El presente ensayo tiene como propósito demostrar la importancia que tiene la uniformidad en el confort lumínico, referido a la distribución equilibrada de la luz en un ambiente, por ello, en primer lugar, identificamos dos casos de estudio los cuáles presentan problemáticas de iluminación natural, afectando las funciones del usuario. En segundo lugar, se elige uno de los casos en los cuales se proyectará una estrategia de aplicación para mejorar la uniformidad lumínica mediante el uso de repisas de luz. El análisis lumínico se realiza mediante el software Dialux 4.13 y los gráficos solares en el software Autocad.
1.Introducción
El confort lumínico se refiere a la sensación de bienestar que percibe el hombre cuando realiza tareas sin molestias gracias a la adecuada combinación de calidad y cantidad de iluminación. Depende de tres factores: (1) Nivel de iluminación adecuado (Iluminancia media Em) (2) Distribución espacial (Uniformidad Emin/Em y limitación de deslumbramiento: UGR) y (3) Reproducción cromática correcta (Ra). (Véliz, 2013)
El presente ensayo se enfoca en el análisis de la uniformidad lumínica, que se entiende por la distribución equitativa de la luz en un determinado ambiente.
Se entiende que para lograr un buen nivel de uniformidad se requiere un equilibrio entre la luz de trabajo y la luz natural. Tomando como referencia la normativa británica BSI Standards Publication BS EN 12464-1:2011 “Luz e iluminación - iluminación de lugares de trabajo”, se presenta la tabla N°1 Requerimiento de iluminación para ambientes interiores, tareas y actividades, la cual muestra los valores de uniformidad como referencia para el ambiente de sala de estar (Ver punto 5.2.2), que servirá para el análisis de los casos de estudio, ya que, en el Perú la normativa para iluminación natural es escasa.
Tabla N°1. Tabla de promedios de luxes y uniformidad según normativa británica BSI Standards Publication
BS EN 12464-1:2011
Este ensayo tiene como objetivo general demostrar la importancia de la uniformidad en el confort lumínico. Para ello, analizaremos la iluminación natural en dos ambientes, una sala-comedor en una vivienda multifamiliar en el distrito de Pucusana-Lima y un dormitorio en una vivienda multifamiliar en el distrito de Pillco Marca - Huánuco, mediante el uso de software Dialux 4.13 y gráficos solares. Además, se elaborará una estrategia en uno de los casos para lograr los niveles de uniformidad lumínica óptimos.
2. Casos de estudio
2.1. Caso de estudio A
Datos generales:
❖ Ubicación: Ciudad de Huánuco, departamento de Huánuco, distrito de Pillco Marca. En la Av. Juan Velasco Alvarado N°653. (fig. 1)
❖ Latitud: 09º 57' 7.24" latitud sur
❖ Longitud: 76º 14' 54.8" longitud oeste
❖ Altitud: 1947 m.s.n.m.
Fig. 3 Planta general de la vivienda, Huánuco .
Elaboración propia
❖ Ambiente
El ambiente es un dormitorio de 11.00m2, ubicado en el segundo nivel de una vivienda multifamiliar, cuenta con una ventana orientada al oeste sur oeste. La ventana tiene una dimensión de 2.00m x 1.60m y cuenta con un alféizar de 0.90m, con estructura de aluminio negro y vidrio templado 6mm. Los acabados de color del ambiente son los siguientes:
Pisos: Cerámico color marrón
Paredes: Pintura color mostaza claro
Techo: Pintura color blanco
Fig. 4. Ambiente escogido para el análisis (Fuente propia)
❖Obstrucciones solares
Se realizó un estudio de obstrucciones solares del CASO A para verificar el ingreso de luz natural y sombras en el interior del ambiente, considerando el entorno inmediato a la ventana del ambiente y su influencia en el ingreso de luz.
En el gráfico equidistante y el análisis de obstrucciones (Fig. 5) se observa que el mayor porcentaje de ingreso de luz natural es en horas de la tarde (área resaltada en naranja)
Figura 5. Gráfico de obstrucciones solares (fuente propia)
Se calculó la cantidad de horas promedio anual que ingresa la luz natural con ayuda del gráfico equidistante y el análisis de obstrucciones solares. (Tabla 2)
Otro factor determinante es el ángulo de los rayos solares que ingresan por la ventana del ambiente, con el objetivo de analizar la incidencia solar en los solsticios de verano e invierno y equinoccio de primavera. Se observa que los ángulos predominantes están entre 48° a 52° (Tabla 3)
❖ Evaluación lumínica
Para tener una visión anual de la cantidad y calidad de iluminación en el ambiente escogido, se realizó una evaluación lumínica en el software Dialux 4.13, considerando las temporadas con el cielo despejado (Tabla 4). Observamos que en horas de la tarde se percibe mayor ingreso de luz y una menor uniformidad, es decir hay un desequilibrio de cantidad de luxes que ingresan cerca de la ventana en comparación con el resto del ambiente.
Los datos de uniformidad por estación del año (Tabla 6) presentan valores están por debajo del valor óptimo, considerando que se establece un valor mínimo de 0.40 según norma británica BSI Standards Publication BS EN 12464-1:2011.
Tabla N°6. Uniformidad promedio anual.
(fuente: elaboración propia en software dialux)
2.2. Caso de estudio B
Datos generales
❖Ubicación:
Ciudad de Lima, departamento de Lima, distrito de Pucusana, en la Av. Manco Capac N°304.
❖Latitud: S 12°28’47.7” (2)
❖Longitud: O 76°47’59.0” (2)
❖Altitud: 33 msnm (1)
Fig.10 Planta general de la vivienda multifamiliar, Pucusana, Lima. (fuente propia)
❖Ambiente
El ambiente es una sala comedor de 31.00 m2, ubicado en el primer nivel de una vivienda multifamiliar, cuenta con dos ventanas, la primera orientada al este, con vista a la calle, con una dimensión de 1.60 x 1.20; y la segunda orientada hacia el sur, con vista hacia un pasadizo, con dimensiones de 1.80 x 1.20, ambas con 0.90 de alféizar, con estructura de aluminio negro y vidrio templado 6mm. Los acabados de color del ambiente son los siguientes:
Pisos: Cerámico color blanco
Paredes: Pintura color guinda, gris y blanco.
Techo: Pintura color blanco
Fig.11 Ambiente escogido para el análisis (fuente propia)
❖Obstrucciones solares
Se identifica en el estudio de obstrucciones solares que no existe ingreso de sombras por elementos o edificios fuera de la vivienda.
Ya que la ventana está orientada al este, la luz ingresa en horas de la mañana, especialmente en la zona próxima a la ventana. Se calculó la cantidad de horas que ingresa la luz natural con ayuda del gráfico equidistante y el análisis de obstrucciones solares, reconociendo que el promedio de horas que ingresa la luz está entre 4 horas y 10 minutos a 4 horas y 40 minutos (Tabla 7)
Tabla N°7. Cantidad de horas de ingreso solar por estación del año (Elaboración propia)
En cuanto a los ángulos de los rayos solares que ingresan por la ventana del ambiente en los solsticios de verano e invierno y equinoccio de primavera, se identifica que éstos están entre 31° a 45°.
Tabla.N°8 Ángulo de ingreso solar por estación del año (fuente propia)
Evaluación lumínica
En la matriz 3x3 considerando los solsticios de invierno, verano y los equinoccios (Tabla 9), en los tres horarios más relevantes en uso y para ver el recorrido del sol: 8:00 – 12:00 – 17:00 horas; se observa la incidencia de la luz, según orientación.
(fuente: elaboración propia en software dialux)
Los valores de uniformidad promedio anual están por debajo del valor mínimo establecido por la norma británica BSI Standards Publication BS EN 12464-1:2011.
3.Estrategia
En el presente ensayo, se escogió el Caso B para proponer estrategias de confort lumínico mediante la uniformidad en el ambiente de la sala de estar. Se observa que el ambiente está orientado al este y presenta niveles de iluminancia (luxes) que generan baja uniformidad, ya que la iluminación natural sólo se enfoca cerca a la ventana.
Según Cornejo (2020) dentro de las estrategias de iluminación natural, existen los componentes de paso, los cuales contienen los sistemas especiales de iluminación: (1) Reflectores y repisas de luz, (2) Elementos integrados y (3) Ductos de luz. Se propone las repisas de luz como estrategia de solución al problema evidenciado.
Las repisas de luz son estrategias especiales de iluminación natural, las cuales por medio de cálculos e intervenciones en las ventanas captan la radiación solar y la transmiten por medio de materiales reflejantes, logrando iluminar ambientes donde la uniformidad lumínica es deficiente, logrando el confort lumínico, ya que la luz es directa en horas de la mañana y su distribución luminosa es más homogénea.
Según Soler y Oteiza (1996), las repisas de luz son elementos planos o curvos situados en la apertura de la ventana que redirigen la luz por reflexión, pueden ser externas, internas, o mixtas y pueden tener diferentes inclinaciones. Con la inclusión de una repisa de luz, la ventana se subdivide en dos secciones, la parte inferior, en donde se ubica la repisa que
permite la visión del exterior, y la parte superior que permite la entrada de la luz natural y la refleja hacia el techo del local (que debe ser reflejante), para que después ilumine las zonas más alejadas de la ventana.
Como se observa en la figura 15, los parámetros que afectan a su rendimiento como dispositivos para la iluminación natural son: (1) la longitud en el exterior del local, (2) la longitud en el interior, (3) la altura con respecto al suelo a la que se coloca, (4) la distancia suelo-techo del local, la altura de la ventana por encima y por debajo de la repisa, y las reflectancias de todas las superficies implicadas. (Soler y Oteiza, 1996).
Se planteó una repisa de luz de 1.80m x 0.95m ubicada a 1.71m del nivel del piso, asimismo, se ubica una segunda repisa de dimensiones menores 1.80m x 0.28m ubicado al nivel del alféizar, es decir a 0.90m del nivel del piso. Ambas repisas de luz son de material de acero inoxidable y cuentan con un recubrimiento de aluminio pulido en la superficie superior.
en el caso B.
Fig.18 Corte A-A de la repisa de luz en el caso B.
Fig.19 Elevación frontal de la repisa de luz en el caso B.
Fig.20 Detalle de repisa de luz 1.
Fig.21 Detalle de repisa de luz 2.
Fig.22 Detalle 1 de la repisa de luz.
Fig.23 Detalle 2 de la repisa de luz.
Fig.24 Detalle 3 de la repisa de luz.
Reflectancia de materiales
Se modificó el color de acabados en paredes, techo y piso, ya que los niveles de reflectancia formaron un punto importante en el desarrollo de la propuesta para generar confort lumínico. (Tabla 12).
Tabla N°12. Acabados propuestos y niveles de reflectancia (Elaboración propia)
Según lo expresado por Juan Marín en la exposición para la Universidad de Colima con el tema Conductos de Sol “Introduciendo los rayos del sol en el Interior de la Arquitectura”. Para llevar el sol dentro de la arquitectura, se tiene que jugar con las reflexiones, la radiación solar se va a reflejar en un conducto. Existen tres tipos de reflexiones: especular, difusa y mixta.
Para las reflexiones especulares, toda la radiación reflejada es continua, esto se dará en caso la superficie sea de espejo o similar a superficies duras y pulidas, es el motivo por el que se escogió el aluminio pulido como material de las superficies superiores de las repisas.
Para comprobar la mejora en los valores de uniformidad del ambiente sala de estar, se realizó el cálculo en el software Dialux 4.13 y se realiza una comparación con el cálculo del estado actual del ambiente sin la utilización de la estrategia en la temporada más desfavorable, estación de invierno.
❖Valores sin la estrategia en invierno
❖Valores con la estrategia en invierno
Para un cielo despejado y con ayuda de las repisas de luz, se observa que se optimizaron los valores tanto en luxes y uniformidad en el interior del ambiente, en comparación con el análisis hecho al ambiente sin ninguna estrategia. Además, al reemplazar el color de acabados a todos los revestimientos expuestos en el ambiente, complementa a que la reflexión de la luz se extienda hacia el comedor.
La repisa mejora la uniformidad de la iluminación al reducir el contraste excesivo entre la parte próxima a la ventana y la parte más alejada de la ventana. El valor de uniformidad en el ambiente sin la propuesta de repisas de luz es de 0.11, mientras que, aplicando la estrategia de repisas de luz, este valor asciende a 0.41, logrando estar dentro del valor óptimo de uniformidad según la norma británica BSI Standards Publication BS EN 12464-1:2011 “Luz e iluminación - iluminación de lugares de trabajo”
4.Conclusiones
El presente ensayo demuestra el mejoramiento del confort lumínico, enfocado al tema de la uniformidad, un punto importante que busca la iluminación homogénea en todo el ambiente.
Se ha tomado a la repisa de luz como propuesta de solución para lograr la uniformidad en el interior de los ambientes volviéndose importante como propuesta para la iluminación natural, aunque debe considerarse la ubicación y orientación y dimensiones del proyecto en el proceso de diseño.
Se ha considerado la reflectancia de los materiales en el interior del ambiente como factor relevante en la posibilidad de resolver el problema de uniformidad, debido a que cada material tiene una reflectancia distinta. En el caso de las repisas de luz, se optó por acabados superficiales con porcentaje de reflectancia mayores al 80% para mayor eficiencia.
La limitación encontrada en la propuesta de repisas de luz, fue que se realizó en un ambiente ya construido, el cual tiene poca altura, por ello, lo correcto es que este tipo de propuestas se deben considerar en el proceso de diseño.
Por último, este ensayo muestra los desafíos de todo arquitecto para lograr confort lumínico en los ambientes diseñados, dependiendo de la función que se realicen dentro. Existe gran cantidad de variables que se deben considerar para el diseño de las repisas, como la orientación, materiales, colores y reflectancia, depende de un correcto planteamiento para que el resultado de la propuesta sea favorable.
5. Referencias bibliográficas
Gómez, B. V. (2013). Iluminación Natural: La luz, confort, métrica y diseño.
European Committee for Standardization. (2011). Light and lighting—lighting of work places—Part 1: indoor work places. British Standards Institution, Standard Publication, |
Cornejo, Carlos (04 de julio de 2020). Iluminación natural. [Sesión de clase virtual]. Térmica, lumínica y acústica, Maestría de Arquitectura y Sostenibilidad. Universidad Ricardo Palma
https://us.bbcollab.com/collab/ui/session/playback/load/c0b989ebe19c4ddaaa3921475a49bd50?authToken=eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJiYkNvbGxhYkFwaSIsInJlY29yZGluZ1VpZCI6ImMwYjk4OWViZTE5YzRkZGFhYTM5MjE0NzVhNDliZDUwIiwiaXNzIjoiYmJDb2xsYWJBcGkiLCJ0eXBlIjoxLCJleHAiOjE1OTYwOTE5MjUsImlhdCI6MTU5NjA4ODMyNSwiY29uc3VtZXIiOiJmYTRhYjljYjBmYzc0NmM5OWIyNTJjZDEwZGMyMzA3NyJ9.t66zBYlf-dzLlOmD0D3ZpDFcnHRllPfL3_cvK477CfQ
Soler, A., & Oteiza, P. (1996). Métodos experimentales, utilidades informáticas y dispositivos para la iluminación natural en edificios. Tecnología y Construcción, 12(II).
Marín, Juan. (27 de junio de 2016) Conductos de Sol “Introduciendo los rayos del sol en el Interior de la Arquitectura” [Videoconferencia]
Sistemas pasivos de climatización e iluminación. Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=b55kWM-rcp0.
CURSO: Térmica, acústica y lumínica en la edificación
Docente: Mg. MSc. Arq. Carlos Cornejo
Autores : HUAMBACHANO KOC-LEM, PABLO CARLOS y LÓPEZ BERAÚN, KATIA DANIELA
UNIVERSIDAD RICARDO PALMA, ESCUELA DE POSGRADO - MAESTRÍA EN ARQUITECTURA Y SOSTENIBILIDAD
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