Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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A I C R O Manual de la ILUMINACIÓN Calidad Ambiental en la Edificación para Las Palmas de Gran Canaria Islas Canarias Manuales de Diseño ICARO O . .

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Manual de la ILUMINACIÓN

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Calidad Ambiental en la Edificación para Las Palmas de Gran Canaria • Islas Canarias

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El Manual de la Iluminación es el primer volumen de losManuales de diseño ICARO de Calidad Ambiental

en la Edificación, elaborado entre los años 2003 y 2006en el Departamento de Construcción Arquitectónica como un

proyecto de investigación, promovidopor el Servicio de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Las

Palmas de Gran Canaria, mediante convenio con la Universidady con la Fundación Universitaria

de Las Palmas de Gran Canaria, y cofinanciadocon fondos FEDER del Programa Operativo Local.

DIRECCIÓN, RESPONSABLE CIENTÍFICO DEL PROYECTO

Y AUTOR DE LOS CONTENIDOS

Manuel Martín MonroyProfesor Titular de Universidad del Departamento

de Construcción Arquitectónica de la Universidad deLas Palmas de Gran Canaria

DIRECCIÓN TÉCNICA

Matías Ramos TrujilloJefe del Servicio Municipal de Medio Ambiente del

Ayuntamiento de Las Palmas de Gran CanariaRoberto Santana Rodríguez

Servicio Municipal de Medio Ambiente delAyuntamiento de Las Palmas de Gran Canaria

REVISIÓN DE TEXTOS, DISEÑO GRÁFICO Y MAQUETACIÓN

Isabel Corral TorresLaboratorio de Paisaje de Canarias

© Contenido: Manuel Martín Monroy© Edición: Ayuntamiento de Las Palmas de Gran Canaria

ISBN: 84-690-0893-5 (obra completa)ISBN: 84-690-0651-7 (volumen I)

Esta obra ha sido elaborada y financiada por entidades públicassin ánimo de lucro con fines docentes y de investigación

aplicada. Contiene fragmentos de obras ajenas ya divulgadas,a título de cita o para su análisis, comentario o juicio crítico

(Art.32-RCL 1/1996), indicándose expresamente en cada casola fuente y el autor de la obra utilizada.

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Contenido I

11 INTRODUCCIÓN

11 1. PRESENTACIÓN

11 2. OBJETIVOS

13 3. METODOLOGÍA DEL MANUAL

14 4. LIMITACIONES

17 I.0 - FUNDAMENTOS

17 1. LUZ Y COLOR

17 2. MAGNITUDES DE LA LUZ

18 3. LEYES DE LA LUZ

19 4. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

21 I.1 - COMODIDAD

21 1. VISIÓN HUMANA

21 1.1. Agudeza y campo visual22 1.2. Adaptación a la intensidad de la luz23 1.3. Rango de niveles de iluminación24 2. OBJETIVOS DE LA ILUMINACIÓN

24 2.1. Nivel de iluminación25 2.2. Factor de iluminación natural (FIN)26 2.3. Estabilidad temporal26 2.4. Zonificación y transición27 2.5. Esquema luminoso de un local27 2.6. Deslumbramiento28 2.7. Modelado y uniformidad28 2.8. Color y fidelidad cromática29 2.9. Control del nivel luminoso y de la visión29 2.10. Gestión sostenible de recursos

30 I.2 - MICROCLIMA LUMINOSO

30 1. INTRODUCCIÓN

30 2. FUENTES DE LUZ NATURAL

31 3. CONFIGURACIÓN DEL ENTORNO

33 4. CLIMA LUMINOSO

34 5. CIELO DE PROYECTO

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34 6. ESTIMACIÓN DE LA LUMINOSIDAD

35 6.1. Iluminancia horizontal exterior35 6.2. Iluminancia del cielo de proyecto36 7. REFLECTANCIA DEL ENTORNO

36 8. ILUMINACIÓN EXTERIOR EN VENTANAS

37 8.1. Cielo despejado38 8.2. Cielo cubierto38 8.3. Entorno con obstrucciones

40 I.3 - PROYECTO LUMINOSO

40 1. INTRODUCCIÓN

40 2. CRITERIOS DE ILUMINACIÓN NATURAL

43 3. INCIDENCIA DE LA LUZ NATURAL

44 4. PROYECTO LUMINOSO DEL ENTORNO

45 4.1. Secciones46 4.2. Patios47 4.3. Reflectancia del entorno47 5. ILUMINACIÓN NATURAL DE LOCALES

48 5.1. Cantidad de luz48 5.2. Uniformidad de la luz49 6. TOPOLOGÍA DE PLANTAS

50 7. DISTRIBUCIÓN DE HUECOS DE LUZ

54 8. ALTERNATIVAS DE DISEÑO

54 8.1. Daylight Design Variations Book55 8.2. Análisis detallado de un tipo de hueco56 8.3. Comparación de dos tipos de huecos56 8.4. Catálogo de ejemplos en el mundo real

57 I.4 - CONSTRUCCIÓN

57 1. INTRODUCCIÓN

58 2. ESTRATEGIAS DE CAPTACIÓN DE LUZ

58 2.1. Acristalamiento60 2.2. Vidrios especiales61 2.3. Calidad de la visión62 2.4. Carpinterías63 2.5. Geometría del vano64 2.6. Superficies reflectantes y difusoras de la ventana66 2.7. Superficies reflectantes y difusoras del local68 3. SISTEMAS DE CONTROL Y REGULACIÓN

68 3.1. Criterios de protección solar de huecos69 3.2. Protección solar de ventanas verticales73 3.3. Protección solar de huecos de cubierta75 3.4. Diseño constructivo de los parasoles77 3.5. Sistemas de reflexión de luz natural81 3.6. Ejemplo de aplicación

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82 I.5 - ACONDICIONAMIENTO

82 1. INTRODUCCIÓN A LA EVALUACIÓN

82 2. METODOLOGÍA DE CONTROL

84 3. FACTOR DE ILUMINACIÓN NATURAL (FIN%)86 4. ESTIMACIÓN DE LA ILUMINACIÓN NATURAL

88 5. MÉTODOS DE CÁLCULO

89 6. MÉTODO DE CÁLCULO PARA VENTANAS ALTAS

92 7. CÁLCULO DEL FACTOR DE PROTECCIÓN

94 8. ALUMBRADO COMPLEMENTARIO

95 9. CTE-HE: AHORRO ELÉCTRICO

96 I.6 - ANEXO

96 1. REFERENCIAS

96 1.1. Bibliografía96 1.2. Fuentes de Internet97 2. DOCUMENTOS EN CD A TEXTO COMPLETO

97 2.1. Normativa98 2.2. Referencias98 3. SOFTWARE

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INTRODUCCIÓN

Este manual docente es una guía de buenas prácticas queproporciona una aproximación al diseño integrado de lailuminación natural de locales en nuevos edificios. Seplantea como una referencia para las carreras de arquitec-tura o ingeniería, a través de un conjunto de pasos y reglasbásicas, resaltando aspectos críticos y soluciones prácticas.

Sin embargo, la luz natural es una materia prima muy frágily variable. Además, es complicada de controlar y complejade manipular y, en ocasiones, de difícil conducción hastadonde se necesita en la cantidad y calidad deseada.

La redacción de un manual de iluminación natural enedificios, fácil de entender y de aplicar, plantea el proble-ma de tener que resumir el conjunto de conocimientosespecíficos necesarios para dominar los mecanismos de laluz y conseguir que los edificios ofrezcan un ambienteluminoso y agradable para sus ocupantes.

Al mismo tiempo, se ha querido proponer un método dediseño ambiental integral, donde la iluminación naturalsea compatible con la comodidad térmica, acústica y delaire, que hemos denominado como estrategia ICARO.

En el volumen Guía de Aplicación se han resumido lasdiferentes recomendaciones de diseño para cada aspectode la calidad ambiental, con el fin de que puedan seraplicadas en las sucesivas etapas del proyecto del edificio.

El concepto de arquitectura como “espacio modelado porla luz” es una premisa para el diseño ambiental luminoso.La colección de manuales de diseño ICARO se inicia con elvolumen de la Iluminación natural porque es el factorambiental que más condiciona el diseño arquitectónico yconstructivo de un edificio, por el hecho de dependerexclusivamente de la luz exterior, siendo un recurso quehay que gestionar con sabiduría.

1 PRESENTACIÓN

2 OBJETIVOS

”La Arquitectura es el juegosabio, correcto y magníficode los volúmenes bajo la luz”.

Le Corbussier

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Iluminación. Introducción

Las habitaciones de los edificios necesitan de una ilumi-nación adecuada para su utilización, que puede proce-der de fuentes artificiales o naturales. El alumbrado arti-ficial es un recurso siempre disponible, de fácil regula-ción y sobre el que es posible tener un gran control. Sinembargo, requiere de importantes inversiones en equi-pos y mantenimiento, convirtiéndolo por tanto en unaalternativa idónea como apoyo o sustitución del alum-brado natural cuando no se pueda disponer de él.

Sin duda, el alumbrado natural es la mejor manera deiluminar los espacios habitados por su excelente calidadde luz, por la cantidad de energía luminosa que se puededisponer, y por sus propiedades direccionales o “moldea-doras” del espacio interior. La luz exterior cuenta con laventaja de ser un recurso natural gratuito y no contami-nante, pero sujeto a grandes variaciones de disponibili-dad, unas veces por exceso y otras muchas por defecto,como en periodos nocturnos por ejemplo, siendo impres-cindible por tanto contar con el alumbrado artificial comofuente de iluminación alternativa.

La limitación más importante del alumbrado natural es ladificultad de transportar la energía luminosa desde lafuente –el espacio exterior– hasta la superficie donde senecesita. La luz natural suele proceder de fuentes difusas–bóveda celeste, reflexión del suelo–, penetra al edificiopor huecos limitados –ventanas, claraboyas–, y se trans-mite por radiación y reflexión por el espacio interior has-

Análisis de un espacio interior modelado por la luz.

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3 METODOLOGÍA DEL MANUAL

ta incidir con cierta inclinación sobre la superficie que sedesea iluminar, perdiendo gran parte de su intensidad alo largo del recorrido.

El principal objetivo del diseño luminoso es garantizar unaelevada iluminación interior, incluso con un nivel reducidode luminosidad exterior. Otro objetivo es la necesidad decontrolar y regular el posible exceso de luz y calor, median-te sistemas de protección solar que eviten la incidencia di-recta del sol, o con mecanismos de oscurecimiento paracuando exista demasiada luminosidad exterior, o para dar alos usuarios la libertad de oscurecer sus habitaciones.

El método de diseño propuesto en este manual se funda-menta en que las decisiones de diseño deberían hacerseen el contexto del conjunto del edificio como una unidadfuncional, y no como un agregado de diferentes partes.Esta aproximación al diseño integrado debería conside-rar las repercusiones de cada decisión de diseño en elconjunto del proyecto del edificio.

Las ventajas de un método de diseño integrado son máxi-mas cuando se aplica desde las primeras etapas del pro-yecto, cuando se dispone de un mayor margen de liber-tad de decisión, y sus beneficios se concretarán en la mejorade la calidad ambiental y en un ahorro de energía a lolargo de toda la vida del edificio.

El método se desarrolla en las mismas fases o etapas delproyecto que se proponen para otros aspectos ambien-tales, permitiendo así un diseño sincrónico o integral dela calidad ambiental. El manual aporta soluciones compa-tibles con las decisiones de diseño del acondicionamien-to térmico, de la renovación del aire y del control acústico.

El proceso propuesto se inicia determinando las deman-das de iluminación según el uso de los locales, para po-der compararlas con la iluminación natural que se puedadisponer en cada punto del interior, que dependerá delas fuentes de luz natural del espacio exterior o climaluminoso, del diseño espacial de los huecos y de los espa-cios iluminados o proyecto arquitectónico, y de los ele-mentos constructivos que modifican la penetración ydistribución de la luz o diseño constructivo.

El diseño se debe complementar con la comprobación delacondicionamiento luminoso, mediante métodos de pre-dicción y evaluación, como paso previo al proyecto de lasinstalaciones del alumbrado artificial complementario,que ayude o sustituya aquellas demandas de iluminaciónque no se puedan garantizar con el alumbrado natural.

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El esquema de desarrollo de la metodología es similar alde los otros manuales de calidad ambiental en la edifica-ción, y se ha estructurado en las siguientes etapas:

0. Fundamentos. Conocer las propiedades básicas de laluz y su comportamiento físico.

1. Comodidad. Conocer el funcionamiento de la visiónhumana para poder estimar las necesidades visualesde los ocupantes en cada local.

2. Microclima. Predecir la dirección y la cantidad de luznatural que puede llegar hasta cada ventana.

3. Proyecto. Optimizar la penetración y distribución dela luz natural en un local, comparando para ello dife-rentes alternativas.

4. Construcción. Diseñar ventanas con una buena pene-tración de luz natural, que también se puedan oscure-cer o proteger del sol.

5. Acondicionamiento. Verificar el nivel y la uniformidadde la iluminación natural para corregir el diseño o com-plementarlo con alumbrado artificial.

6. Anexos. Información adicional sobre fuentes docu-mentales, normativa y referencias. Además, en el volu-men que contiene el CD se incluyen documentos atexto completo y programas informáticos de ayuda aldiseño y dimensionado.

Es evidente que ningún manual puede responder a todaslas preguntas de todos los usuarios; por ello, se consideraconveniente señalar las siguientes limitaciones:

• Este manual no puede dar respuesta a todas las cues-tiones de iluminación natural, aunque proporcione loscriterios de diseño más importantes para la mayoríade los edificios.

• Este manual se orienta al proyecto de edificios y loca-les de dimensiones normales y construcción conven-cional, fundamentalmente iluminados por ventanasexteriores.

• Este manual se orienta al proyecto de edificios de nue-va construcción, aunque sus criterios pueden aplicar-se a proyectos de rehabilitación con cierta precaución.

• Este manual ha sido desarrollado para el clima y la la-titud de las Islas Canarias, pero sus recomendacionesse pueden adaptar a otras regiones similares.

4 LIMITACIONES

Iluminación. Introducción

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• Se presume que el usuario tiene un conocimiento bá-sico de la luz y de la iluminación natural; no obstante,en el manual se han incluido nociones mínimas de lu-minotecnia.

• Las recomendaciones se proponen como reglas prácti-cas y consejos empíricos, por lo que el usuario será elresponsable final de las decisiones de diseño.

• Para obtener resultados más detallados o exactos serápreciso recurrir a un técnico experto o a herramientasinformáticas.

El autor ha procurado aportar informaciones y criteriosde diseño sobre la calidad ambiental en los edificios ela-borados sobre bases científicas y datos experimentales.Esta obra no está planteada como sustitución de los ser-vicios de los técnicos y organismos competentes en la edi-ficación, por lo que el autor y el editor no aceptaránresponsabilidades por el uso o los resultados de la aplica-ción de los datos o procedimientos incluidos en esta obra.

Invitamos a los lectores a que nos comuniquen cualquiererror, imprecisión u omisión que detecten, para su co-rrección en futuras ediciones.

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I.0

La luz es energía electromagnética visible por el ojo hu-mano, con un rango de longitud de onda entre 0.38 y0.78 µm (10-6 m). Las fuentes de luz suelen ser superficiesa alta temperatura, como el Sol (T = 5500 ºK) o el fila-mento de las lámparas incandescentes (T = 3300 ºK), queemiten un espectro continuo con longitudes de ondaentre 0.3 y 3 µm del que sólo es visible el rango luminoso,denominado espectro luminoso.

El ojo humano es capaz de distinguir las diferentes longi-tudes de onda del espectro luminoso y las percibe comoel color de la luz, correspondiendo los colores violeta-azul a las longitudes más cortas (cerca de 0.4 µm) y loscolores naranja-rojo a las longitudes más largas (cerca de0.70 µm).

El conjunto de los colores del arco iris se distribuye deforma continua en el espectro luminoso, y cuando la dis-tribución de la energía en cada longitud de onda es simi-lar a la luz del Sol se percibe el conjunto como luz blanca.Las luces monocromáticas son radiaciones con una únicalongitud de onda, mientras que las fuentes térmicas deluz emiten radiación en todas las longitudes de onda delrango visible, por lo que se dice que tienen un espectrocontinuo. Ciertas fuentes de luz de descarga emiten ra-diación en sólo algunas longitudes de onda del rangovisible, denominándose por ello espectro discontinuo.

La similitud del espectro de una fuente de luz discontinuacon la luz solar de denomina índice de Rendimiento decolor Rg, siendo Rg = 1 para la luz natural o de lámparasincandescentes y Rc = 0 para la luz monocromática, comolas lámparas de sodio de baja presión, mientras que laslámparas fluorescentes tienen un Rg entre 0.7 y 0.9.

La tonalidad de color del espectro continuo de una luz sepuede determinar por su Temperatura de color Tc (ºK),correspondiendo a la luz de día una Tc = 5500ºK. Laslámparas incandescentes tienen una Tc = 3000ºK aproxi-madamente, con una tonalidad rojiza (colores cálidos),mientras que la luz de la bóveda celeste tiene una Tc delorden de 10000ºK, de tono azulado (colores fríos).

MAGNITUDES DE LA LUZ

Se han comentado algunas magnitudes cualitativas de laluz, como la longitud de onda (λ µm), el rendimiento decolor (Rg) o la temperatura de color (Tc ºK). La mediciónde la cantidad de luz se fundamenta en la Intensidad (I),siendo la candela (Cd) una de las unidades fundamenta-les del Sistema Internacional. Existen otras magnitudes

LUZ Y CALOR

FUNDAMENTOS

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Espectros de la luz (adaptado de K. Berg /www.egt.bme.hu/ecobuild y www.osram.com).

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I.0 - Iluminación. Fundamentos

derivadas como el Flujo, la Luminancia, la Iluminancia oel Rendimiento luminoso, que se definen a continuación:

• La intensidad luminosa (I) es la energía luminosa emi-tida en una dirección. Su unidad es la candela (cd),que es un una unidad fundamental del S.I., y es aproxi-madamente la intensidad emitida por una vela.

• El flujo luminoso (Φ) es la cantidad de energía lumi-nosa emitida por una fuente. Su unidad es el lumen(lm), que es la energía emitida por un foco con inten-sidad de 1 candela (cd) en un ángulo sólido de 1 este-reorradián (1 m2 a 1 m de distancia).

• La iluminancia (E) o nivel de iluminación es la canti-dad de luz que recibe una superficie, su unidad es ellux (lx), que es el flujo luminoso recibido por unidadde superficie (lux = lumen/m2). En luminotecnia es muyútil la ley E = I Cosϕ / d2 .

• La luminancia (L) o brillo es la intensidad (I) o flujo deluz (Φ) emitido por unidad de superficie. Sus unidadesson el Stilb (cd/cm2) y el Lambert (lm/cm2).

• El rendimiento luminoso (R) es el flujo emitido porunidad de potencia de las fuentes luminosas (lm/W).Por ejemplo, una lámpara incandescente tiene R = 14lm/W.

LEYES DE LA LUZ

Las leyes que relacionan las diferentes magnitudes lumi-nosas se van a describir mediante ejemplos que sirvan paraaclarar los conceptos, al tiempo que se resuelve un casoreal.

Flujo luminoso Φ de una fuente. Es igual a la potenciapor el rendimiento luminoso. Si se dispone de una lámpa-ra incandescente de potencia P = 100 W y rendimientoluminoso R = 14 lm/W, el flujo luminoso Φ será:

Φ = P x R = 100 x 14 = 1400 lm (lúmenes)

Intensidad luminosa I. Si la lámpara emite con igual in-tensidad en todas direcciones distribuirá su flujo en elángulo sólido ω de una esfera: 4π sr (estereorradián); portanto la intensidad será igual al flujo emitido en el ángu-lo sólido ω de 1 sr:

I = Φ / ω = 1400 / 4π = 111.4 cd (candelas)

Iluminancia E de una superficie. Se estima por la ley delcuadrado de la distancia, o ley de Lambert. Si hay unasuperficie a una distancia d = 2 metros y la luz llega con

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un ángulo de incidencia ϕ = 30º, la luminancia o nivel deiluminación será:

E = I cosϕ / d2 = 111.4 cos30º / 22 = 24.1 lx (luxes)

Luminancia L de una superficie: El brillo o cantidad deluz que emite una superficie se aplica de forma diferentesegún sea el caso.

Si se trata de una fuente luminosa se suele aplicar el con-cepto de luminancia Lf = I / S, medida en Nit (cd/m2) oen Stilb medida en (cd/cm2). En el caso de una lámparaque emita con una intensidad I de 111.4 cd en todas di-recciones, desde una esfera de 5 cm de diámetro, equiva-lente a una superficie visible de 19.6 cm2, la luminancia Lfsería:

Si se trata del flujo reflejado de una superficie iluminadase suele aplicar el concepto de luminancia Lr = Φ / S,medida en (lm/m2) o lambert (lm/cm2). En caso de que lasuperficie sea un papel blanco que reciba una iluminanciade 24.1 lux y tenga un coeficiente de reflexión r = 0.8, laluminancia, L sería:

Las superficies iluminadas se pueden comportar de maneradiferente ante la luz, distinguiéndose las superficies opa-cas en que la luz se absorbe o refleja, y los materialestraslúcidos en que además otra parte se transmite. Loscoeficientes del flujo de luz incidente se denominan absor-tancia ααααα, reflectancia r y transmitancia τττττ respectivamente.

α + r + τ = 1

Ejemplo de cálculo de leyes luminosas.

Lf = I / S = 111.4 cd / 19.6 cm2 = 5.68 stilb (cd/cm2) = 56800 nit (cd/m2)

Lr = E x r = 24.1 x 0.8 = 19.3 lm/m2 = 0.00193 lambert (lm/cm2)

4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

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Además, la luz reflejada se puede reemitir en la mismadirección en las superficies especulares, o dispersarse entodas direcciones en las superficies difusas.

En el caso de materiales traslúcidos, la luz se puede trans-mitir en la misma dirección en las superficies transparen-tes, o dispersarse en todas direcciones en los materialesopalinos. En la práctica, muchos objetos dispersan la luzde forma combinada, como las superficies satinadas olos materiales esmerilados.

I.0 - Iluminación. Fundamentos

Propiedades luminosas superficiales (adaptado deK. Berg / www.egt.bme.hu/ecobuild).

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El ojo humano es un órgano complejo que convierte laluz procedente del campo visual en un estímulo nerviosoque será interpretado por el cerebro como una sensa-ción que denominamos visión.

A continuación se comentan algunos procesos fisiológi-cos de la visión humana, de gran importancia para el di-seño luminotécnico de los espacios habitados.

1.1. AGUDEZA Y CAMPO VISUAL

El ojo tiene un campo visual bastante amplio, pero condistinta agudeza visual. Por un lado tiene una mayor ca-pacidad de resolución en el foco de la visión, mientrasque por otro dicha capacidad disminuye hacia la perife-ria. Se pueden distinguir los siguientes campos visuales:

• Campo focalTiene un diámetro de tan sólo 1º y en su eje se alcanzala máxima agudeza visual. Por ejemplo, para leer elojo se orienta continuamente para apreciar los deta-lles del entorno.

• Campo de trabajoTiene un diámetro de unos 30º. En este campo el ojopercibe una visión del entorno con una agudeza vi-sual buena y aprecia bien la profundidad mediante lavisión estereoscópica.

• Campo estereoscópicoSu diámetro de unos 60º. El ojo percibe aquí una vi-sión del entorno con una agudeza visual media y semantine la apreciación de la profundidad mediante lavisión estereoscópica.

• Campo periféricoAbarca hasta una desviación lateral e inferior de 90º.En este campo cada ojo percibe una visión de bajaresolución del entorno, pero su alta sensibilidad al mo-vimiento ayuda a la orientación y a la prevención deriesgos.

El campo visual está limitado a unos 60º por encima de ladirección focal, lo cual permite la autoprotección del ojode fuentes intensas de luz procedentes del cielo, como elsol, o del techo, como las luminarias artificiales.

La agudeza visual es la capacidad de percibir detalles dela visión, y su resolución es máxima en el campo focal.Depende de factores externos, como el nivel luminoso dela superficie observada, pero también de la edad y de laausencia de defectos visuales, como la miopía, la hiper-metropía o el astigmatismo.

COMODIDAD I.1

VISIÓN HUMANA1

Esquema del ojo humano(Nave, C.R./ http://hyperphysics).

Áreas del campo visual humano (K. Berg /www.egt.bme.hu/ecobuild).

Page 24: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

22

I.1 - Iluminación. Comodidad

Ambiente típico Exterior de día Interior de día Interior de noche Exterior de noche

Diámetro de la pupila (mm) 1.5 2.5 4.5 8

Porcentaje del flujo de luz (%) 3 10 30 100

1.2. ADAPTACIÓN A LA INTENSIDAD DE LA LUZ

El ojo es sensible a la intensidad de la luz que procede delas superficies del entorno. Dicha intensidad se denomina“luminancia” o brillo, y puede proceder de fuentes de luzdentro del campo visual, como luminarias o pantallas deTV, o llegar como luz reflejada en superficies iluminadasdel entorno.

El brillo que procede de las superficies iluminadas depen-de del nivel de iluminación que reciben (iluminancia) y desu coeficiente de reflexión, distinguiendo entre la reflexióndifusa (superficie mate) y la especular (superficie espejada).

El ojo humano puede adaptarse para la visión en ambien-tes con diferentes niveles de iluminación, desde más de100.000 lux en días soleados, hasta menos de 0.1 lux enuna noche con luna. En la vida cotidiana, son frecuentesvariaciones bruscas con factores entre 1/10 y 1/100. El ex-ceso de luz puede llegar a ser doloroso, si bien el ojotiene mecanismos de adaptación rápida a niveles de ilu-minación altos. Por el contrario, la falta de luz no es mo-lesta y la adaptación suele ser mucho más lenta.

En una misma escena pueden coincidir superficies condiferencias de nivel de iluminación mayores de 100/1, comola vista de un paisaje desde cualquier ventana de unahabitación. El ojo adapta su sensibilidad a la luz para podertolerar las superficies más brillantes, pero si el contrastees demasiado alto se puede producir deslumbramiento.

Sabemos que el ojo, mediante la dilatación de la pupila,tiene una capacidad de acomodación casi instantáneapara adaptarse a las variaciones del nivel de iluminaciónentre el triple y un tercio del nivel de un momento dado,lo que le permite multiplicar la cantidad de luz que lopenetra, como se puede apreciar en el siguiente cuadro:

Otra propiedad del ojo es la capacidad de aumentar lasensibilidad de la retina, lo cual le permite adaptarse aniveles de iluminación nocturna, como en el exterior enuna noche oscura. Tiene como inconveniente la lentitudde la adaptación, hasta más de 30 minutos para la máxi-ma sensibilidad, aunque el proceso inverso se puede rea-lizar en segundos. Cuando el ojo está adaptado a la visiónnocturna, si recibe un destello de luz intensa se puedeproducir una ceguera momentánea que se describe comodeslumbramiento nocturno.

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Cuando se requiera una percepción exacta de los colo-res, como en el trabajo de artes gráficas, además de ne-cesitar un nivel elevado de iluminación, será importanteque la fuente de luz tenga una buena calidad cromática,tanto en temperatura de color (tonalidad roja-azul) comoen fidelidad cromática, siendo óptima la luz natural. Tam-bién hay que considerar que cuando el ojo está adapta-do a la visión nocturna tiene una menor capacidad depercepción de los colores, y que la máxima sensibilidad ala luz se desplaza hacia los azules.

Un elevado nivel de iluminación es adecuado para redu-cir la fatiga visual en actividades que requieran una granconcentración, cuando se precise una gran rapidez depercepción (deportes, maquinaria), o cuando se tengaque reducir el riesgo por errores o accidentes. Tambiénla agudeza visual o capacidad de distinguir los pequeñosdetalles aumenta con la intensidad de la luz, por lo cualse precisan mayores niveles de iluminación cuando se rea-licen tareas visuales de gran detalle o finura.

1.3. RANGO DE NIVELES DE ILUMINACIÓN

Para facilitar su aplicación, se incluye una tabla de lumi-nancia o niveles de iluminación (lux), con saltos aproxima-dos de múltiplos de 3 y referencia a iluminaciones típicasde diferentes ambientes y actividades que se pueden de-sarrollar con comodidad.

Considerando que la visión del espectador suele vagarpor las diferentes superficies de un entorno, en un localcon un nivel de iluminación medio convendrá que existauna diferencia reducida de nivel de iluminación entre laszonas en primer plano con nivel alto y las zonas de fondocon nivel bajo, siendo conveniente que dichas transicio-nes tengan una relación menor de 3 a 1.

También hay que tener en cuenta que durante la noche,en locales con iluminación artificial, puesto que el ojo sueleestar adaptado a un nivel de iluminación inferior, será

I.1

Sensibilidad cromática según la adaptación de ojo(K. Berg / www.egt.bme.hu/ecobuild).

Lux Ambiente Actividad cómoda

100000 Mediodía pleno sol Umbral máximo, empieza el dolor por exceso de luz 30000 Día semicubierto Circulación exterior diurna, paseo 10000 Día cubierto Actividad excepcional (quirófanos) 3000 Zonas de transición Actividad muy detallada, iluminación puntual 1000 Interior luminoso Actividad detallada (cocina, aseo), iluminación zonal 300 Interior medio Estancia, actividad media, iluminación general diurna 100 Interior bajo Reposo, actividad baja, iluminación general nocturna 30 Calle iluminación alta Circulación interior, calle de noche con mucho tráfico 10 Calle media Calle con trafico medio, densidad urbana media 3 Calle baja Calle con tráfico bajo, densidad urbana baja 1 Calle mínima Aparcamientos o muelles, sólo orientación 0.1 Luz de luna Necesita periodo de adaptación para orientarse 0.01 Luz de estrellas Umbral mínimo, oscuridad prácticamente absoluta

Page 26: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

24

OBJETIVOS DE LA ILUMINACIÓN

La iluminación de los espacios interiores de un edificiorequiere un cuidadoso estudio para garantizar la seguri-dad de uso y facilitar la comodidad visual de los ocupan-tes cuando realicen sus tareas habituales.

Un correcto diseño luminoso permitirá resaltar la arqui-tectura interior del propio edificio, valorizando las super-ficies y objetos contenidos y creando una atmósfera quemotive a los ocupantes.

Por tanto, cada zona del edificio requerirá de un estudiodetallado en razón de la función, características espacia-les y ambiente psicológico que se pretenda. Además, hayque tener en consideración los aspectos luminotécnicosfundamentales requeridos para garantizar una visión con-fortable, los medios técnicos disponibles, y otros aspec-tos tales como la economía y la durabilidad.

A continuación se expone un programa genérico de pres-taciones de iluminación para un proyecto, aconsejadascomo base para el posterior diseño de los sistemas deiluminación específicos para cada zona del edificio.

2.1. NIVEL DE ILUMINACIÓN

Cada sector del edificio, y cada zona de dichos sectores,dispondrá de un nivel de iluminación suficiente para latarea visual que allí se desarrolle, garantizando que noexisten riesgos para las personas.

Como ya se ha comentado, un requisito general será exi-gir mayores niveles de iluminación para aumentar la agu-deza visual en tareas de gran detalle o finura, para evitarla fatiga visual en actividades que requieran una gran con-centración, cuando se precise una gran rapidez de per-cepción (deportes, uso de maquinaria) o una percepción

posible reducir los niveles de iluminación hasta 1/3 enperiodos nocturnos (adaptación de la retina a condicio-nes de baja luminosidad). A modo de ejemplo, se consi-deran adecuados los siguiente esquemas de iluminaciónen interiores.

I.1 - Iluminación. Comodidad

2

Lux Actividad interior diurna Actividad interior nocturna

1000 Primer plano, actividad detallada (Exceso de luz) 300 Plano medio, actividad media Primer plano, actividad detallada 100 Plano general, actividad baja Plano medio, actividad media 30 (Falta de luz) Plano general, actividad baja

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exacta de colores, así como cuando se tenga que reducirel riesgo por errores o accidentes.

En el siguiente cuadro de niveles de iluminación recomen-dados se ha considerado que la visión humana se adaptacon bastante eficacia a los cambios de nivel de ilumina-ción, siendo tolerables variaciones en relación 1:3, las va-riaciones con relación 1:2 son también perfectamenteadmisibles, y transiciones con relación 1:1.5 pueden sercasi imperceptibles.

2.2. FACTOR DE ILUMINACIÓN NATURAL (FIN)

En el caso de locales con iluminación natural es interesan-te estimar el Factor de iluminación natural (FIN), comorelación entre el nivel de iluminación de cada punto inte-rior del local (Ei) con el nivel de iluminación difusa hori-zontal al exterior del espacio (Ee): FIN = Ei/Ee x 100 (%).Dicho valor es una constante característica de los huecos,geometría y reflectancia de las superficies del local.

Se estima que en Canarias (Lat = 28ºN), el nivel de ilumi-nación horizontal exterior con cielo totalmente cubiertoes del orden de 9.000 lux y que será mayor de 11.000 luxel 90% del periodo entre las 9:00 y las 17:00 horas, pu-diendo superar los 100.000 lux a mediodía con un cielodespejado.

Con carácter general se recomienda alcanzar valores defactor de iluminación natural del orden de FIN = 3% parausos generales, con lo que dispondríamos entre 300 luxcon cielo cubierto y 3.000 lux con cielo despejado. Parausos secundarios no conviene descender de FIN > 1%,mientras que tampoco suele ser conveniente superar elFIN > 9%, por el exceso de iluminación y por las grandesganancias o pérdidas de calor debido a una excesiva su-perficie de los huecos.

Relación de nivel Recomendación (lux)

1/1.5 1/2 1/3 Tarea visual

3000 Quirófanos (localizado)1000 1000 1000 Tareas muy finas750 Tareas finas500 500 Dibujo300 300 Lectura220 220 Estancia150 Almacenaje100 100 100 Circulaciones7550 5030 30 Zonas de paso22 221510 10 10 Alumbrado público

I.1

Page 28: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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2.3. ESTABILIDAD TEMPORAL

En el caso de iluminación natural, el nivel luminoso exte-rior variará lentamente según la hora solar, si bien se pue-den dar grandes fluctuaciones con cielos nubosos por eltránsito brusco entre nubes y claros. Se recomienda limi-tar la fluctuación del nivel luminoso a un factor de 1/3respecto al nivel medio (por ejemplo 100 ← 300 → 1.000lux) en periodos cortos (algunos segundos).

Para mantener estable la luz natural conviene que predo-mine la luz difusa captada de la bóveda celeste y evitar laluz solar directa, especialmente si se dispone de ilumina-ción cenital (claraboyas), diseñando protecciones solaresadecuadas.

En grandes espacios con elevada ocupación puede serinteresante disponer de sistemas de regulación fotoeléc-trica que limiten la fluctuación del nivel luminoso, ya sealimitando este exceso mediante persianas mecanizadas ocompensando las zonas oscuras con alumbrado artificialde apoyo.

2.4. ZONIFICACIÓN Y TRANSICIÓN

En el diseño interior de los edificios conviene planificarde antemano los requisitos de iluminación de las diferen-tes zonas en comunicación, en función de la iluminaciónrequerida por cada uso y de los posibles tránsitos entreellas. Se pueden considerar algunas de las siguientes zo-nas características, ordenadas según el nivel requeridode iluminación.

Para permitir una adecuada transición visual entre zo-nas del edificio con distintos niveles luminosos convienelimitar la relación de iluminancia entre locales contiguosa un factor de 1/3. Un buen ejemplo sería disponer de

I.1 - Iluminación. Comodidad

Fluctuación de la iluminación interior en cielosparcialmente cubiertos.

Iluminación Trabajo Estancia Circulación

Nivel alto Tareas detalladas Tareas activas Entorno del edificioNivel medio Reunión y relación Ocio o relación social Vestíbulo exteriorNivel moderado Almacenamiento Descanso Distribuidor principalNivel bajo Circulación Circulación Circulación interior

Exigencia Sensación FIN % Ei mínimo Ei máximovisual visual con Ee = 10.000 lux con Ee = 100.000 lux

Muy alta Muy luminoso >10 % > 1.000 lux > 10.000 luxAlta Luminoso 6 % 600 lux 6.000 luxNormal Normal 3 % 300 lux 3.000 luxBaja Oscuro 1 % 100 lux 1.000 luxMuy baja Muy oscuro <0.3 % <30 lux <1.000 lux

Valores de FIN recomendados según la exigencia visual.

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100 lux en circulaciones, 200 lux en locales de estancia y400 lux en locales de trabajo.

Una transición breve por un espacio con poca luz seríaadmisible de no existir riesgos, mientras que una estanciabreve en un local excesivamente iluminado reducirá la sen-sibilidad del ojo, que tardaría minutos en recuperar. Con-viene prestar una atención especial al recorrido de accesoa los edificios, ya que la iluminación natural puede variarcon un factor entre 30 y 100 en pocos metros.

2.5. ESQUEMA LUMINOSO DE UN LOCAL

Los contrastes entre zonas de un mismo local se gradua-rán de manera que la relación del nivel de iluminaciónentre ”primer plano” y ”plano general”, y entre ”planogeneral” y ”fondo”, sea inferior a 1/3, sin necesidad deque los niveles sean totalmente uniformes para permitiruna ambientación luminosa y un ahorro energético conalumbrado artificial. Un buen esquema sería de 400 luxen el área de trabajo, 200 lux en el resto de la mesa detrabajo y 100 lux en el fondo del local.

Con carácter general se fijan los siguientes esquemas deniveles de iluminación, considerando que en interiores conluz artificial será posible reducirlos a 1/3.

2.6. DESLUMBRAMIENTO

Cualquier flujo de luz intensa que incida directamente enlos ojos de los ocupantes puede producir deslumbramien-to. Con el fin de limitarlo convendrá situar las fuentesluminosas fuera del campo visual, ocultarlas mediante pan-tallas o reducir su brillo con difusores.

Las fuentes de luz situadas a más de 60º sobre el horizon-te no suelen ser visibles, produciendo molestias modera-das por debajo de 45º y elevadas por debajo de 30º.También son muy molestos los reflejos brillantes que pro-ceden de debajo del horizonte.

En el caso de que la iluminación natural penetre horizon-talmente desde ventanas, conviene evitar que las posicio-nes de los ocupantes estén enfrentadas por producirdeslumbramiento directo, y de espaldas debido a las som-bras arrojadas y los reflejos en pantallas de ordenadores

I.1

Transición de la iluminación entre localessegún la actividad.

Zonificación de la iluminación entre zonas de un local.

Actividad interior Día Noche

(Exceso de luz) 3000 lux 1000 luxPrimer plano, actividad detallada 1000 lux 300 luxPlano medio, actividad media 300 lux 100 luxPlano general, actividad baja 100 lux 30 lux(Falta de luz) 30 lux 10 lux

Control del deslumbramiento según el ángulode incidencia.

Page 30: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

28

o televisores. Por tanto, deberá procurarse una posiciónlateral siendo preferible que la luz proceda del lado iz-quierdo para la escritura de diestros.

En general, conviene que las fuentes luminosas visibles yotras áreas brillantes dentro del campo de visión no ten-gan una relación de brillo superior a 20/1 respecto al en-torno, siendo aconsejable su reducción a 10/1.

2.7. MODELADO Y UNIFORMIDAD

Para resaltar la visión espacial de las personas y los obje-tos tridimensionales conviene que la luz proceda de va-rias fuentes o de una fuente extensa. Ello evitará lassombras duras y permitirá tener una visión aceptable enlas zonas en sombra. Los paramentos y techos de localesde colores claros contribuyen a redistribuir la luz y com-pensan las áreas a contraluz. En general, la relación delnivel de iluminación entre “luz” y “sombra” conviene quesea inferior a 5/1.

Para acentuar la iluminación de las superficies planas deexposición (cuadros) se procurará una iluminación lo másuniforme posible (diferencia centro-borde inferior a 3/1)y un control elevado de los reflejos.

En los espacios públicos de circulación es interesante unaalta iluminancia vertical sobre los pavimentos, controlan-do no obstante los reflejos molestos. Los paramentos conrelieves superficiales se pueden iluminar con luz rasantepara resaltar su textura.

2.8. COLOR Y FIDELIDAD CROMÁTICA

Cuando se pretendan realizar tareas que requieran unaalta precisión cromática, además de necesitar altos nive-les de iluminación, convendrá utilizar fuentes de luz contemperaturas de color similar a la luz de día (5.500 ºK).Sin embargo, si se utilizan niveles de iluminación relativa-mente bajos son recomendables fuentes de luz más cáli-das, con temperaturas de color sobre los 3.000-4.000 ºK.

Para garantizar una excelente reproducción cromática seexigirá un índice de reproducción cromática Rg superioral 90%, siendo óptima la luz natural.

I.1 - Iluminación. Comodidad

Espectro cromático de luz natural (arriba) y de luzincandescente (abajo).

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A efectos de reducir al máximo los posibles daños sobrelas superficies fotosensibles se tomará en consideraciónla intensidad de las radiaciones de onda corta, limitándo-se la intensidad de la iluminación y la duración de la ex-posición, suprimiendo la radiación ultravioleta.

2.9. CONTROL DEL NIVEL LUMINOSO Y DE LA VISIÓN

El nivel de iluminación natural de los locales suele depen-der directamente del nivel exterior, que puede oscilar entre10.000 a 100.000 lux según la hora y la nubosidad. Peroun local también puede recibir demasiada luz si no existeuna protección contra la radiación solar directa. Por otrolado, ciertas actividades requieren una regulación preci-sa del nivel de iluminación, como por ejemplo para ver latelevisión o descansar, llegando incluso a necesitar el os-curecimiento total para dormir o ver cine.

Una función similar a la iluminación es la visión a travésde los huecos, tanto desde el punto de vista de ver elexterior (paisaje) como de ser visto (intimidad), y tienegran importancia para la comodidad psicológica. Conven-drá por ello proteger visualmente aquellas actividades querequieran una elevada intimidad.

2.10. GESTIÓN SOSTENIBLE DE RECURSOS

Una cuestión fundamental del proyecto de iluminaciónserá disponer los locales principales con los huecos haciael exterior, con el fin de aprovechar al máximo la ilumina-ción natural según la geometría del edificio, su entorno,el régimen horario de uso, y la compatibilidad de la acti-vidad que se pretenda desarrollar.

Evidentemente, se deberá disponer de una instalación dealumbrado artificial para uso nocturno, tanto para la ilu-minación de locales sin huecos al exterior, o como com-plemento a la iluminación natural diurna. Las prestacionesde las instalaciones luminotécnicas se definirán en fun-ción de las posibilidades técnicas y económicas requeri-das para su instalación, conservación y mantenimiento.También será conveniente la previsión de los riesgos deaccidentes u otros daños que puedan ser ocasionadospor una mala iluminación natural en determinadas zonasdel edificio, o por la falta de alumbrado de seguridad oemergencia cuando existan riesgos de averías o fallos enel suministro eléctrico, de vital importancia en localespúblicos o de gran ocupación.

Por último, será deseable una correcta integración entreel alumbrado natural y el artificial, previendo la posibili-dad de que predomine la iluminación natural durante eldía, utilizando el alumbrado artificial exclusivamente comoiluminación de apoyo para aquellas zonas o situacionesque realmente lo necesiten.

I.1

Page 32: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

30

La iluminación natural del interior de un local dependedirectamente de la cantidad y dirección de luz que llegaal exterior de cada hueco de ventana. Frente a cada ven-tana puede haber sectores de cielo visible y de superficiesreflectantes, que a su vez pueden ser fuentes de luz na-tural con una dirección e intensidad distinta.

Podemos definir como entorno luminoso a la configura-ción geométrica del exterior de cada ventana, conside-rando su orientación e inclinación y las propiedadesreflectantes de las superficies visibles. En la práctica sepuede considerar el entorno como un escenario sin cam-bios temporales.

El clima luminoso de un lugar se define como el conjun-to de valores estadísticos de la luminosidad del cielo adiferentes horas del día, considerando el recorrido solarsegún la latitud y la estación del año, teniendo en cuentatambién la influencia de la nubosidad.

El clima luminoso se puede resumir para facilitar el diseñoen determinadas condiciones típicas mediante modelossimplificados de cielo de proyecto.

Sin embargo, para un diseño más detallado y exacto esnecesario realizar una estimación de la luminosidad delcielo para poder predecir luego el nivel de iluminaciónexterior en ventanas. Estos cálculos se suelen realizar conla ayuda de programas informáticos, ya que el recorridodiario del sol proyectará luces y sombras sobre cada ven-tana y su entorno exterior, produciendo cambios cons-tantes en el escenario visible.

Si consideramos que desde una ventana se tiene una vi-sión hemisférica (de semiesfera) del entorno, en dichoespacio se pueden distinguir varios tipos de fuentes deluz natural denominados: componente solar directa (CSD)y difusa (CSdf), y componente reflejada del terreno (CRT)y de obstáculos (CRO).

• Luz solar directa (CSD). El recorrido del sol frente auna ventana puede iluminarla con un rayo solar direc-to, unidireccional y de gran intensidad, que varía con-tinuamente de posición y que puede anularseperiódicamente por la nubosidad. Es la fuente de luznatural más potente, pero también la más incómodapor sus grandes fluctuaciones y por el riesgo de pro-vocar deslumbramiento al crear una mancha extrema-

INTRODUCCIÓN

MICROCLIMA LUMINOSO

1

Entorno visible desde una ventana vertical.

FUENTES DE LUZ NATURAL2

Componentes de la luz natural del entorno.

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I.2

damente luminosa en el interior del local. Por tanto,se recomienda prescindir de ella.

• Luz solar difusa (CSdf). Es la luz procedente de la bó-veda celeste, excluida la luz solar directa, producidapor la dispersión luminosa de la atmósfera (cielo azul)y la reflexión y difusión de las nubes. Tiene una menorintensidad pero es muy estable en el tiempo y puedeproceder de un gran sector del hemisferio visible. Es lafuente de luz natural preferible, y suele ser el criteriofundamental para el proyecto arquitectónico.

• Luz reflejada de obstáculos (CRO). Los obstáculos delentorno visible desde la ventana, que sobresalen delhorizonte, ocultan la luz solar difusa procedente delcielo, pero al mismo tiempo reflejan parte de la luzque reciben según su coeficiente de reflexión. Su in-tensidad puede variar durante el día según los obstá-culos verticales estén soleados o en sombra, y fluctuarsegún la nubosidad. Es el segundo factor más impor-tante para el diseño arquitectónico por anular partede la componente solar difusa y porque la inclinaciónde dicha luz sobre la horizontal puede hacer que pe-netre profundamente.

• Luz reflejada del terreno (CRT). Es la luz procedentede las superficies del entorno por debajo del horizon-te, ocupando la mitad del hemisferio visible desde unaventana vertical. Puede tener intensidad elevada se-gún su coeficiente de reflexión medio (albedo) y laradiación que reciba de la componente celeste, comosuma de la luz solar directa y difusa, por lo cual tam-bién puede estar sujeta a grandes fluctuaciones tem-porales por la nubosidad.

El entorno visible desde una ventana está configuradopor la hemisfera enfrente del plano del hueco, que en elcaso de ventanas horizontales o claraboyas sería la semies-fera de la bóveda celeste. En ventanas verticales se veríael terreno bajo el horizonte ocupando la mitad de la hemis-fera y los obstáculos visuales invadiendo parte de la mitadsuperior, ocultando así un sector de la componente solardifusa y pudiendo obstruir parte de la trayectoria solar adeterminadas horas, suprimiendo con ello la componentesolar directa.

Existen varios métodos gráficos para representar dichahemisfera; algunos de ellos pueden ser fotografías conlentes ojo de pez o diagramas polares, si bien en esteestudio se propone la representación cilíndrica por su fa-cilidad para transportar los ángulos de la silueta de losobstáculos visuales.

CONFIGURACIÓN DEL ENTORNO3

Ángulos de inclinación θ y orientación φ del plano deuna ventana respecto al entorno.

Luminosidad difusa procedente de la bóveda celeste(Marsch, A / www.squ1.com).

Page 34: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

32

En el capítulo de clima/soleamiento del manual del calorse describe en detalle la representación de obstáculos so-lares en la carta solar cilíndrica, que también se puedeutilizar para representar el hemisferio visible desde el pla-no de una ventana, definido según la orientación φ delplano respecto al sur y la inclinación θ sobre el plano ho-rizontal.

Los obstáculos del entorno se pueden representar por lascoordenadas polares de cada vértice de su silueta, me-diante su dirección o azimut Z respecto al sur y la alturaAh del punto sobre el horizonte teórico.

En el siguiente ejemplo se aprecia el sector hemisféricovisible desde una claraboya horizontal (θ = 0º), y desdeuna ventana vertical (θ = 90º) orientada entre el sur y elsuroeste (φ = +30º). En el ejemplo también se ha repre-sentado una silueta del horizonte real de los obstáculosvisuales, con una altura Ah sobre el horizonte teórico paracada dirección Z.

En el caso de una ventana con una inclinación θ = 50º yorientada hacia φ = +30º el sector de cielo visible tendríala silueta del gráfico, en el que se ha señalado el foco odirección hacia donde apunta la normal al plano.

Esquema de la inclinación de la ventana y la altura deobstáculos en la carta cilíndrica.

Carta cilíndrica del entorno con los obstáculosvisuales y los sectores visibles desde una ventana

horizontal y vertical.

Carta cilíndrica del entorno con el sector visibledesde una ventana inclinada 50º.

I.2 - Iluminación. Microclima luminoso

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Mediante estas construcciones se puede hacer ya una pri-mera evaluación de la disponibilidad de luz natural pro-cedente de los diferentes sectores de componente solardifusa (CSdf) y reflejada del terreno (CRT) o de los obstá-culos (CRO). Es importante señalar la importancia relativaque tienen los sectores más próximos al foco correspon-diente a la dirección normal del hueco, por la ley del co-seno, distancia angular que se podría estimar mediantetrigonometría esférica.

Para definir el clima luminoso de un lugar conviene de-terminar por separado la radiación solar directa que pue-da incidir sobre los huecos, para el proyecto de loselementos de protección solar, y la radiación difusa pro-cedente de la bóveda celeste, que es la que suele intere-sar para una iluminación interior segura y uniforme.

La radiación solar directa sobre una ventana se puedepredecir mediante el estudio del recorrido solar diario enlas diferentes estaciones del año. Para ello conviene utili-zar la carta solar de la latitud del lugar, como en el si-guiente gráfico correspondiente a la carta solar de LasPalmas de Gran Canaria (Lat = 28 ºN), calculada median-te el programa Solea-2.

En este ejemplo se ha introducido como dato del progra-ma un plano X con inclinación = 90º y orientación = +30º,para que represente el sector de cielo visible desde unaventana vertical.

El gráfico del recorrido solar se puede combinar con elestudio del entorno visible desde una ventana, ya desa-rrollado en el apartado anterior. En el siguiente gráficose han hecho coincidir las proporciones de anchura y al-tura del gráfico del entorno, utilizando un sencillo pro-grama de edición gráfica, para superponer los recorridossolares sobre el hemisferio visible desde la ventana.

Componentes CDdf, CRO y CRT visibles desde unaventana vertical.

I.2

CLIMA LUMINOSO4

Superposición de los recorridos solares sobreel hemisferio visible desde una ventana vertical(gráfico inferior).

Page 36: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

34

I.2 - Iluminación. Microclima luminoso

CIELO DE PROYECTO5

Ya se ha comentado que la estimación de la luminosidaddel hemisferio celeste es una labor bastante complicada,al ser específica de la situación geográfica y del clima decada lugar, variando según la posición del sol en cadaestación y a cada hora, y que además dependerá muchísi-mo de la nubosidad del momento. Cuando se pretendeaveriguar la luminosidad del cielo frente a una ventanatambién habrá que considerar la inclinación y orientaciónde dicho plano. Como conclusión, lo más práctico seráutilizar un modelo simplificado del cielo, o cielo de pro-yecto, que reproduzca sus cualidades más importantes, eintentar cuantificar la magnitud de la iluminación mediantevalores estadísticos.

La observación del cielo, ya sea visual o mediante regis-tros fotográficos, muestra que la distribución de la lumi-nosidad no es uniforme, variando según la posición delsol, de la humedad o transparencia de la atmósfera, y dela nubosidad.

La “Commission International de l’Eclairage” (CIE) ha de-sarrollado una serie de modelos matemáticos de distribu-ciones ideales de la luminosidad del cielo, siendo las máscomunes las del cielo uniforme, cielo cubierto y cielodespejado. Estos modelos se aplican a los programas desimulación para calcular el nivel de iluminación natural enedificios. El modelo de cielo más utilizado es el de cielocubierto, porque en dichas condiciones se suele estimarla luminosidad mínima del cielo para garantizar un ciertonivel de iluminación natural en el interior de los edifi-cios durante una elevada proporción de tiempo al año.

El modelo de cielo cubierto se caracteriza porque la lumi-nosidad en el cenit es el triple que en el horizonte. En elmodelo de cielo despejado predomina la componentesolar directa, con más del 80% de la luminosidad total delcielo, mientras que la componente solar difusa se con-centra entorno al sol y en un sector opuesto del hemisfe-rio celeste.

La luminosidad del cielo se suele estimar según el nivel deiluminación o iluminancia Ehe (lux) que produce sobreuna superficie horizontal exterior sin obstrucciones, equi-valente a un flujo de lúmenes por metro cuadrado (E =Φ/S). Estos valores son adecuados para ser aplicados alFactor de Iluminación Natural (FIN %) de cada punto deun local, que relaciona la iluminancia interior como unporcentaje de la iluminancia horizontal exterior.

ESTIMACIÓN DE LA LUMINOSIDAD6

Imágenes de diferentes estados luminosos del cielo(Marsh.A / www.squ1.com).

Esquemas de modelos CIE de cielo uniforme, cielocubierto y cielo despejado

(K. Berg / www.egt.bme.hu/ecobuild).

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Estado del cielo (horas de sol efectivas/teóricas) Despejado (0.9) Cubierto (0.1)

Solsticio de invierno (21 diciembre) 75.000 lux 30.000 luxSolsticio de verano (21 junio) 110.000 lux 45.000 lux

Iluminancia máxima horizontal exterior (Ehe lux) almediodía en Canarias.

6.1. ILUMINANCIA HORIZONTAL EXTERIOR

La iluminancia horizontal exterior (Ehe lux) varía a lo lar-go del día, con valores máximos a mediodía cuando el soltiene su altura máxima, y depende por tanto de la latituddel lugar y de la estación del año. En Canarias (Lat =28ºN) se puede estimar que se alcanzan los siguientes ni-veles máximos de iluminación horizontal exterior.

A primeras y últimas horas del día no existe prácticamen-te componente solar directa sobre la horizontal, mien-tras que en las horas centrales la distribución entrecomponente solar difusa y directa depende de la nubosi-dad, entre un 15 % de luz difusa en cielos claros hastaprácticamente el 100% en cielos totalmente cubiertos. Endías nubosos, en los que se alternan claros y nubes, seproduce una gran fluctuación de la luz natural y de sudistribución entre componente directa y difusa.

Existe una relación entre la radiación solar y la luz solar, orendimiento luminoso, que depende de si la radiación esdirecta (100 lm/W) o de si la luz procede de la bóvedaceleste (R = 130 lm/W), siendo común utilizar el valor mediode R = 115 lm/W como rendimiento luminoso de la ra-diación solar. Esto permite deducir la luminancia exteriora partir de datos de radiación solar, como los siguientesregistros realizados en un día despejado y otro semicu-bierto de agosto en la ciudad de Las Palmas.

Es interesante señalar que la curva inferior de las gráficascorresponde a la componente difusa del cielo y la supe-rior a la radiación total, destacando el gran incrementoproducido por la componente directa durante un día des-pejado. En el gráfico de un día cubierto con algunosclaros conviene señalar el incremento medio de intensi-dad de la componente difusa y la gran fluctuación de lacomponente directa, que cuando brilla el sol permitenalcanzar intensidades totales de más de 1.000 W/m2, equi-valente a más de 115.000 lux.

6.2. ILUMINANCIA DEL CIELO DE PROYECTO

Los valores del cielo de proyecto se deducen de estudiosestadísticos para determinar el nivel de iluminación hori-zontal exterior que se supera el 85% del tiempo entre las8 de la mañana y las 5 de la tarde a lo largo de un año.Dicho valor representa el nivel de iluminación que convie-ne considerar en el cálculo de la iluminación natural para

Medidas de radiación solar durante un día despejado yotro casi cubierto de agosto en Las Palmas.

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Calculadora de cielo de proyecto desarrollada porMarsh (www.squ1.com).

tener la seguridad de que el edificio alcanza los niveles deiluminación deseados al menos el 85% del tiempo de uti-lización. El valor del cielo de proyecto es del orden de8.900 lux para Canarias (28ºN), según la Formula deTregenza. Para otras latitudes se puede estimar con faci-lidad mediante la calculadora desarrollada por Marsh.

La luz natural que procede de entornos urbanos depen-de en gran parte de la reflectancia o albedo del terreno yde los obstáculos visuales afrentados a las ventanas. En lacarta visual se puede registrar el brillo de las superficiesreflectantes, ya sea con mediciones visuales o medianteimágenes fotográficas digitales, midiendo directamenteel brillo con programas de tratamiento de imágenes.

Como referencia se pueden considerar los siguientes va-lores orientativos del albedo de superficies naturales yartificiales:

Para deducir los niveles de iluminación en el exterior delas ventanas se pueden utilizar modelos de simulación delsoleamiento, considerando el rendimiento medio de laradiación solar de R = 115 lm/W, o su equivalencia de 115(lm/m2=lux) / (W/m2).

El programa Solea-2 es una herramienta adecuada parapredecir los niveles de iluminación exterior existentes du-rante un día sobre ventanas situadas en fachadas concualquier orientación, inclinación, latitud y época del año,considerando la altura media de las obstrucciones visua-les y la reflectancia media del entorno.

Los valores por defecto del programa son válidos paraaplicaciones generales, con la excepción del estado denubosidad del cielo, puesto que de entrada estima la ra-

I.2 - Iluminación. Microclima luminoso

REFLECTANCIA DEL ENTORNO7

Superficies naturales Albedo (%) Superficies artificiales Albedo (%)

Nieve reciente 80-90 Cal, yeso, Aluminio pulido 80-90Arena brillante y fina 35-40 Pintura blanca 70-80Arena clara o gruesa 30-35 Pintura colores claros 60-70Suelo desértico 25-30 Mármol, Ccero inoxidable 50-60Suelo agrícola seco 20-25 Pintura colores medios y grises 40-50Suelo agrícola cultivado 15-20 Hormigón claro, Acero galvanizado 30-40Bosque frondoso 10-15 Ladrillo rojo, Hormigón medio 20-30Suelo volcánico (picón) 5-10 Pinturas oscuras 10-20Agua profunda 5-10 Asfalto 5-15

ILUMINACIÓN EXTERIOR EN VENTANAS8

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diación para cielos despejados con un coeficiente de Ho-ras sol = 0.9 (horas de sol efectivas/teóricas al día), ade-cuado para predecir el nivel de iluminación máximo. Parapredecir el nivel de iluminación mínimo, equivalente alcielo de proyecto, conviene aplicar el valor de Horas sol= 0.1 correspondiente a un cielo totalmente cubierto,mientras que introduciendo el valor de nubosidad mediodel mes se obtiene el nivel de iluminación típico de laépoca considerada.

8.1. CIELO DESPEJADO

Como ejemplo se muestra la ventana de edición de datosdel programa Solea-2 para un día despejado (horas sol =0.9) con fecha 21 de enero en Las Palmas (latitud 28ºN),sin obstrucciones visuales (Horizonte = 0) y coeficientede reflexión típica de un entorno urbano (Albedo=0.2).Los resultados numéricos obtenidos son la intensidad solarmáxima (W/m2) para ventanas verticales con diferentesorientaciones y claraboya horizontal, así como la hora deintensidad máxima. Esta intensidad se puede convertir enniveles de iluminación multiplicando su valor por 115lux/(W/m2).

El programa también puede mostrar una tabla con lasintensidades incidentes sobre las diferentes orientacionesa cada hora del día, pero es más interesante analizar elgráfico diario de intensidades, que muestra las curvassuperiores de la radiación total de cada orientación, y enel que la curva base corresponde a la componente deradiación difusa, que tiene un valor prácticamente igualpara todas las fachadas verticales.

En este caso se puede predecir que una ventana verticalorientada al este (E) recibirá a las 9:00 hora solar unaenergía de I = 560 W/m2, equivalente a Ee = 115 x 560 =64.400 lux, que corresponde a una componente solardifusa de 95 W/m2, equivalente a CSdf = 10.900 lux, y elresto, 53.500 lux, a la componente solar directa CSD.

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8.2. CIELO CUBIERTO

Más interesante que el nivel de iluminación en días des-pejados será la predicción para días cubiertos (horas sol= 0.1), equivalente al cielo de proyecto. También seráimportante estudiar la orientación o inclinación de un pla-no X cualquiera (fachada con orientación 30º e inclina-ción 90º), como en el siguiente ejemplo.

En este último gráfico se puede predecir que una ventanaen un plano X, vertical con orientación +30º, según lascondiciones de proyecto consideradas para un día cubiertotípico de invierno, recibirá una energía solar máxima de I= 204 W/m2 a las 13:00 horas, equivalente a Ee = 115 x204 = 23.460 lux. Entre las 9:00 y las 16:00 hora solar laintensidad superará los 100 W/m2 equivalente a 11.500lux, que corresponde al periodo entre las 10:00 y las 17:00hora oficial, siendo valores adecuados para tomarlos comodatos de cielo de proyecto para dicha ventana.

En caso de querer predecir la iluminancia horizontal ex-terior (Ehe lux) a lo largo del día, la curva H muestra losvalores máximos de I = 280 W/m2 al mediodía solar, equi-valente a Ehe = 115 x 280 = 32.200 lux. Entre las 8:00 ylas 16:00 hora solar la intensidad superará los 100 W/m2

(11.500 lux), correspondiente al periodo entre las 9:00 ylas 17:00 hora oficial, y son también valores adecuadoscomo datos de cielo de proyecto para aplicarlos median-te el método del Factor de Iluminación Natural (FIN).

8.3. ENTORNO CON OBSTRUCCIONES

En el entorno urbano suelen existir importantes obstruc-ciones visuales que suprimen la componente solar directa(CSD) durante varias o todas las horas del día, limitan granparte de la componente solar difusa (CSdf), y no suelenincrementar las componentes reflejadas porque gran partedel entorno estará a la sombra.

I.2 - Iluminación. Microclima luminoso

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I.2

En el siguiente ejemplo se ha introducido en el programaSolea-2 el dato de un Horizonte = 35º, correspondientea una obstrucción visual media de 35º sobre el horizonteen torno a la ventana, equivalente a la 3ª planta bajocubierta en una calle de 12 metros de ancho. En esteejemplo se han obtenido los siguientes resultados para eldía 21 de enero con cielo cubierto.

En el caso de una ventana en un plano X, vertical conorientación +30º, la energía solar máxima recibida seráde I = 161 W/m2 a las 13:00 horas, equivalente al 78% dela iluminación si no existen obstrucciones. Lo más desfa-vorable será que hasta las 10:00 hora solar la intensidadno superará los 70 W/m2 equivalente a 8.000 lux, y que alas 14:00 horas habrá un importante descenso de la lumi-nosidad por el ocultamiento del sol tras las obstruccionesvisuales.

En la carta solar cilíndrica se aprecia el sector de cielovisible sobre el horizonte real de 35º, que sólo permitever el recorrido solar durante 4 horas, quedando ocultala bóveda celeste más enfrentada a la ventana y que máscontribuye con la componente solar difusa (CSdf).

Para un mayor conocimiento en el manejo del programaSolea-2 se recomienda consultar el capítulo “C.4.5. Calor.Construcción. Soleamiento de huecos” del Manual delCalor, que explica con detalle su funcionamiento.

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El objetivo del proyecto de iluminación natural es conse-guir un adecuado nivel de iluminación sobre las superfi-cies de trabajo de un local, evitando las posibles causasde incomodidad visual como el deslumbramiento o la fal-ta de uniformidad luminosa.

Los factores que influyen en el nivel de iluminación decada punto del local dependen de parámetros externos,denominados como clima luminoso en el exterior del lo-cal; de las propiedades constructivas de las ventanas (trans-parencia) y de las superficies del local (reflexión), que sedefinirán mediante el diseño constructivo; y, por último,de la geometría de las ventanas y del local, que se defini-rán en el proyecto de iluminación natural.

1. La “materia prima” para la iluminación natural será elflujo de luz procedente del exterior, que en gran partevendrá definido por las propiedades del clima lumi-noso del lugar en cada momento, pero que se verámodificado por la configuración de entorno, dondeel proyectista puede tener cierta capacidad de decisión.Estas variables se estudiarán en el apartado dedicadoal proyecto de luminosidad del entorno, mediante elcontrol de las obstrucciones visuales y el coeficientede reflexión del terreno y los obstáculos visibles.

2. Los “medios” utilizados para conducir la luz hacia elinterior del local serán los huecos de iluminación, quellamaremos genéricamente ventanas aunque tengandiferentes inclinaciones o configuraciones, y las pro-piedades reflectores de las superficies interiores. Tam-bién habrá que considerar todos los mecanismos deprotección solar y regulación de la luminosidad u os-curecimiento, incluidos los dispositivos para reflejar odirigir el flujo luminoso, que se estudiarán en el apar-tado dedicado al diseño constructivo.

3. Los “receptores” de la luz serán las distintas superfi-cies del local, según su posición respecto a la ventanay a la geometría del local, aspectos que se verán en lossiguientes apartados del proyecto de iluminación in-terior.

El requisito fundamental del proyecto de iluminación esque todas las habitaciones sean exteriores, con el fin detener acceso a una fuente de iluminación natural. Lo ha-bitual es que los locales dispongan de fachadas en comu-nicación directa con espacios públicos exteriores, o conespacios libres interiores de la parcela, entre los que se

INTRODUCCIÓN

PROYECTO LUMINOSO

1

CRITERIOS DE ILUMINACIÓN NATURAL2

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I.3

pueden considerar una amplia variedad de tipologías depatios. Una opción interesante es la apertura de huecosen cubierta para permitir la iluminación cenital.

Otro criterio importante es que desde los diferentes pun-tos de la habitación se pueda ver un sector del cielo através de las ventanas, en función de la luz recta y de laaltura de los obstáculos visuales. Para comprobar estacondición será necesario considerar que el nivel de ilumi-nación resultante sobre cada superficie del local depen-derá, además de la del flujo de luz que llegue a la ventana,del tamaño y posición de la misma y de la distancia oposición relativa de la superficie respecto al hueco.

Existen normativas de habitabilidad que regulan las con-diciones mínimas de salubridad en edificios, entre las quese encuentra el derecho a una iluminación adecuada. Enla comunidad canaria está vigente el decreto 1991-D-47-BOC Condiciones de habitabilidad de las viviendas, del cualse destaca lo siguiente:

Los ayuntamientos también son competentes en la mejo-ra de las normas mínimas de habitabilidad, mediante or-denanzas municipales o normas urbanísticas, como lasindicadas en el Plan de Ordenación Urbana de Las Palmasde Gran Canaria:

3. CONDICIONES DE ILUMINACIÓN• Toda pieza dispondrá de hueco al exterior, de mane-

ra que tenga como mínimo una superficie de ilumi-nación de 1/10 de la superficie útil de la pieza queilumine.

• En baños, aseos, vestíbulo, pasillo-distribuidor y des-pensa-trastero no será de aplicación la anterior condi-ción.

• Todo hueco abierto al exterior o patio cumplirá conuna luz recta mínima de 3 m.

• Todo hueco dispuesto para cumplir las condicionesde iluminación y ventilación de una pieza, se situará auna distancia como máximo de 8 metros del puntomás distante de la pieza.

9.3. Patios• A efectos de determinar las dimensiones de los patios,

éstas vienen condicionadas por su altura H, medidadesde el nivel del piso hasta la línea de coronaciónsuperior de la fábrica. Las dimensiones mínimas se-rán mayores o igual a 3 m y mayor o igual a 1/6de H.

• Las luces rectas en huecos a patio tendrán una dimen-sión mínima de 1.40 m.

• En patios de hasta cuatro plantas se permite la cubri-ción por medio de lucernarios, siempre y cuando és-tos tengan una superficie de iluminación en plantacomo mínimo de dos tercios de la superficie total delpatio, y se disponga a su vez de una superficie deventilación de un tercio de la superficie total del patio.

Page 44: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

• Las dimensiones específicas de los patios de luces seestablecen en las condiciones particulares de cada uso.En cualquier caso, las dimensiones mínimas en pie-zas de estancia y trabajo de locales y oficinas será 1/5de H (siendo H la altura del patio medido hasta elborde superior del pretil que lo cierra), con un ladomínimo de tres (3) m.

Hay que considerar que estas condiciones suponen unosmínimos absolutos, y que el proyectista deberá valorar elnivel de bienestar luminoso que demanden los ocupan-tes, que no siempre estará garantizado por la simple apli-cación de estas reglas empíricas.

Conviene destacar que luces rectas inferiores a 4/3 de laaltura H de las obstrucciones visuales (altura de 37º) sue-len impedir el acceso del soleamiento en invierno, y queluces libres inferiores a 1/2 H (64º) limitan notablementeel sector de cielo visible, que será prácticamente invisiblecon luces inferiores a 1/5 o 1/6 H (80º).

Es mucho más beneficioso para los ciudadanos que la nor-mativa obligue a que los patios sean relativamente am-plios y luminosos, como por ejemplo la del PGOU de LasPalmas de Gran Canaria para los patios de manzana:

También hay que considerar que el fondo máximo hastadonde llega suficiente luz natural está limitado por el án-gulo de penetración de la luz exterior entre el dintel de laventana y la altura de las obstrucciones visuales, general-mente muy inferior al límite legal de 8 metros.

Sin embargo, no se pueden establecer reglas generalesen relación a la superficie necesaria de ventana respecto

• En cualquier caso, los patios de manzana tendránunas dimensiones en cualquiera de sus plantas talesque se pueda inscribir una circunferencia que cumplalas dos condiciones siguientes: que el diámetro seaigual o superior a dieciséis (16) metros y que el diá-metro supere a la mayor altura de los paramentosque encuadren el patio.

Normativa del PGOU de Las Palmas de Gran Canariapara patios de manzana.

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al área del local, ya que una relación de 1/10 sólo seríasatisfactoria en locales de poca profundidad sin obstruc-ciones visuales exteriores.

Como criterio alternativo se propone tomar en consi-deración las buenas prácticas de la arquitectura tradicionaly aplicarlas según las circunstancias de cada caso. La si-guiente regla, citada por Vitrubio Polión hace veinte siglos,merece su consideración:

Para el proyecto de iluminación natural será de granutilidad conocer el nivel de iluminación interior (Ei) enluxes, como proporción del nivel de iluminación exterior(Ee) que pueda existir en una cubierta horizontal con elcielo cubierto, denominado Factor de Iluminación Natu-ral (FIN % = Ei/Ee x 100). La utilidad del FIN viene dadapor ser un valor constante que sólo depende de la confi-guración del entorno y del local y permite estimar en cadamomento el nivel de iluminación de cada punto interior(Ei lux) como porcentaje de la iluminación a cielo abierto.

Para valorar la cantidad de luz que puede llegar a unpunto del local será preciso analizar los recorridos de losdiferentes flujos luminosos procedentes del exterior y elángulo de incidencia sobre la superficie considerada, de-nominada plano de trabajo. Como plano de trabajo sesuele considerar una superficie horizontal a 0.80 m delsuelo para actividades habituales sobre mesas o bancosde trabajo, aunque también puede considerarse comoplano de trabajo el suelo en locales de circulación, o lasparedes cuando están dedicadas a exposiciones.

De manera similar al estudio de la luz exterior que llega auna ventana, la luz que incide sobre un plano de trabajo

Libro IV. Capitulo IX. De las casas de campo…

Débese cuidar que todos los edificios estén bien iluminados:los de campo lo pueden ser fácilmente, por no impedirloparedes vecinas; pero en la ciudad la elevación de las pare-des externas, o la estrechez del lugar suelen impedir lasluces.

Se remediará de este modo: por la parte en que se haya detomar luz tírese una línea de lo mas alto de la pared que laimpidiese, hasta el lugar en que la luz se necesita, y si de ellapara arriba se descubre bastante porción de cielo, habrá allíluz suficiente y desembarazada; pero si lo impiden los tra-bes, las soleras, o los artesonados, se tomará por las lumbre-ras, o descubiertos en el tejado.

En suma, siempre se abrirán las ventanas hacia donde sepueda ver el cielo, para que sean claros los edificios. Esquema de las recomendaciones de iluminación

de Vitrubio.

INCIDENCIA DE LA LUZ NATURAL3

Page 46: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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puede proceder de diferentes sectores del hemisferio quela rodee. Será fundamental considerar el sector de la ven-tana visible desde la superficie, que es de donde proce-derá la componente celeste (CSdf) de luz difusa del cielovisible y la componente reflejada exterior (CRO) de luzprocedente de los obstáculos exteriores a la ventana. Elresto del hemisferio visible serán superficies interiores dellocal que aportarán la componente reflejada interior (CRI)de luz por reflexión múltiple de la luz que penetre por laventana.

El estudio de la iluminación interior pretende garantizarun nivel mínimo durante el máximo tiempo posible, porlo cual conviene prescindir de la luz solar directa para eldiseño geométrico del local, aunque será imprescindiblecomprobar los casos en que pueda penetrar el sol direc-tamente en el local para el control y regulación del solea-miento, aspecto que se estudiará en detalle en el capítulode protección solar del Manual del Calor.

De forma similar al control de la radiación solar directa, ocomponente solar directa, que hay que limitar por lasmolestias que causa debido a su elevada intensidad y alriesgo de producir deslumbramiento, conviene diseñar so-luciones constructivas de elementos de regulación lumi-nosa para filtrar el exceso de luminosidad exterior difusao reflejada. En determinados casos (dormitorios o aulas,por ejemplo), será necesario incluso prever elementos deoscurecimiento.

La volumetría de los edificios suele estar regulada por laordenanza de edificabilidad de la parcela, según sea edi-ficación cerrada o abierta, y las normas de altura máxima,retranqueos a linderos y otras reglas que definen el volu-men máximo edificable. También la relación de anchura y

I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

Componentes de luz natural que pueden iluminar unplano de trabajo horizontal.

Mancha de luz producida por la componente solardirecta CSD, y análisis del exceso de brillo producido.

PROYECTO LUMINOSO DEL ENTORNO4

Influencia de la ocupación de la parcela.

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I.3

altura de las calles y espacios públicos suele estar impues-ta por las normas urbanísticas de la zona, por lo que elproyectista no tiene mucho margen para tomar decisio-nes de diseño del entorno.

4.1. SECCIONES

Afortunadamente, en algunas ocasiones el proyectistapuede decidir la distribución de volúmenes edificados yaplicar criterios de diseño luminoso del entorno visual delas fachadas de los edificios. En estos casos los criteriosbásicos son el control de la altura de coronación (H) yseparación (S) de las obstrucciones visuales para intentarque el ángulo de elevación sobre la horizontal (Ah) sea elmenor posible, especialmente en el sector del cielo frentea las ventanas principales.

Tg Ah = H / S → Ah = arctg H/S

Como referencia, con obstáculos con relación H/S = 2/3se puede reducir un 40% la luz recibida a 5 metros de lafachada, respecto a un local sin obstáculos.

Los edificios tendrán una relación H/S diferente en cadaplanta, ya que la altura H debe medirse desde el centrode la ventana hasta la coronación del obstáculo de en-frente, o la altura media del horizonte real si la silueta delentorno es una línea quebrada. Los requisitos de ilumina-ción de las plantas inferiores serán más difíciles de cum-plir según aumente su “profundidad” respecto a la líneade coronación, y es posible que sea necesario tomar me-didas que compensen la pérdida de visión del cielo, incre-mentando el tamaño de ventanas o disminuyendo el fondodel local.

Una medida muy eficaz para no limitar la visión del cielode los edificios enfrentados es el retranqueo de las plan-tas superiores mediante la formación de áticos o edifi-cios escalonados, con el beneficio adicional del uso de lasterrazas por parte de los locales inmediatos.

Influencia de la altura del horizonte real (Manual delvidrio /SGG 2001).

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I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

Si un edificio no produce obstrucciones visuales a los co-lindantes podrá volar ligeramente las plantas superio-res, ya que ese sector de cielo no será útil para las plantasinferiores y, de paso, les podría aportar protección solar,especialmente en las fachadas sur durante el verano.

Las plantas bajo cubierta tienen la posibilidad de abrirclaraboyas u otro tipo de huecos que aprovechen la grancantidad de luz natural disponible. Las plantas bajo ra-sante también pueden captar luz natural si se diseñancomo semisótanos o se dispone de un “patio inglés”.

4.2. PATIOS

Cuando por cuestiones de aprovechamiento de la parce-la sea inevitable crear patios de “luz y ventilación” en elinterior de los edificios, generalmente condicionados porordenanzas de manzana cerrada con numerosas plantas,se pueden plantear los siguientes criterios de diseño, or-denados de mejor a peor.

• Reconversión de la manzana cerrada en bloques li-neales con doble fachada, con cierre opcional de tes-teros mediante elementos arquitectónicos preferible-mente transparentes.

• Agrupación de los patios de todas las parcelas, crean-do un amplio patio de manzana. La normativa urba-nística de Las Palmas es un ejemplo de ordenación depatios de manzana de diámetro mayor de 16 m y tam-bién mayor que la altura H de sus bordes.

• Agrupación de patios de luces para crear un gran pa-tio de parcela al fondo de la edificación. En este caso,sería interesante coordinarse con el edificio del fondopara compartir el espacio, e incluso negociar el retran-queo de las plantas superiores. Como referencia parael retranqueo se suele considerar la 1ª planta, ya quela planta baja, por tener un uso no residencial, sueleocupar toda la parcela y siempre podría iluminarse porel techo.

• Coordinación con los de edificios colindantes para ado-sar patios de borde de parcela –con beneficios mu-tuos–, siendo preferible que cada uno cumpla con lasordenanzas para compartir un espacio doble sin tenerque registrarlos como patios mancomunados. Los pa-tios de borde tienen la ventaja de dejar libre el inte-rior de las plantas para circulaciones.

• Finalmente, conviene no abusar de la tolerancia legaly limitar la relación S/H a 1/2.5 como mínimo, utili-zando los patios interiores para locales de servicio ohabitaciones de poco uso, procurando que no coinci-dan en el mismo patio dormitorios con locales ruido-sos y contaminantes.

Sección con diferentes entradas de luz (Manual delvidrio / SGG 2001).

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4.3. REFLECTANCIA DEL ENTORNO

Un factor que no se suele valorar suficientemente es lareflectancia del entorno, tanto del terreno como de losobstáculos visuales frente a las ventanas, siendo este últi-mo valor de gran importancia en orientaciones al norte ograndes alturas de coronación del horizonte real.

La reflectancia del suelo exterior (Rt) contribuye con lacom-ponente reflejada del terreno (CRT) a la iluminacióndel techo de los locales, que pueden reenviar dicha luz alfondo de los mismos, donde no suele llegar la compo-nente solar difusa (DSdf). En espacios abiertos muy solea-dos puede interesar limitar la reflectancia para evitar eldeslumbramiento, muy molesto al proceder desde abajo.

Una elevada reflectancia de las fachadas (Ro) de los edi-ficios del entorno, además de evitar la ganancia solar dedichos edificios, también puede enviar al fondo de loslocales un importante flujo de iluminación. En el caso detener una relación S/H muy pequeña, como ocurre conlos patios de luz profundos, conviene alcanzar la máximareflec-tancia posible, por ejemplo con paramentos de ali-catados blancos, ya que la componente de luz del cielopuede que tenga que reflejarse varias veces antes de pe-netrar por las ventanas.

La reflectancia de las superficies interiores del local tam-bién tiene una elevada influencia en el nivel y en la uni-formidad de la iluminación interior, debido a las múltiplesreflexiones que se pueden producir en el suelo (Rs), en eltecho (Rt) y en las paredes (Rp).

La cantidad de luz que llega a cada punto de un localdependerá del diseño espacial, ya que su geometría de-terminará la distribución del flujo de luz que penetre porla ventana. El parámetro más utilizado es el Factor deIluminación Natural (FIN %) como relación entre el nivelde iluminación interior (Ei) en luxes y el nivel de ilumina-ción exterior (Ee) que pueda existir en una cubierta hori-zontal con el cielo cubierto, lo cual permite su estimaciónen cada momento según la relación:

Ei = Ee x FIN /100 (%)

Las variables geométricas fundamentales que determinanlos niveles relativos de iluminación, o mapa de iluminancias,son el tamaño del local y el tamaño y altura de la venta-na, tal y como se describe a continuación:

• El fondo del local (F) respecto a la ventana• El ancho del local (A)

ILUMINACIÓN NATURAL DE LOCALES5

Page 50: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

48

• La altura del local (h)• El ancho de la ventana (W)• El alto de la ventana (H)• La altura de la ventana desde el suelo hasta la base (B)

o hasta el dintel (D)

5.1. CANTIDAD DE LUZ

Un primer criterio de diseño es garantizar que penetre lasuficiente cantidad de luz. El nivel medio de iluminación(Em) del local depende del área de la ventana (W x H), yaque el flujo de luz que penetra en el local (lúmenes) de-pende del nivel de iluminación sobre el exterior de la ven-tana (luxes) y de su superficie (W x H).

La iluminación media interior también depende del áreatotal de las superficies del local, donde se distribuye todoel flujo de luz que penetra. En la práctica, se puede reali-zar una rápida estimación del nivel medio de iluminaciónmediante la proporción área de ventana / área de suelo.Se puede afirmar que cuando se incrementa el tamañode la ventana también aumentará el nivel medio de ilumi-nación de forma proporcional, siempre que la ventanasea relativamente pequeña.

5.2. UNIFORMIDAD DE LA LUZ

Es evidente que los lugares próximos a las ventanas ten-drán una mayor iluminación natural que los más aleja-dos. Será otro criterio fundamental del diseño conseguiruna elevada uniformidad en la distribución de la luznatural, tanto para garantizar que los puntos más aleja-dos de la ventana tengan el suficiente nivel de ilumina-ción, como para evitar un excesivo contraste con las zo-nas mucho más iluminadas próximas a las ventanas, loque obligaría a los ocupantes a tener que adaptar conti-nuamente sus ojos a los diferentes brillos, que por otraparte pueden llegar a causar deslumbramiento.

El factor crítico de la uniformidad es la distancia a la ven-tana y la altura de ésta sobre el suelo o el plano de traba-jo. Un valor de referencia sería que la distancia del fondode un local (F) no debería ser mayor del doble de la alturadel dintel (D), es decir: F < 2 D.

En general, en habitaciones iluminadas desde espaciosexteriores urbanos se debería limitar el fondo útil entre1.5 y 2 veces la altura del dintel (F < 1.5 a 2 D), pudiendoalcanzar F < 2.5 D cuando no existan obstáculos visualesexteriores. Esto significa que en edificios convencionalescon alturas de planta de h = 2.8 m y alturas de dintel D =2.5 m, el fondo útil recomendable serían unos 3.7 m, ysería tolerable hasta los 5 m, pudiendo prolongarse hasta6.3 m como máximo cuando se disponga de una ampliavisión de cielo.

I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

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En calles estrechas o fachadas interiores de parcela, comoes el caso de patios, conviene limitar a menos de 45º laaltura angular de los obstáculos sobre la horizontal, demanera que su altura sea inferior a la separación (H<S).Como regla general conviene limitar el fondo útil paraque el cielo sea visible en gran parte del local, según larelación F/D<1.5 S/H.

Como criterio razonable se deberán colocar cerca de lasventanas (x<D) las actividades que requieran mayor ilu-minación (por ejemplo, la zona de preparación en coci-nas) para dejar en una segunda zona (x<2D) las actividadesque no requieran tanta precisión (comedor, por ejemplo),e incluso destinar una tercera zona (x<2.5 D) para alma-cenaje o circulaciones.

En las plantas de los edificios se suelen distribuir las habi-taciones en 1ª línea de fachada, iluminándose desde elespacio libre exterior o interior de parcela. La zona poste-rior suele estar dedicada a espacios de circulación o loca-les de servicio (aseos, almacenaje) que pueden prescindirde iluminación natural directa.

En el caso de fachadas paralelas, sin patios interiores,son adecuados los esquemas estructurales de 2 y 3 crujías,de 3.5 a 4.5 m de luz, con dos bandas exteriores de habi-taciones y una banda interior de circulaciones y servicios,y con un ancho total mínimo de unos 7 m que se podríaaumentar hasta un máximo de 14 m por criterios econó-micos, funcionales, e incluso ambientales, según el siguien-te esquema para plantas de altura normal.

Gráfico de la proporción interior F/D segúnla relación S/H exterior.

TOPOLOGÍA DE PLANTAS6

Ancho edificio Total (local+interior+local) Opciones

Mínimo 7 (3.5 + 0 + 3.5) Supresión de la banda interiorBajo 8 (3.5 + 1 + 3.5) Aseos exterioresMedio 10 (4 + 2 + 4) Escalera interior en dúplexAlto 12 (4.5 + 3 + 4.5) Aseos interioresMáximo 14 (5 + 4 + 5) 12 + 2 m galería en fachada sur

Esquemas de secciones y plantas sin patios,con anchura mínima y máxima.

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I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

Un aumento de la separación entre fachadas del edificiopuede suponer un ahorro proporcional en superficie cons-truida de fachada respecto a la planta, pero el ahorroeconómico es discutible considerando que la superficiede ventana (la más cara) debería aumentar en una pro-porción igual o mayor que la planta del local.

Un mayor fondo edificable mejora el aprovechamientofuncional de la urbanización, con menos metros linealesde calle por vivienda, aunque siempre hay que procurarque resulten parcelas sin “patios de luz”; por ejemplo,mediante solares de 20 m de profundidad con 14 m defondo edificado más 6 m patio de parcela al fondo. Unancho de 14 m también permite un buen aprovechamientode plantas de aparcamiento, con calle central de 4 m,más dos bandas de 5 m.

En climas muy agresivos (frío-continental o cálido-desérti-co) puede interesar aumentar el fondo y reducir el factorde forma del edificio, como proporción de “piel” expues-ta. En el caso de climas frío-continental se puede optarpor formas cúbicas y gran separación entre edificios.

En climas cálido-desérticos se cuenta con un elevado nivelde iluminación exterior, por lo que se agradecen nivelesrelativamente bajos de iluminación interior, siendo habi-tuales los patios de luces con bocas estrechas y basesamplias.

En ambos casos se podría disponer de habitaciones ensegunda fila respecto a la fachada, recibiendo segundasluces de las habitaciones que se iluminan directamentedel exterior, con soluciones del tipo gabinete-alcoba.

Existen numerosas alternativas de distribución de venta-nas o claraboyas para la iluminación natural de locales,en función de la posición, altura y número de huecos.

DISTRIBUCIÓN DE HUECOS DE LUZ7

Esquema de plantas.

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I.3

Ventanas en fachada: suelen ser la solución convencionaly produce una elevada iluminación bajo el hueco y unarápida disminución de luminosidad hacia el fondo del lo-cal. Se recomienda limitar el fondo útil (F) entre 1.5 y 2veces la altura del dintel (D).

Fachadas en esquina: con la misma superficie de ventanadistribuida en dos paredes adyacentes se mejora la uni-formidad del nivel de iluminación y el modelado de losobjetos, aumentando bastante la calidad de la ilumina-ción sin necesidad de aumentar la superficie de ventana.Sin embargo, el fondo útil sólo aumenta moderadamen-te: F < 2 a 2.5 D.

Fachadas opuestas: son un caso de mejora de la calidadde la iluminación similar al anterior, sólo que aquí el fon-do se puede llegar a duplicar al sumarse en planta la pro-yección de luz de las dos ventanas opuestas, considerandolas respectivas alturas de dintel: F < 1.5 a 2 (D + D’).

Ventanas altas: el aumento de la altura de la ventanapermite que la luz penetre a mayor profundidad, aumen-tando la uniformidad y el nivel luminoso al fondo del lo-cal sin necesidad de aumentar la superficie del hueco.

Falsos techos: pueden consumir una importante alturainterior, especialmente si contienen instalaciones de cli-matización, que se puede compensar recortándolos cer-ca de las fachadas para subir la ventana hasta el forjado.Como referencia, un incremento de 50 cm en altura de laventana permite duplicar el nivel de iluminación a 5 m dela fachada.

Claraboyas en cubierta: son una solución muy interesan-te en plantas bajo cubierta, si se controla o se tolera lacomponente solar directa del sol, por las oscilaciones brus-cas del nivel de iluminación y el riesgo de sobrecalenta-miento. Existe un elevado rendimiento por superficieacris-talada, entre el 200% a más del 400% de la mismasuperficie de ventana vertical.

Se obtiene una buena uniformidad de luces y sombras,especialmente sobre superficies de trabajo horizontales.Además, hay un elevado alcance o radio útil (R) del nivelde iluminación por la mayor altura (h) de la fuente lumi-nosa y la ausencia de obstáculos. El radio iluminado sueleser hasta vez y media la altura del techo (R < 1.5 h), perose puede reducir a R < 1 h si el conducto vertical es pro-fundo, o aumentar hasta R = 2 h si existe una superficiedifusora de luz visible desde el local.

Una solución muy interesante son las cubiertas con for-ma de “diente de sierra”, que pueden suprimir la radia-ción solar directa cuando se orientan al norte, aunque lapueden aprovechar indirectamente como radiación refle-jada. Su proyección luminosa es asimétrica, del orden deR = 1 h +2.5 h.

Huella de la iluminación según la posición de ventanas.

Mejora de entrada de luz con ventanas altas y rebajeen falsos techos .

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Existe una amplia variedad de soluciones para iluminacio-nes cenitales, además de las claraboyas o cubiertas de“diente de sierra”, que permiten compaginar la capta-ción de luz con una buena protección solar, medianteescalonamientos con huecos verticales, como los lucer-narios perimetrales, las linternas o los “micropatios”.

En numerosas ocasiones se necesita iluminar espacios bajoplantas edificadas o escalonadas, que pueden solucionarsecon claraboyas de borde para entrada de luz directa oreflejada. Algunas soluciones permiten encontrar hue-cos de entrada bajo bancos corridos en la planta supe-rior, e incluso mediante conductos altamente reflectanteso lumiductos, que pueden conducir la luz hasta 4 o 5metros para luego distribuirla mediante difusores.

Atrios: a la escala del volumen de un edificio, los espaciosabiertos de parcela pueden protegerse con cubiertastransparentes, o convertirse en espacios protegidos conun nivel de control ambiental intermedio, como es el casode los atrios o patios de luz cubiertos con lucernarios, yque merecen un estudio detallado que pondere sus ven-tajas e inconvenientes en cada caso.

En grandes lucernarios cenitales existe el riego de un so-brecalentamiento por exceso de radiación solar, que debeser previsto mediante una correcta ventilación perimetral,como en la Escuela de Arquitectura de las Palmas de GranCanaria, o mediante el uso de materiales traslúcidos opa-linos que reflejan al exterior el exceso de radiación.

I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

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I.3

En atrios profundos es interesante complementar la luzcenital vertical con lucernarios perimetrales, que pue-den ser difusores para evitar la entrada direccional del soldirecto, o incorporar reflectores direccionales con unageometría que dirija los rayos solares directos al fondo,para su difusión por reflexión.

Como referencia se puede consultar el documento Infor-me de asesoramiento bioclimatico-UM3.pdf elaborado porel autor, en el que se discuten diferentes soluciones deiluminación natural, como las comentadas anteriormen-te. Destaca el diseño del reflector cenital, orientado alSSE y con un ángulo de inclinación de 67º, de tal maneraque permite la entrada de sol directo desde casi la hori-zontal al amanecer hasta la vertical pasado el mediodía,pero que en todos los casos la luz solar directa se proyec-ta sobre el fondo ajardinado del atrio.

Galería comercial en Nápolesy atrio de la Escuela deArquitectura de Las Palmas deGran Canaria.

Iluminación perimetral de atrio con vidrios difusores ycenital de atrio con reflectores direccionales.

Page 56: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

54

I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

ALTERNATIVAS DE DISEÑO8

Las alternativas de diseño para la iluminación natural deun local pueden ser muy numerosas, y la elección de lamejor suele ser un dilema para el proyectista. Lo idealsería conocer de antemano los resultados de diferentessoluciones de diseño, a ser posible gráficamente, y queademás sus prestaciones puedan compararse.

Una excelente herramienta de diseño para la iluminaciónnatural es el Daylight Design Variations Book (http://sts.bwk.tue.nl/daylight/varbook/index.htm / Jan Diepens/ TNO-TUE Centre for Building Research), que se describea continuación por su gran utilidad para conocer y com-parar las diferentes posibilidades de diseño, recomendán-dose su consulta en Internet.

8.1. DAYLIGHT DESIGN VARIATIONS BOOK

Se trata de un proyecto que ha sido desarrollado comoun conjunto de herramienta para diseñar huecos de luznatural (ventanas, claraboyas, lucernarios, etc.). El objeti-vo es mostrar un gran número (más de 60) de huecos deiluminación y su impacto en el espacio de un local.Breve muestrario de tipos de huecos

de luz analizados.

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I.3

8.2. ANÁLISIS DETALLADO DE UN TIPO DE HUECO

Cada modelo de hueco ha sido analizado con los mismosparámetros, mostrándose un estudio bastante completo desus prestaciones, y comparando los resultados con otros ti-pos de ventana cuando cambia su posición o geometría:• El área de la ventana ha sido elegido como un 10% del

área del suelo.• La habitación es un “despacho típico de oficina” de

3.6 x 5.4 x 2.7 m (W x D x H).• Los coeficientes de reflexión son paredes = 0.7, te-

chos = 0.8, suelos = 0.2.• Se supone que las superficies son difusoras perfectas.• La difusión de la iluminancia del cielo es la de un “cielo

cubierto estándar CIE”.• La luminancia de cenit es de 4.092 cd/m2, y ha sido

elegida para obtener una luminancia horizontal exte-rior Ehe = 10.000 lux sin obstrucciones.

• Todas las simulaciones y cálculos han sido realizadosutilizando el Sistema de Imagen Sintética Radiance.

Como ejemplo se muestra la información de una ventanacentrada en la fachada (A-0). Perspectiva frontal y planta del local y lateral del local,

renderizada y en falso color, indicando luminancias.

Factor deIluminaciónNatural FIN %sobre el planode trabajo(0.8 m sobreel suelo,en planta y ensecciónlongitudinal).

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Comparación de iluminación producida por la mismaventana, centrada y en una esquina superior.

8.3. COMPARACIÓN DE DOS TIPOS DE HUECOS

Esta herramienta permite el estudio simultáneo de dostipos de huecos, a elegir en un extenso catálogo, cuyosresultados se muestran en dos columnas paralelas. Comocada modelo se ha calculado con los mismos datos departida, sus prestaciones se pueden comparar directamen-te mediante gráficos e imágenes a color.

8.4. CATÁLOGO DE EJEMPLOS EN EL MUNDO REAL

Esta publicación electrónica se acompaña de una ampliafototeca comentada, con aplicaciones en el mundo realde cada uno de los diferentes modelos de huecos de ilu-minación analizados, como por ejemplo:

I.3 - Iluminación. Proyecto luminoso

Le Corbusier, Villa Savoye, 1929,Poissy, France.

Álvaro Siza, Church of Marco deCanavezes, Near Porto, Portugal,1990-1996.

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I.4

INTRODUCCIÓN

CONSTRUCCIÓN

1

La iluminación natural de locales se fundamenta en elproyecto formal del edificio mediante el diseño geomé-trico y la distribución de los huecos de iluminación, y setermina de definir con el diseño constructivo de las ven-tanas y otros sistemas de captación de luz, incluyendo loselementos de control y regulación del flujo luminoso.

Se proponen dos etapas de diseño para garantizar el máxi-mo aprovechamiento de la luz natural, considerando lagran variación de los niveles de iluminación del espacioexterior.

El primer objetivo es la optimización de la iluminacióninterior en condiciones desfavorables, mediante estrate-gias de diseño constructivo de los huecos, con el fin dealcanzar la máxima captación de luz en el interior de loslocales, considerando condiciones exteriores de baja lu-minosidad, generalmente a primera o última hora del día,con elevada nubosidad o en época invernal.

El segundo objetivo será el diseño de elementos de pro-tección solar y regulación de la luminosidad para evitarel exceso de radiación calorífica o luminosa en días des-pejados, o permitir que los ocupantes puedan oscurecerlos locales según sus necesidades. En muchos edificios esnecesario evitar el soleamiento directo sobre los ocu-pantes y sus áreas de trabajo, aunque éste sea por pocotiempo, como en las aulas y oficinas.

En resumen, los criterios de diseño constructivo se orien-tarán a los siguientes aspectos:

En el siguiente capítulo, Acondicionamiento luminoso, sedescribirán métodos de cálculo para la iluminación inte-rior para comprobar que se alcanzan las demandas míni-mas de iluminación natural, y poder plantear así sistemasde alumbrado artificial complementario o estrategias decontrol y regulación que integren la iluminación naturaly la artificial.

Como ya se ha hecho anteriormente, en el presente capí-tulo también se utiliza el programa informático Solea-2para el diseño de la protección solar de huecos, cuyomanejo se describe con detalle en el capítulo de Cons-trucción-Huecos soleados del Manual de Calor.

Optimizar la captación de luz Elementos de control y regulación

Acristalamiento Protección solar de ventanasCarpintería Protección solar de claraboyasGeometría del hueco Diseño constructivo de parasolesReflexión y difusión de la luz Sistemas de reflexión de luz natural

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I.4 - Iluminación. Construcción

Para mejorar la penetración de la luz natural por las ven-tanas y su distribución en los locales en condiciones debaja luminosidad exterior se recomiendan las siguientesmedidas, como complemento al proyecto de configura-ción geométrica del local y su entorno:

• Acristalamiento: utilizar vidrios totalmente transparen-tes, evitando los coloreados o reflectantes. El vidrioclaro simple tiene un alto factor de transmisión lumi-nosa (Fl = 0.90), superior al doble vidrio (Fl = 0.82),aunque también tiene casi el doble de pérdidas porconducción, una cuestión que habrá que valorar se-gún las temperaturas exteriores y la amortización dela inversión. Existen vidrios especiales de alta trans-mitancia (Fl > 0.98) pero no suelen compensar por elincremento de coste. En ciertas aplicaciones convieneconsiderar los vidrios opalinos o difusores de la luz.

• Tamaño y forma de la carpintería: la penetración delflujo luminoso es proporcional al área acristalada. Laproporción obstruida por la carpintería se reduce uti-lizando perfiles metálicos o aumentando el tamaño delos paños acristalados con formas cuadradas. Un exce-so de perfiles intermedios también disminuye el áreade acristalamiento.

• Geometría del vano: el grosor del cerramiento puedeobstruir la entrada de luz cuando ésta incide con cier-ta inclinación, siendo conveniente disminuir el espe-sor o diseñar rebajes para abocinar el hueco. En casode claraboyas puede ser un factor crítico por el granespesor de la cubierta y la altura del pretil del hueco.

• Superficies reflectantes de la ventana: el incrementode la reflectancia de la carpintería y del vano aumen-tará la radiación reflejada, pudiendo contribuir a re-ducir el deslumbramiento al crear superficies iluminadasde transición. La incorporación a la ventana de ele-mentos adicionales reflectantes, como parteluces o ban-dejas intermedias, pueden interceptar el exceso deiluminación de áreas próximas a la ventana y reenviarlaal fondo del local.

2.1. ACRISTALAMIENTO

Es preferible utilizar vidrios totalmente transparentes, co-rrectamente protegidos del sol directo, ya que las solu-ciones de vidrios coloreados o absorbentes reemiten alinterior gran parte de la energía retenida. Igual criteriose aplicará a los vidrios reflectantes.

La radiación solar se compone aproximadamente de un2% de radiación ultravioleta, un 50% de radiación visible

ESTRATEGIAS DE CAPTACIÓN DE LUZ2

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I.4

y un 48% de radiación infrarroja cercana. Además, la com-ponente solar directa puede llegar al vidrio con diferen-tes ángulos de incidencia, en función de la orientación einclinación del acristalamiento, así como de la orienta-ción, fecha y hora solar. Interesa saber que el soleamientorasante, con ángulos de incidencia mayores de 75º, seráreflejado en más del 40%.

El vidrio simple y transparente de 6 mm permite unatransmisión de la luz visible (Tl) del orden del 89% de laradiación visible, siendo idóneo para la iluminación natu-ral. Tiene una transmisión ligeramente inferior a la radia-ción infrarroja, de manera que su transmitancia energética(Te) es del orden del 82%, que sumada a la parte de laradiación absorbida (11%) que se reenvía al interior haceque el calor transmitido alcance un valor del 85% del to-tal de la radiación solar incidente, lo que se denominafactor solar.

Cuando se instalen grandes superficies acristaladas seráimportante estudiar las propiedades físicas de los vidrioscomerciales (por ejemplo en www.saint-gobain-glass.com),comparando la relación entre el factor solar y el factorluminoso y ponderándola con la superficie necesaria devidrio para alcanzar los objetivos de iluminación natural,puesto que cuanto mayor sea su superficie más aumenta-rán los flujos de calor y el presupuesto. Por tanto, es prác-ticamente seguro que la alternativa óptima será un “vi-drio simple transparente”.

Si por razones del diseño compositivo del edificio se pre-tenden instalar grandes cristaleras, se puede optar porvidrios de alta reflectancia, que reenvían directamente alexterior parte de la radiación. Los vidrios absorbentesgrises son los menos aconsejables, ya que pueden tener,por ejemplo, una transmisión de luz del 44% pero permi-ten que penetre una cantidad mucho mayor de calor,con un factor solar del orden del 60% en condiciones deverano. Un caso singular son los vidrios tintados de co-lor verde porque interceptan gran parte del infrarrojocercano.

Comportamiento del vidrio ante la radiación solar(Manual del vidrio / SGG-2001).

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Transmisión espectral de vidrios claros,grises y tintados verdes, en el espectrovisible e infrarrojo cercano (Manual del

vidrio /CITAV-1993).

Cuando los huecos reciban radiación solar directa enverano también habrá que considerar el efecto inverna-dero, ya que el vidrio actúa como trampa de calor al per-mitir una elevada transmisión de la radiación solar visiblee infrarroja cercana, mientras que impide la irradiacióninfrarroja lejana que emiten las superficies soleadas inte-riores, puesto que el vidrio es opaco a dichas longitudesde onda. Este fenómeno puede ser de gran utilidad parala calefacción solar, pero supone un enorme inconvenienteen situaciones de verano o de luminosidad elevada.

2.2. VIDRIOS ESPECIALES

Existe una amplia oferta comercial de tipos y configura-ciones de acristalamientos para solucionar problemas es-pecíficos, que se comentarán en siguientes apartados, yque el proyectista deberá valorar según la relación cali-dad-coste en el conjunto del presupuesto del edificio.

• Vidrio de alta reflectancia: el tratamiento de la su-perficie exterior con depósito de metales o silicio pro-porciona un aspecto de espejo, con una reflectanciade hasta el 45% que refleja tanto la radiación visiblecomo la térmica, siendo adecuado en grandes acristala-mientos para reducir la ganancia solar en verano. Laimagen reflejada exterior puede suprimir totalmentela visión del interior durante el día, aportando intimi-dad, si bien tiene el riesgo de proyectar molestos re-flejos solares al exterior produciendo deslumbramien-to y sobrecalentamiento.

• Vidrio de baja reflectancia: es otro tipo de tratamien-to superficial que permite reducir la reflexión típicadel vidrio (8%) a menos del 1%, mejorando la visión deescaparates con interiores relativamente oscuros, o deobjetos en vitrinas con fuerte iluminación exterior.

I.4 - Iluminación. Construcción

Grandes ventanales con acristalamientode alta reflectancia.

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• Vidrio de baja emitancia: mediante depósitos de me-tales preciosos es posible aumentar la reflectancia ex-clusivamente para las radiaciones caloríficas delinfrarrojo lejano, típica de cuerpos a temperatura am-biente, reduciendo la transmisión del calor en cáma-ras de aire de vidrios dobles.

• Vidrios de alta absorción: la incorporación de óxidosmetálicos a la masa del vidrio aumenta la absorción dela luz y del calor en función del espesor del acristala-miento. Es una solución peor que el vidrio reflectantepara reducir la transmisión de la radiación solar enverano, ya que la energía absorbida calienta la hojadel vidrio y se disipa al interior en una gran propor-ción aumentando la transmisión del calor. Una excep-ción son los vidrios tintados de color verde (óxido dehierro), ya que tienen una alta absorción de la radia-ción infrarroja solar, y una buena transmisión de laradiación visible con un buen balance energético.

• Vidrios de muy baja absorción: cuando se necesitenacristalamientos de una extraordinaria transparencia,incluso con grandes espesores, es posible utilizar vi-drios especiales con apenas 1/6 de la absorción del vi-drio transparente normal. En combinación con super-ficies de baja reflectancia se pueden obtener transmi-siones de hasta el 98%.

Como conclusión, si el objetivo fundamental del huecoes la iluminación natural sin elevadas ganancias de caloren verano, en lugar de instalar grandes superficies conbajo factor luminoso, suele ser mejor reducir proporcio-nalmente la superficie y acristalar con vidrio claro, dismi-nuyendo así el flujo total por conducción, e incorporarprotecciones solares exteriores mediante el diseño inte-grado de parasoles.

2.3. CALIDAD DE LA VISIÓN

El vidrio plano permite la visión prácticamente perfecta,gracias a su transparencia y caras paralelas. Cuando sedesee reducir la visión por motivos de intimidad, o disper-sar la radiación incidente, se pueden utilizar vidrios condistintos tratamientos:

• Vidrio opalino: la adición de pigmentos claros pro-porciona una dispersión perfecta de la luz, al tiempoque refleja al exterior una parte importante de la mis-ma, con una transmisión luminosa en torno a un 50%.Son de uso habitual en claraboyas y lucernarios, yaque transforman la radiación solar directa en una fuen-te de luz difusa y omnidireccional.

• Vidrio mateado: un tratamiento abrasivo sobre la su-perficie permite un aspecto de vidrio mate de granofino, proporcionando una mayor dispersión de la luz yuna mejora de la intimidad.

I.4

Page 64: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

62

Carpintería metálica lacada con mosquiterode protección.

Acristalamientos con vidrio impreso y moldeado paracontrol visual y dispersión de la luz.

• Vidrios impresos: mediante la modificación del relie-ve de una de las caras es posible alterar ligeramente ladispersión de la luz (efecto prisma) descomponiendola visión y difuminándola. La transmisión luminosa estan elevada como la del vidrio normal.

• Bloques de vidrio moldeado: los paramentos traslú-cidos elaborados con piezas de vidrio moldeado estánen la frontera entre los huecos y los cerramientos, de-bido a su gran masa y a la ausencia de carpintería. Lageometría de las piezas suele impedir la visión, aun-que el conjunto de bloques y armadura tiene una trans-misión luminosa equivalente a la de un hueco de ven-tana (vidrio claro + carpintería).

2.4. CARPINTERÍAS

Para permitir la entrada de un flujo suficiente de luz conla mínima superficie total del hueco, un criterio básico dediseño será conservar la máxima proporción del acristala-miento, ya que la carpintería suele ser una zona con aisla-miento térmico y acústico reducido.

La carpintería metálica, generalmente de aluminio, sueleser la solución más adecuada para huecos de iluminación,puesto que permite una proporción del orden del 70-80% de superficie acristalada (paños de 1 m2 con 8 cm deperfil). En comparación, la carpintería de madera o plás-tico permite una proporción menor del 60-70% deacristalamiento (12 cm de perfil).

La proporción de superficie acristalada aumenta con eltamaño de los paños del hueco, recomendándose portanto utilizar carpinterías de dimensiones relativamentegrandes, de proporción cuadrada y con pocas divisionesinteriores. Un paño cuadrado de carpintería de aluminiode 2 m2 aumenta la proporción acristalada hasta el 80%,mientras que con 0.5 m2 se reduce a tan sólo un 62%.También hay que considerar la reducción de superficie devidrio por los elementos de control de luminosidad y pro-tección solar fijos.

I.4 - Iluminación. Construcción

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En condiciones de verano habrá que considerar la energíasolar absorbida por la carpintería, que se puede transmitiral interior especialmente en las carpinterías metálicas. Enestos casos interesarán carpinterías de colores reflec-tantes, ya que además mejoran la entrada de luz por re-flexión y atenúan el deslumbramiento.

2.5. GEOMETRÍA DEL VANO

El grosor del cerramiento puede obstruir la entrada de laluz cuando ésta incide con cierta inclinación, siendo con-veniente disminuir el espesor o diseñar rebajes para abo-cinar el hueco. En el caso de claraboyas puede ser unfactor crítico debido al gran espesor de la cubierta y a laaltura del pretil del hueco.

Se ha discutido mucho sobre la conveniencia de colocarla carpintería en el plano interior o exterior, tanto porcuestiones de iluminación como de protección solar omantenimiento. En cerramientos convencionales se pue-den considerar los siguientes criterios:

• La colocación al interior suele ser la preferida porqueen condiciones de verano la radiación solar absorbidapor el vano queda al exterior y la ventana parcialmen-te sombreada, a la vez que protegida de la lluvia y elviento en condiciones de invierno.

• La colocación al exterior puede ser mejor en condicio-nes de poca iluminación o de cerramientos relativa-mente gruesos, utilizando las superficies laterales in-teriores como reflectores, que se pueden optimizar conuna alta reflectancia y derrames hacia el interior.

• La colocación de la ventana en una posición interme-dia es la ideal para reducir la obstrucción de la carpin-tería cuando la luz penetre con bastante inclinación.

En muros o vanos muy gruesos conviene abocinar losvanos para favorecer la entrada de la luz predominante,tanto en planta como en sección, especialmente cuandose pretende una amplia dispersión de luz en el interior;para ello es muy importe determinar el coeficiente de re-flexión adecuado de las jambas laterales y del alféizar in-

I.4

Proporción de acristalamiento en función del tipo ytamaño de la carpintería.

Planta de posiciones de ventanas en muros gruesos.

Page 66: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

64

ferior. En los huecos con carpinterías al exterior se puedeutilizar el ancho del vano para recoger las contraventa-nas interiores, e incluso disponer de asientos laterales,muy utilizados en la arquitectura tradicional.

El diseño en sección debe considerar la procedencia cenitalde la luz natural, especialmente cuando existan obstruc-ciones visuales del entorno, con mayor atención en casode patios y cuando la ventana esté en una posición altaen el muro.

Una buena práctica de la arquitectura tradicional ha sidoprecisamente el “rasgar verticalmente” los muros para quela luz se “derrame” al interior, siendo muy frecuente lacarpintería al exterior debido a la conveniencia de un dintelhorizontal.

2.6. SUPERFICIES REFLECTANTES Y DIFUSORAS

DE LA VENTANA

El incremento de la reflectancia de la carpintería y delvano aumentará la luz reflejada y podrá contribuir a re-ducir el deslumbramiento al crear superficies iluminadasde transición.

En el caso de carpintería interior conviene pintar de colo-res muy claros todos los bordes del vano, siendo una so-lución interesante el alicatado blanco del alféizar.

Cuando se coloca la carpintería exterior en muros grue-sos queda un espacio interior de gran riqueza lumínica,que puede acomodar también las contraventanas inte-riores e incluso configurar zonas de estancia de alta lumi-nosidad.

I.4 - Iluminación. Construcción

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Se pueden llegar a obtener efectos de iluminación espec-tacular por reflexión utilizando el abocinamiento de loshuecos, o la ocultación de la visión directa del exteriormediante aberturas laterales, pantallas u otros elemen-tos constructivos, de gran interés para crear ambientesluminosos en locales que requieran cierta penumbra.

La utilización de vidrios difusores de la luz o placas traslu-cidas de plástico –que pueden contener cavidades quemodifiquen la trayectoria de la luz– contribuyen a difun-dir la luz en el interior con un gran ángulo de dispersión.No es recomendable que el acristalamiento a la altura delos ojos sea difusor puesto que evita la visión del exterior,salvo que se desee intimidad. Habrá que tener una extre-mada precaución cuando estos vidrios difusores recibansoleamiento directo porque pueden crear un deslumbra-miento horizontal muy molesto. Se pueden obtener efec-tos interesantes utilizando vidrios coloreados.

I.4

Ejemplos tradicionales de vanos con carpintería exterioren Tenerife, Valladolid y Lanzarote.

Trabajo de estudiantes de arquitectura de Las Palmassobre la iluminación de la Chapelle du Ronchampde Le Corbussier.

Vitral coloreado en el vestíbulo de la Philharmoniede Berlín.

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66

Atrio de la Escuela de Arquitectura de las Palmas yCúpula de San Pedro en el Vaticano.

En el caso claraboyas o huecos horizontales que recibansoleamiento directo será conveniente que el acristalamien-to tenga una perfecta difusión de la luz para evitar “man-chas de sol” en el interior del local. En espacios singularesse podría permitir la penetración de rayos solares direc-tos para conseguir efectos especiales.

En ocasiones, se pueden utilizar elementos especiales parala captación y transmisión de la luz a locales adyacentesmediante conductos reflectantes o lumiductos, o instalarelementos exteriores que dirijan la luz hacia la boca deentrada del hueco, como espejos con seguimiento solaro helióstatos.

2.7. SUPERFICIES REFLECTANTES Y DIFUSORAS DEL LOCAL

El flujo luminoso que penetra por ventanas no se extin-gue al incidir sobre las superficies interiores, sino que unaparte será reflejado y difundido al resto de las superficiesdel local, que también reflejarán parte de dicha luz crean-do una reverberación luminosa que constituye la deno-minada componente reflejada interior (CRI).

I.4 - Iluminación. Construcción

Lumiductos captadores de luz en la AlexanderPlatz de Berlín.

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I.4

Esta fuente de luz reflejada interior (CRI) es un factor fun-damental para la uniformidad de la iluminación interior,especialmente cuando los locales son muy profundos ylas ventanas son relativamente pequeñas o tienen pocaaltura de dintel. Además, esta luz reflejada es la únicafuente de iluminación de aquellas superficies que estén ala sombra respecto a la ventana, incluyendo a la propiapared en la que se encuentre la ventana.

Por tanto, en el proyecto constructivo es conveniente de-finir el tipo de revestimiento de las superficies interioresque sea más adecuado para proporcionar una elevadareflexión y difusión de la luz, puesto que si bien todoslos paramentos interiores contribuyen a la reverberaciónde la luz, algunos son más eficaces y merecen un diseñomás cuidadoso:

1. Techos: la luz reflejada del techo (Rt) incide directa-mente sobre el plano de trabajo. Conviene que el re-vestimiento sea extremadamente reflectante y difusor.

2. Suelo: recibe un importante flujo de luz procedentedel cielo, especialmente en la zona bajo ventanas. Con-viene que tenga una buena reflectancia (Rs) para re-enviar la luz hacia el techo del fondo del local, perocon un acabado difusor que evite deslumbramientos.También hay que valorar la luz procedente del terrenoexterior (RT).

3. Pared del fondo: una buena reflexión compensa lassombras proyectadas desde la ventana, reenviando laluz que procede del horizonte exterior (Ro).

4. Pared de la ventana: una alta reflectancia compensasu bajo nivel de iluminación y reduce el contraste conel alto brillo de la superficie de la propia ventana.

El coeficiente de reflexión o luminosidad de las superfi-cies interiores deberá ser compatible con cierta toleran-cia a la suciedad, especialmente en los suelos y las zonasbajas de las paredes.

Si se ha proyectado dar color, será conveniente aplicartonos neutros (con mezcla de gris) y poco saturados, conel fin de evitar la coloración excesiva de la luz reflejada.La tabla muestra los coeficientes de reflexión típicos delos revestimientos.

Es importante que la textura de las superficies difusorassea lo más lisa posible, ya que cualquier rugosidad crearásombras autoarrojadas. También habrá que evitar las re-flexiones especulares puesto que crean brillos y luces “fan-tasmas” que pueden llegar a ser molestas.

Los paramentos con grandes relieves pueden modificar ladirección de la reflexión de forma notable, como los te-chos alveolados o con vigas de cuelgue.

Reflectancia media %

Alicatado blanco 80Pintura blanca 65Pintura clara 50Pintura media 30Pintura oscura 10

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Ya se ha comentado que el criterio prioritario del diseñoconstructivo de los huecos de iluminación es conseguir lamáxima entrada de luz al local en condiciones exterioresdesfavorables. Sin embargo, en numerosas ocasiones sepuede ocasionar incomodidad visual por exceso de ilumi-nación o sobrecalentamiento, debido a la penetración dela radiación solar directa en épocas calurosas; por elloserá preciso diseñar sistemas de regulación de la lumi-nosidad y de protección solar, e incluso de oscurecimien-to total para determinadas actividades.

Por otra parte, estos sistemas de regulación y controlpueden contribuir eficazmente a desviar parte del flujode radiación interceptado hacia el fondo de los locales,mejorando el nivel y la uniformidad de la iluminaciónnatural de los mismos. También será conveniente diseñarlos sistemas de regulación para facilitar su control porlos usuarios mediante mecanismos cómodos y sencillos.En caso de preferir un sistema de regulación automático,lo mejor será aprovechar la variación estacional del reco-rrido solar, o proyectar algún mecanismo motorizado consistemas domóticos, teniendo en cuenta que requierenun delicado mantenimiento.

3.1. CRITERIOS DE PROTECCIÓN SOLAR DE HUECOS

El clima y las condiciones del entorno son la base paraplantear la estrategia del diseño de protección solar delos huecos. Las diferencias de recorrido solar entre lossolsticios de verano e invierno y su influencia sobre lasdiferentes orientaciones de los huecos de un edificio sonlas pautas para optar entre permitir la máxima entradade radiación solar directa o difusa en condiciones deinvierno o de baja luminosidad, o proteger los huecoscon dispositivos de sombra en condiciones de verano ode exceso de luminosidad.

SISTEMAS DE CONTROL Y REGULACIÓN3

I.4 - Iluminación. Construcción

Escuela Munkegards de Jacobsen y sección optimizadapara la iluminación natural.

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También es fundamental distinguir entre las épocas delos equinoccios de primavera y otoño, aunque los hue-cos reciban idéntico soleamiento, porque en el mes demarzo aún conviene aplicar estrategias de invierno, mien-tras que posiblemente en septiembre los huecos necesi-ten protegerse del exceso de calentamiento.

Para reducir en verano la captación de radiación solarpor las ventanas se recomiendan una serie de medidas,comentadas por orden de aproximación desde el exteriorhacia el interior, siendo fundamentales los sistemas deprotección solar exterior o parasoles según la orienta-ción e inclinación. Los huecos horizontales o claraboyassuelen presentar mayor dificultad por su permanente ex-posición al recorrido solar diario en todas las estaciones.

La protección solar de los huecos verticales o ventanasse adaptarán a su orientación solar y a los obstáculossolares del entorno. La orientación norte no suele nece-sitar de protección solar, mientras que la orientación surexacta proporciona una protección solar muy eficaz utili-zando viseras horizontales. Las orientaciones al este y, enespecial, al oeste suelen ser los casos más complicados deresolver debido a la incidencia del sol a baja altura a pri-mera y a última hora del día.

3.2. PROTECCIÓN SOLAR DE VENTANAS VERTICALES

3.2.1. PARASOLES DE HUECOS ORIENTADOS AL SUR EXACTO

La geometría ideal de un parasol en fachada sur seráaquella que al mediodía permita el soleamiento de todoel hueco entre noviembre y febrero y mantenga el hue-co sombreado durante todo el día entre mayo y sep-tiembre.

En Canarias, la línea de remate de la visera horizontaldebería tener una elevación de unos 52º (proporción 5/4)sobre el dintel y de 70º (proporción 11/4) sobre la basedel acristalamiento, según el esquema de los siguientesgráficos.

I.4

Cielo visible desde el dintel de la ventana. Cielo visible desde la base de la ventana.

Page 72: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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En la carta solar se puede observar que el hueco perma-necerá totalmente soleado 4 meses de otoño-invierno ytotalmente sombreado 5 meses de primavera-verano, es-tando parcialmente soleado entre el 21 de febrero y el 10de abril, y entre el 10 de agosto y el 21de octubre.

Además, la visera se deberá prolongar a ambos lados delhueco la longitud suficiente como para sombrear el hue-co desde media mañana hasta media tarde.

3.2.2. PARASOLES EN HUECOS ORIENTADOS AL ESTE Y OESTE

Las orientaciones este y oeste plantean un delicado pro-blema por la baja altura del sol sobre el horizonte en lasprimeras horas de la mañana y de la tarde respectivamen-te. La existencia de pantallas solares verticales en dichasdirecciones puede proporcionar parte de la protección,que es posible complementar con parasoles horizonta-les regulables.

Se puede tomar como referencia el caso típico de unaventana orientada al oeste sin obstáculos, que un día des-pejado (hora sol = 0.9) de verano (21/julio) llegaría a reci-bir una energía solar diaria de 3.900 (Wh/m2día). Lasintensidades máximas serían superiores a 600 W/m2 en-tre las 15:00 y las 17:00 hora solar, con una altura solarentre 25º y 50º, aunque puede haber una disminuciónde la radiación a última hora en función de la altura delos posibles obstáculos del entorno.

I.4 - Iluminación. Construcción

Prolongación del ancho de una visera horizontal.

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Las pantallas solares verticales deberían obstruir el sol aprimeras horas de la mañana y a últimas horas de la tar-de, cuando el sol tiene una menor altura sobre el hori-zonte e incide casi perpendicularmente en las fachadasE-NEE y W-NWW.

Un parasol vertical en un estrecho arco de +/- 20º deancho en torno al este y al oeste proyectaría sombra en-tre los meses de abril y septiembre, protegiendo durantemás de 3 horas con el sol rasante.

En las cartas solares se muestra un ejemplo de pantallasolar de 50º de altura, en las que se observa que no existeobstrucción del soleamiento de invierno, siendo preferi-ble que estos parasoles verticales estén compuestos porlamas orientables verticales, ya que estando orientadashacia el SE o SW protegerán de la salida y puesta del solen el solsticio de verano sin obstruir el soleamiento en elsolsticio de invierno.

I.4

Altura del sol sobre el horizonte 0º 15º 30º 45º 60º 75º 90ºIntensidad (W/m2) sobre este y oeste 0 450 630 630 510 370 0Hora solar entre junio y agosto al este 5:40 6:30 7:40 8:45 10:00 11:00 12Hora solar entre junio y agosto al oeste 18:20 17:30 16.20 15:15 14:00 13:00 12

Ejemplos de pantallas solares orientadas +/- 20º hacia eleste y oeste, y 50º de altura.

Ejemplo de parasol vertical con orientación a poniente.

Page 74: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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Este tipo de obstrucción también se puede obtener me-diante edificaciones altas y estrechas con orientacionessimilares, arbolado de altura, e incluso con posicionestopográficas en fondos de barrancos con laderas al estey oeste.

En ausencia de pantallas verticales u obstrucciones delhorizonte real será preciso instalar parasoles horizonta-les, siendo deseable que se pueda controlar el ángulo deprotección, como con los toldos enrollables o las bande-jas orientables, según cambie la altura del sol en su reco-rrido diario.

En caso de tener viseras de geometría fija se recomiendaun ángulo de protección con una altura de unos 60º so-bre el horizonte, que podría disminuirse hasta 45º si laslamas fueran regulables. Si el volado fuera excesivo por laaltura del hueco se podría complementar con parasolesverticales paralelos al mismo, controlables por giro de la-mas o deslizamiento horizontal. En la carta solar se mues-tra el área de cielo sombreada para un volado al oestecon una altura de obstrucción de 60º sobre un punto.

I.4 - Iluminación. Construcción

Ejemplos de parasoles fijos y combinados conorientaciones naciente o poniente.

Ejemplos de parasoles horizontales regulables conorientaciones naciente y poniente.

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3.2.3. PARASOLES EN ORIENTACIONES INTERMEDIAS

Los huecos con orientaciones intermedias podrán utilizarcombinaciones de las soluciones propuestas, a las que sepodrán sumar viseras verticales laterales, procurando laprotección de los rayos solares de verano del E y W, conun margen de +/- 20º, y que permitan el soleamiento deinvierno procedente del arco entre SE y SW.

Para un estudio más completo de protección solar de ven-tanas se puede recurrir a alguno de los programasinformáticos existentes en Internet: entre ellos se reco-mienda el Sun Tool de www.squ1.com, del que se mues-tran algunas imágenes.

3.3. PROTECCIÓN SOLAR DE HUECOS DE CUBIERTA

Los huecos horizontales (claraboyas) o inclinados plan-tean problemas específicos por el hecho de recibir en ve-rano un soleamiento muy superior a los verticales (venta-nas). Una solución de diseño será reconvertirlos en hue-

I.4

Protección solar de ventanas al SW (Tipsfor daylinghting / http://eande.lbl.gov/BTP/pub/designguide).

Pantallas del programa de soleamiento en 3D Sun Tool(Marsh, A / www.squ1.com).

Page 76: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

74

cos verticales, como linternas o dientes de sierra, con orien-tación norte-sur exacta, aplicando luego soluciones deprotección típicas para ventanas.

Una solución para claraboyas difusoras es la incorpora-ción de parasoles variables, con diferente posición paracada estación del año, ya que permiten reducir la ganan-cia solar en épocas calurosas e incluso incrementar la cap-tación de luz en época de invierno al comportarse comoreflectores.

Para los casos de claraboyas transparentes se puedendiseñar parasoles del tipo anillo solar, también con varia-ción estacional, que ofrecen una protección total para laradiación solar directa y una buena captación de la radia-ción difusa.

El diseño de un anillo solar requiere un dimensionadomuy cuidadoso, que se puede resumir en las siguientesrecomendaciones:

• El anillo debe tener una orientación exacta norte-sur,y estar inclinado hacia el sur un ángulo igual a la lati-tud (28º en Canarias). Conviene que sea de color claropor ambas caras.

• El Radio del anillo (R) debe ser superior al doble deltamaño de la claraboya (R>2F).

• El ancho de la banda del anillo (B) debe ser del ordende B = 0.3 R + 0.9 F.

• El anillo se deberá desplazar en invierno (Di) hacia elsur y en verano (Dv) hacia el norte una distancia delorden de D = 0.3 R.

• Este desplazamiento está calculado para ser realizado4 veces al año en las fechas indicadas en el gráficoadjunto.

I.4 - Iluminación. Construcción

Modelo de parasol patentado para claraboyas(Sunbender ®).

Cambio Fecha Posición

Primavera 1 marzo CentralVerano 10 abril NorteOtoño 1 agosto CentralInvierno 10 septiembre Sur

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Otra solución para claraboyas trasparentes (obstruccióntotal del sol directo) son las rejillas de lamas orientadasal norte. Las lamas pueden tener cualquier inclinación,con tal de que impidan que penetre el sol vertical, perotienen que estar complementadas con lamas transversa-les verticales que obstruyan el sol del este y del oeste conalturas inferiores a 45º.

Una solución de protección solar eficaz para verano quepermita a la vez la captación solar en invierno puede serla instalación de paneles horizontales de lamas orienta-das al sur con una pendiente de 1/1.50, equivalente auna inclinación de 34º, y con un solape del 25% de laaltura, que se adaptan de forma pasiva a la diferencia delos recorridos solares entre invierno y el verano. Esta solu-ción es muy eficaz cuando se desee la penetración deradiación solar en invierno y la protección total en vera-no, que también se puede aplicar a parasoles horizonta-les sobre ventanas.

3.4

3.4. DISEÑO CONSTRUCTIVO DE LOS PARASOLES

Para el correcto comportamiento térmico y luminoso delos parasoles existen algunos criterios fundamentales quedeben considerarse en su diseño constructivo, según elsiguiente orden:

I.4

Ejemplo de parasol en cubierta con ganancia solaren invierno.

Page 78: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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I.4 - Iluminación. Construcción

• Posición exterior al hueco: la posición óptima de losparasoles es en el exterior del hueco, procurando evi-tar las protecciones solares en el interior del local (cor-tinas, persianas venecianas, etc.) porque convierten laradiación absorbida en carga interna del local.

Cualquier protección solar interior del local, como cor-tinas o persianas, se calentará por absorción y disiparáel calor al interior, ya que la energía solar habrá atra-vesado el acristalamiento. Las protecciones interioressuelen tener un rendimiento muy deficiente, salvoque se consiga reflejar al exterior gran parte de la ra-diación que penetra mediante superficies muy claras oreflectantes. Conviene recordar el “efecto invernade-ro” en los vidrios, ya que impide expulsar al exterior laradiación infrarroja emitida por las superficies calien-tes del interior.

• Superficie reflectante: un buen parasol se caracterizapor tener una superficie exterior muy reflectante paraevitar su calentamiento y devolver al entorno la mayorparte de la radiación incidente.

• Materiales aislantes térmicos: las placas o perfiles queconfiguran los parasoles deben tener un buen aisla-miento térmico en su interior para evitar transmitir elcalor absorbido por conducción a su cara interna, quese reemitiría al interior por radiación infrarroja y con-vección.

• Elementos ventilados: la radiación absorbida deberádisiparse eficazmente al entorno, evitando que se acu-mule aire muy caliente en el espacio que existe entreel parasol y la ventana, que al ascender puede infil-trarse por las ventanas si no se toman precauciones deventilación perimetral.

• Posibilidad de regulación con mecanismos: para adap-tarse a las diferentes estrategias de captación en in-vierno o protección en verano, especialmente en lasépocas de transición en primavera y otoño y según elrecorrido horario solar.

Se ha insistido en la importancia de los sistemas de pro-tección solar de los huecos, puesto que son una partefundamental de los sistemas de regulación ambiental deledificio al permitir su adaptación a un amplio rango decondiciones climáticas exteriores o de actividades de losocupantes en su interior.

El diseño de los parasoles deberá estar optimizado paralos recorridos solares de las épocas extremas, y conven-drá que sean regulables para adaptarse a las diferentesposiciones del sol durante el día, o permitir distintas es-trategias de captación solar en estaciones intermedias(equinoccios de primavera-otoño) con idénticos recorri-dos solares pero con diferentes temperaturas exteriores.

Disipación de calor en parasoles (Allen, E / Cómofunciona un edificio).

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I.4

Los mecanismos de regulación deberán ser de fácil mani-pulación y sencillos de utilizar por los usuarios, por lo quesu funcionamiento deberá ser evidente y explícito, o in-cluir instrucciones claras de uso cuando se trate de meca-nismos con funcionamiento remoto, como las persianaseléctricas.

Por último, los sistemas de protección de huecos se pres-tan para ser accionados de forma automática o progra-mada, formando parte de sistemas domóticos quepermiten liberar de tareas rutinarias al usuario, u optimizarla adaptación ambiental del edificio sin asistencia huma-na (regulación continua de la luz natural, control del solea-miento o activación de la renovación según la temperaturainterior, etc.), siendo estos argumentos, entre otros, losque justifican los denominados “edificios inteligentes”.

3.5. SISTEMAS DE REFLEXIÓN DE LA LUZ NATURAL

Puede ser interesante diseñar dispositivos de protecciónsolar exterior que también reflejen la luz natural haciael techo y el fondo de los locales, especialmente cuandolos obstáculos visuales del entorno limiten la cantidad yprofundidad de la luz natural (patios, calles estrechas).

Las protecciones solares se pueden combinar con bande-jas reflectoras intermedias o inferiores, o integrarse ensistemas de oscurecimiento (lamas venecianas). Estas su-perficies deben garantizar un elevado índice de reflexióny procurar que no sean directamente visibles para evitardeslumbramientos.

Esquema de estrategias de reflexión de luzy reflectores tradicionales en calles estrechas.

Page 80: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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I.4 - Iluminación. Construcción

La estrategia combinada protección solar / reflexión lu-minosa se fundamenta en los siguientes pasos:

• Limitar la entrada de luz en las áreas próximas a lasventanas para evitar el soleamiento y las grandes dife-rencias de iluminación interior, con la finalidad de quelas áreas del fondo parezcan relativamente más ilumi-nadas.

• Proyectar la luz obstruida hacia al fondo del local parala iluminación de techos y áreas de trabajo.

• Diseñar las superficies de techo para que no limiten laentrada de luz por la ventana y faciliten su reflexiónen las áreas profundas con una elevada reflectanciaque dirija la luz hacia el suelo.

Las ventanas convencionales sin sistemas de protección,con una altura de dintel d, tan sólo permiten iluminar unfondo útil del orden de 1.5 d en un entorno de condicio-nes habituales. Ésta es una solución típica para locales depoco fondo, en orientaciones sin riesgo de soleamiento(norte) y sin obstrucciones visuales del entorno.

Cuando la ventana necesite una protección solar se pue-de añadir un volado horizontal sobre la misma. Esto dis-minuye el nivel luminoso bajo la ventana, y aún más el delfondo del local, con lo que el fondo iluminado útil sesuele reducir a sólo 1 h.

Síntesis de estrategias combinadas de protección solary reflexión luminosa.

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I.4

Una de las soluciones más idóneas es la colocación deparasoles horizontales a media altura de la ventana, porencima de la línea de visión de los ocupantes, y repartirsu vuelo entre el exterior y el interior. La luz intercepta-da bajo la ventana y reflejada al fondo hace aumentar launiformidad del nivel luminoso y permite ampliar el fon-do útil hasta más de 2 h.

Una variante similar es la colocación de bandejas hori-zontales al exterior, que permite una mejor protecciónsolar con resultados luminosos similares. Sin embargo, hayque controlar el riesgo de deslumbramiento por la visiónde la superficie soleada de las bandejas inferiores, así comola distribución vertical para que no coincidan con la altu-ra de visión de los ocupantes de pie (1.45-1.70m) o senta-dos (1.05-1.25m).

El exceso de luminosidad bajo la ventana y el deslum-bramiento producido por la visión de un exterior solea-do se pueden controlar utilizando vidrio gris oabsorbente en la parte baja de la ventana, pero conser-vando vidrios claros en la parte alta para una ilumina-ción profunda. La iluminación del fondo del local se puedepotenciar prolongando e inclinando el parasol exterior,para atrapar el máximo de luz exterior, y utilizando unasuperficie superior muy reflectante y de fácil limpieza (ali-catado blanco, aluminio, etc.). También se puede mejorarla reflexión interna del local con la geometría del techo,con planos inclinados y reflectantes, que pueden servirpara alojar las instalaciones en el falso techo.

Existen ingeniosas soluciones para la refracción o reflexiónde la luz, que modifican su dirección sin reducir la inten-sidad, como por ejemplo vidrios con sección prismática otratamiento holográfico, o lamas metalizadas con cuida-doso diseño óptico. También existen en el mercado siste-mas de conducción de luz, con superficies altamentereflec-tantes, que permiten transportar la luz a distanciasdel orden de 3 metros sin demasiadas pérdidas.

Dispositivos ópticos avanzados, como la persianaHuppe o los tubos para la conducción de luz(www.solatube.com).

Page 82: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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Los criterios de diseño planteados para ventanas vertica-les también se pueden adaptar para el diseño de huecosde cubierta, mediante la captación direccional de la ra-diación exterior y posterior difusión interior.

Estos sistemas pueden estar regulados con mecanismosde orientación o inclinación variable según la estación, eincluso con motores de seguimiento automático del re-corrido solar durante todo el día.

El diseño de sistemas avanzados de iluminación naturaldirigida mediante dispositivos reflectores permite opti-mizar el uso de la luz diurna y un ahorro energético con-siderable de alumbrado artificial, al tiempo que contribuyeal control de la carga térmica en sistemas de climatiza-ción. Además, estos sistemas pueden aportar una imagenformal novedosa y hasta espectacular.

Un ejemplo es la reconstrucción del Parlamento alemán(Reichtag) por Foster & Asociados.

I.4 - Iluminación. Construcción

Claraboya con espejos orientados automáticamentecon mecanismo fotovoltaico(www.soluminaire.com).

Cúpula y reflectores interiores del Reichtag, Berlín.

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I.4

3.6. EJEMPLO DE APLICACIÓN

Como ejemplo de metodología para el diseño de la ilumi-nación natural de un edificio se puede estudiar el “Infor-me de asesoramiento de diseño bioclimático-UM3” quefigura referenciado en el Anexo. Este trabajo fue realiza-do por el autor, como colaboración profesional con elestudio de arquitectura Correa & Estévez Arquitectos, parala adaptación bioclimática del proyecto de la Consejeríade Educación del Gobierno de Canarias en Santa Cruz deTenerife, redactado en otoño de 2001.

Ejemplo de estudio de un parasol orientado al sureste yestimación de radiación incidente y transmitida un díasoleado de enero y de julio.

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Las instalaciones de alumbrado artificial son imprescindi-bles para la iluminación nocturna y para locales de servi-cio o circulación sin contacto con el exterior, pero es pre-ferible no tener que utilizarlas en locales de estancia ha-bitual durante el día mientras en el exterior exista sufi-ciente iluminación natural. La preferencia de la luz natu-ral no sólo se debe a la cantidad y calidad de su flujo,sino también porque contribuye al ahorro energético y auna gestión más sostenible de los edificios.

En anteriores capítulos se han descrito los objetivos y cri-terios del diseño de la iluminación natural de interiores,pero no se ha abordado una pregunta clave: ¿habrá sufi-ciente nivel de iluminación en cada punto de las habita-ciones? Aunque sea a modo de precálculo, es convenien-te disponer de un procedimiento para cuantificar el ni-vel de iluminación predecible que permita plantear lasmedidas correctoras del proyecto arquitectónico o cons-tructivo para alcanzar los objetivos pretendidos en nive-les de iluminación natural.

Por otra parte, es habitual que los locales disfruten deuna correcta iluminación natural en las zonas próximas ala fachada, mientras que en otras más alejadas el nivelsea insuficiente. Por ello, será adecuado disponer de alum-brado artificial complementario para uso diurno. Ade-más, puesto que el déficit de iluminación será variablesegún las condiciones exteriores, se deberán preversistemas de control que permitan el accionamiento pro-gresivo del alumbrado complementario mediante la zoni-ficación y la programación del encendido, que podrá sermanual o automático.

Por último, los sistemas de alumbrado natural y artificialdeberían estar coordinados e integrados, compartiendouna misma filosofía para alcanzar los objetivos de como-didad luminosa. Conviene priorizar el diseño de la ilumi-nación natural por su dependencia de la luz exterior y larigidez de los procesos de transmisión de la luz, mientrasque los sistemas de alumbrado artificial disfrutan de unagran libertad de diseño y equipamiento para lograr susobjetivos. Por cuestiones de espacio y oportunidad no sedescribirán los sistemas de alumbrado artificial, ya que elproyectista siempre podrá acceder a una excelente biblio-grafía y documentación sobre dicho tema.

El control de la calidad del proyecto de iluminación reco-mienda realizar comprobaciones para verificar que lasdecisiones adoptadas alcanzarán los objetivos planteados

INTRODUCCIÓN A LA EVALUACIÓN

ACONDICIONAMIENTO

1

METODOLOGÍA DE CONTROL2

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I.5

inicialmente en el programa de necesidades. Esta com-probación sólo es posible cuando se dispone de todos losdatos necesarios, que suele ser al final del proyecto deejecución una vez decidida la forma y los elementos cons-tructivos del edificio.

Durante el proceso de elaboración del proyecto se habrárecopilado información y tomado decisiones que convie-ne plasmar en una memoria técnica de alumbrado natu-ral, recomendándose para ello la siguiente estructura quefacilita la comprobación de los objetivos:

• Demandas de comodidad luminosa, que se habrándecidido en las etapas previas del proyecto, utilizandolos criterios expuestos en el capítulo de Comodidad.

• Condiciones luminosas del entorno, que se habránestudiado para cada fachada del edificio y en los es-pacios libres interiores, como patios o atrios, segúnlos criterios del capítulo de Clima luminoso.

• Descripción espacial del edificio, que defina las es-trategias adoptadas del diseño arquitectónico, segúnlas directrices del capítulo de Proyecto.

• Descripción constructiva de los huecos de iluminacióny sus sistemas de control y regulación, incluyendo losmecanismos de reflexión y difusión de la luz en loslocales, según los criterios planteados en el capítulode Construcción.

• Estimación de los niveles de iluminación previsibles,siguiendo la metodología que se describirá en el pre-sente capítulo.

• Avance de necesidades de alumbrado artificial, paracomplementar la iluminación de las zonas en las queno exista garantía de alcanzar los objetivos mínimosde iluminación durante el día, y previsión de los siste-mas de control para su gestión.

Los objetivos de iluminación interior programados se de-ben comprobar para distintos escenarios de iluminaciónexterior:

1. Periodo nocturno. Todos los locales deberán alcanzarlos niveles de iluminación adecuados para el uso pre-visto mediante iluminación artificial. Por motivos deahorro energético y sostenibilidad conviene instalar lapotencia justa para satisfacer las demandas básicas deiluminación, que se puede complementar con alum-brado adicional para las zonas o actividades que real-mente lo necesiten.

2. Luz diurna reducida o “cielo de proyecto”: El proyec-to de iluminación natural debería garantizar la máxi-ma captación de luz de día para alcanzar el nivelmínimo demandado por los ocupantes de los localesprincipales, incluso en condiciones de baja luminosi-dad exterior. Como escenario exterior se suele consi-derar la luminosidad del cielo de proyecto, que es elvalor mínimo garantizado durante la jornada laboral,

Page 86: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

84

con una elevada probabilidad, incluso con el cielo to-talmente cubierto.

3. Luz diurna elevada o cielo despejado. Los sistemasde control y regulación de la iluminación natural de-berán estar diseñados para que no se superen los ni-veles máximos de iluminación aceptables por losocupantes, o para evitar molestias por la penetraciónde radiación solar directa.

También habrá que comprobar los objetivos de uniformi-dad de la iluminación interior para distintos escenariosdel interior del edificio:

4. Locales interiores. Se deberá utilizar alumbrado arti-ficial de sustitución. Durante el día debería alcanzarun nivel de iluminación bastante superior al nocturnopara compensar el tránsito con zonas adyacentes conuna elevada iluminación natural.

5. Fondo de locales exteriores. Se valorará la convenien-cia de alumbrado artificial de apoyo en las zonas ale-jadas a las ventanas, cuando el proyecto de iluminaciónnatural no pueda garantizar un nivel o una uniformi-dad de iluminación aceptable. Su funcionamiento de-bería ser progresivo según disminuya la iluminaciónexterior.

El parámetro más útil para determinar las prestaciones deiluminación natural será el Factor de Iluminación Natu-ral (FIN %), que permite conocer el nivel de iluminacióninterior (Ei) en luxes como proporción del nivel de ilumi-nación exterior (Ee) que pueda existir en una cubiertahorizontal con el cielo cubierto:

Lo interesante del FIN es que es un valor constante quesólo depende de la configuración del entorno y del local,permitiendo estimar en cada momento el nivel de ilumi-nación de cada punto interior (Ei lux) como porcentajede la iluminación a cielo abierto.

I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

Factor de Iluminación Natural: FIN = Ei / Ee x 100 (%) → Ei = Ee x FIN / 100 (lux)

FACTOR DE ILUMINACIÓN NATURAL (FIN%)3

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I.5

La cantidad de luz que puede llegar a un punto del localdependerá de la distancia de la ventana y del ángulo deincidencia sobre la superficie considerada, que se deno-mina plano de trabajo. Como plano de trabajo se sueleconsiderar una superficie horizontal a 0.80 m del suelopara actividades habituales sobre mesas o bancos de tra-bajo, aunque también se puede considerar como tal pla-no el suelo en locales de circulación o las paredes cuandoestén dedicadas a exposiciones.

El nivel de exigencia visual de la actividad realizada deter-minará la luminosidad adecuada del plano de trabajo. Seconsideran adecuados los siguientes valores de FIN:

Con el fin de valorar los índices de uniformidad, ademásdel valor FIN para cada punto del local, también interesa-rá conocer el nivel medio de iluminación del local y susvalores extremos, especialmente el nivel mínimo en laszonas más alejadas de la fachada. Para ello, se comproba-rán los siguientes valores de referencia:

• FIN medio: indica la luminosidad media del local res-pecto al nivel luminoso exterior Ee.

• FINmin/FIN medio: es un índice de falta de ilumina-ción en la zona más oscura del local, que convendrámejorar cuando los valores FINmin/medio sean inferio-res a 1/3 utilizando para ello las estrategias de diseñoexpuestas o mediante alumbrado complementario.

• FINmax/FIN medio: es un índice de exceso de brilloen la zona más iluminada que puede llegar a ser exce-sivo. Los valores FINmax/medio superiores a 3 deberíancompensarse con superficies poco reflectantes.

• FINmax/FINmin: es un índice del contraste total entrelas zonas con mayor y menor nivel de iluminación, quepuede causar deslumbramiento y sensación subjetivade oscuridad a los ocupantes de las zonas peor ilumi-nadas. Los valores FINmax/min superiores 10 deberíancompensarse.

Exigencia luminosidad FIN % Ei mínimo con Ei máximo convisual del espacio Ee=10.000 lux Ee=100.000 lux

Muy alta Muy luminoso >10 % > 1.000 lux > 10.000 luxAlta Luminoso 6 % 600 lux 6.000 luxNormal Normal 3 % 300 lux 3.000 luxBaja Oscuro 1 % 100 lux 1.000 luxMuy baja Muy oscuro <0.3% < 30 lux < 300 lux

Page 88: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

Perspectiva lateral del local, renderizada y en falsocolor, indicando luminancias..

FIN % sobre el plano de trabajo (0.8 m sobre el suelo,en planta y en sección longitudinal).

Quizás el mejor método para un diagnóstico precoz delos resultados del diseño luminoso sea el estudio de ca-sos semejantes por analogía. Se propone para ello laaplicación de un método por comparación utilizando elamplio catálogo de casos resueltos del Daylight DesignVariations Book, que se puede consultar en la Web http://sts.bwk.tue.nl/daylight/varbook/index.htm.

En el capítulo Proyecto 3.8, Alternativas de Diseño se haceuna descripción de esta obra a partir de una traducciónparcial, con el fin de interpretar la visualización de losambientes luminosos que se obtienen en cada uno de los60 casos estudiados, valorando los resultados del Factorde Iluminación Natural (FIN %) estimado para cada puntodel local tipo, realizados con parámetros idénticos pordefecto en todos los casos.

Los valores numéricos obtenidos se pueden considerarbastante fiables, puesto que han sido obtenidos median-te el sofisticado programa informático Radiance y, aun-que los parámetros del “local tipo” no sean idénticos alos casos del edifico proyectado, los resultados de distri-bución del nivel luminoso a lo largo del local y la distribu-ción en planta de las curvas isolux con igual nivel deiluminación permiten hacer extrapolaciones cualitativasmuy interesantes.

ESTIMACIÓN DE LA ILUMINACIÓN NATURAL4

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La excelente metodología de esta publicación electrónicapermite comparar parejas de casos en paralelo, aportan-do información sobre decisiones de proyecto del tipo ¿quépasaría si cambio la altura de la ventana?, como se mues-tra en la imagen capturada de la pantalla.

Además, la publicación se acompaña de una amplia foto-teca comentada, con un catalogo de aplicaciones en elmundo real para cada uno de los diferentes modelos dehuecos de iluminación analizados, aportando excelentesejemplos que incluyen edificios de reconocido prestigio,de donde se pueden extraer ideas inspiradoras, como lossiguientes ejemplos:

I.5

Ejemplos de resultados luminosos producidos porventanas altas y bajas.

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La cuantificación del nivel de iluminación previsto en cadapunto de un local es una tarea extremadamente comple-ja, de manera que si se lograra hacer el “mapa” de losniveles de brillo sería similar a una fotografía.

Existen métodos experimentales mediante maquetas aescala y medidas fotométricas que permiten captar el re-sultado luminoso a través de fotografías y analizar losresultados por medio de aplicaciones gráficas sencillas.

Los resultados son muy interesantes al reproducir todoslos posibles caminos y reflexiones interiores de la luz, deinterés en edificios singulares (museos, palacios de con-gresos) o de gran utilidad social (escuelas, hospitales).

También existen diferentes métodos analíticos, desde losmás sofisticados realizados con programas en 3D y técni-cas de “renderización”, como el ya mencionado Radiance,hasta los métodos gráficos que utilizan reglas graduadastipo “Protractor” o mapas de luminosidad del cielo tipo“Granos de Pimienta”. En general, se necesita bastantededicación para introducir los datos de cada punto ypoder analizar los resultados.

I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

Análisis fotográfico de un aula de dibujo medianteocho niveles de grises.

MÉTODOS DE CÁLCULO5

Método BRE mediante el uso de reglas “Protractor”(Chan, Apple / http://personal.cityu.edu.hk).

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Algunos autores han propuesto fórmulas simplificadas,basadas en experimentos y mediciones fotométricas, dedonde han deducido ecuaciones empíricas que reflejanlos resultados reales con mayor o menor fidelidad (méto-do de los lúmenes, método de rendimiento luminoso dellocal, etc.).

Estos métodos son interesantes para precalcular el nivelde iluminación y hacer ajustes en las primeras fases dediseño, así como para comparar la influencia por el he-cho de cambiar algunos de los parámetros. En el siguien-te apartado se describe la hoja de cálculo “factor deIluminación Natural (FIN%) para ventanas altas”, que fi-gura referenciada en Anexo y que aplica una versión adap-tada de la fórmula empírica propuesta por Tut, Patricia /New Metric Handbook,1979.

La hoja de calculo “Factor de Iluminación Natural (FIN%)para ventanas altas”, desarrollada por el autor, utiliza unacombinación de la fórmula de New Metric Handbook quecalcula el factor de iluminación FIN en el plano de trabajoa diferentes distancias de la ventana en relación al fondoL del local, considerando el tamaño de la ventana HxW,su altura sobre el plano de trabajo B, el coeficiente dereflexión medio del local R, el tamaño de la planta dellocal LxA, y la proporción acristalada del hueco y la trans-parencia del vidrio.

I.5

Método del diagrama Waldram, o de “granosde pimienta”, (Yánez, G /Energía solar, edificación yClima -1982).

MÉTODO DE CÁLCULO PARA VENTANAS ALTAS6

Page 92: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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Los resultados del FIN % se refieren a la sección longitudinaldel local en el eje de la ventana para huecos sobre elplano de trabajo, ya sea a una altura estándar de 0.8 msobre el suelo o directamente sobre el mismo. Se estimacomo diferencia entre la iluminación de una ventana com-pleta de altura B+H sobre el plano considerado, menosla iluminación que aportaría la zona baja B. La entradade datos y resultados de la hoja de cálculo es la siguiente:

La hoja de cálculo se completa con tablas de los valorestípicos de la reflectancia del local, de la proporción deacristalamientos y de la transparencia de vidrios:

Debido a las simplificaciones que asume el modelo, losresultados son aproximados pero representativos con unmargen de error aceptable, siendo su mayor utilidad lacomparación de resultados cuando se varían algunos delos parámetros. Como ejemplo, el mismo caso anterior

I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

Coeficiente reflexión medio % Transparencia vidrio % Área hueco / vidrio %

Alicatado blanco 80 Claro 85 Metal 80Blanco 65 Claro doble 75 Madera 70Claro 50 Ahumado claro 65Medio 30 Ahumado medio 45Oscuro 10 Ahumado oscuro 25

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con una altura B de 0.80 m sobre el plano de trabajo dael siguiente resultado:

Como análisis comparativo de resultados se observa queen el segundo caso se ha reducido la FINmax de 17.9% a8.2%, y que la FINmin ha aumentado de 2.2% a 2.4%, loque supone una mayor uniformidad de iluminación dellocal con una mejora del 10% de la iluminación del fon-do. El factor de iluminación natural de FIN = 5.3% en elcentro de la habitación se valora como medio-alto, ca-racterístico de locales poco profundos con una propor-ción de huecos del orden del 25% de la planta.

También se considera interesante que el índice FINmax/FINmin del contraste total entre las zonas con mayor y me-nor nivel de iluminación ha pasado de 17.9/2.2 = 8.1 con laventana baja, a 8.2/2.4 = 3.4 con la ventana alta, lo cualdisminuye el deslumbramiento y la sensación subjetiva deoscuridad a los ocupantes de las zonas peor iluminadas.

Esta hoja de cálculo permite comprobar que la regla sim-plificada Sv/Sp de una proporción de superficie de ven-tana Sv respecto al área Sp de la planta del local no ga-rantiza resultados satisfactorios. Para comprobarlo se haaumentado el fondo del local hasta L = 8 m y el tamañode la ventana HXW a 2x3m, manteniendo una relaciónSv/Sp = 0.24. Los resultados son los siguientes:

I.5

Ejemplo comparativo elevando la ventana de B=0.20a B=0.80 m.

Ejemplo comparativo duplicando el fondo L y lasuperficie de la ventana HxW.

Page 94: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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Se observa que los valores FIN próximos a la ventana man-tienen valores ligeramente superiores, pero que al fondosólo se alcanza un FIN = 1.7%, sensiblemente oscuro, yun índice de contraste total de FIN max/min = 18.1/1.7 =10.6, claramente excesivo y deslumbrante. Debe hacersenotar que se ha considerado el local como pintado total-mente de blanco (R=70%), ya que si fuera de reflectanciamedia (R=35%) se reduciría el nivel de iluminación del fon-do a sólo FIN = 0.6%, francamente muy oscuro.

Para la toma de decisiones de proyecto también convienerealizar precálculos de la proporción de radiación que pe-netra por los huecos, o factor total del hueco, no sólopara comprobar si las dimensiones de los huecos proyec-tados son las adecuadas, o para poder elegir entre losdistintos materiales o sistemas constructivos disponiblesen el mercado, sino también para estimar el Factor deprotección Fp adecuado para reducir la luminosidad o elimpacto solar directo si la luminosidad interior pudierallegar a ser molesta.

Un cálculo previo sería determinar la superficie efectivadel vidrio Sv respecto a la del hueco Sh, descontando elárea ocupada por las carpinterías, que puede oscilar entreel 80 y el 60% e incluso menos en ventanas pequeñas ocon muchos entrepaños. También habrá que considerarque la radiación solar que penetre tendrá un factor derendimiento luminoso que se puede estimar en 115 lm/W.Como ejemplo, 100 w/m2 crean en el plano de la ventanaun nivel de iluminación de 11.500 lux.

La potencia energética P (W) que penetra por la ventanaen un instante determinado se calcula mediante la ecua-ción: P = I x Sv x Fl x Fps x Fm (W)

Siendo:I = Intensidad neta I (W/m2), según Solea-2 o (Intensidaddirecta x cos ϕ).Sv = Superficie vidrio (m2).Fl = Factor de transmisión energética, o coeficiente deluz que atraviesa el vidrio.Fps = Factor de protección solar, o coeficiente reductorpor protecciones solares.Fm = Factor de mantenimiento por la suciedad acumula-da en el vidrio.

El anexo 6 de la NBE-CT-79 propone los siguientes valorespara el Factor de transmisión energética Fl, que se com-plementa con el Factor solar Fs para los cálculos térmicos.Para el estudio en detalle de vidrios reflectantes se ofre-cen datos de vidrios de www.saint-gobain-glass.com,ampliamente comercializados en España.

I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

CÁLCULO DEL FACTOR DE PROTECCIÓN7

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También en el anexo 6 de la NBE-CT-79 se proponen lossiguientes valores para el Factor de protección solar Fpsde algunos tipos de parasoles o sistemas de regulaciónluminosa, que debería complementarse con los datos ofre-cidos por los fabricantes de los sistemas proyectados.

Debido a la acumulación de suciedad, el factor de man-tenimiento Fm puede ser importante según se trate deáreas urbanas o industriales, de la inclinación del acris-talamiento, del tipo de trabajo que se realice en el inte-rior de los locales, así como de los métodos de limpiezautilizados y su frecuencia, puesto que pueden llegar areducir la transmisión de luz a casi la mitad.

Como ejemplo, en una ventana vertical de 2 m2 de acrista-lamiento que reciba 250 W/m2 de radiación solar, con vidrioincoloro de 8 mm, persiana interior de lamas reflectantesinclinadas 45º y situada en un área urbana donde se realicetrabajo sucio en el interior de locales, se puede estimarque penetra la siguiente potencia energética.

En nuestro caso, el Factor solar Fl = 0.78, el factor deprotección solar Fps = 0.45 y el factor de mantenimientoFm = 0.8, dan como resultando la potencia calorífica P:

P = 250 (W/m2) x 2.0 (m2) x 0.78 x 0.45 x 0.8 = 140 (W)

I.5

Localización del edificio Inclinación del vidrio Factor de mantenimiento Fm Trabajo limpio Trabajo sucio

Área urbana o de Vertical 0.9 0.8industria limpia Inclinado 0.8 0.7

Horizontal 0.7 0.6Área de industria Vertical 0.8 0.7pesada Inclinado 0.7 0.6

Horizontal 0.6 0.5

Page 96: Iluminacion Manual de Iluminacion Icaro

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I.5 - Iluminación. Acondicionamiento

Este flujo energético se puede estimar como flujo lumi-noso: φ = 140 W x 115 = 16.100 lúmenes.

Como análisis complementario se puede añadir que el hue-co ha dejado pasar sólo el 28% de la radiación incidente,y que el flujo luminoso es equivalente al emitido por másde 1.000 W de lámparas incandescentes o 200 W de lám-paras fluorescentes de alto rendimiento.

Si los niveles de iluminación al fondo del local no alcan-cen los valores deseados se pueden complementar conalumbrado artificial, para ser activado cuando las condi-ciones de luminosidad exterior sean insuficientes, o cuan-do el excesivo fondo del local así lo requiera. En elesquema se describe el resultado.

El alumbrado complementario se debe disponer en ban-das paralelas a las ventanas y con encendido escalonadosegún las necesidades lumínicas, siendo conveniente po-der regular su intensidad por encendido parcial de nú-mero de lámparas por luminaria o mediante regulacióncontinua (dimmer en lámparas incandescentes o regula-ción electrónica en fluorescentes).

Se pueden conseguir elevados índices de comodidad y deahorro energético mediante la regulación automática pormedio de sensores fotovoltaicos y sistemas de regulacióndomótica, que pueden ofrecer una transición continuasin encendidos bruscos, tal y como muestra el esquema.

El mismo sistema es aplicable a la regulación de sistemasmotorizados de control de iluminación o de protecciónsolar, accionando persianas u orientando bandejas reflec-toras. No obstante, debido a su complejidad y al conti-nuo mantenimiento que requieren, sólo suelen serefectivos en grandes edificios con gestión centralizada, sibien existen soluciones domésticas de persianas enrollableseléctricas, perfectamente integrables en sistemasdomóticos individuales.

Por último, será de gran ayuda para el proyectista podercomprobar el nivel de iluminación resultante de un edifi-cio terminado, utilizando para ello un fotómetro o luxó-metro, contrastando los resultados con las estimacionesprevias. Ello permitirá proponer modificaciones relativa-mente sencillas que aumenten la luminosidad o la reflec-tancia del local con colores más claros, o que reduzcan elexceso de iluminación natural próximo a las ventanas consistemas de protección solar o de regulación, por ejem-plo, mediante persianas venecianas.

ALUMBRADO COMPLEMENTARIO8

Regulación automática del nivel de alumbradocomplementario (Tips for daylighting).

Estrategia de alumbrado complementario(Tips for daylighting).

Luxómetro económico con sensibilidad de 0.1 a 200.000 lux.

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I.5

CTE-HE: AHORRO ELÉCTRICO9

Medida de la separación (a) y de la altura relativa (h) delos obstáculos visuales frente a cada ventana.

El nuevo Código Técnico de la Edificación contempla enel Documento Básico HE 3 de Eficiencia Energética de lasInstalaciones de Iluminación medidas para reducir el con-sumo eléctrico del alumbrado artificial, que se resumen acontinuación.

La primera medida es la obligación de justificar un deter-minado Valor de la Eficiencia Energética de la Instala-ción (VEEI), de aplicación al alumbrado de edificios noresidenciales con consumos máximos entre 3.5 y 5 (W/m2) por cada 100 lux en espacios de uso utilitario, si bienen espacios públicos o de representación se permitenconsumos de hasta 10 (W/m2) por cada 100 lux. Sin em-bargo, puesto que no se han fijado límites al nivel deiluminación media (lux) de los locales según su uso, serecomienda no sobrepasar los valores indicados en el apar-tado 2.1. Nivel de iluminación del capítulo 3. Comodi-dad, siempre que se cumplan los valores mínimos de lanorma UNE-EN 12464-1: 2003. Iluminación de los luga-res de trabajo.

La otra medida obliga a que las instalaciones de ilumina-ción dispongan, para cada zona, de un sistema de regu-lación y control con las siguientes condiciones:

a) Toda zona dispondrá, al menos, de un sistema de en-cendido y apagado manual, cuando no tenga otrosistema de control, no aceptándose los de encendidoy apagado en cuadros eléctricos como único sistemade control. Las zonas de uso esporádico dispondránde un control de encendido y apagado por sistema dedetección de presencia o de temporización.

b) Se instalarán sistemas que limiten el nivel de ilumi-nación artificial, en función del aporte de luz natural,en la primera línea paralela de luminarias situadas auna distancia inferior a 3 metros de la ventana, y entodas aquellas situadas bajo un lucernario, cuando secumplan simultáneamente las siguientes condiciones:

1. Que la separación (a) entre la ventana y los obstá-culos luminosos enfrente de ella sea mayor del do-ble de la altura relativa (h) del obstáculo: a > 2h.

2. Que se cumpla la expresión: T(Aw/A)>0,07, sien-do (T) el coeficiente de transmisión luminosa delvidrio de la ventana [1:1], (Aw) el área de acristala-miento de la ventana de la zona [m2], y (A) el áreatotal [m2] de las superficies interiores del local (sue-lo + techo + paredes + ventanas).

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1.1. BIBLIOGRAFÍA

Allen, Edward. Como funciona un edificio. Gustavo Gili,1982. España.Beckett, H.E.; Godfrey, J.A. Ventanas Función diseño einstalación. Gustavo Gili, 1974. Barcelona.Casas, José Mª. Iluminación integrada en laArquitectura. Colegio Oficial de Arquitectos. Madrid.Citav. Manual del vidrio. 1993.Danz, Ernst. La arquitectura y el sol. Protección solardel los edificios. Gustavo Gili, 1967. Barcelona.Koenigsberger/Ingersoll/Mayhew/Szokolay. Viviendas yedificios en zonas cálidas y tropicales. Paraninfo, 1977.Madrid.Konya, Allan. Diseño en climas cálidos, manual práctico.Blume, 1981. Madrid.Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. NBE.CT-79:Norma básica sobre condiciones térmicas en edificios,1979. Madrid.Neila, F. Javier. Arquitectura bioclimática. Munilla-leria,2004. Madrid.Neufert, Ernst. El arte de proyectar en arquitectura.Gustavo Gili, 1970. Barcelona.Olgyay, V. Design with climate. Princenton UniversityPress, 1962. New Jersey (EEUU).Olgyay, V. Arquitectura y Clima. Gustavo Gili, 1998.Barcelona.Osram. Manual de Luminotecnia. Dossat, 1979. Madrid.Puppo, E. y G. Acondicionamiento ambiental yarquitectura. Marcombo, 1971. BarcelonaRamon, F. Confort luminoso en una situación urbana.Colegio Oficial de Arquitectos de Madrid, 1977. Madrid.Ramón, F. Soleamiento en una situación urbana.Colegio Oficial de Arquitectos de Madrid, 1977. Madrid.Tutt, Patricia. New Metric Handbook. The architecturalPress, 1979. Londres.Vitruvio. Compendio de los diez libros de arquitectura.Colegio Oficial de Aparejadores de Murcia, 1981.Murcia.Westinghouse. Manual de Luminotecnia. Dossat, 1979.Madrid.Yáñez, G. Energía solar, edificación y clima. Ministeriode Obras Públicas y Urbanismo (2 tomos), 1982. Madrid.

1.2. FUENTES EN INTERNET

Chan, Apple / daylightingpersonal.cityu.edu.hk/%7Ebsapplec/daylight.htmDaylight design variations bookwww.sts.bwk.tue.nl/daylight/varbookDaylight in Buildings: / IEA task 21http://gaia.lbl.gov/iea21/

ANEXO

REFERENCIAS1

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DayMedia: Multimedia Teaching Package onDaylightingwww.learn.londonmet.ac.uk/packages/daymediaDesign Guidelines: Skylighting Guidelineswww.energydesignresources.com/resource/140/Ecobuild-enciclopedia/www.egt.bme.hu/ecobuildEfficient Windows Collaborativewww.efficientwindows.org/Energy Design Resources / Daylightingwww.energydesignresources.com/ category/daylighting/Higt Performance Guidelines /New York Citywww.nyc.gov/html/ddc/html/ ddcgreen/documents/guidelines.pdfHyperphysicshttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.htmlInstituto Nacional de Seguridad e Higiene en elTrabajo /Ministerio de Trabajo y Asuntos Socialeswww.mtas.es/insht/informationJames, C / Lighgtinghttp://jamesc.net/bartlett-lightingLighting Design Comparison Toolhttp://sts.bwk.tue.nl/artificial_lightSanta Monica Green Building Programhttp://greenbuildings.santa-monica.orgSolar Shading Project / Lund Universitywww2.ebd.lth.se/avd%20ebd/shade/shade_home.htmSquare onewww.squ1.comSustaibable by desing / Overhang designwww.susdesign.com/overhang-design.htmlTips for Daylighting with Windowshttp://btech.lbl.gov/pub/designguide/Windows and daylighting,L. Berkeley National Labhttp://windows.lbl.gov

2.1. NORMATIVA

1991-D-47-BOC Condiciones de habitabilidad de lasviviendas-derogado.pdf1997-RD-486-BOE Disposiciones minimas de seguridad ysalud en el trabajo.pdf1999-Ley 38-BOE de Ordenacion de la Edificacion.pdf2001-PGO LasPalmas-normas habit+estetica.pdf2002-Di-91-CE Eficiencia energetica edificios.pdf2006-RD-314-BOE Codigo Tecnico de la Edificacion.pdf2006-CTE-DB-HE Ahorro de Energía.pdf2006-D-117-BOC Cond. habitabilidad de lasviviendas+Anexos.pdf

I.6

DOCUMENTOS EN CD A TEXTO COMPLETO2

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2.2. REFERENCIAS

I.6 Informe de asesoramiento bioclimatico-UM3.pdfI.6 BRE DAYLIGHT PROTRACTOR.pdfNTP 181 Alumbrados especialesNTP 196 Videoterminales-evaluación ambiental.pdfNTP 211 Iluminación de los centros de trabajo.pdfNTP 242 Ergonomía en oficinas.pdfNTP 252 Pantallas de Visualización de Datos condicionesde iluminación.pdfNTP 348 Envejecimiento y trabajo la visión.pdf

Precalculo FIN%VentanaAlta-v050408.xlsSolea-2-2004.zip

SOFTWARE3

I.6 - Iluminación. Anexo

Nota: los documentos INSHT-NTP son propiedad delInstituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo,

y su publicación se realiza con la autorización expresa.Se puede obtener información adicional en

www.mtas.es/insht/information.

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IICCAARRO O

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UNIVERSIDAD DE LAS PALMASDE GRAN CANARIADepartamento de Construcción Arquitectónica

AyuntamientoAyuntamientode Las Palmasde Las Palmasd e G r a n C a n a r i ad e G r a n C a n a r i a

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