante el día en sus copas, además de que pro-
tegieron los pavimentos de la radiación directa
solar, los cuerpos de agua se toman más tiempo
en liberarla y mantienen entornos más calurosos.
Además de lo anterior, se estudió también la re-
lación con los factores de Cs, G y Qa; como ya se
indicó, el primero se obtuvo a partir de los datos
ya conocidos de M/A, BM y calores específicos, el
segundo se lo extrajo de la ley de Stefan y, el último
fue tomado de la tabla de clasificación de zonas cli-
máticas de Oke y Stewart
(4).
Se encontró que des-
de el punto01 hasta el punto11, las características
de la zona responden al denominado LZ4 que es
capaz de producir hasta 50W/m
2
de calor antro-
pogénico; mientras que desde el punto12 hasta el
punto23, la zona coincide con las características
de LZ5, con una capacidad de producción de hasta
25W/m
2
de calor antropogénico.
El análisis de variables de la tabla 2 permitió cons-
tatar que a medida que SVF decrece y Cs, G, M/A
y BM y Qa van en aumento, ΔT tiende al incremen-
to. ΔT mantiene una correlación moderada en pro-
porción inversa con SVF; una correlación débil en
proporción directa con Cs, una correlación débil en
proporción directa con G y parcial en proporción
directa con Qa.
Correlaciones
Tabla2: Correlaciones entre variables térmicas del Blvd. 9 de octubre.
Fuente: Resumen del Cuadro14 de la tesis “Isla de calor en expansión:
El futuro térmico de la zona residencial en desarrollo de la autopista
Guayaquil-Salinas desde el km10 hasta el km26”
Variables SVF Cs G Qa ΔT ΔT
SVF
1,0000
-0,7426
Cs
-0,3632 1,0000
0,1958
G
-0,6364 0,6222 1,0000
0,3347
Qa
-0,7796 0,3860 0,5634 1,0000
0,6203
ΔT
-0,7426 0,1958 0,3347 0,6203 1,0000 1,0000
Lo anterior determinó que el modelo de regresión
lineal múltiple que más se ajusta a la realidad tér-
mica de la zona central de la ciudad de Guayaquil,
representada por el transecto del Blvd. 9 de octu-
bre responde a los siguientes parámetros:
ΔT ‘ = 6.9946 – 4.3711SVF + 0.025Cs – 1.88E-05G
+ 0.0082Qa
Este modelo será de especial utilidad para visuali-
zar los efectos que surtiría el cambio de materiales
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Investigación
de cobertura dentro de la misma geometría urbana
ante un nuevo proceso de restauración urbana.
Comentarios finales
El hombre debe aceptar que el fenómeno Isla Urba-
na de Calor es indestructible
(6)
y tiene que apren-
der a vivir con él de manera sustentable…
La presente investigación estableció una primera
caracterización del fenómeno Isla Urbana de Calor
en la zona central de la ciudad de Guayaquil con la
identificación y representación espacial de las pro-
piedades térmicas de los puntos de muestra situa-
dos en cada una de las veinte y tres intersecciones
viales posibles del transecto de estudio trazado a
lo largo del Blvd. 9 de octubre. Se determinó por
vía terrestre que, a medida que aumentan la capa-
cidad calorífica y el poder emisivo de la obra civil y
disminuye el factor de cielo visible, la temperatura
del aire a nivel del suelo urbano entre las 20h30 y
las 22h00 tiende a ser mayor que la que se regis-
tra simultáneamente en la estación meteorológica
842030 (SEGU) del antiguo aeropuerto.
No obstante lo obtenido, todo sistema de infor-
mación termo-gráfica debe ser objeto de actua-
lización perenne y no puede estar limitado exclu-
sivamente a la investigación por vía terrestre de
temperaturas, al contrario, debe aspirar también
al cruce de datos de monitoreo remoto con re-
gistros históricos, a la medición en tiempo real
de flujos de calor antropogénico y al ensayo de
propiedades térmicas de los materiales de cons-
trucción. Con la finalidad de desarrollar medidas
de mitigación de los impactos ambientales de-
rivados del fenómeno, así como la reducción de
consumos energéticos, se recomienda verificar el
modelo numérico dentro de los escenarios futuros
más probables en los sitios destinados a alojar
procesos de expansión urbana planificada, como
la autopista Guayaquil-Salinas, y en aquellos que
están sujetos a restauración urbana con tendencia
de replicar coberturas.
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Artículo recibido: 22/Julio/2013
Fecha aprobado: 05/Agosto/2013
Arq. Carlos Palacios Portés.
Título Obtenido: Arquitecto. Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad de Guayaquil.
Magíster en Impactos Ambientales, Facultad de Arquitectura y Urbanismo.
Diplomado Superior en Pedagogía Universitaria Facultad de ingeniería industrial.
Docente de Proyectos V, Facultad de Arquitectura y Urbanismo.
Email: cpalacios_arq@yahoo.com
