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La iluminación natural y el
ahorro de energía |
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Resumen: Debido a la creciente necesidad de ahorro de energía eléctrica, la iluminación natural cobra cada vez mayor importancia en el diseño arquitectónico. Y es que, con estrategias lumínicas adecuadas, en gran parte del país se podría prescindir de luz artificial en horarios laborales normales, sin necesidad de recurrir a modificaciones horarias. El
tema de la iluminación natural en la arquitectura es prácticamente de
reciente aparición en sus aspectos técnicos, pero debido al incremento
de las tarifas por consumo de energía eléctrica, la idea del ahorro
energético tiende a estar en primer plano.
En la actualidad resulta, incongruente que en el horario laboral
diurno, miles de oficinas y centros de educación enciendan los
interruptores para iluminar artificialmente. La gran cantidad de horas
despejadas al año con que cuenta la Zona Metropolitana de Guadalajara
permitiría prescindir de cualquier dispositivo de iluminación eléctrica,
con la simple adecuación de los elementos arquitectónicos para su
adecuado diseño lumínico y con una nversión mínima que en muchos casos
es recuperable.
Por lo anterior, resulta paradójico que en esta era de tecnología
avanzada las edificaciones no estén muchas veces acordes con los cambios
que ha sufrido la iluminación natural a lo largo del desarrollo de la
humanidad debido a la evolución de las ciencias y la propia tecnología. La
función de la iluminación El
ser humano tiene la tendencia de dar mucha importancia a la luz, ya que
aproximadamente 80 por ciento de la información que recibe viene de sus
ojos. La visión no es una acción pasiva en respuesta a los objetos
iluminados, sino la acción de procesar la información y enfocar en los
detectores de luz de la retina del ojo. Esta información se almacena y
transfiere a su vez a través del nervio óptico hacia el cerebro para su
interpretación. La visión es, por lo tanto, dependiente de la luz y del
sistema visual.
La cantidad y la calidad de la luz que recibe el ojo humano tiene
una influencia directa en la manera como se ven las cosas; los grandes
arquitectos, incluyendo los diseñadores del Partenón, de los
emplazamientos arqueológicos mayas, los constructores de las catedrales góticas,
así como los arquitectos del presente siglo, han comprendido el impacto
que tiene la luz natural y su importancia al desarrollar los ambientes
adecuados para el hombre. Si bien la luz natural y la artificial tienen
sus características individuales y diferentes atributos cualitativos, la
luz en general puede ser utilizada por la arquitectura tanto para crear
efectos agradables como para proporcionar espacios lumínicamente
adecuados a la tarea visual específica que se vaya a desarrollar. Lo
mismo que emplea el tabique, el acero, la piedra y el concreto, la luz no
debe emplearse como simple elemento decorativo, sino como parte
estructural de la arquitectura.1
En términos de luz, puede decirse que el confort lumínico se
logra cuando el ojo humano está en condiciones de leer un libro u
observar un objeto fácil y rápidamente sin distracciones y sin ningún
tipo de estrés. Los parámetros que se deben considerar considerar para
obtener confort visual son principalmente una adecuada iluminación, la
limitación del deslumbramiento (exceso de iluminación) y las
consideraciones subjetivas de un adecuado esquema de color. También, en
el caso del diseño de la luz natural, evitar interiores oscuros y
procurar proveer las formas y los tamaños adecuados de ventanas para
mantener el contacto con el mundo exterior.
Cabe la posibilidad de que al encontrar el criterio adecuado de
iluminación y la eliminación del deslumbramiento, éste sea
contradictorio con los requerimientos de otra índole, como es el caso del
confort térmico o del confort acústico. Es tarea del arquitecto
considerar todas las variables de impacto, incluyendo ganancias solares,
calidad acústica y calidad de aire, evaluar sus impactos y su interrelación
con otras y decidir las prioridades del espacio que se está diseñando.
Lo anterior se debe a que no es lo mismo diseñar un espacio de
estudio que uno de reposo. Cada uso ocupacional tendrá prioridades
distintas, por lo que la escala de valores se moverá hacia una u otra
parte. Percepción
visual y confort Como
es sabido, el propósito principal de un adecuado diseño lumínico es
crear ambientes bien iluminados donde sea factible el buen desarrollo
visual sin fatiga de la vista. La importancia de estas consideraciones
depende asimismo de la función o tarea visual que se vaya a desarrollar
en el espacio diseñado; no es lo mismo el diseño para una biblioteca que
el de un taller de orfebre o el de un local de ventas.
La viabilidad de facilitar las actividades visuales como son leer
un libro o realizar una tarea de gran agudeza visual mediante la utilización
únicamente de iluminación natural, pueden ser analizadas por factores físicos
tales como el confort visual y el ahorro energético sustancial. Existen
numerosos parámetros y tablas que indican los límites máximos, mínimos
y recomendables de la iluminación requerida para las diferentes tareas
específicas.2
Sin embargo, el grado de medición o la medición de la tarea
visual está generalmente determinado por la visibilidad de lo más pequeño
o del detalle más difícil de ser reconocido. También es importante
determinar el grado de contraste que esto tiene con el ambiente inmediato,
la disponibilidad del tiempo de luz para desarrollar la tarea en cuestión
y las capacidades del sistema visual.
Existen
también otros factores que pueden perturbar el nivel de confort visual
deseado; las reflexiones de otros elementos arquitectónicos y el grado de
deslumbramiento que provocan influyen decisivamente en el desarrollo
visual. Aunque es muy difícil determinar los efectos de los sistemas
de iluminación en la productividad y el rendimiento laboral, puede
hacerse una aproximación a los parámetros que se han de utilizar. Se han
realizado varios experimentos han sido realizados en condiciones
simuladas, alejándose de lo concerniente a la iluminación natural. De éstos,
el de la Commission Internationale d'Eclaraige (CIE) y los de la
Iluminating Engineering Society (IES), son los más aceptados dada la
seriedad de sus investigaciones. La
iluminación natural y el ahorro energético Para
encontrar el método de evaluación económica ideal encaminada hacia una
auditoría energética en un edificio en relación con el consumo eléctrico
por cuestiones de iluminación natural, es necesario tomar en cuenta
varios factores que, aunque parezcan aislados, deben reunirse en una visión
integral. Precisamente para la valoración del costo-beneficio de las
tecnologías que apuntan hacia la optimación de la iluminación natural
en las edificaciones, es necesario tomar consideraciones de carácter
global debido a los problemas que representan las inumerables dificultades
técnicas y operacionales que hacen posible su funcionamiento.
Para que lo anterior pueda realizarse, es necesario que los
beneficios se tomen en cuenta de acuerdo con dos requisitos:3 Que
los beneficios puedan transformarse en dinero real. Para ello, es
necesario la utilización de tecnologías y estrategias que aseguren el
ahorro energético por concepto de iluminación, así como en el consumo
por climatización artificial. La
obtención del confort ambiental. Dichos beneficios no se tomarán en
cuenta si están en contra del confort del usuario, así como de sus
condiciones de trabajo u otras similares.
Cabe mencionar que este tipo de evaluaciones económicas usualmente
tiende a limitar los beneficios reales del ahorro energético, como pueden
ser los de tipo motivacional referente a la consciencia de la protección
del medio ambiente. Análisis
costo-beneficio Para
encontrar el método idóneo de evaluación del costo-beneficio en
edificaciones que utilicen tecnología avanzada para la optimación de la
iluminación natural, es necesario tomar en consideración las decisiones
respecto al tipo de inversión que se llevó a cabo en la etapa de diseño
y construcción.
Por ejemplo, es frecuente que muchos proyectos constructivos varíen
continuamente las expectativas de crecimiento iniciales, lo cual también
se traduce en el empleo de mayor número de trabajadores, incrementándose
a su vez la posibilidad de accidentes y errores de edificación. El
crecimiento del proyecto también repercute en la complejidad de los
planos constructivos y de instalaciones, haciéndolos más propensos a múltiples
revisiones debido al grado de complejidad que existe en cada uno de los
elementos interactuantes.
Los costos se elevan, así como los impuestos que genera este tipo
de incrementos del volumen de construcción y de los calendarios de obra.
En el caso que nos ocupa, nos referimos al término "inversión"
como la operación económico-financiera que realiza la constructora para
la expedición de capital en espera de obtener en un futuro ganancias.
Esto, considerando la diferencia entre el valor original del edificio y el
obtenido con la implementación de los sistemas de iluminación en años
venideros.
Las características deseables para la inversión en el proyecto se
resumen en los siguientes factores:4 La
cantidad expedida inicialmente en el proyecto. Los
futuros ingresos generados por el ahorro energético. La
duración del proyecto en relación con la vida económica de los fondos. Estimaciones
de ahorro energético anual Para
realizar estimaciones de ahorro energético anual por concepto de
iluminación artificial, es necesario conocer la relativa frecuencia de
las condiciones de variación del cielo durante las horas operacionales
del edificio. El método tradicional está basado en las proyecciones
registradas en observatorios de la relativa frecuencia de cielo despejado
y cubierto (nublado). Las estimaciones de la luz de día (FLD) disponibles
consideran dos factores principales: la latitud del lugar y el supuesto
cielo en condiciones cubiertas.
La estimación del ahorro energético anual atribuido al
aprovechamiento de la iluminación natural puede basarse en la predicción
del porcentaje anual en que el sistema de iluminación eléctrica no es
utilizado. Dicho porcentaje está en función de la estrategia de control
de la iluminación eléctrica utilizada, el estándar de horario de
trabajo, los datos locales de clima, así como del total de iluminación
natural disponible (expresadas en FLD) medida en un punto específico del
edificio. Otras dos consideraciones que intervienen en dicha estimación
son las siguientes:
- El estándar laboral anual, que se define como 365 días por
cualquiera de las 12 jornadas de trabajo más usuales. En este estándar
se incluyen combinaciones de los tres horarios de inicio laboral (7:00,
8:00 y 9:00), así como los de finalización (16:00, 17:00, 18:00 y 19:00)
en ciudades promedio.
- El Factor de luz diurna (FLD), que se define como la iluminación
de luz natural medida en un punto situado en un plano determinado, debida
a la luz recibida directa o indirectamente desde un cielo de supuesta o
conocida distribución de iluminación (E), y que se expresa en
porcentaje:
E int
FLD (%)=
-----------
× 100%
E ext
Cabe mencionar que para las estimaciones de ahorro energético es
necesario considerar otros factores de igual importancia, tales como el
tipo de materiales y acabados utilizados en los muros y cielos raso
interiores, los requerimientos de detalle visual según la tarea, los obstáculos
exteriores, etcétera. Podemos concluir que mediante las estrategias adecuadas de iluminación, es posible conseguir un ahorro energético sustancial. Las horas-sol anuales con las que se cuenta en gran parte del territorio nacional permiten asegurar que en los horarios laborales normales se podría prescindir de cualquier tipo de luminarias artificiales, así como reconsiderar las medidas de "cambio de horario" tomadas por el sector oficial y que muchas molestias han ocasionado a la población en general. Referencias 1.
Arias Orozco, Silvia y David
Ávila Ramírez, "La Iluminación Natural en la Arquitectura". 2.
Commission of the European
Communities,
"European Reference Book on Daylighting". 3.
Moore, Fuller, "Concepts
and practice on Architectural daylighting". 4.
Robbins, C.L. y K.C.Hunter,
"A model for iluminance on horizontal and vertical surfaces". 5.
Avouac, Pascale, "Bien
voir, bien apprendre". 6.
Moore, Fuller. "Concepts
and practice on Architectural daylighting". Silvia
Arias Orozco es doctora en Arquitectura y se desempeña como
profesora-investigadora en el Centro de Estudios del Medio Ambiente y
Ordenación Territorial de la Universidad de Guadalajara. Ha dirigido
proyectos de investigación financiados por el Consejo Nacional de Ciencia
y Tecnología (CONACyT) y ha publicado cinco libros de temas relacionados
con su área de estudio.
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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